Progetto Tesi di Masterizzazione
Patogenesi della BPCO:
ruolo di IL-32
Kim Lokar Oliani
BPCO: Definizione
 La Broncopneumopatia cronica ostruttiva è una malattia
prevenibile e trattabile, associata a significativi effetti
extrapolmonari che possono contribuire alla gravità della
patologia nei singoli pazienti
 Le alterazioni broncopolmonari sono costituite da una
ostruzione al flusso persistente ed evolutiva legata a
rimodellamento delle vie aeree periferiche ed enfisema
 L’ostruzione, il rimodellamento delle vie aeree periferiche e
l’enfisema sono dovuti ad una abnorme risposta
infiammatoria delle vie aeree, del parenchima polmonare
e sistemica all’inalazione di fumo di sigaretta o di altri
inquinanti come polveri, gas, vapori irritanti e infezioni
ricorrenti
GOLD 2009
BPCO: Infiammazione Cronica
Il processo infiammatorio è caratterizzato
da una diffusa infiltrazione tissutale di
Linfociti T CD8+
Un incremento del numero dei
linfociti T CD8+ è stato osservato:
 nelle vie aeree centrali
 nelle vie aeree periferiche
 nel parenchima polmonare
 nei linfonodi loco-regionali
Am Rev Respir Dis1993; 147: 301
Am J Respir Care Med1998;157:822
Am J Respir Care Med 1999;160:711
Sarc Vasc Diff Lung Dis 2003;20:28
BPCO: Infiammazione cronica
Linfociti T CD8+
↓
Risposta immunitaria di tipo 1
IFN
↓
attivazione dei macrofagi
(infezioni virali e batteriche)
Saetta M et al. Am J Respir Care Med 2002
Grumelli S et al. PLos Med 2004
Autoantigeni
Infezioni Polmonari
Virali
↓
+
↑ Linfociti T CD8
↓
danno tissutale polmonare nei
soggetti fumatori suscettibili
O’Shaughnessy.
Am JChest
Respir 2002;121:160S
Crit Care Med 1997;155:852
Cosio.
BPCO: Risposta infiammatoria acquisita
con componente autoimmune
Lee SH. Nat Med 2007
Autoimmunità nella BPCO:
un approccio a gradini
Cosio M, Saetta M, Agusti A: N Engl J Med 2009;360:2445-54
BPCO: suscettibilità e progressione
STEP 2
STEP 1
Bronchite cronica
BPCO
moderata
BPCO lieve
STEP 3
BPCO grave
e molto grave
AUTOIMMUNITA’
Controllo
dell’immunità
innata
Controllo
dell’immunità
acquisita
Perdita della
tolleranza
immunologica
Risposta infiammatoria autoimmune
↓
IL-32
Un’aumentata produzione di IL-32 è stata
dimostrata nei soggetti affetti da malattie con
componente infiammatoria autoimmune
Artrite Reumatoide e Morbo di Crohn
Joosten LA, et al. Proc Natl Acad Sci USA 2006; 103: 3298
Shioya M et al. Clin Exp Immunol 2007; 149: 480
IL-32:
una citochina proinfiammatoria
cellule NK
IFN-γ
linfociti T
IL-32
cellule epiteliali
monociti
Kim SH et al. Immunity, 2005 Immunity 2005;22;131
Shioya M et al. Clin Exp Immunol 2007;149:480
TNF
Espressione di IL-32 e TNFα
p<0.0001
p<0.0001
p=0.03
p=0.0014
p=0.0005
100
TNF+ macrophages (%)
IL-32+ macrophages (%)
100
80
60
40
20
80
60
40
20
0
0
Control
Smokers
COPD
COPD
Non
Smokers
Control
Smokers
Non
Smokers
p=0.0005
p=0.018
p=0.0004
9
14
8
12
TNF+ cells/mm
IL-32+ cells/mm
7
6
5
4
3
10
8
6
4
2
2
1
0
0
COPD
Control
Smokers
Non
Smokers
COPD
Control
Smokers
Non
Smokers
Espressione di IL-32 nei macrofagi e nelle pareti alveolari
dei soggetti affetti da BPCO
L’espressione di IL-32 correla
Positivamente con l’espressione di TNFα
e con l’infiltrato linfocitario T CD8+
Negativamente con il VEMS e il rapporto VEMS/CVF
IL-32: un marker specifico della risposta autoimmune
RA
NSIP
Asma
Polmonite virale
CONCLUSIONI
L’espressione di IL-32 è aumentata
nel parenchima polmonare dei
pazienti affetti da BPCO
Questa espressione correla con il
processo infiammatorio e con il
grado di broncoostruzione
Il-32: un biomarker
prognostico?...
…espressione di IL-32
nelle cellule
dell’espettorato indotto
Scopo dello studio
Quantificare l’espressione di IL-32 nelle
cellule dell’espettorato indotto di pazienti
affetti da BPCO e confrontarla con quella di
soggetti fumatori e non fumatori con
funzionalità polmonare nella norma
…soggetti reclutati
19 BPCO: 5 stadio I GOLD
11 stadio II GOLD
3 stadio III GOLD
15 Fumatori di controllo
9
Non fumatori di controllo
Espressione di IL-32
nelle cellule dell’espettorato indotto
180
160
140
IL32 Score
120
100
80
60
40
20
0
BPCO
Fumatori
Non fumatori
…quindi
L’espressione di IL-32 è aumentata nel
polmone periferico dei soggetti affetti da
BPCO rispetto ai fumatori e non fumatori di
controllo.
L’espressione di IL-32 sembra invece essere
simile a livello delle vie aeree centrali nei
soggetti affetti da BPCO, nei fumatori e nei
non fumatori con funzionalità respiratoria
nella norma.
IPOTESI:
le cellule nelle vie aeree centrali potrebbero
essere soggette ad una stimolazione
infiammatoria diversa rispetto alle cellule del
parenchima polmonare
Espressione di IL-32
nelle cellule del
Lavaggio Broco-Alveolare
(BAL)
SCOPO DEL PROGETTO
Quantificare l’espressione di IL-32
nelle cellule del BAL e confrontarla con quella
presente nelle cellule dell’espettorato indotto
di pazienti affetti da BPCO,
soggetti fumatori e non fumatori
con funzionalità polmonare nella norma
Studiare la correlazione tra l’espressione di IL-32 e:
- l’espressione di TNFα
- la funzionalità respiratoria
METODI
Il BAL sarà eseguito in pazienti sottoposti a
broncoscopia per adeguate indicazioni cliniche
(addensamenti polmonari sospetti per neoplasia,
candidati a LVRS o a trapianto polmonare)
Soggetti:
• BPCO
• Fumatori con funzionalità polmonare nella norma
• Non fumatori con funzionalità polmonare nella
norma
METODI
Prove di funzionalità respiratoria:
capacità inspiratoria (CI), capacità vitale (VC),
capacità vitale forzata (FVC), volume massimo
espirato nel 1°sec (VEMS), capacità polmonare
totale (CPT), volume residuo (VR), diffusione
alveolo-capillare del CO (DLCO)
Emogasanalisi arteriosa:
PaO2, PaCO2 e SatHbO2
Raccolta di campioni di sangue venoso:
emocromo e markers di infiammazione
sistemica
METODI
soggetti con BPCO inoltre…
BODE index
• Body-mass index (BMI)
• Obstruction (FEV1)
• Modified Medical Research Council
Dyspnea Scale (MMRC)
• Exercise (6 minute walking test)
METODI
BAL
Broncoscopia
Preparazione dei vetrini
METODI
BAL
Quantificazione delle
cellule infiammatorie con conta differenziale
Quantificazione dell’espressione
di IL-32 e TNFα
nelle cellule del BAL
METODI
BAL
…analisi ancillari…
Colture cellulari → quantificazione dell’espressione
di IL-32 dopo stimolazione
Prospettive future
•
•
Il BAL potrebbe risultare una tecnica utile per
rilevare l’espressione di IL-32 nelle cellule
presenti nel polmone profondo.
IL BAL potrebbe quindi essere una metodica
fondamentale per l’identificazione di target per
lo sviluppo di terapie più mirate al
rallentamento della progressione della
malattia.
…grazie per la vostra attenzione
Marina Saetta
Fiorella Calabrese
U.O.Pneumologia di Padova
Piero Maestrelli
Simonetta Baraldo
Erica Bazzan
Graziella Turato
M.Cristina Scarpa
Francesca Lunardi
Elisabetta Balestro
Marco Damin
Andrea Ballarin
…grazie!!
SOGGETTI
BPCO
(GOLD I-IV)
FUMATORI
NON
FUMATORI
N = 19
N = 15
N=9
59 ± 7
Età (anni)
71 ± 8
58 ± 9
Pack-Years
44 ± 21
40 ± 18
–
VEMS (%pred)
71 ± 18*
107 ± 13
120 ± 14
VEMS/CVF (%)
58 ± 10*
80 ± 5
82 ± 6
DLco (%pred)
65 ± 23
72 ± 13
90 ± 17
Valori espressi come media ± errore standard
* p < 0.001 rispetto ai controlli fumatori e non fumatori
STEP I
Segnali di pericolo
Risposta immune innata
controllo: TLRs.
Cosio M, Saetta M, Agusti A: N Engl J Med 2009;360:2445-54
STEP II
Risposta immune
acquisita:
Controllo: Tregs
Cosio M, Saetta M, Agusti A: N Engl J Med
2009;360:2445-54
STEP III
Autoimmunità.
Perdita della
tolleranza
immunologica
Cosio M, Saetta M, Agusti A: N Engl J Med 2009;360:2445-54.
…risultati attesi…
Sulla base degli studi precedenti i soggetti affetti da BPCO
potrebbero mostrare un’aumentata espressione di IL-32
nelle cellule del BAL rispetto ai fumatori e ai non
fumatori di controllo.
Se così fosse si potrebbe concludere che:
• L’attivazione di questo processo infiammatorio a livello
delle cellule del polmone profondo è una marker
caratterizzante la malattia.
• Il riscontro di aumentati livelli di IL-32 nelle cellule del
BAL potrebbe essere un marker predittivo di sviluppo
della BPCO.