Immunità mucosale, intestinale e meccanismi di tolleranza ... · 2) stimola e coordina la risposta...

Immunità Immunità Immunità Immunità

mucosale, mucosale, mucosale, mucosale,

ecosistema ecosistema ecosistema ecosistema

intestinale e intestinale e intestinale e intestinale e

meccanismi di meccanismi di meccanismi di meccanismi di

Regione Puglia

meccanismi di meccanismi di meccanismi di meccanismi di

tolleranza verso tolleranza verso tolleranza verso tolleranza verso

allergeni allergeni allergeni allergeni

alimentarialimentarialimentarialimentari

Unità Operativa Complessa di Gastroenterologia & Nutrizione Artificiale

Direttore:Prof. Francesco William Guglielmi

Presidio Ospedaliero Trani. AUSL BATOspedale

“San Nicola Pellegrino”Viale Padre Pio, 70059 Trani (Ba)Tel 0883.483322; Fax 0883.4833;

e-mail: guglielmifw@libero.it;

&health

nutrition

non-health

Prof. Francesco WilliamGuglielmi

Apparato digerente e flora microbica

L’apparato digerente contiene all’incirca 500 diverse specie microbiche organizzate in un microbiche organizzate in un

complesso ecosistema con importanti differenze anatomiche

Tratto

gastrointestinale

Conta microbica

totale (UFC)

Gruppi microbici principali

Esofago \ Non possiede nessun batterio.

Stomaco ≤ 104/g Candida albicans, Helicobacter pylori,

Lactobacillus, Streptococcus

Duodeno 103-104/g Bacteroides, Candida albicans,

Lactobacillus, Streptococcus

Principali componenti della flora

gastrointestinale

Digiuno 105-107 /g Bacteroides, Candida albicans,

Lactobacillus, Streptococcus

Ileo 107 – 108/g Bacteroides, Clostridium,

Enterobacteriaceae, Enterococcus,

Lactobacillus, Veillonella

Colon 1010 – 1011/g Bacteroides, Bacillus, Bifidobacterium,

Clostridium, Enterococcus, Eubacterium,

Fusobacterium, Peptostreptococcus,

Ruminococcus, Streptococcus

• - Lo stomaco (ambiente acido,enzimi proteolitici) rappresenta una barriera che previene la continua penetrazione di batteri

dall’ambiente fino ai tratti distali dell’app. GI. ( ciò non esclude che possa essere sede di colonizzazione batterica come nel caso

di H.pilori)

Apparato digerente e flora microbica

• - Il duodeno e il digiunopossiedono una scarsa carica batterica

• - L’ileo contiene una massiva e diversificata popolazione microbica

•

• - Nel colon è presente il più alto numero di batteri

Il microambiente gastrointestinaleFunzioni

� Barriera contro la proliferazione dei microrganismipatogeni;

� Regolazionedellamaturazionedel sistemaimmunitario;� Regolazionedellamaturazionedel sistemaimmunitario;

� Produzione di vitamine (Acido folico, Vit. K, Vit.gruppo B);

� Regolazione della mobilità intestinale;

� Recupero parziale di energia dalle fibre alimentari;

• La microflora residente a livello della mucosa intestinale contiene componenti in grado di

attivare l’immunità innata e adattativa

La microflora gioca un importante ruolo nello sviluppo postnatale del SIpostnatale del SI

Nelle fasi precoci del periodo postnatale stimola lo sviluppo sia dell’immunità locale che di quella sistemica

In seguito evoca, al contrario, meccanismi regolatori di inibizione, deputati a mantenere in equilibrio l’immunità

mucosale e quella sistemica

LOCALI (GALT)linfociti intraepitelialiaggregati sottomucosiplacche di Peyer

Componenti della Barriera Intestinale

MECCANICItight-junctionturnover cellulare rapidomotilità intestinale

COMPONENTIIMMUNOLOGICHE

COMPONENTINON IMMUNOLOGICHE

BARRIERA placche di Peyerlinfonodi mesentericiIgA secretorie

SISTEMICIlinfociti circolanticellule Kuppfer epatiche

motilità intestinaleCHIMICI acidità gastricalattoferrinasecrezione mucosali biliari

FLORA BATTERICA microorganismi aerobi e

anerobi

BARRIERA INTESTINALE

Barriera mucosa

1) strutture estrinseche all’intestino (caratteristiche chimico-fisiche dell’ambiente del tratto GI)-acidità gastrica -peristalsi-secrezione di muco e altre proteine-secrezione di muco e altre proteine

2) strutture intrinseche all’intestino (strutture fisiche dell’intestino)-tight junctions-microvilli

Barriera immunitaria

IMMUNITA’ INNATA(immediata,aspecifica e sempre presente )

IMMUNITA’ ADATTATIVAIMMUNITA’ ADATTATIVA

(all’infezione):-Immunità umorale(Ag-specifica)

-Immunità cellulo-mediata (Ag-specifica)

GALT(gastrointestinal associated lymphoid tissue)

• Noduli linfoidi singoli (tenue, colon)

• Noduli linfoidi aggregati (Placche di Peyer a livello dell’ileo)

• Plasmacellule Ig-A secernenti

• Linfociti T (CD4, CD8)

(Placche di Peyer a livello dell’ileo)

• Follicoli linfoidi isolati (appendice)

• Linfonodi mesenterici

Sistema immunitario intestinale

• Protezione contro i patogeni e prevenzione penetrazione di componenti immunogeniche (funzioni di barriera e antiinfettiva)

• Induzione della non-responsività dell’immunità sistemica verso Ag alimentari e componenti antigeniche dei batteri commensali (Tolleranza orale mucosale)

L’Immunità Innata

1) esercita un’azione effettrice diretta voltaall’eliminazione del patogeno e all’inibizione dellasua crescita attraverso il processo di fagocitosi e ilrilascio di composti ad azione microbicida

2) stimola e coordina la risposta immunitaria adattativaAg-specifica mediante il rilascio di chemochine ecitochine, l’induzione dell’attività costimolatoria daparte dei fagociti e il meccanismo di processazione epresentazione degli antigeni estranei.

Principali mediatori cellulari dell’immunità innata:

• Neutrofili

• Leucociti mononucleati (monociti e macrofagi)• Leucociti mononucleati (monociti e macrofagi)

• Cellule dendritiche (APC)

• Cellule epiteliali

Sistema immunitario innato

Capacità di discriminare i microrganismi patogeni, (pericolosi per l’ospite)

dagli innocui membri della flora commensale(benefici per ospite)

Sistemi recettoriali deputati al riconoscimento microbico innato

TOLL -LIKE RECEPTORS (TLRs)

NOD1 e NOD2(nucleotide binding oligomerisation domain:

mutazioni di NOD2 sono associate ad un aumentata suscettibilità nei confronti del Crohn.)

A livello cellulare lo sviluppo della risposta immunitaria innata si articola

in tre fasi

• Identificazionedegli organismimicrobici• Identificazionedegli organismimicrobici

• Trasduzione dell’avvenuto riconoscimento negli appropriatisegnali intracellulari

• Stimolazione delle appropriate risposte effettrici cellulari

• Meccanismo primitivo di riconoscimento degli agenti patogeni (batteri, virus, funghi)

• Identificano molecole comunemente associate ad organismi pericolosi o dannosi

Toll-like receptors

dannosi• Sono espressi da DCs, macrofagi, neutrofili,

cellule epiteliali ed endoteliali• Fino ad oggi si conoscono 11 differenti

proteine transmembrana appartenenti alla famiglia TLRs

Toll-like receptors

La cellula dendritica:

Principale sistema di connessionetra la

risposta immunitaria innata e quella acquisita, essendo l’ unica cellula in grado acquisita, essendo l’ unica cellula in grado di modulare i linfociti T helper in funzione

del tipo di Ag che riconosce

(plasticità funzionale)

• Il riconoscimento ed il legame di Ag differenti a differenti TLRs e la conseguente attivazione di specifici segnali

Attivazione dei linfociti Attivazione dei linfociti T helper CD4+:T helper CD4+:

specifici segnali intracellulari determinano il rilascio di differenti patterns citochinici da parte delle DCs.

Attivazione dei linfociti T helper CD4+:

DCs discriminano Ag differenti in termini di produzione citochinica “istruendo” i linfociti T “istruendo” i linfociti T helper verso una risposta Th1/Th2/Tr

La tolleranza immunitaria è l’insieme dei meccanismi

fisiologici deputati al mantenimento del sistema immunitario adattativo

“indifferente” agli antigeni autologhi

• Il SI intestinale ha sviluppato specifici meccanismi diregolazione e antinfiammatori che rendono possibilela tolleranza immunitaria nei confronti degli Agalimentari e dei batteri commensali (oral mucosaltolerance).

Key players of Oral Tolerance

Epithelial cells

Immunità innata e

adattativa

L’alterazione dell’equilibrio fra le varie componenti della barriera gastrointestinale, in

taluni casi su base anche genetica, puo’ taluni casi su base anche genetica, puo’ determinare lo sviluppo di patologie

gastroenteriche e/o sistemiche

Malattie Infiammatorie Croniche IntestinaliIntolleranze Alimentari

Gastrite Cronica AutoimmuneDiabete Mellito 1

Epatopatie Croniche (CBP, CSP, Virali Da HCV E

Patologie

Epatopatie Croniche (CBP, CSP, Virali Da HCV E HBV)

Tireopatie (Hashimoto, Basedow)Malattie Reumatologiche (Artrite Reumatoide, SSP,

LES)

Incapacità a digerire una quantità significativa dilattosio, il principale zucchero del latte. Questaincapacità è dovuta ad un deficit dilattasi, enzimaprodotto, normalmentedalle cellule del piccolo

Intolleranza al Lattosio

prodotto, normalmentedalle cellule del piccolointestino.

Ruolo della Lattasi

Deficit di lattasi acquisito primitivo• ∼70% della popolazione adulta (differenze etniche)

• riduzione dei livelli di lattasi dopo lo svezzamento

� Enteriti Effettivi (Virali – Batteriche)� Parassitosi� Enteropatia Hiv

DEFICIT DI LATTASI PRIMARIA

DEFICIT DI LATTASI SECONDARIA:

Classificazione

� Enteropatia Hiv� Trattamenti Antibiotici – Chemioterapici� Enteriti Attiniche� Malattia Celiaca� Dermatite Erpetiforme� Malattie Infiammatorie Croniche Intestinali� Enteropatia Proteino Disperdente� Malnutrizione Grave� Sindrome Da Intestino Corto� Resezione Intestinale

Malattia Celiaca

Lesione immuno-mediata della mucosa del piccolo intestinocausata, in soggettigeneticamente predisposti, dall’ingestione diglutine.

GLUTINE

Predisposizione genetica: HLA-DQ2 / DQ8

GLUTINE(80% della frazione proteica del grano)

gliadine(a b g ω) glutenine

PROTEINE TOSSICHE:PROTEINE TOSSICHE:

PROLAMINEPROLAMINEricche di glutamina ricche di glutamina (>30%)(>30%)e prolina e prolina (>15%)(>15%)

Frumento Frumento gliadinegliadine

Orzo Orzo ordeineordeine

Segale Segale secalinesecaline

(Farro, kamut, spelta, triticale)(Farro, kamut, spelta, triticale)

Mais Mais RisoRiso

Avena (?)Avena (?)

Atrofia villi e iperplasia cripte

GliadinaVilli

Cripte IEL

IPOTESI PATOGENETICA

AGA IgA-G

anti tTGIgA-G

Tcit.

Plasmacellula

Fibroblasti

B

BT

T

M

tTG

Degradazione matrice

TNF-ααααMod. da: W. Dieterich, All Immunol 2003

EZIOLOGIA

Le cause della malattia di Crohn sono sconosciute, ma ci sono diverse teorie:

MALATTIA DI CROHN (MC)

Genetica

Autoimmune

Infettiva

Chronic Inflammation: Imbalance Between Mediators

Cytokines in T-cell Activation

Reprinted with permission of Sands BE. Inflammatory Bowel Dis. New York: Lippincott-Raven Publishers. 1997;3:95-113.

Fattori immunologici

• Numerosi studi di linkage hanno identificato moltiloci di suscettibilità situati su diversi cromosomi: 3,6, 12, 14, 16

• Solo la suscettibilità per il m. di C. sul cromosoma16 è stata confermata in tutti i lavori della letteratura16 è stata confermata in tutti i lavori della letteratura

• Nel cromosoma 16 è stato identificato il gene NOD2le cui mutazioni sono significativamente associateal m. di C.

Ahmad,Satsangi,Bunce:”The genetics of inflammatory bowel desease”2001Laurent,Rousseau:”Mapping of a suscetptibility locus for Crohn?desease”Nature 1996

Fattori immunologici Ipotesi del NOD2

La proteina codificata dal NOD2, chiamata CARD 15, fa parte di

una famiglia di proteine deputate al riconoscimento intracellulare

dei componenti batterici .

Gutierrez J Biol Chem 2002

La CARD15 è considerata la controparte intracellulare dei

recettori Toll-like.Cario Curr Opin Gastroenterol 2002

Sono state individuate tre mutazioni del NOD2, tutte a

livello del dominio LRR, livello del dominio LRR, associate specificamente al

morbo di Crohn

Ogura,Ynohara: Nature 2001 ChoInflam Bowel desease 2002

Sembra che queste mutazioni comportino una rottura della tolleranza nei confronti della

flora batterica intestinalecommensale. Essa, infatti,

attiverebbe continuamente il NOD2 automantenendo il processo infiammatorio.

Hoffmann, Pathobiology 2002

Ipotesi del NOD2

In realtà i dati sulla suscettibilità alla malattia inpresenza delle mutazioni sono contrastanti nei diversigruppi etnici. Nonostante ciò in base all’analisi globaledella letteratura si può considerare validal’associazione genotipo-fenotipo con:l’associazione genotipo-fenotipo con:

1. L’esordio precoce della malattia2. La localizzazione a livello ileale3. La tendenza a sviluppare stenosi

Helio,Halme,Lappalainen:”CARD15/NOD2 gene variants are associated with familially occurring and complicated forms of Crohn’s desease” Gut 2003

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