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Analisi della risposta immunitaria indotta dal glutine nelle differenti forme di celiachia

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studio concluso

Serena Vitale CNR, Napoli

Borsa di Studio triennale

Studio sulla Celiachia
Area: Immunologia

Scheda dello Studio
  • Numero del Finanziamento (Grant): FC 009/2016
  • Titolo: Analisi della risposta immunitaria al glutine mediata dalle cellule T nelle differenti fasi della malattia celiaca
  • Area Scientifica: Immunologia
  • Durata: Progetto Triennale
  • Ricercatore Titolare: Dott.ssa Serena Vitale, Istituto di Biochimica e Biologia Cellulare (IBBC) – CNR, Via P. Castellino 111, 80131 Napoli

Pubblicazioni originate dal Grant:

  • Vitale S, Santarlasci V, Camarca A, Picascia S, Pasquale AD, Maglio M, Maggi E, Cosmi L, Annunziato F, Troncone R, Auricchio R, Gianfrani C. The intestinal expansion of TCRγδ+ and disappearance of IL4+ T cells suggest their involvement in the evolution from potential to overt celiac disease. Eur J Immunol. 2019 Dec;49(12):2222-2234. doi: 10.1002/eji.201948098. Epub 2019 Oct 25. PMID: 31553811. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31553811/
  • Del Pozzo G, Farina F, Picascia S, Laezza M, Vitale S, Gianfrani C. HLA class II genes in precision-based care of childhood diseases: what we can learn from celiac disease. Pediatr Res. 2020 Oct 29. doi: 10.1038/s41390-020-01217-4. Epub ahead of print. PMID: 33122841. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33122841/
 
Lo studio

Cosa si è voluto studiare e perché?

La malattia celiaca (MC) si presenta con una vasta gamma di forme cliniche e di danno alla mucosa intestinale, l’organo più colpito dall’infiammazione indotta dal glutine. Tra le forme più frequenti troviamo la MC conclamata o acuta, caratterizzata da una forte infiammazione della mucosa e atrofia dei villi intestinali, oltre che dalla presenza di alti livelli nel sangue di anticorpi specifici, e la forma potenziale, caratterizzata dalla positività degli anticorpi, dalla presenza dei geni di rischio, ma con una mucosa intestinale istologicamente normale e non infiammata.

I soggetti celiaci potenziali, perlopiù bambini e adolescenti, rappresentano un gruppo di pazienti di grande interesse scientifico, in quanto circa un terzo di quest’ultimi, a dieta libera, sviluppa la MC conclamata entro nove anni, suggerendo così la possibilità che nella mucosa intestinale, apparentemente sana, esistano dei meccanismi di regolazione che prevengono l’infiammazione, ritardando l’insorgenza del danno tipico della fase acuta. Nella mucosa duodenale dei tali pazienti affetti da MC potenziale, sembrano infatti essere presenti simultaneamente sia meccanismi immunitari regolatori, mediati da cellule T regolatorie, che infiammatori, mediati da cellule T che producono citochine infiammatorie dopo l’esposizione al glutine.

Ad oggi, mentre nella MC acuta la cascata infiammatoria indotta dalle proteine del glutine è stata ben caratterizzata, nella MC potenziale i meccanismi alla base di questo delicato equilibrio immunologico sono ancora poco chiari.

È quindi di grande interesse l’identificazione nelle biopsie intestinali dei cambiamenti immunologici all’origine della transizione dalla mucosa normale alla mucosa danneggiata, per caratterizzare i marcatori immunologici tipici delle prime fasi dell’infiammazione, ancor prima che si verifichi la tipica lesione celiaca, e soprattutto, predittivi dello sviluppo di un franco danno al tessuto intestinale. Pertanto, lo scopo primario dello studio è stato quello di caratterizzare i differenti compartimenti del sistema immunitario coinvolti nell’infiammazione nella mucosa intestinale di pazienti affetti da MC acuta e potenziale, al fine di identificare i biomarcatori specifici per ognuna delle due forme di celiachia.

La Metodologia
Nello studio sono stati valutati il fenotipo e il profilo di citochine rilasciate delle cellule T intestinali di due gruppi di pazienti celiaci di età pediatrica, acuti e potenziali. L’analisi è stata eseguita mediante citofluorimetria a flusso utilizzando due differenti sistemi sperimentali: 1) sistema in vitro, costituito da linee cellulari molto responsive al glutine; 2) sistema ex vivo, costituito dalle cellule intestinali appena isolate dai campioni bioptici intestinali. Sono stati inoltre eseguiti test funzionali (test immunoenzimatici ELISA) e sono state calcolate correlazioni tra tutte le variabili prese in esame.

Quali Risultati e Quali Conclusioni?

Grazie allo studio condotto, sono stati identificati nuovi biomarcatori immuno-specifici, associati all’infiammazione del tessuto intestinale, nelle mucose duodenali delle due forme di MC.

In particolare, è stato osservato che la mucosa danneggiata della forma acuta è caratterizzata da un’espansione di una sottopopolazione dei linfociti T con recettore TCRγδ (cellule TCRγδ positive), con ruolo infiammatorio, e tale infiltrazione è accompagnata da una quasi totale scomparsa dei linfociti T con recettore CD4 (cellule CD4 positive) che producono IL4, con un probabile ruolo regolatorio. La mucosa morfologicamente normale dei soggetti con MC potenziale presentava, invece, un andamento inverso, con un aumento significativo delle cellule CD4+ che producono IL4 e riduzione della densità delle cellule TCRγδ+.

Pertanto le cellule T IL4+ e le cellule T TCRγδ+, caratterizzando le differenti forme di MC, potrebbero rappresentano dei biomarcatori specifici di danno alla mucosa intestinale, Figura 1.

Le percentuali delle due popolazioni cellulari correlano in modo inverso nelle mucose celiache e la loro rilevazione combinata potrebbe avere un valore prognostico, e potrebbe rappresentare un approccio utile non solo per caratterizzare meglio le due condizioni di MC, ma anche per supportare la diagnosi differenziale e prevedere la progressione e/o la remissione della malattia.

Inoltre, tale dato è rafforzato dall’evidenza, dimostrata nello studio, che la misurazione di tali biomarcatori può essere utile per predire l’evoluzione della lesione intestinale già nelle prime fasi dell’infiammazione della MC potenziale, ancor prima che il danno sia evidente.

 Figura 1 – In Figura 1 è rappresentata, secondo i risultati ottenuti nel progetto, una mucosa intestinale di un soggetto celiaco che transita dalla forma potenziale di celiachia verso la forma acuta.  Nella mucosa morfologicamente normale di un paziente celiaco potenziale (parte sinistra del disegno), troviamo alte percentuali di cellule T che producono IL4, con un probabile ruolo anti-infiammatorio. La transizione verso una mucosa atrofica (parte destra del disegno) è invece caratterizzata da una quasi scomparsa delle cellule che producono la IL4 e da un forte incremento delle cellule T che esprimono il recettore delle cellule T (TCR)γδ, con un possibile ruolo infiammatorio.

Quali prospettive e quali benefici per i pazienti celiaci?

Per quanto concerne l’indicazione terapeutica, attualmente i pazienti con MC acuta seguono una dieta aglutinata, mentre non c’è un accordo unanime dei clinici sulla necessità di mettere a dieta aglutinata tutti i soggetti con MC potenziale. È ancora molto in discussione se, come per i celiaci acuti, sia necessaria una dieta aglutinata per tutti i potenziali, oppure se tale regime alimentare sia adatto solo per quelli francamente sintomatici.

La combinata rilevazione dei nuovi biomarcatori caratterizzati dalle popolazioni cellulari T TCRγδ+ e CD4+ che producono IL4, potrebbe essere uno strumento utile per decidere quali pazienti celiaci potenziali sottoporre ad una dieta priva di glutine, in quanto più a rischio di progredire verso la forma acuta, con lo sviluppo dell’atrofia dei villi.

Più in generale, l’identificazione di tale biomarcatori potrebbe essere una strategia per supportare la diagnosi in casi dubbi e per prevedere la progressione e/o la remissione della malattia nelle differenti condizioni.

Eventuali sviluppi futuri del progetto

Dati i risultati promettenti ottenuti nel corso di questo progetto, sarebbe molto interessante continuare ad esplorare il ruolo delle cellule IL4+ e TCRγδ+ come marcatori di danno della mucosa intestinale celiaca.

Lo studio potrebbe focalizzarsi soprattutto sull’analisi di tali popolazioni cellulari nel tessuto intestinale di pazienti affetti da MC potenziale, correlando la densità e funzione di questi biomarcatori con la classificazione istologica delle lesioni osservate nei campioni bioptici (secondo i parametri istologici di Marsh-Oberhuber, grado M0/M1). Se gli studi ulteriori confermeranno che nella fase di MC potenziale, le diverse densità delle cellule IL4+ e TCRγδ+ sono predittive dell’evolversi della lesione intestinale, questi risultati potrebbero portate allo sviluppo di approcci clinici utili a bloccare l’evoluzione verso l’atrofia della mucosa. Inoltre, si potrebbe valutare la presenza di possibili differenze dei livelli sierici di IL4 nei pazienti celiaci acuti e nei potenziali. Se l’analisi sierica dovesse confermare le osservazioni sulle biopsie intestinali, questo consentirebbe la ricerca di tali biomarcatori nel sangue periferico, con un’indagine meno invasiva rispetto all’approccio endoscopico.

Legenda

Cellule T: Chiamate anche linfociti T, sono cellule del sistema immunitario, capaci di riconoscere un antigene se esso viene “presentato” sulla superficie di altre particolari cellule, chiamate appunto cellule presentanti l’antigene (APC), mediante delle molecole chiamate HLA. Esistono differenti popolazioni di linfociti T, tra cui le cellule T che producono l’interleuchina (IL)4 e le cellule T che esprimono il recettore (TCR)-γδ. Le varie sottopopolazioni di cellule T possono svolgere diverse funzioni sia di tipo infiammatorio che anti-infiammatorio, in quest’ultimo caso sono dette cellule T regolatorie.

Citochine: Molecole proteiche prodotte da differenti tipi di cellule, soprattutto da cellule del sistema immunitario, che fungono da segnali di comunicazione fra le varie popolazioni cellulari, tra le quali l’interleuchina (IL)4.

Biomarcatore: Marcatore biologico, un indicatore di un particolare stato biologico che può quindi essere messo in relazione con l’insorgenza o lo sviluppo di una patologia.

Citofluorimetria: una tecnica sperimentale che consente di osservare più parametri contemporaneamente su una stessa cellula

Dieta aglutinata: una dieta priva di glutine

Recettore delle cellule T (TCR): Durante la maturazione i linfociti T producono ed espongono sulla propria superficie un recettore per l’antigene. Ciascun recettore è in grado di riconoscere uno specifico antigene in base alla sua struttura chimica, in particolare il TCR riconosce solo quelli che vengono presentati dalle già citate molecole HLA.

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