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MEDIATORI DELL’INFIAMMAZIONE Nabissi 14. DANNO RICONOSCIMENTO FUNZIONE PRODUZIONE DI ALTRI MEDIATORI CELLULARI TRASFORMAZIONE DEI SEGNALI IN EVENTI CELLULARI.

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1 MEDIATORI DELL’INFIAMMAZIONE Nabissi 14

2 DANNO RICONOSCIMENTO FUNZIONE PRODUZIONE DI ALTRI MEDIATORI CELLULARI TRASFORMAZIONE DEI SEGNALI IN EVENTI CELLULARI CLAMOROSI SEGNALI (mediatori) SISTEMI POLIMOLECOLARI CELLULE SOLUBILI Amplificazione Mantenimento Progressione MEDIATORI DELL’INFIAMMAZIONE Nabissi 14

3 MEDIATORI CHIMICI DELL’INFIAMMAZIONE MEDIATORI Tutte quelle molecole che determinano l’insorgere e partecipano allo sviluppo dei fenomeni che si osservano durante l’evento infiammatorio. I mediatori di derivazione plasmatica (complemento, chinine, ecc..) sono presenti nel plasma in forma inattiva mentre i mediatori di origine cellulare sono sequestrati nei granuli intracellulari (istamina) o sono sintetizzati de novo (prostaglandine, citochine) in risposta ad uno stimolo. REQUISITI Assenti nello stato stazionario o presenti in forma inattiva o sequestrati all’interno delle cellule Presenti nello stato attivo (attivati o rilasciati dai depositi intracellulari o neosintetizzati) Hanno vita media breve In grado di mimare fenomeni infiammatori se iniettati La loro inibizione determina la scomparsa dei fenomeni infiammatori osservati Nabissi 14

4 EVENTI 1.RISPOSTA VASCOLARE: modificazioni del calibro e del flusso sanguigno fuoriuscita di molecole per alterazione della barriera sangue-interstizio (essudato) 2.FASE CELLULARE: - migrazione cellulare - attivazione funzioni effettrici - risposta immunitaria ANGIOFLOGOSI MEDIATORI 1.MEDIATORI VASOATTIVI: agiscono sul tono delle cellule muscolari liscie (vasodilatazione) promuovono la contrazione degli endoteli (aumento permeabilità) 2.MEDIATORI CHE AGISCONO SUI DIVERSI TIPI CELLULARI COINVOLTI NELL’INFIAMMAZIONE: - promuovono l’adesione e la chemiotassi - modulano le funzioni dei fagociti - modulano le risposte dei linfociti Nabissi 14

5 RIDONDANZA (più mediatori con la stessa funzione) PLEIOTROPISMO (più risposte promosse dallo stesso mediatore) ATTIVAZIONE SEQUENZIALE (mediatori che promuovono la formazione di altri mediatori con la stessa funzione) GARANZIA che un determinato fenomeno avvenga AMPLIFICAZIONE della risposta MANTENIMENTO della risposta PROGRESSIONE verso le fasi successive AZIONE DEI MEDIATORI Nabissi 14

6 MEDIATORI DERIVATI DAI SISTEMI POLIMOLECOLARI SOLUBILI DEL PLASMA, DELL’INTERSTIZIO 1.SISTEMA DELLA COAGULAZIONE (plasmina, fibrinopeptidi) 2.SISTEMA DELLE CHININE (bradichinina, callicreina) 3.SISTEMA FIBRINOLITICO (fibrinopeptidi) 4.CASCATA DEL COMPLEMENTO (anafilotossine) Costituiscono sistemi di pronto intervento, disponibili sempre, che si attivano con una serie di reazioni a cascata. Sono presenti nel plasma in forma di precursori e devo essere attivati. Molecole assenti nello stato stazionario e che vengono rapidamente generate mediante meccanismi enzimatici Hanno la peculiarità di cross-attivarsi a vicenda MEDIATORI CHIMICI DI FASE FLUIDA Nabissi 14

7 I mediatori di derivazione cellulare sono sequestrati nei granuli intracellulari (istamina) o sono sintetizzati de novo (prostaglandine, citochine) in risposta allo stimolo infiammatorio. Le cellule che contengono questi mediatori sono piastrine, neutrofili, macrofagi, mastociti. Rapidamente attivati con meccanismi diversi da molecole presenti sui microrganismi o molecole endogene legate a questi. MEDIATORI DI DERIVAZIONE CELLULARE Nabissi 14

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9 IL COMPLEMENTO Il sistema del complemento consta di 20 componenti proteici che si trovano concentrati nel plasma. Questo sistema è coinvolto sia nella immunità innata che in quella acquisita nella difesa dai microorganismi. Nel processo d’attivazione del complemento vengono generati diversi fattori che causano un aumento della permeabilità vascolare, chemiotassi e opsonizzazione, rilascio di citochine ed attivazione della NADPH ossidasi. Le proteine del complemento sono presenti in forma inattiva e classificate come C1-C9 e molte di queste vengono attivate in modo da diventare enzimi proteolitici che degradano e attivano altre proteine del complemento cosi’ da creare una cascata capace di notevole amplificazione enzimatica. Nabissi 14

10 La tappa critica ovvero l’attivazione (degradazione) della terza (C3) componente puo’ avvenire attraverso tre vie: -Classica: che è scatenata dal legame del componente C1 con anticorpi (IgM o IgG) combinati con l’antigene, portando alla proteolisi di C2 e C4, con formazione della C3 convertasi (C4bC2b) -Via alternativa: stimolata da proteine di superficie dei microbi (endotossine), amplifica la scissione del C3 in C3b che si fonde con il fattore plasmatico Bb, formando il complesso C3bBb (C3 convertasi) -Via della lectina: in cui la lectina plasmatica che lega il mannosio si lega ai carboidrati presenti sui microbi e attiva direttamente il C1, che segue poi l’attivazione della C3 convertasi (C4bC2b) come nella via classica. Nabissi 14

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12 Qualunque sia la via, il risultato finale è la formazione dell’enzima attivo C3 convertasi che taglia il C3 in due frammenti funzionalmente distinti (C3a e C3b). C3a è rilasciato mentre C3b si lega alla cellula o alla molecola che ha scatenato l’attivazione del complemento. C3b forma anche la C5 convertasi (con altri frammenti precedentemente generati) che scinde C5 generando C5a e C5b. C5b si lega ai componenti C6/9 formando il COMPLESSO DI ATTACCO ALLA MEMBRANA (MAC), il quale lisa le cellule. IL COMPLEMENTO Nabissi 14

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15 I frammenti del complemento mediano vari fenomeni dell’infiammazione. –Fenomeni vascolari: C3a, C5a e C4a (anafilotossine) stimolano la liberazione di istamina da parte dei mastociti, aumentando la permeabilità vascolare e causando vasodilatazione. –C5a nei monociti e neutrofili attiva la via lipossigenasica del metabolismo dell’AA rilasciando altri fattori dell’infiammazione. –Adesione leucocitaria, chemiotassi e attivazione: C5a agisce come potente agente chemiotattico per neutrofili, monociti, eosinofili e basofili. –Fagocitosi. C3b quando si lega alla parete del batterio agisce come opsonina e favorisce la fagocitosi da parte dei macrofagi, che presentano i recettori per C3b attivato. –Enzimi proteolitici presenti nell’essudato infiammatorio possono attivare C3 e C5, che poi fungono da componenti chemiotattili per i leucociti stessi. L’attivazione del complemento è strettamente controllata da proteine regolatrici circolanti associate alle cellule e queste molecole proteggono le cellule dell’ospite da danni durante le reazioni di difesa da microbi. Nabissi 14

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17 Regolazione dell’attività del complemento I mammiferi esprimono diverse proteine di regolazione, assenti nei microbi, che prevengono l’inopportuna attivazione del complemento. Regolazione della C3 e C5 convertasi. La formazione di C3 convertasi e la generazione di C3b sono le fasi principali dell’attivazione del complemento. I regolatori di questi fattori agiscono potenziando la dissociazione (degradazione) del complesso della convertasi (Decay Accelerating Factor; DAF) o scindendo proteoliticamente il C3b. Legame delle componenti attive del complemento. La via classica che inizia con il legame del C1 ad un immunocomplesso, che viene bloccato da una proteina plasmatica chiamata inibitore-C1 (C1NH), che interferisce con l’attività enzimatica di due delle proteine del complesso C1. Inoltre l’attività del complemento è impedita anche da proteine che inibiscono la formazione del MAC. Nabissi 14

18 Deficienze del sistema del complemento Deficienze nelle proteine del complemento possono dar luogo ad un aumento della suscettibilità ad infezioni batteriche e virali (SEPSI). I deficit di C2 e C4 sono associati a malattie autoimmunitarie (lupus eritematoso) probabilmente a causa dell’impossibilità di eliminare immunocomplessi. Edema angioneurotico ereditario: l’attivazione del C1 da parte degli immunocomplessi non è controllata e si verifica aumento della degradazione di C2 e C4, formazione di un frammento del C2 che agisce come la bradichinina. Il C1NH (che è mutato in questa patologia) influisce anche sul sistema della coagulazione in quanto inibisce anche la callicreina ed il fattore XII. Questa patologia genetica comporta un aumento di bradichinina nel plasma con conseguente stato infiammatorio cronico. Nabissi 14

19 L’eccessiva produzione di C5a puo’ paradossalmente paralizzare le funzioni dei neutrofili. Sembra che un eccesso di C5a a livello intravascolare down-regola i recettori C5a e diminuisce la responsività dei neutrofili ad altri mediatori, probabilmente attraverso una desensibilizzazione eterologa di altri recettori “infiammatori” accoppiati alle proteine G. C5a come inibitore della risposta infiammatoria Nabissi 14

20 RISPOSTA INFIAMMATORIA Nabissi 14

21 SISTEMA DELLA COAGULAZIONE Il sistema della coagulazione è diviso in due vie convergenti che culminano con l’attivazione della trombina e nella formazione di fibrina. La via estrinseca della coagulazione è composta da una serie di proteine plasmatiche che possono essere attivate dal FATTORE DI HAGEMAN (fattore XII), che è prodotto dal fegato e circola in forma inattiva finchè non incontra il collagene, proteine della membrana basale o le piastrine attivate. Attivato, il Fattore XII va incontro a delle modificazioni conformazionali (diventanto Fattore XIIa), esponendo il sito attivo di serina e cosi’ acquisendo la capacità di tagliare substrati proteici e attivare altri mediatori. Nabissi 14

22 Fattori della coagulazione I – Fibrinogeno II – Protrombina III – Fattore tissutale IV – Calcio V – Proaccelerina VI – unassigned (prev Factor Va) VII – Proconvertina VIII – fattore antiemolitico IX – Christmas Factor X – Stuart-Prower Factor XI – Plasma Tromboplastina Antecedente XII – Hageman Factor XIII – fattore stabilizzante la fibrina Nabissi 14

23 La via intrinseca comporta l’attivazione della via delle chinine che attraverso la formazione di callicreina attiva il Fattore XII. Il fattore XII attivato (XIIa) porta all’attivazione di trombina ed alla formazione di fibrina mediante processazione del fibrinogeno (azione coagulante). L’enzima callicreina attiva un altro processo enzimatico: -formazione di plasmina che svolge un ruolo litico a livello del coagulo (azione anticoagulante) Nabissi 14

24 SISTEMA DELLE CHININE Il sistema delle chinine genera peptidi vasoattivi a partire da proteine plasmatiche, detti CHININOGENI, per azione di proteasi specifiche dette callicreine. L’attivazione del sistema porta alla formazione di Bradichinina. La bradichinina aumenta la permeabilità vascolare a causa la contrazione del muscolo liscio, dilatazione dei vasi e dolore quando iniettato. L’azione della bradichinina è molto rapida e viene inattivata dall’enzima chininasi Nabissi 14

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26 La trombina ha un ruolo proinfiammatorio indipendente dalla cascata della coagulazione, in quanto la trombina si lega a recettori attivati dalla proteasi (PAR-1), questi recettori a sette domini transmembrana accoppiati a proteine G (simili ai recettori delle chemochine) sono espressi su monociti e cellule endoteliali. L’attivazione dei PAR, mediante taglio della porzione N-terminale extracellulare, attiva la produzione di molecole d’adesione e chemochine nelle cellule endoteliali e nei monociti. Trombina Nabissi 14

27 Le risposte comprendono la mobilitazione della Selectina-P, la produzione di chemochine e l’espressione di molecoled’adesione endoteliali per le integrine leucocitarie, la produzione di prostaglandine, PAF e NO. L’attivazione di queste risposte implica il movimento dei leucociti ed altre reazioni infiammatorie. PAR attivati Nabissi 14

28 La plasmina taglia anche il fattore del complemento C3 producendo C3a e C3b e scinde la fibrina (che forma dei prodotti coinvolti nella permeabilità vascolare). La plasmina circola sotto forma di precursore (plasminogeno) legata al suo inibitore tPA (plasminogen tissue activator) che quando si lega alla fibrina si attiva ed attiva la plasmina. UROCHINASI: attivatore del plasminogeno (formazione di plasmina) con un ruolo molto importante nel dissolvere trombi ed emboli trombotici SISTEMA DELLA COAGULAZIONE Nabissi 14

29 Una varietà di sostanze organiche ed inorganiche cariche negativamente attivano il fattore XII. Fra le sostanze organiche ci sono collagene, eparina e fra le sostanze inorganiche il vetro, silicio, cristalli di pirofosfato. ATTIVAZIONE XII Nabissi 14

30 Sistemi anticoagulanti naturali Antitrombina III: prodotta dal fegato e dalle cellule endoteliali è in grado d’inibire la trombina Proteina C: inibisce i fattori V e VIII limitando la produzione di trombina Proteina S: prodotta dalle cellule endoteliali e modula l’intero processo della coagulazione Nabissi 14

31 Funzione: lisi del coagulo, permeabilità vascolare Funzione: Vasodilatazione liberazione d’istamina Funzione: vasodilatazione attivazione chemiotassi vasodilatazione Funzione: formazione di fibrina Nabissi 14

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33 ISTAMINA Il primo mediatore chimico ad entrare in funzione nell’infiammazione acuta è l’istamina e se l’alterazione è di modesta entità rimane anche l’unico. Infatti l’istamina è responsabile “soltanto” delle modificazioni vascolari che si attuano nei primi minuti e per cio’ la sua azione è abbastanza fugace anche se la sua azione è di fondamentale importanza. L’istamina quindi si degrada velocemente o viene disattivata dalle istaminasi presenti negli eosinofili Nabissi 14

34 ISTAMINA L’istamina modula a diversi livelli la risposta immune antigene-specifica ed è coinvolta nella regolazione del rilascio di mediatori e neurotrasmettitori. L’istamina deriva prevalentemente dalla degranulazione di mastociti e basofili, ma può anche essere sintetizzata de novo da altre cellule ematopoietiche e da queste immediatamente rilasciata. Essa è depositata all’interno di granuli citoplasmatici specifici, presenti in mastociti e basofili, complessata con eparina e condroitin-solfato. Nabissi 14

35 L’istamina provoca effetti sulla muscolatura liscia, inducendo la contrazione delle vie aeree, intestino e vasi sanguigni e la vasodilatazione (rilassamento) delle arteriole. La sua liberazione avviene mediante degranulazione in risposta a diversi stimoli infiammatori : lesioni fisiche, reazioni immunitarie che comportano il legame di anticorpi ai mastociti (IgE con il recettore ad alta affinità Fc  RI) presenti sui mastociti, anafilotossine (frammenti del complemento C3a, C5a), proteine di derivazione leucocitaria, neuropeptidi (Sostanza P), citochine infiammatorie e chemochine (IL-1, IL-8). Nabissi 14

36 I mastociti elaborano e rilasciano eparina, istamina e numerosi altri fattori Nabissi 14

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39 EFFETTI FARMACOLOGICI DELL’ISTAMINA Nabissi 14

40 ISTAMINA L’istamina è un costituente naturale del corpo ed è un’ammina a basso peso molecolare sintetizzata a partire dall’aminoacido essenziale L-istidina mediante una reazione enzimatica esclusiva della istidina decarbossilasi. L’istidina decarbossilasi è espresso in quasi tutte le cellule del corpo, inclusi i neuroni del sistema nervoso centrale, mucosa gastrica, mastociti e basofili. L’azione dell’istamina è svolta grazie al suo legame a quattro tipi di recettori (H1, H2, H3, H4), recettori a 7 domini transmembrana accoppiati a G-protein (Gs, Gq, Gi/o). Nabissi 14

41 RECETTORI DELL’ ISTAMINA Nabissi 14

42 CaratteristicheH1H2H3H4 Sequenza aa Loc.cromosomica3p255q3520q1318q11 Espressione Largamente distribuito, neuroni compresi Largamente distribuito compresa la mucosa gastrica Poco distribuito, presente nei neuroni istaminergici Presente in tessuti ematopoietici periferici, midollo osseo Proteina G accoppiata Pathways attivati Fosfolipasi A, NfkB, cAMP, NOS Fosfolipasi C, Protein chinasio C, c-fos MAP chinasi, inbizione cAMP Azione dell’istamina Prurito, dolore, vasodilatazione, ipotensione, tachicardia Secrezione gastrica acida, permeabilità vascolare Previene broncocostrizione media prurito Differenziamento di mieloblasti e promielociti Nabissi 14

43 Il recettore H1, in condizioni fisiologiche, è presente sulle cellule bersaglio in una conformazione attiva ed in una inattiva in equilibrio dinamico tra loro (forme isomeriche). L’isomerizzazione spontanea del recettore, indipendente dall’agonista, è responsabile dell’attività costitutiva. Nell’ambito di tale modello, gli agonisti si legano preferenzialmente allo stato attivo del recettore, aumentando la stabilità dell’isoforma attiva e spostando l’equilibrio verso lo stato di attivazione; gli antagonisti, invece, si legano principalmente allo stato inattivo del recettore, spostando l’equilibrio verso la direzione opposta. Nabissi 14

44 l’antagonismo potrebbe essere il principale meccanismo di interazione tra gli antistaminici H1 ed il rispettivo recettore Nabissi 14

45 GHIANDOLE ESOCRINE Ghiandole gastriche: aumento della secrezione di H+, di pepsina e del fattore intrinseco, mediati da recettori H2 (localizzati sulle cellule parietali) Ghiandole salivari, pancreatiche, intestinali, lacrimali e bronchiali: aumento della secrezione, mediata da recettori H1 SISTEMA IMMUNITARIO Mastociti e granulociti basofili: diminuzione della secrezione di autacoidi (ormoni ad azione locale) mediata da recettori H2 (meccanismo a feed-back negativo) Granulociti neurotrofili: diminuzione della secrezione di enzimi lisosomiali mediata da recettori H2 Linfociti: diminuzione della produzione di anticorpi e linfochine mediata da recettori H2 Nabissi 14

46 https://www.youtube.com/watch?v=svkdg8ntQD0

47 INTOLLERANZA ALLERGIA AVVERSIONE NABISSI 2013

48 Le reazioni avverse al cibo (Ipersensibilità al cibo) includono ogni reazione abnorme risultante dall’ingestione di cibo. Possono essere il risultato di INTOLLERANZA (IPERSENSIBILITA’ NON ALLERGICA) o di IPERSENSIBILITA’ALLERGICA. AVVERSIONE: mima una reazione avversa al cibo ma non riproducibile quando il paziente ingerisce il cibo in modo anonimo (blinded fashion) REAZIONE AVVERSE AL CIBO NABISSI 2013

49 ALLERGIA AL CIBO Reazione immunologica avversa che avviene comunemente in risposta a proteine del cibo (Food Allergens). Le reazioni possono essere dovute a meccanismi IgE- o non-IgE immuno mediati. NABISSI 2013

50 FOOD ANTIGENS ANTIGENI ALIMENTARI COMPLETI ED INCOMPLETI NABISSI 2013

51 ANTIGENI ALIMENTARI COMPLETI Lo stesso antigene attiva sia la sensibilizzazione (sensitization) che lo scatenamento della reazione (elicitation, hyper-sensitivity reaction). Questo concetto si basa sull’idea che “solo” alcune proteine sono stabili al calore e resistenti agli enzimi digestivi, raggiungono l’intestino senza essere frammentate stabilendo una sensibilizzazione per-orale (Allergeni di classe I) beta-lattoglobulina del latte, ovoalbumina dell’albume, arachidi) NABISSI 2013

52 Sites of antigen uptake in the gut. a, Antigeni “raccolti” dalle cellule dentritiche (DC) b) Antigeni presi dalle cellule M e trasportati alle DC e poi attivano I linfociti B c) Gli antigeni solubili attraversano l’epitelio attraverso vie intracellulari o paracellulari e poi attivano I linfociti T e macrofagi.

53 Meccanismi della tolleranza orale. a)Immuno risposta richiede il legame del recettore T-cell con il complesso antigene. MHC, in presenza di costimoli appropriati (CD80, CD86) e citochine. b)Con alte dosi di antigene orale l’attivazione del T-recettore puo’ avvenire in assenza di costimolo. c)Basse dosi di antigene attivano le cellule T-regolatorie che sopprimono la risposta immunitaria NABISSI 2013

54 ANTIGENI ALIMENTARI INCOMPLETI Cross-reattività di due antigeni, il sensibilizzante ed l’elicidante. Antigeni presenti nel cibo inducono solo il sintomo della elicidazione e non hanno caratteristiche come resistenza al calore o agli enzimi digestivi (Allergeni alimentari di classe II) Un allergene alimentare incompleto ha la capacità di indurre la risposta sintomatica, in base alla sua cross-reattività al sensibilizzante. NABISSI 2013

55 ACARI Bet: (Betulla) Artemisia Fel: Felix NABISSI 2013

56 Classe I e II Allergeni alimentari Dipendentemente dalla via di sensibilizzazione l’allergia è il risultato di: -Classe I alllergeni: la sensibilizzazione avviene nel tratto gastro-intestinale - Classe II allergeni: la sensibilizzazione sviluppa una cross-reattività ad allergeni inalanti. NABISSI 2013

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59 INTOLLERANZA AL CIBO L’intolleranza al cibo è una risposta avversa causata da alcune caratteristiche fisiologiche uniche dell’ospite. Sono reazioni negative al cibo, bevande e additivi alimentari ritardate. Possono indurre sintomi in uno o piu’ organi e sistemi, ma non sono direttamente correlate al sistema immunitario. Possono risultare dall’assenza di specifiche sostanze chimiche o enzimi necessari alla digestione di una sostanza specifica o da reazioni a composti presenti nel cibo. La distinzione tra intolleranza ed allergia è spesso confusa. NABISSI 2013

60 Spesso è difficile individuare l’alimento a cui si è intolleranti in quanto se il sistema immunitario è coinvolto, la risposta puo’ essere IgG-mediata ed avviene lentamente. Le persone con intolleranza al cibo hanno soglie diverse di sensibilità, quindi quelle piu’ sensibili rispondono a quantità molto piu’ basse. NABISSI 2013

61 Lattosio (latte, latticini): incapacità di metabolizzare il lattosio, per mancanza o bassa disponibilità dell’enzima Lattasi Acido glutamico (soia, pomodori, additivo alimentare): alti livelli causano danno cerebrale (neurotossicità) nelle aree non protette dalla BBB. Acido salicilico (presente nelle piante, aspirina, profumi): effetti sistemici Solfiti (vino, crostacei): emicrania, irritazione cutanea Tatrazina (colorante giallo nei cibi, cosmetici, ecc): ansia, emicrania, depressione, prurito Celialchia: intolleranza al glutine NABISSI 2013

62 Bersagli clinici nell’intolleranza SKIN: rash Orticaria Angioedema Dermatiti Eczema GIT: ulcere buccali Crampi addominali Nausea Gas Diarrea intermittente Costipazione Sindrome intestino irritabile RT: Congestione nasale Sinusite Irritazioni faringee Asma Tosse NABISSI 2013 Le reazioni di intolleranza non includono risposte psicologiche.

63 NABISSI 2013 DIAGNOSI intolleranza ALIMENTARE Diagnosi IgE- or non-IgE-mediata La latenza fra ingestione e sintomo/i Tipo di sintomo/i Il cibo sospetto. La durata del/dei sintomo/i La ricorrenza del/ sintomo/i dopo l’ingestione

64 CELIACHIA Sprue celiaca o enteropatite da glutine. Patologia Immuno-mediata indotta dall’ingestione di alimenti contenente glutine (grano, orzo, segale), in individui geneticamente predisposti. Il glutine viene digerito da enzimi luminari e dell’orletto a spazzola e si forma  -gliadina che è resistente alla degradazione da parte delle proteasi gastriche, pancreatiche e dell’intestino tenue. Alcuni di questi peptidi gliadinici inducono le cellule epiteliali a produrre IL- 15 che attiva e stimola la proliferazione dei linfociti CD8+ che vengono indotti ad esprimere NKG2D (marcatore di cellule killer). NKG2D è il recettore per la proteina MIC-A presente sulla superficie degli enterociti, e quindi il CD8+NKG2D+ induce morte degli enterociti. Il danno che si crea permette a altri peptidi gliadinici di penetrare le mucose, ed essere deaminati dalle transglutaminasi tissutali

65 I peptidi deaminati interagiscono con le APC esprimenti HLA-DQ2 e DQ8, che li presentano ai CD4+, che cominciano a liberare citochine contribuendo a creare infiammazione e danno della mucosa.

66 NABISSI 2013 SKIN-PRICK TEST (STP) BASOPHIL HISTAMINE- RELEASE TEST Sangue o basofili isolati dal sangue del paziente sono incubati con l’antigene da testare Patch testing 48 hours DIAGNOSI

67 Vega (electro-diagnostic) testing The patient holds one (negative) electrode in one hand, and the positive electrode is applied to acupuncture points over fingers or toes. An alteration in current is interpreted as meaning the person is "sensitive" to that substance. Bryan's test and the Alcat test: size and shape of white cells is assessed after incubation with food extracts Iridology Kinesiology: exogenous toxins or allergens will be reflected in a reduction in muscle strength

68 Metaboliti dell’acido arachidonico Quando le cellule sono attivate da stimoli di varia natura, i lipidi presenti sulla membrana plasmatica sono rimodellati per generare mediatori lipidici che fungono da segnali intracellulari o extracellulari influenzando diversi processi biologici, fra cui l’infiammazione. Questi lipidi formati, definiti AUTACOIDI, sono ormoni che svolgono la loro funzione a livello locale (autocrina o paracrina). Nabissi 14

69 L’acido arachidonico (AA) è un grasso polinsaturo a 20 atomi di carbonio che deriva da fonti alimentari o dalla conversione dell’acido linoleico. L’acido arachidonico non si trova libero nelle cellule, ma è normalmente esterificato nei fosfolipidi di membrana. Viene rilasciato da questi ultimi, attraverso l’azione di fosfolipasi cellulari, le quali possono essere attivate da stimoli chimici, fisici, meccanici o altri mediatori (C5a). Metaboliti dell’acido arachidonico I mediatori dell’acido arachidonico vengono denominati EICOSANOIDI, si legano a recettori accoppiati alle proteine G e mediano ogni fase della risposta infiammatoria. Sono sintetizzati da due importanti classi di enzimi: –1) ciclossigenasi: da cui si ottengono prostaglandine e trombossani –2) lipossigenasi da cui si ottengono leucotrieni e lipossine Metaboliti dell’acido arachidonico Nabissi 14

70 Ciclossigenasi La via ciclossigenasica è mediata da due diversi enzimi (COX-1 e COX-2). La COX-1 è espressa costitutivamente, la COX-2 è inducibile. Entrambe le vie portano alla produzione di PROSTAGLANDINE (PG). Le prostaglandine sono codificate con il suffisso PG, una lettera (PGD, PGE,..) e da un numero che indica il numero di doppi legame del composto (PGE 2 ). Le prostaglandine sono coinvolte anche nel meccanismo del dolore e della febbre durante il processo d’infezione. La prostaglandina PGE 2 è iperalgesica in quanto rende la cute ipersensibile agli stimoli dolorosi. La prostaglandina PGI 2 è il principale metabolita della via ciclossigenasica nei mastociti, causando vasodilatazione ed aumento della permeabilità delle venule potenziando cosi’ la formazione dell’edema. Nabissi 14

71 TERAPIA ANTINFIAMMATORIA Inibitori della ciclossigenasi: comprendono l’aspirina e farmaci antinfiammatori non steroidei (FANS). Agiscono inibendo la sintesi di prostaglandine, l’aspirina acetilando ed inibendo la ciclossigenasi. I farmaci antinfiammatori di nuova generazione inibiscono l’azione della COX-2 e quindi agiscono solo quando l’infiammazione è in corso senza interferire con il metabolismo dell’AA. Nabissi 14

72 Inibitori ad ampio spettro: Comprendono i glucocorticoidi che sono potenti antinfiammatori che inibiscono la trascrizione della COX-2, fosfolipasi A2, citochine (IL-1, TNF) e NOS. I glucocorticoidi inoltre stimolano la trascrizione di geni che codificano per proteine antinfiammatorie, come la LIPOCORTINA 1 che inibisce il rilascio di AA dai fosfolipidi di membrana. TERAPIA ANTINFIAMMATORIA Nabissi 14

73 VIA LIPOSSIGENASICA I metaboliti iniziali sono prodotti da tre diversi lipossigenasi: 1)La 5-lipossigenasi, presente nei neutrofili che porta alla produzione di 5-HETE, che è un’agente chemiotattico per i neutrofili e viene convertito in una famiglia di composti detti LEUCOTRIENI. La loro funzione è quella di facilitare l’adesione e l’aggregazione dei leucociti, la generazione di radiacali liberi dell’O 2, il rilascio di enzimi lisosomiali vasocostrizione e broncospasmo. Nabissi 14

74 Legandosi a specifici recettori i LT promuovono l’accumolo e le funzioni di tutte le classi di leucociti. Queste risposte sono importanti in diversi tipi di patologie (asma, cardiovascolari, tumori, ecc..). Il LT influenzano stimolano la crescita delle CD34+ pluripotent hematopoietic stem-cell progenitors e la loro migrazione nel plasma. LT incrementano l’espressione delle molecole d’adesione e promuovono la motilità cellulare. Mediante LTB-receptor 1 (BLT1), LTB4 recluta i mastociti, neutrofili, e cellule T Nabissi 14

75 Le lipossine derivano da meccanismi di sintesi transcellulare, cioe’ la loro produzione coinvolge due tipi celluari. I neutrofili producono intermedi della sintesi di lipossine che vengono poi convertite in lipossine dalle piastrine. Le lipossine, inibiscono il reclutamento dei leucociti e delle componenti cellulari dell’infiammazione, inibendo la chemiotassi dei leucociti e l’adesione. Questo suggerisce che le lipossine siano dei regolatori negativi dell’azione dei leucotrieni e quindi coinvolti nel processo di risoluzione dell’infiammazione. Nabissi 14

76 OSSIDO NITRICO L’ossido nitrico (NO) è un mediatore pleiotropico dell’infiammazione e fu inizialmente scoperto come un fattore rilasciato dalle cellule endoteliali che causa vasodilatazione, rilassando la muscolatura liscia dei vasi e vene. NO è un gas solubile prodotto dall’enzima nitrico sintetasi (NOS) a partire da L- arginina. Vi sono tre tipi di NOS: endoteliale (eNOS), neuronale (nNOS) e inducibile (iNOS). I primi due sono espressi costitutivamente a bassi livelli e possono essere attivati rapidamente da un aumento degli ioni Ca 2+ intracellulari, provocando una rapida produzione di NO, iNOS viene invece indotto quando i macrofagi e altre cellule sono attivate da citochine (TNF). NO agisce a livello paracrino sulle cellule bersaglio attraverso l’induzione di GMP (guanosin-monofosfato) ciclico che a sua volta da inizio a una serie di eventi intracellulari che generano rilassamento muscolare a livello dei vasi. Nabissi 14

77 Inoltre NO riduce l’aggregazione e l’adesione inibendo alcune caratteristiche dell’infiammazione indotta dai mastociti e funge da regolatore endogeno del reclutamento dei leucociti. Quindi NO rappresenta un meccanismo endogeno compensatorio che riduce la risposta infiammatoria. Inoltre NO ed i suoi derivati sono microbicidi, quindi NO è anche un mediatore nella risposta dell’ospite alle infezioni. Infatti: – Le specie reattive che derivano da NO hanno attività antimicrobiche – Interazioni fra NO e specie reattive dell’O 2 producono metaboliti antimicrobici – La produzione di NO aumenta durante la risposta dell’ospite alle infezioni – L’inattivazione del gene per la nitrico sintetasi facilita la replicazione microbica OSSIDO NITRICO Nabissi 14

78 Nitric Oxide (NO) Nabissi 14

79 CITOCHINE INFIAMMATORIE Con il termine citochine s’intendono mediatori polipeptidici non antigene-specifici, che funzionano come segnali di comunicazione intercellulari (cellule del sistema immunitario vs. organi e tessuti). Le citochine sono prodotte da diversi tipi di cellule e svolgono la loro azione a breve distanza, con azioni in parte simile fra citochine diverse (es. IL-1 e TNF), con effetto pleiotropico. Le citochine possono essere suddivise in base al loro ruolo funzionale in: emopoietiche dell’immunità specifica infiammatorie primarie anti-infiammatorie ed immunosoppressive infiammatorie secondarie (le chemochine) LE CITOCHINE INFIAMMATORIE PRIMARIE SONO : IL-1, TNF e IL-6 IL-1 e TNF attivano l’intera cascata dei mediatori dell’infiammazione, mentre IL-6 si definisce anche secondaria perché agisce soprattutto nello stimolare la produzione di proteine di fase acuta, responsabili dell’amplificazione dei meccanismi dell’immunità innata. Nabissi 14

80 Proprietà generali delle citochine Le citochine, non sono generalmente immagazzinate come molecole preformate all’interno delle cellule, ma la loro sintesi è attivata dalla trascrizione dei loro geni. Le citochine svolgono un’azione biologica sia autocrina che paracrina, legandosi, con alta affinità, a specifici recettori di membrana. Nabissi 14 L ’ espressione dei recettori per le citochine è regolata da segnali esterni, inducendo un maggiore risposta delle cellule che li esprimono, alle citochine. Ad esempio la stimolazione dei linfociti B e T agli antigeni induce un aumento dell ’ espressione dei recettori per le citochine.

81 CITOCHINE INFIAMMATORIE Le due citochine principalmente studiate nel processo infiammatorio sono il TNF (tumor necrosis factor) e IL-1 (interleuchina-1), che sono prodotte nei macrofagi attivati. La secrezione di TNF e IL-1 puo’ essere stimolata da lesioni, endotossine e vari stimoli infiammatori. La loro azione nell’infiammazione riguarda gli effetti sull’endotelio (inducendo la produzione di molecole d’adesione), sui leucociti e fibroblasti (stimolando la sintesi di mediatori dell’infiammazione (PG e NO), chemochine) e l’induzione della reazione sistemica di fase acuta. La risposta sistemica di IL-1 e TNF agisce attraverso l’induzione di IL-6, che induce la sintesi di proteine di fase acuta, amplificando a livello sistemico l’immunità innata e la rigenerazione (o riparazione) tissutale. Nabissi 14

82 Classificazione delle citochine in base al ruolo funzionale Mediatori che regolano l’immunità innata: sono prodotti principalmente dai fagociti mononucleati in risposta ad agenti infettivi come prodotti virali, molecole batteriche, RNA a doppio filamento o dai macrofagi attivati dai linfociti T antigene-stimolati. Molte di queste citochine agiscono sulle cellule endoteliali e sui leucociti inducendo le prime risposte infiammatorie. Mediatori e regolatori dell’immunità adattativa: sono citochine prodotte principalmente dai linfociti T in risposta a specifici antigeni e regolano la crescita e differenziamento di varie popolazioni linfocitarie o reclutano e attivano altre cellule effettrici specializzate come neutrofili e eosinofili che possono eliminare gli antigeni. Stimolatori dell’ematopoiesi: stimolano la crescita ed il differenziamento di leucociti immaturi e sono prodotte dalle cellule stromali del midollo osseo. Nabissi 14

83 La regolazione negativa dell’azione delle citochine è svolta da citochine anti- infiammatorie, come IL-10 e TGF-  prodotti dai monociti-macrofagi  Un’altra regolazione negativa è indotta dalla produzione di ACTH da parte dell’ipofisi, indotta da fattori ipotalamici stimolati da IL-1 e TGF (feedback negativo). ACTH stimola il rilascio di glucocorticoidi da parte del surrene, i quali inibiscono la produzione di IL-1. Nabissi 14

84 IL-1 and TNF Nabissi 14

85 IL-1(  /  a  IL-1  –IL-1  sono molecole, codificate da geni distinti, con il 20% di omologia di sequenza aminoacidica ma con attività funzionale simile. La produzione di IL-1 è indottta da stimoli proinfiammatori, in particolare dai ligandi dei Toll e da se stessa o da TNF. La famiglia IL-1 comprende anche la IL-1a, che è prodotta dalle stesse cellule che producono IL-1 ma ha un ruolo inibitorio. IL-1a si lega allo stesso recettore di IL-1 ma non attiva la trasduzione del segnale. Un altro meccanismio inibitorio è dato dalla presenza di un falso recettore (decoy receptor) che ha affinità di legame per IL-1 ma non trasduce per segnali intracellulari.

86 Interleuchina 1 La fonte cellulare principale di IL-1 sono i fagociti mononucleati che la rilasciano dopo stimolazione da parte di LPS (LIPOPOLISSACARIDI DELLA PARETE BATTERICA) o di altre citochine (come il TNF). Inoltre IL-1 è prodotta da altre cellule come neutrofili, cellule epiteliali (cheratinociti) e cellule endoteliali. IL-1 viene secreta come molecola di 33kD (IL-1  ) e può agire come forma intera o come sottoprodotto di 18 kD, agendo tutte e due le forme sullo stesso recettore. IL-1 , la seconda forma di IL-1 diventa attiva dopo taglio da parte dell’enzima IL- 1  -converting enzyme (ICE). Nabissi 14

87 TNF Il TNF è il principale mediatore della risposta infiammatoria ai batteri gram- negativi ed ad altri microbi, soprattutto rilasciato in risposta a endotossine batteriche (LPS) ed è responsabile delle complicazioni a livello sistemico causate da diversi tipi d’infezioni. Il TNF (denominato TNF  ) è principalmente prodotto dai fagociti mononucleati attivati, anche se viene secreto anche da cellule NK, linfociti T Antigene-stimolati e mastociti. Il TNF viene prodotto come proteina di membrana non glicosilata con un dominio amino terminale intracellulare e un largo dominio carbossi-terminale extracellulare. Nabissi 14

88 La forma di membrana viene poi tagliata da una metalloproteasi di membrana e rilasciato come polipeptide di 17kD che formano poi un omotrimero di 51kD che costituisce la forma attiva del TNF. Il TNF secreto assume una forma a piramide la cui base ha affinità per il recettore, in maniera tale che ogni molecola di TNF attivo possa legare tre recettori contemporaneamente. Nabissi 14

89 Funzioni biologiche La funzione principale del TNF è quella di stimolare il reclutamento di neutrofili e monociti nel sito infiammatorio, ma il TNF media anche diversi effetti sia sui leucociti che sulle cellule endoteliali. A livello delle cellule endoteliali il TNF stimola l’espressione delle molecole d’adesione, come le selectine E e le immunoglobuline, inoltre stimola il rilascio di chemochine sia nelle endoteliali che nei macrofagi. Induce la secrezione di IL-1 nei fagociti mononucleati, la quale agisce poi in modo simile al TNF. Nabissi 14

90 I recettori per il TNF sono di due tipi, TNFRI o p55 (55kD) il TNFRII o p75 (75kD), presenti in quasi tutte le cellule. Il TNFRII attivato recluta, a livello citoplasmatico una proteina adattatrice denominata TRAF, con conseguente attivazione del pathway NF-kB e della proteina d’attivazione 1 (AP-1), mentre l’attivazione del TNFRI porta al reclutamento di proteine adattatrici che attivano il pathway estrinseco Nabissi 14

91 Anche il TNFRI che attivato, induce apoptosi, puo’ anche indurre una risposta anti-infiammatoria ed antiapoptotica quando TRADD lega TRAF2 e conseguentemente attiva il pathway NF-kB, mediante attivazione della IkB chinasi da parte di TRAF2. TRAF2 (come altri TRAF) attiva anche la cascata delle MAP chinasi, che comporta l’attivazione di JNK, fosforilazione di c-jun e formazione del fattore trascrizionale AP-1 composto da c-jun e c-fos. Questa attivazione comporta la trascrizione di geni coinvolti nell’infiammazione (molecole d’adesione endoteliale, citochine, chemochine) ed la trascrizione (da parte di Nf-kB) di geni coinvolti nel processo antiapoptotico (IAPs). FENOTIPO PROLIFERATIVO E RESISTENTE ALL’APOPTOSI Nabissi 14

92 RILASCIO ECCESSIVO DI TNF induzione del meccanismo della febbre a livello ipotalamico, mediante stimolazione della produzione di prostaglandine agisce a livello degli epatociti, stimolando la sintesi ed il rilascio di proteine sieriche (proteina amiloide A e fibrinogeno), inducendo la risposta infiammatoria di fase acuta. Produzione prolungata di TNF induce cachessia, mediante soppressione della sensazione d’appetito e riduzione della sintesi di lipasi (enzimi responsabili del rilascio di lipoproteine, necessarie al metabolismo tissutale). TNF causa trombosi intravascolari, riducendo le proprietà anticoagulanti dell’endotelio mediante lo stimolo di fattori coagulanti ed inibizione di fattori anticoagulanti. Nabissi 14

93 IL-6 IL-6 interagisce con un recettore costituito da due catene, la catena gp130 che è comune ad altre citochine ed una catena IL-6R che è specifica per IL-6. IL-6R è in grado di creare un complesso attivo (in forma solubile o legato alla membrana), dopo legame a IL-6, con il gp130, permettendo anche alle cellule che non possiedono Il-6R di rispondere a IL-6. Questo sistema permette, ad esempio, alle cellule endoteliali che non esprimono IL- 6R di rispondere a IL-6, che stimola la produzione di molecole d’adesione e chemochine. Il complesso IL-6R/IL-6/gp130 attiva una cascata intracellulare che attiva una tirosin-chinasi (JAK) che fosfoforila il recettore. In forma fosforilata, IL-6R/IL- 6/gp130 attira dei fattori trascrizionali (STAT) che vengono a loro volta fosforilati e sotto forma di eterodimeri migrano nel nucleo. Nabissi 14

94

95 Interferone di tipo I (IFN) Media la risposta immunitaria innata contro infezioni virali ed in particolare viene sintetizzato in presenza di RNA a doppio filamento, ed è composto da due proteine IFN-  INF-  prodotti da due geni distinti. Legano lo stesso tipo di recettore, attivando una serie di risposte (attraverso il pathway JAK/STAT) che inducono: blocco della replicazione virale, mediante stimolazione della sintesi di enzimi (oligoadenilato sintetasi) che disturbano la replicazione virale incrementano l’espressione di molecole MHC (complesso maggiore d’istocompatibilità) di tipo I, che riconoscono antigeni virali e li presentano ai linfociti CD8+ che uccidono le cellule infettate Nabissi 14

96 Interferone-  (IFN-  ) E’ prodotto dalle cellule NK, dai linfociti CD4+Th1 e dai CD8+ e svolge la sua attività biologica legandosi a recettori che inducono l’attivazione di STAT1, il quale induce la trascrizione di geni delle molecole MHC e di enzimi responsabili della produzione di sostanze ad azione antimicrobica. INF-  attiva i macrofagi Promuove il differenziamento dei linfociti Th1 e inibisce la proliferazione delle cellule Th2 Stimola la produzione di IgG da parte delle plasmacellule Attiva i neutrofili Nabissi 14

97 Interleuchina 12 (IL-12) E ’ uno dei primi mediatori della risposta precoce dell ’ immunità innata ed induce la risposta immunitaria cellula-mediata. La sua azione principale sulle cellule del sistema immunitario riguarda l ’ induzione della produzione di INF-  da parte delle cellule T. IL-12 è presente in due forme di 35 e 40 kD (forma attiva) ed agisce attraverso un recettore di membrana composto da catene  1 e  2, in cui la subunità  2 è responsabile della trasmissione del segnale mediante il pathway JAK/STAT. Nabissi 14 L’azione biologica della IL-12 consiste in: stimolare la produzione di INF-  nei linfociti e nelle NK stimolare la differenziazione dei linfociti T-helper CD4+ in Th1 (produttori di INF-  ) induce l’attivazione dei linfociti T CD8+ citolitici

98 Interleuchina 10 (IL-10) Inibisce l’azione dei macrofagi attivati, controllando cosi’ la risposta infiammatoria cellula-mediata Inibisce la produzione di IL-12 Inibisce l’espressione delle molecole MHC di tipo II, inibendo cosi’ l’attivazione dei linfociti T e inducendo la terminazione della risposta cellula- mediata Nabissi 14 CITOCHINE ANTI-INFIAMMATORIE

99 TGF-  Inibisce la proliferazione e l’attivazione dei linfociti e di altri leucociti ed è prodotto, dalle cellule T-antigene stimolate e dai fagociti, come precursore ed attivato da taglio proteolitico. Inoltre TGF-  stimola la produzione di IgA (necessarie per l’immunità delle mucose), stimola la sintesi di proteine della matrice extracellulare (collagene), di metalloproteasi e d’integrine Nabissi 14

100 Quando l’agente lesivo comporta una risposta immunitaria specifica si ha la presenza di linfociti che producono citochine con conseguente attivazione dei macrofagi. L’interazione dei macrofagi con linfociti T Helper di tipo 1 o 2 comporta una polarizzazione della risposta. RISPOSTA POLARIZZANTE DI TIPO 1: Presenza di linfociti Th1 che secernono INF  che agisce su diversi tipi di popolazioni cellulari stimolando il reclutamento, a livello citoplasmatico, di due protein chinasi JAK1 e JAK2 che fosforilano il fattore trascrizionale STAT1. STAT1 attiva la trascrizione di molti geni coinvolti nella : -attivazione macrofagica (induzione di recettori di membrana di tipo opsoninico) - induzione del gene della NADPH ossidasi, responsabile della produzione di ROI -Induzione del gene della Nitrico sintasi (iNOS) -Induzione del gene di IL-1, IL-6 e TNF RISPOSTA POLARIZZANTE Nabissi 14

101 RISPOSTA POLARIZZANTE DI TIPO 2 In particolare nelle risposte infiammatorie di tipo allergico, la presenza di linfociti di tipo Th2 è dominante, con conseguente secrezione di IL-4, IL-13, IL-5. Queste citochine attivano le protein chinasi JAK1 e JAK3 che fosforilano il fattore trascrizionale STAT6. STAT6 oltre ad attivare geni coinvolti con le proprietà delle IL-4 e IL-13 inducono i Th2, inibiscono IFN-  determinano la produzione di IgE, la sintesi del decoy receptor per IL-1 e l’induzione di recettori per il mannosio e scavenger (recettori non opsoninici) Nabissi 14


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