IMMUNODEFICIENZE

IMMUNOSOPPRESSIONE Fisiologica Terapeutica Congenita Acquisita

Rigetto o non rigetto? Perché il feto non viene rigettato? Alcuni possibili meccanismi Progesterone è immunosoppressivo L’alfa-fetoprpoteina nel liquido amniotico è immunosoppressiva Il plasma della madre contiene una proteina immunosoppressiva (PAPP-A, forse prodotta dall’endometrio) La decidua e i linfonodi regionali contengono elementi cellulari soppressori I macrofagi uterini sono immunosoppressori L’epitelio dell’endometrio perde gli antigeni MHC di classe I e li sostituisce con antigeni del trofoblasto (TLX) Il sinciziotrofoblasto non contiene atigeni MHC né di classe I di classe II.

Neutrofili Granulociti Eosinofili Basofili Leucociti Monociti T helper T T citotossici Linfociti B Natural Killer

Valutazione delle componenti umorali del sistema immunitario

quadro clinico e anatomo-patologico eterogeneo IMMUNODEFICIENZA quadro clinico e anatomo-patologico eterogeneo aumentata suscettibilità alle infezioni aumentata incidenza di neoplasie aumentata incidenza di manifestazioni autoimmuni IMMUNODEFICENZA PRIMITIVA O CONGENITA (dovuti ad un difetto ereditario) IMMUNODEFICIENZA SECONDARIA O ACQUISITA (causati da una noxa esterna)

IMMUNODEFICIENZA PRIMITIVA IMMUNITA’ NATURALE deficit dei fagociti deficit del complemento IMMUNITA’ SPECIFICA (dovuti ad un anomalo sviluppo, funzione effettrice o immunoregolatoria) deficit dell’immunità umorale (infezioni ricorrenti da piogeni, aumentata suscettibilità ad alcune infezioni virali e ad alcuni parassiti intestinali) deficit dell’immunità cellulo-mediata (aumentata suscettibilità alle infezioni da virus, miceti, batteri intra-cellulari e protozoi) deficit combinati

Le infezioni ricorrenti suggeriscono una diagnosi di immunodeficienza Storia di infezioni ricorrenti Da batteri piogeni legata prevalentemente a carenze anticorpali del complemento o fagocitarie Da virus legata prevalentemente a difetti della risposta mediata dai linfociti T

Deficienza adesione leucocitaria Sindrome di Chediak Higashi Disgenesi molecolare SCID Sindrome di Di George Deficienza adesione leucocitaria Sindrome di Chediak Higashi Sindrome di Bare Sindrome da iper IgM legata al sesso Agammaglobulinemia legata al sesso Ipogammaclobulinemia comune variabile Difetti di sottoclassi SCID Deficienza adesione leucocitaria Deficit di mieloperossidasi Malattia grabulomatosa cronica Da: Immunologia Infezione Immunità (Pier – Lyczak, Wetzler. Ed PICCIN)

Da: Kuby

SCID Il difetto di Adenosina DeAminasi (ADA) e Nucleotidi Purinici (PNP) induce l’accumulo di metaboliti purinici tossici per i linfociti Da: Immunologia Infezione Immunità (Pier – Lyczak, Wetzler. Ed PICCIN)

Da:Kuby

Based on a review by Leonard, Curr Opin Immunol 2000;12:465-467. Genetic defects associated with immune deficiency or abnormalities Downloaded from: StudentConsult (on 12 May 2008 04:48 PM) Based on a review by Leonard, Curr Opin Immunol 2000;12:465-467. © 2005 Elsevier

Sindromi da immunodeficienza

Sindromi da immunodeficienza 15

Sindromi da immunodeficienza

SINDROME DI DI GEORGE Patologia, denominata anche ipoplasia timica, caratterizzata dall’assenza del timo e delle paratiroidi; si manifesta subito dopo la nascita ed è causato da un anomalo sviluppo della terza e quarta tasca faringea. E’ associata ad altre malformazioni. La sua comparsa si associa: ad abuso di alcool da parte della madre, a traslocazioni che coinvolgono il cromosoma 22, ereditarietà di tipo autosomico dominante. Come conseguenza dell’ipoplasia timica, i linfociti T non maturano, e non sono presenti in periferia o lo sono in numero molto ridotto, e, in questo ultimo caso non proliferano in risposta agli attivatori policlonali; oltre ad una disfunzione delle reazioni immuni di tipo cellulo-mediato può anche essere presente una alterazione della sintesi di immunoglobuline. Con l’età la funzione T tende a migliorare, probabilmente grazie sia alla presenza di residui timici che al processo di maturazione dei linfociti T in tessuti extra-timici. Recentemente, è stato identificato un difetto genetico in un membro della famiglia dei fattori di trascrizione T-box, TBX1, come causa dei difetti presenti in questa sindrome.

TOPO NUDO Modello animale di immunodeficienza. Un difetto ereditario localizzato in un gene recessivo localizzato sul cromosoma 11, che interessa le cellule epiteliali cutanee e il pavimento della terza e quarta tasca faringea. Nei topi omozigoti si manifesta il fenotipo caratterizzato dall’assenza del pelo e dall’ipoplasia timica. Come per l’uomo, non si verifica la maturazione dei linfociti T che sono assenti o quasi nei tessuti linfoidi periferici. Non sono quindi presenti risposte immunitarie cellulo-mediate, quali il rigetto di allotrapianti, la DTH e la risposta anticorpale verso antigeni proteici timo-dipendenti. I topi nudi sono suscettibili a molte infezioni ma riescono ad eliminare alcuni batteri-intracellulari, grazie alla presenza di un numero normale di linfociti natural killer (NK), che, tramite la produzione di IFN-g, sono in grado di attivare le capacità microbicide dei macrofagi.

SCID (Severe Combined Immunodeficiency) Questa immunopatologia comprende un gruppo eterogeneo di sindromi cliniche, caratterizzate dalla forte diminuzione o assenza di linfociti T funzionali, associata in vario modo a deficit di altre popolazioni linfocitarie e leucocitarie. E’ la conseguenza di mutazioni che avvengono in geni diversi, ereditate in modo autosomico recessivo o recessivo legato al cromosoma X. Tutti i tipi di microrganismi determinano infezioni nei pazienti, con prevalenza delle infezioni opportunistiche. L’immunodeficienza, in mancanza di un opportuno intervento, porta a morte i pazienti entro il primo anno di vita. SCID con ipoplasia emopoietica generalizzata: forma più grave di SCID, con deficit della serie cellulare linfoide e mieloide per un difetto differenziativo della cellula staminale totipotente (assenza di immunità specifica e naturale). Agammaglobulinemia di tipo svizzero: trasmissione ereditaria autosomica recessiva; mancato sviluppo della cellula staminale linfoide. Sindrome del linfocita nudo: tramissione autosomica recessiva; assenza delle molecole MHC II, dovuta a mutazioni che interessano i geni regolatori dell’espressione delle molecole MHC; incapacità delle APC di presentare l’antigene ai linfociti T CD4, con conseguente deficit delle risposte DTH e delle risposte anticorpali T-dipendenti. SCID con trasmissione recessiva legata al cromosoma X: mutazione del gene codificante per la catena g comune utilizzata da diversi recettori delle citochine, quali IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 e IL-21.

Figure 11.25 (1) A defect in the common chain gamma of the cytokine receptors IL-2, IL-15, IL-4, IL-7, and IL-9 leads to a SCID, with loss of both T and NK cells. A similar deficiency results from mutation in the janus kinase (Jak3), which transduces signals from the gamma chain. Note that IL-2 and IL-15 have three chains in their high-affinity receptor, whereas IL-4, IL-7, and IL-9 have only two chains. (2) Absence of the specific IL-7R chain also produces a severe immunodeficiency, but this primarily affects T cell development. Downloaded from: StudentConsult (on 12 May 2008 04:48 PM) © 2005 Elsevier

SCID (Severe Combined Immunodeficiency) SCID con deficit di adenosina deaminasi (ADA): trasmissione autosomica recessiva; deficit enzimatico di ADA (che converte adenosina e deossiadenosina in inosina e 2-deossinosina) dovuto a mutazione o delezione del relativo gene, seguito da accumulo intracellulare di substrati enzimatici tossici per il linfocita T. SCID con deficit di purina nucleoside fosforilasi (PNP): forma rara con trasmissione autosomica recessiva; mutazione del gene che codifica per PNP, enzima catalizzante la tappa successiva a quella dell’enzima ADA; accumulo di metaboliti tossici nei linfociti T.

Immunodeficienze combinate gravi

TOPO SCID Modello animale di immunodeficienza di tipo SCID. Originatosi da una mutazione spontanea in un ceppo inbred; sono assenti sia i linfociti T che B per un blocco precoce nella maturazione dai precursori midollari. Il difetto consiste in un’alterazione di DNA-PKCS, (DNA-dependent protein kinase), una proteina coinvolta nel processo di riparazione delle rotture del doppio filamento di DNA, tappa finale del processo di riarrangiamento V(D)J necessario per la generazione di recettori specifici per l’antigene dei linfociti T e B. il recettore per l’antigene non viene espresso ed i linfociti in via di maturazione vengono eliminati in vivo. In una piccola percentuale di animali è presente un piccolo numero di linfociti T e B maturi; questo fenotipo, definito “leaky”, è caratterizzato da un repertorio linfocitario limitato. Un altro tipo di modello animale che presenta un fenotipo simile a quello dei topi SCID, è rappresentato dai topi knockout per il gene RAG-1 o RAG-2 (Recombination-Activating Gene), geni i cui prodotti proteici sono anche essi coinvolti nel processo di riarrangiamento delle sequenze V(D)J.

Difetti di attivazione dei linfociti T

Difetti di sviluppo e attivazione dei linfociti T. Es Difetti di sviluppo e attivazione dei linfociti T. Es.: deficienza di molecole di classe II

L’assenza di molecole di classe II nel timo non permette la selezione positiva dei linfociti T CD4+ IN PIU’ Assenza di presentazione antigenica Cellule epiteliali della corticale timica MHC classe II + Cellule epiteliali della corticale timica MHC classe II - Linfociti T CD8+ Linfociti T CD4+ 28

Difetti funzionali e regolatori dei linfociti T

SINDROME LINFOPROLIFERATIVA LEGATA AL CROMOSOMA X (XLP) SH2D1A gene: SLAM-Associated Protein (SAP), Signalling Lymphocytic Activation Molecule (SLAM) Esempio di patologia in cui un difetto immunitario caratterizzato da una risposta proliferativa abnorme dei linfociti T causa immunodeficienza. In tali pazienti è stata individuata una mutazione del gene SH2D1A, codificante per SAP (SLAM-associated protein), una proteina citoplasmatica in grado di legare SLAM (signalling lymphocytic activation molecule). SLAM è una proteina transmembrana la cui espressione sulla superficie dei linfociti aumenta dopo attivazione cellulare; il legame tra SAP e SLAM media un segnale inibitorio. Per ragioni non ancora chiare, mutazioni a carico di SAP determinano una proliferazione abnorme dei linfociti T di individui infettati dal virus di Epstein-Barr, una eliminazione virale inefficace, la comparsa di linfoma o ipogammaglobulinemia.

Sindrome da iper-IgM Per l’attivazione dello scambio isotipico delle Ig i linfociti B necessitano di un secondo segnale 31

Le cellule T adiuvanti stimolano la proliferazione e poi il differenziamento (switch isotipico) delle cellule B X X 32

AGAMMAGLOBULINEMIA DI BRUTON Malattia caratterizzata dall’assenza di gammaglobuline nel siero; è causata dalla mutazione di un gene situato sul braccio lungo del cromosoma X che codifica per una tirosin-chinasi (btk) specificamente espressa dai linfociti durante le fasi di differenziazione dei linfociti B. Gli individui che presentano tale deficit hanno cellule pre-B con catene m normali in cui non si verifica il successivo riarrangiamento delle catene leggere, a causa della mancata produzione di una btk funzionale. Quindi le cellule pre-B sono presenti in numero normale nel midollo osseo, mentre i linfociti B sono assenti o fortemente ridotti in circolo e nei tessuti linfoidi. Sono colpiti solo gli individui di sesso maschile, mentre le donne, che sono portatrici sane, presentano un fenotipo normale. I neonati sono asintomatici, per la presenza di immunoglobuline di origine materna.

IMMUNODEFICIENZA COMUNE VARIABILE Questo gruppo di immunodeficit è caratterizzato da un difetto nella produzione anticorpale, ed è ereditato come tratto autosomico. E’ solitamente diagnosticato nella tarda infanzia o nell’adolescenza. I livelli sierici di IgG ed IgA sono bassi, mentre circa la metà dei pazienti presenta livelli sierici di IgM normali. Il numero di linfociti B circolanti è normale o ridotto, e queste cellule possono proliferare in risposta alla stimolazione antigenica, ma non riescono a differenziarsi in plasmacellule. Diversamente dai pazienti con agammaglobulinemia legata al sesso, la proliferazione dei linfociti T in risposta ai mitogeni è diminuita nel 40% dei pazienti con immunodeficienza comune variabile. Questi pazienti presentano un’alta incidenza di tumori linfoidi e a carico del tratto gastrointestinale, nonché di malattie autoimmuni. Questa immunodeficienza è stata attribuita a molteplici alterazioni, quali un difetto intrinseco dei linfociti B, o una deficitaria cooperazione da parte delle cellule T. Le cause molecolari sono note solo per un ristretto gruppo di pazienti. Ad esempio, in alcuni di questi sono state riscontrate delezioni del gene codificante ICOS (inducible T-cell costimulator), una proteina transmembrana espressa selettivamente sulla superficie dei linfociti T attivati. Il legame di ICOS al suo ligando induce un aumento nella proliferazione cellulare T e nella produzione di citochine, specialmente di IL-10, che è stata implicata nel differenziamento dei linfociti B in plasmacellule.

DEFICIT SELETTIVI DI ISOTIPI IG deficit selettivo di IgA: forma più comune di deficit selettivo di isotipi di Ig (incidenza di 1:800); deficit primario (modalità di trasmissione autosomica dominante o recessiva) o acquisito (in seguito all’azione di farmaci o ad infezioni contratte durante la vita intra-uterina); caratteristiche cliniche variabili, che vanno dalla normalità all’aumentata incidenza di infezioni dell’apparato respiratorio e gastrointestinale, associate ad una maggiore suscettibilità a malattie autoimmunitarie; patogenesi dovuta ad un blocco della differenziazione terminale dei linfociti B verso plasmacellule secernenti IgA, per ragioni non ancora chiarite (difetto intrinseco dei linfociti B o alterata funzione dei linfociti T helper). deficit selettivo delle sottoclassi di IgG: normali livelli totali di IgG totali, ma concentrazioni di una o più sottoclassi ridotte. deficit di IgG ed IgA con aumento delle IgM (sindrome da iper-IgM): notevole carenza di IgG, IgA, e IgE sieriche, associata ad un marcato aumento di IgM, per mancato switch isotipico della catena pesante; linfociti B in circolo, esprimenti IgM di membrana, presenti in numero normale o aumentato; sono stati identificati diversi difetti molecolari responsabili di questa patologia, che nei due terzi dei casi è dovuta a una mutazione a carico del dominio extracellulare del CD40L, (espresso sulla superficie dei linfociti T attivati); in altri pazienti è stata individuata la mancata espressione di CD40 sulla superficie dei linfociti B, macrofagi e cellule dendritiche (in entrambi i casi, questi individui presentano anche una maggiore sensibilità verso infezioni opportunistiche).

Difetti nei componenti del complemento (suscettibilità a infezioni e accumulo di immunocomplessi) 36

Deficit del complemento B P D C4 C2 C3 Malattia da immunocomplessi Infezioni ricorrenti da neisseria Infezioni batteriche ricorrenti C5 C6 C7 C8 C9

Difetti delle cellule fagocitarie (persistenza di infezioni batteriche) 38

DEFICIT DEI FAGOCITI Deficit di adesione dei leucociti di tipo 1 (LAD-1): patologia autosomica recessiva caratterizzata da infezioni batteriche e fungine ricorrenti, con incapacità a produrre essudato purulento e una normale cicatrizzazione. Patogenesi dovuta a diminuita o assente espressione delle integrine b2 (famiglia di glicoproteine CD18/CD11) causata da una deficitaria sintesi della catena b (CD18). In questi pazienti sono alterate la maggior parte delle funzioni leucocitarie mediate da queste molecole di adesione, come: l’aderenza agli endoteli l’aggregazione e la chemiotassi dei neutrofili la fagocitosi l’attività cititossica mediata da neutrofili, NK e CTL. Malattia granulomatosa cronica (MGC): malattia rara, a trasmissione ereditaria (autosomica recessiva o legata al cromosoma X), caratterizzata da gravi e ricorrenti infezioni di batteri e funghi. Il meccanismo patogenetico della MGC risiede nell’assenza del burst respiratorio causata da un difetto di produzione dell’anione superossido, per alterata funzionalità della NADPH ossidasi. Si osserva la formazione di granulomi in seguito al rilascio di microbi vivi da parte dei fagociti e al conseguente richiamo di nuovi fagociti.

Gli strumenti per il monitoraggio

Valutazione delle componenti cellulari del sistema immunitario 44

Serum protein electrophoresis.

Agammaglobulinemia legata all’X 46

Ricerca anticorpi antigene specifici: Enzyme-linked immunoassorbent assay 47 47

Conta con emocitometro

Fenotipo di membrana FSC SSC Granulocytes SSC (granularity) Laser FSC- forward scatter; SSC- side scatter Granulocytes FSC SSC (granularity) Laser Monocytes FSC (cell size) SSC Lymphocytes

GRANULOCYTES MONOCYTES LYMPHOCYTES

Anticorpo anti-A Antigene A Anticorpo anti-B Antigene B

Fenotipo di membrana A+(%) A+ B+(%) neg. B+(%) Laser Log fluorescence (red) FSC Laser Log fluorescence (green) neg. (%) B+(%) FL2 FL1

Fenotipo di membrana fluorescenza CD4 CD8

La conta assoluta dei linfociti T CD4

Lymphocyte subsets by Flow Cytometry

Test funzionali in vitro 56