La immunoterapia specifica: nuove acquisizioni
- 1. L’IMMUNOTERAPIA SPECIFICA: NUOVE ACQUISIZIONI Sebastiano Gangemi U.O.C. e Scuola di Specializzazione in Allergologia e Immunologia Clinica Università degli Studi di Messina A.O.U.”Gaetano Martino”
- 2. GENESI DELLE MALATTIE ATOPICHE PATTERN GENETICO IMPATTO AMBIENTALE FATTORI MATERNI Linfocita Th1 Linfocita Th2 Linfocita Tregs Linfocita Th17 Linfocita Th22 Linfocita Th9 MALATTIE ATOPICHE
- 4. Apparato gastrointestinale – sistema immune Lee YK, et al, Science 2010
- 5. IPOTESI IGIENICA Ipotesi igienica (tradizionale) Le infezioni rafforzano la risposta Th1. Miglioramento delle condizioni igieniche, vaccinazioni e stile di vita “occidentale” hanno portato alla riduzione delle comuni infezioni, favorendo lo switch Th1>Th2. Le allergie, pertanto, sono aumentate L’esposizione ad endotossine può esacerbare l’asma in soggetti con malattia già conclamata Braun-Farhlander C I livelli di endotossine nella polvere domestica correlano inversamente con la sensibilizzazione allergenica et al. NEJM 2002 Gereda JE et al. Lancet 2000 Hygiene Hypothesis In modelli murini è stato dimostrato che le endotossine sono protettive quando somministrate prima della sensibilizzazione allergica mentre esacerbano l’infiammazione bronchiale quando somministrate in animali sensibili
- 6. EFFICACIA ITS metanalisi Nel periodo di trattamento con ITS: - riduzione dello score sintomatologico - riduzione dell’uso di farmaci sintomatici - riduzione della reattività specifica d’organo a partire da: Abramson MJ et al. Cochrane Database Syst Rev 2003 ALTRE AZIONI DELL’ITS • efficacia a lungo termine che persiste per anni dopo la sospensione del vaccino Durham SR et al. N Engl J Med. 1999 • prevenzione dell’insorgenza di asma Moller C et al. JACI 2002 PREVENTION OF NEW SENSITIZATION IN MONOSENSITIZED SUBJECTS SUBMITTED TO SPECIFIC IMMUNOTHERAPY OR NOT A RETROSPECTIVE STUDY F.Purello D’Ambrosio, S. Gangemi, R.A. Merendino et al. Clin. Exp. Allergy 2001 Aug; 31(8): 1295-1302
- 7. AZIONI DELL’ITS SULLA FLOGOSI ALLERGICA • Concentrazione sierica di anticorpi di varie classi e sottoclassi (IgE, IgG4, IgG1, IgA) Cellule effettrici e regolatorie: - Eosinofili - Mastociti - Basofili - Linfociti T e B - C. Dendritiche
- 8. MODIFICAZIONI IgE • Inizio ITS: incremento IgE specifiche (effetto “booster”) • Dopo 6 specifiche mesi: rinormalizzazione valori IgE • Dopo periodo > 1 anno: calo (non sempre presente) delle IgE specifiche Questo meccanismo ha perso di considerazione negli ultimi anni perché la riduzione delle IgE è tardiva, contenuta e non sempre presente
- 9. MODIFICAZIONI IgG • I fase: incremento dei livelli di tutte le sottoclassi • II fase: riduzione delle IgG2, IgG3 ed aumento dei livelli delle IgG4 specifiche ed in parte delle IgG1 L’incremento dei livelli sierici di IgG4 (“Ab bloccanti”) è correlato con il miglioramento clinico Wachholz PA, et al. Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2004 L’incremento dei livelli sierici di IgG4 (“Ab bloccanti”) : - è soprattutto IL-10-dipendente - blocca il rilascio di istamina allergene-dipendente ed IgE-indotto dai basofili IgG4 per il veleno di imenotteri correla con la protezione da successive punture Nouri-Aria KT et al. J Immunol. 2004 Muller UR et al. Allergy 1989
- 10. MODIFICAZIONI IgA • Nei soggetti sani la risposta immune a Der p1 provoca l’incremento dei livelli di IgA specifiche (insieme alle IgG4 e meno alle IgG1) • dopo ITS con acari della polvere si osserva un aumento dei livelli di IgA specifiche (con IgG4 e IgG1) • e’ il TGF-beta ad indurre la produzione di IgA (prodotto soprattutto dalle cosiddette cellule Th3) Jutel M et al. Eur J Immunol 2003
- 11. Basofili, mastcellule, eosinofili Grass pollen immunotherapy inhibits seasonal increases in basophils in the nasal epithelium Wilson et al.Clin Exp All 2001 Dopo ITS: decremento della migrazione transepiteliale delle mastcellule durante la rinite solo nei pazienti responders al trattamento -la loro riduzione è proporzionale al miglioramento dei parametri clinici In modelli murini, l’iniezione sottocutanea di peptidi allergenici downregola le risposte delle mast-cellule Bentley AM et al. J ACI 1992; Treter S et al. Cell Immunol 2003 Dopo ITS: minore incremento del numero di eosinofili nel liquido di lavaggio nasale dopo test di scatenamento nasale e la riduzione del numero di eosinofili proporzionale alla dose di mantenimento raggiunta - minore incremento della reattività bronchiale all’istamina e del numero di eosinofili ed ECP nel BAL durante il picco pollinico nei pollinosici L’ITS previene il priming della adesione eosinofila durante la stagione pollinica negli asmatici allergici alla betulla Furin MJ et al. JACI 1991; Rak S et al. JACI 1988; Hakansson et al. JACI 1997
- 12. T helper cell commitment towards specific lineages STAT-4 T-bet Th1 STAT-6 induction IL-12 TGF- TNFIFN- GATA-3 IL-4 IL-5 IL-13 Th2 induction IL-4 Th naive Uncommitted (naive) CD4+ T helper cells induction TGF- induction IL-6 TGF- cell-cell contact Treg CD4+CD25+ Foxp3 Proliferation cytokine production IL-23 IL-10 Treg Tr1 Th3 TGF- ROR t Korn T et al. Nature 2007 Nurieva R et al. Nature 2007 Afzali B et al. Clin Exp Immunol 2007 Th17 IL-21 Th17 Autocrine regulation IL-17 IL-22 IL-21
- 13. IL-6 Polarizzazione e funzioni delle TH17 IL-21 TGF- T naive Nucleo Kaiko GE et al, Immunology 2007 TGF- IL-23 IL-23R STAT3 IL-17,IL-17F,IL6, IL-22,IL21,TNF- Th17 Fibroblasti, macrofagi, c .endoteliali/epiteliali ROR t Nucleo mediatori infiammatori rilascio di chemochine Neutrofili Batteri Extracellulari malattie Autoimmuni
- 14. TH17, caratteristiche e rapporti con le allergie Th17 sono caratterizzate dall’espressione di: IL-17 (IL-17A), IL-17F, IL-6 TNF- , IL-22, IL-21 Th17 Le Th17 giocano un ruolo chiave nell’infiammazione e nell’autoimmunità: sono state associate all’asma, AR, LES, reazione di rigetto ai trapianti Th17 nell’asma allergica L’espressione di IL-17 aumenta dopo challenge allergenico La sua concentrazione è elevata nel polmone e nel sangue dei pazienti allergici ed è legata alla severità dei sintomi Le Th17 hanno azioni regolatorie ed inibitrici nell’asma conclamato inibendo TARC su DCs, (che ha un ruolo nelle risposte Th2), IL5, eotassina, reclutamento degli eosinofili nell’asma
- 15. IL-6 Polarizzazione delle TH22 TNF- T naive Nucleo FGF-R Th22 IL-22 PDGF-R BNC2/FOXO4 Nucleo TNF- IL-10 FGF1 FGF5 Eyerich S et al, J Clin Invest Dec 2009 CCL7 CCL15
- 16. IL-4 Polarizzazione delle TH9 TGF- T naive IFN- Nucleo GATA? IL-9 IL-10 Soroosh P et al, Immunology 2009 Th9 Nucleo
- 17. SUBSET CITOCHINICO ATOPICI Norman PS, J Allergy Clin Immunol 2004 Atopici: prevalenza subset Th2 (secrezione prevalente di IL-4, IL-5, IL9, IL-13) Romagnani S. et al. JACI 2000 Negli ultimi anni è stato osservato che anche le cellule Th1 hanno un ruolo importante nel corso delle malattie atopiche, agendo insieme alle Th2 nel mantenimento della flogosi allergica cronica Ngoc PL et al.Curr Opin Allergy Clin Immunol 2005
- 18. ITS: DEVIAZIONE IMMUNE Th2 Dopo challenge allergenico nasale, i pazienti trattati con ITS mostrano un incremento nelle cellule esprimenti mRNA per IFN-gamma Durham SR et al., JACI 1996 Studi su pazienti trattati con ITS per Graminacee hanno mostrato che dopo test di scatenamento incrementano le cellule IL-12 mRNA+ Hamid Q et al., JACI 1997 Th1
- 19. Specific Immunotherapy effect on interleukin-18 and CD30 serum levels in monosensitized patients with rhinitis Ariano R., Merendino R.A., Minciullo P.L., Salpietro C.D. and Gangemi S. Allergy Asthma Proc 2003 May-June; 24 (3): 179-183 Pazienti: 16 pz. affetti da rinite allergica valutati prima e dopo 4 anni di ITS - 16 HD; Metodi Dosaggio in ELISA di IL-18 e CD30 sieriche; Risultati IL-18: rinitici (pre-ITS) < HD; CD30: rinitici (pre-ITS) > HD Effetto ITS sui rinitici: IL-18; CD30
- 20. ITS ED ANERGIA Th2 • L’ITS per Graminacee induce una riduzione della risposta proliferativa dei cloni Th-specifici verso una specifico allergene (Rye-1 o Phl-p1) Ebner C et al., Clin Exp Allergy 1997 • L’ITS per veleno d’ape induce in 2 mesi anergia dei cloni Th verso la fosfolipasi A2 con soppressione del rilascio citochinico e dell’attività proliferativa • Contemporaneamente all’incremento dell’anergia si osserva aumento dei livelli di IL-10. L’aggiunta di Ab-anti-IL-10 ripristina le risposte Th2 specifiche • IL-10 inibisce il segnale costimolatorio CD28, sopprime la sintesi di IgE e stimola quella di IgG4 Akdis CA et al., Allergy 1999 Akdis CA et al., Clin Exp All Rev 2004
- 21. T-regulatory cells (Tregs) La tolleranza periferica T-cellulare è un processo immunologico dimostrato nell’autoimmunità, nel cancro, nelle infezioni, nei trapianti e nelle allergie. E’ stata individuata una famiglia eterogenea di cellule T ad attività regolatoria (Treg) che giocano un ruolo chiave nella tolleranza periferica. Si tratta di popolazioni di cellule T sia naturali che inducibili diverse tra loro nello sviluppo, specificità, meccanismi d’azione. Bluestone JA et al. Nat Rev Immunol 2003 Subsets of regulatory T cells: CD4+CD25+Treg, Tr1, Th3, CD8+CD25+CD28-Treg, CD4-CD8-Treg, TCR gammadeltaTreg Jutel et al., Allergy 2006 Suppressive factors involved in pheripheral tolerance to allergens IL-10, TGF-beta, CTLA-4, GITR, PD-1, HR2
- 22. CD4+CD25+Treg cells Originano dal timo, esprimono FOXP3, GITR, CD103 e CD122 ed agiscono mediante meccanismi da contatto che coinvolgono CTLA-4, TGF-beta di membrana e PD-1, anche se rilasciano citochine (IL-10 e TGF- ) Prevengono risposte patologiche verso antigeni self e not self ed i fenomeni autoimmuni; la loro deplezione porta allo sviluppo di malattie autoimmuni nei topi; nell’uomo la loro presenza è ridotta nelle malattie autoimmuni; sopprimono le risposte immuni ai tumori Read S et al. J Immunol 2006 Shimizu J Nat Immunol 2002 Bluestone JA et al. Nat Rev Immunol 2003 Peptidi sintetici di Bet v1 stimolano “in vitro” diversi cloni di T CD4+ Bet v1specifici. Tra questi alcuni hanno una chiara azione Treg (esprimono FOXP3, GITR, CD25) Tale soppressione richiede il contatto cellula-cellula mentre non è necessaria la mediazione di IL-10 e TGF-beta Recenti studi mostrano che dopo ITS è presente un incremento di queste cellule in una parte dei pazienti trattati Nagato T et al. J Immunol 2007 Mamessier E et al. Clin Exp Allergy 2006
- 23. Tr1 cells Sono coinvolte nella tolleranza periferica T-cellulare essendo capaci di redirezionare una risposta immune inappropriata verso allergeni o autoantigeni. Possono essere indotte dalla presenza di IL-10 prodotta da cellule dendritiche immature ed utilizzano vari meccanismi soppressivi, primi tra tutti la produzione di IL-10 ed in minor misura di TGF-beta Taylor A et al., Immunology 2006; Levings MK et al., Blood 2005 Dati recenti mostrano che la soppressione T periferica può essere indotta durante l’ITS e nel corso di una normale risposta immune verso allergeni mucosali dalla produzione di IL-10 Jutel et al. Eur J Immunol 2003 Th3 cells Sono caratterizzate da una prevalente produzione di TGF-beta e da una minore produzione di IL-10 dopo attivazione con determinati allergeni La produzione di TGF-beta induce un incremento di IgA e dà una spiegazione del ruolo di queste cellule nel contesto dell’immunità periferica mucosale verso gli allergeni nei soggetti sani e di uno dei probabili meccanismi dell’ITS a livello mucosale Jutel et al. Eur J Immunol 2003 Sonoda E et al., J Exp Med 1989
- 24. Azioni favorevoli Azioni sfavorevoli Omeostasi comparto T cell Down-regulation delle risposte immuni ai tumori Prevenzione Autoimmunità Tolleranza ai trapianti Prevenzione GVHD Treg Down-regulation delle risposte immuni alle infezioni Prevenzione allergie APC CD80 CD86 CD40 T cell CTLA-4 (CD152) CD28 CD40L (CD154) modificato da Nat Reviews
- 25. IL-10-producing regulatory B cells CD8+Treg Neutralizzazione di fattori solubili dannosi NKT cells Soppressione attivazione di Dc/macrofagi Attivazione Riduzione attivazione CD4 per via diretta o tramite Dc CD1d T CD4+ IgG/IgA Aumento clearance di cellule apoptotiche (sorgenti di auto-Ag) Regulatory B cells Inibizione presentazione ag e cascata infiammatoria TGFIL-10 Apoptosi Effector T cells Regolazione bilancia citochine DC Th1/2 cells Mizoguchi A, et al. J Immunol 2006
- 27. LE LIPOXINE (LX) • Eicosanoidi derivati dalla lipossigenasi dotati di potente attività antiinfiammatoria ed azione vasodilatatoria che si generano a seguito della cooperazione tra la 5-lipossigenasi ed una tra la 12- e la 15-LO • Si formano in vitro ed in vivo a seguito del verificarsi di numerose condizioni e contribuiscono alla risoluzione dell’infiammazione anche stimolando la fagocitosi dei neutrofili apoptosici • LXA4 è fisiologicamente escreta con le urine ed è possibile dosarla dopo metodiche di purificazione • Sono implicate in molti processi fisiopatologici (per esempio: esercizio fisico, invecchiamento) Gangemi S., Pescara L., D’urbano E., Basile G., Nicita-mauro V., Davì G., Romano M. Aging is characterized by a profound reduction in anti-inflammatory lipoxin A4 levels Exp Gerontol, 2005; 40(7):612-614 Romano M, Luciotti G, Gangemi S., Marinucci F., Prontera M, D' Urbano E, Davì G Urinary excretion of LXA4 and related compounds: development of new extraction techniques for lipoxins Lab Invest, 2002;82:1253-1254 Gangemi S., Luciotti G., D'Urbano E., Mallamace A., Santoro D., Bellinghieri G., Davì G., Romano R. Physical exercise increases urinary excretion of lipoxin A4 and related compounds. J Appl Physiol. 2003 Jun; 94(6): 2237-2240
- 28. Gangemi S., Patella V., Cianci E., Saitta S., Lattanzio S., Florio G., Romano M Ultrarush venom immunotherapy triggers the lipoxin A4 inflammation resolution pathway. Ann Allergy Asthma Immunol. 2012 Sep;109(3):226-7 Urinary iLXA4 levels in 13 patients subjected to ultrarush VIT. Urinary samples were collected at baseline and at the end of the ultrarush protocol.
- 29. Gangemi S., Patella V., Cianci E., Saitta S., Lattanzio S., Florio G., Romano M Ultrarush venom immunotherapy triggers the lipoxin A4 inflammation resolution pathway. Ann Allergy Asthma Immunol. 2012 Sep;109(3):226-7 Baseline iLXA4 levels in patients with sIgE/tIgE ratio < 0.05 (group A) and > 0.05 (group B).
- 30. Gangemi S., Patella V., Cianci E., Saitta S., Lattanzio S., Florio G., Romano M Ultrarush venom immunotherapy triggers the lipoxin A4 inflammation resolution pathway. Ann Allergy Asthma Immunol. 2012 Sep;109(3):226-7 Correlation between basal iLXA4 levels and sIgE/tIgE ratio in all patients (rho = -0.60; P= 0.028, Spearman rank correlation test).
- 31. Gangemi S., Patella V., Cianci E., Saitta S., Lattanzio S., Florio G., Romano M Ultrarush venom immunotherapy triggers the lipoxin A4 inflammation resolution pathway. Ann Allergy Asthma Immunol. 2012 Sep;109(3):226-7 Correlation between basal iLXA4 levels and SAR in patients from group B (rho = -0.83; P = 0.039, Spearman rank correlation test).
- 32. Allergen immunotherapy decreases LPS-induced NFκB activation in neutrophils from allergic patients Le ultime evidenze mostrano, soprattutto in alcune popolazioni di pollinosici, un importante coinvolgimento dei neutrofili Metodi: Venivano confrontati i neutrofili di pollinosici trattati con ITS, pollinosici non trattati e soggetti sani dopo stimolazione con LPS attraverso l’attivazione di NF-kB ed il rilascio di IL-8 e TXA2 Risultati: 1) c’era una correlazione positiva tra i sintomi e l’attivazione di NF-kB sui neutrofili; 2) l’ITS riduceva l’attivazione di NF-kB rispetto ai non trattati; 3) il rilascio di IL-8 e TXA2 era significativamente minore nei neutrofili dei pazienti tratti con ITS rispetto ai non trattati Ventura I et al. Pediatr Allergy Immunol 2013 Oct 7
- 33. ITS: RIDUZIONE DELL’ESPRESSIONE DI RECETTORI CHEMOCHINICI SUI LINFOCITI T CD4+ CIRCOLANTI Le T helper sono soggette a reclutamento selettivo a causa della presenza di recettori per determinate chemochine sulla loro superficie, specie in presenza di infiammazione allergica. Alcuni di questi recettori (es. CXCR1) sono molto meno espressi sulle cellule T CD4+ circolanti di pazienti sottoposti ad ITS rispetto a quelli di pazienti non trattati con la stessa terapia Francis JN et al. J Immunology 2004 I pazienti atopici hanno un incremento significativo di cellule T CD4+ circolanti esprimenti CCR3 (rec. per chemochine tipico delle Th2) rispetto ai controlli sani. L’ITS riduce molto l’espressione di questo recettore a valori comparabili ai soggetti sani Francis JN et al. Allergy 2007 Minciullo P.L., Patafi M., Giannetto L., Merendino R. A., Di Pasquale G., Morabito F., Pacchiano E., Ferlazzo B., De Luca G., Gangemi S. The CX3C-chemokine fractalkine (CX3CL1) is detectable in serum of patients affected by allergic rhinitis and/or asthma European Journal of Inflammation 2005; 3: 149-152
- 34. MECCANISMI ITS PER VIA MUCOSALE Gli studi di farmacocinetica effettuati sugli allergeni somministrati per queste vie hanno mostrato: Lunga persistenza dell’allergene a livello mucosale Immunoterapia Locale (mucosale) Durante la permanenza degli Ag nella mucosa: L’allergene viene catturato nella mucosa orale dalle Cellule Dendridiche che esprimono recettori per le IgE ad alta affinità e producono IL-10 e TGF-beta. Queste cellule possono indurre uno stato di tolleranza, attraverso il rilascio di tali citochine, influenzando il “priming” dei linfociti “naive” Moingeon et al. Allergy 2006 Ricircolazione linfocitaria Immunoterapia Sistemica Adsorbimento allergeni
- 35. LA SLIT MODULA LA RISPOSTA T ALLERGENESPECIFICA MEDIANTE MECCANISMI DIVERSI A SECONDA DELLA FASE DEL TRATTAMENTO 4 sett. mRNA Treg FoxP3 IL-10 mRNA Th1 (IFN-gamma) - Th2 (IL-4) SLIT Betulla (Tolleranza allergene-specifica T-cellulare) 52 sett. mRNA Th1 (IFN-gamma) mRNA Th2 (IL-4)-Treg (FoxP3-IL-10) (Deviazione immune Th2 Th1) Bohle B. et al. JACI 2007
- 36. PROSPETTIVE FUTURE Nuove forme di ITS sono in fase di studio o di iniziale impiego clinico, tese a migliorare l’efficacia e la sicurezza d’i impiego • Liposomi • Peptidi della molecola allergenica • Allergeni ricombinanti • ITS potenziata con sequenze di DNA • Adiuvanti • Nuove vie di somministrazione
- 37. ITS POTENZIATA CON SEQUENZE DI DNA Alcune sequenze di DNA batterico (Immunostimulatory Oligodenucleotides o ISS-ODN) riconosciute dal TLR 9 sulle APC, inducono una risposta Th1 PAMP Ag. patogeno Toll IL-12 PRR CD80/CD86 Dendritic cell CD28 Naive T cell Ag MHC -II Th1 TCR Th2 da Medzhitov R, Nature Rev Immunol 1,135,2001
- 38. ITS POTENZIATA CON SEQUENZE DI DNA Quando impiegate come adiuvanti insieme alle molecole allergeniche, possono potenziare l’efficacia dell’ITS favorendo una risposta Th1 e sembrerebbero avere maggiore efficacia clinica a lungo termine ISS Amb a 1 ISS Creticos PS et al. N Engl J Med. 2006 Oct Hemmi A et al. Nature, 2000 Simons FE et al. JACI, 2004 ISS ISS
- 39. ADIUVANTI INCREMENTANO L’EFFICACIA DELLA SLIT CON MECCANISMI DIVERSI Dc Vit.D3 pre-trattate con Vit.D Dc Vit.D3 BALB/C mice OVAsensibili ITS+ Vit.D3 T CD4+ Dc Lactobac. plantarum Dc pre-trattate con L.plantarum Dc La Vit.D3 T CD4+ naive Dc reg naive Treg efficacia SLIT Th1 Van Overtvelt L. et al. Int Arch Allergy Immunol 2008 Tnaive Treg l’efficacia dell’ITS mediante IL-10 e TGF- Questa azione viene abrogata dall’aggiunta di Ab anti-IL10 e anti-TGF- Taher YA et al. J Immunol 2008
- 40. Nuove vie di somministrazione Via Epicutanea (EPIT) • L’epidermide è un tessuto non vascolarizzato a più strati • L’epidermide contiene un elevato numero di cellule di Langerhans presentanti l’antigene Senti G et al. Allegy 2011 Via Intralinfatica (ILIT) • Questa via porta ad una rapida traslocazione intracellulare dell’allergene che riduce il cross-linking di IgE sui mastociti • Induce rapide risposte T-regolatorie che correlano con l’incremento delle IgG4 specifiche e quello di IL-10 Hilander T et al. JACI 2013 Senti G et al. JACI 2012
- 41. CONCLUSIONI • La patogenesi delle allergie coinvolge tutte le cellule del Sistema Immune con la contemporanea cooperazione di più meccanismi • Ruolo centrale delle alterazioni della tolleranza periferica nei soggetti atopici • L’ITS agisce attraverso un network di modificazioni delle risposte immunologiche cellulari e umorali • Maggiori conoscenze sulla flogosi allergica potranno fornire nuovi target e strategie terapeutiche per la cura delle patologie allergiche