Immunità in pillole: plasticità verso stabilità dei linfociti CD4


I linfociti T effettori (Te) sono cellule eterogenee che differiscono per il caratteristico profilo di citochinico prodotto, la cui espressione rispecchia, a sua volta, il tipo di agente patogeno che sono deputati a contrastare.

La loro differenziazione è il frutto dell’interazione tra specifiche citochine e vari fattori di attivazione e trascrizione. Le citochine implicate nella direzione della polarizzazione dei linfociti Te derivano, in maggior parte, dalle cellule dell’immunità innata (antigen presenting cell o APC) che, riconosciuti i MAMPs (microbe-associated molecular patterns), predispongono una appropriata risposta immunitaria.

L’origine di una popolazione di linfociti Te eterogenea, da un cellula comune indifferenziata, è una strategia fondamentale con cui il sistema immunitario adattativo, attraverso una fine interazione con l’immunità innata, orchestra una risposta protettiva o tollerogena nei confronti dell’agente patogeno.

Classicamente i linfociti Te sono stati suddivisi in Th1-Th2.

I Th1 producono IFNϒ, un potente attivatore dei macrofagi, il cui ruolo più importante è quello di distruggere i patogeni intracellulari (virus, batteri intracellulari come il bacillo di Koch, cellule neoplastiche).

Pe la differenziazione, lo sviluppo e l’attività dei Th1 è necessaria l’azione congiunta ed in sequenza, di IL12 che attiva il fattore STAT4 ed IFNϒ che attiva il fattore STAT1, per la promozione dell’espressione del fattore di trascrizione Tbet.

I Th2 sono caratterizzati dalla produzione di IL4, IL5, IL10, Il13, esprimono il fattore di trascrizione GATA3 e sono responsabili della difesa contro patogeni extracellulari come batteri ed elminti.

Le due sottopopolazioni linfocitarie si controllano a vicenda in quanto citochine (IL4-IFNϒ) e fattori di trascrizione (Tbet e GATA3) specifici di una linea inibiscono l’altra linea.

Oltre alle funzioni difensive contro gli agenti patogeni il linfociti Te sono implicati nelle patologie autoimmunitarie, autoinfiammatorie e allergiche.

Esistono patologie correlate ai Th1 (Chron, sarcoidosi, aterosclerosi, etc.) e patologie correlate ai Th2 (allergie, asma, rettocolite ulcerosa).

Queste due sottopopolazioni rappresentano i Teff (effettori) del sistema immunitario e devono agire in un elastico equilibrio dinamico, per garantire la risposta immunitaria più appropriata verso quel patogeno e al momento giusto.  Perché ciò avvenga sono necessarie due condizioni:

  1. Si autoregolano: l’IFNγ inibisce l’espressione dell’IL4 e viceversa. Il Tbet inibsice il GATA3.
  2. La loro azione effettrice deve mantenersi in un elastico equilibrio dinamico con l’immunotolleranza, mediata da un’altra categoria di Th: i Treg (Linfociti T regolatori).

Alla fine del secolo scorso è stato scoperto un nuovo attore sulla scena dell’immunoflogosi dell’artrite reumatoide e delle malattie autoimmuni cutanee: Te capaci di produrre IL17. Successivamente le cellule responsabili della produzione di questa citochina sono state identificate e denominate Th17.

I Th17 producono le citochine IL17A, IL17F, IL21, IL22, IL23R, TNFα, il fattore di crescita GM-CSF, le chemochine CCR6, CXCL8, CCL20 ed esprimono come fattori di trascrizione STA3, RORϒt (nel modello murino) e RORc nell’uomo.

I Te e le cellule T memoria devono raggiungere i siti di infiammazione per poter svolgere le loro funzioni biologiche. Perché questo avvenga è necessaria l’espressione costitutiva o inducibile di speciali molecole denominate chemochine.

I recettori per le chemochine sono specifiche per il tipo di sottopopolazione linfocitaria.

I Th1 esprimono i recettori per CXCR3 (diretto controllo da parte del Tbet). I Th2 esprimono i recettori CCR3 (diretto controllo da parte del GATA3), CCR4, CRTH2.

I Th17 esprimono il recettore CCR6, CXCL8, CCL20.

 

I Th1 e i Th2 possono essere considerati uno stato epigenetico binario mutualmente esclusivo. Infatti IFNϒ, IL12, Tbet inibiscono la differenziazione in senso Th2, mentre Il4 e GATA3 inibiscono la polarizzazione Th2.

Almeno nel modello murino sia IFNϒ che IL4 inibiscono la produzione dell’IL17A da parte dei Th17.

Solitamente è accettato che i fenotipi Th1 e Th2 sono stabili. Inizialmente anche il fenotpio Th17 è stato considerato stabile. Studi successivi hanno evidenziato, inequivocabilmente, la plasticità dei Th17 dimostrando la presenza di Th cross-over: IL4+IL17A+ e IFNϒ+IL17A+ in pazienti affetti da asma bronchiale e morbo di Chron, rispettivamente, o anche Th 17+IL10+.

Data la loro plasticità, i Th17 possono differenziarsi in forme cross-over capaci di produrre citochine specifiche dei Th1 (IFNϒ), dei Th2 (IL4) o dei Treg (IL10).

E’ stato anche possibile, in vitro, determinare la formazione di cross-over Th17/Th1 (producenti IFNϒ oltre che IL17A) incubando i Th17 con IL12.

Una forte dominanza dell’IL12 nel microambiente può anche reprimere la produzione di IL17, con formazione di Th1 IFNϒ+ e IL17A-. 

Lo shift Th17 in TH17/Th1 è stato dimostrato, oltre che in modelli murini, anche in poliartriti autoimmuni e artriti giovanili idiopatiche nell’uomo.

I Th17 sono potenzialmente molto dannosi per i tessuti. Infatti, Th17 (effettori che esprimono IFNϒ) e Treg (regolatori che esprimono il fattore Foxp3), condividono la prevalente distribuzione a livello delle barriere mucose e, soprattutto, a livello della mucosa intestinale.

La presenza dei Treg, accanto ai Th17, è quella di frenarne l’azione, potenzialmente patogena, nei confronti dei tessuti.

Lo stato epigenetico binario, mutualmente esclusivo, esistente tra i Th1-Th2 è valido anche per i Th17-Treg.

Il Sistema immunitario, attraverso le diverse sottopopolazioni linfocitarie (Th1, Th2, Treg, Th17), caratterizzate da specifici patterns citochinici, ha sviluppato l’abilità di adottare strategie diversificate a seconda dell’agente patogeno.

I vari fenotipi linfocitari sono stati per lungo tempo considerati stabili. Il grado di plasticità, successivamente evidenziato per i Th17, rappresenta una rapida e straordinaria abilità, da parte del sistema immunitario, di adattarsi alle variazioni del microambiente.

La loro natura dinamica rappresenta un fattore chiave nel garantire il corretto equilibrio tra, una robusta risposta immunitaria contro gli agenti patogeni, da una parte, la necessaria tolleranza verso i commensali, dall’altra. A livello delle barriere mucose in generale e di quella intestinale in particolare, questo delicato equilibrio è alla base della funzionalità e della salute.

La plasticità dei Th17 ha un ruolo prominente anche nella patogenesi delle malattie infiammatorie.

La barriera mucosa intestinale rappresenta la più ampia interfaccia del corpo tra ambienti interno ed esterno. A questo livello esiste uno straordinario carico di antigeni, appartenenti al microbiota e agli alimenti. Del microbiota fanno parte genti patogeni e commensali (batteri, eucarioti, virus). Il sistema immunitario deve sapere garantire una robusta risposta immunitaria verso gli agenti patogeni e la necessaria tolleranza verso i commensali e gli antigeni alimentari. Alla base di queste esigenze deve esistere un fine meccanismo di autoregolazione.  Quanto avviene a livello della barriera mucosa intestinale impatta pesantemente sulla salute globale dell’individuo. Esiste una correlazione tra microbiota e differenziazione dei Th17, in condizioni fisiologiche e patologiche.

La presenza di Th17 nella lamina propria dell’intestino (maggiormente presenti nella lamina propria di colon e ileo, rispetto a duodeno, digiuno e linfonodi mesenterici o milza) dipende dalla colonizzazione dei batteri commensali. Modelli murini germ free mancano di Th17 e la successiva somministrazione di omogenati fecali di donatori induce lo sviluppo dei Th17 nella lamina propria intestinale. Il trattamento con antibiotici riduce la presenza dei Th17 nella lamina propria intestinale. Alcune specie batteriche (clostridi commensali, batteri segmentati filamentosi o SBF,batteri gram + sporigeni e gram negativi bacteroides e flavobatteri) modulano i Th17. Tra i prodotti batterici maggiormente implicati nel favorire la differenziazione in senso Th17 ci sono le flagelline che, espresse dagli SFB, riconosciute dal TLR5 dei fagociti intestinali, inducono le Cellule Dendritiche che rilascia l’IL23, necessaria per la sopravvivenza dei Th17. Anche l’IL1 prodotta dai macrofagi intestinali è necessaria per favorire la polarizzazione in senso Th17. Il microbiota, attraverso una significativa modulazione dei Th17, condiziona la risposta immunitaria globalmente nel corpo.

In realtà la sottopolazione Th17 non è uniforme ma molto eterogenea per quanto riguarda il pattern di citochine e fattori di crescita espressi (IL17A, IL17F, IL21, IL22, IL23R, GM-CSF, TNFα), a sua volta condizionato dal microambiente.

I Th17 a livello della barriera mucosa esercitano una funzione duplice:

  1. Gestione dell’equilibrio Teff/Treg (protezione e danno)
  2. Sostegno della barriera mucosa (produzione di mucina, AMP, delle IgA, mantenimento delle tight junction)

L’azione protettiva dei Th17 è mediata dall’IL17A che induce l’espressione delle claudine nelle cellule epiteliali intestinali, rinforzando le Tight Junction, stimola la produzione di mucina.

L’immunoflogosi intestinale è il frutto, probabilmente, del concorso tra le citochine espresse dai Th1 e dai Th17.

L’IL21, inibendo i Treg, favorisce l’espansione dei Th1 e dei Th17. Inoltre favorisce l’espressione di IFNϒ da parte delle cellule NK e induce la produzione di metalloproteinasi degradanti la matrice da parte dei fibroblasti, stimola la sintesi di macrophage inflammatory protein (MIP)-3 dea parte delle cellule epiteliali intestinali con azione chemiotattica nei confronti dei linfociti T. L’ IL21 sostiene la risposta TH17 anche perché è necessaria per la sintesi di IL17A e IL17F. 

Tra le citochine espresse dai Th17, l’IL22 esercita una duplice azione protettiva, sia sul fronte della risposta immunitaria verso alcuni agenti patogeni che sul fronte del sostegno della barriera mucosa intestinale (l’IL22 stimola l’accrescimento epiteliale, la produzione di muco, di peptidi antimicrobici, impedendo il passaggio di antigeni batteri e alimentari nella lamina propria.