Presentazione di PowerPoint - e

Linfociti Th17: nuovi attori della risposta immunitaria
Maria Cristina Gagliardi
Dipartimento di Malattie Infettive
Istituto Superiore di Sanità
Subsets di linfociti T effettori
CD4+
T CELL
DIFFERENTIATION
SIGNAL(S)
TX
FACTOR
EFFECTOR
MOLECULE(S)
IFN-
HOMING
RECEPTORS
TARGET
CELLS
FUNCTION
CXCR3
Macrophages
Bacteria
Th1
IL-12, IFN
T-bet
Th2
IL-4
GATA-3
IL-4,-5,-13
CCR4/CRTh2
Eosinophils
Parasites
Th17
IL-6,-1 ,TGF-
ROR- t
IL-17,-22
CCR6+CCR4
Neutrophils
Fungi
Th9
IL-4, TGF-
PU.1
IL-9
?
Mast cells
Helminths
Th22
IL-6, TNF
AHR?
IL-22
CCR10+CCR6
Epithelia
Skin protec?
TFH
(IL-21)
Bcl-6
IL-21
CXCR5
B cells
Antibodies
Treg
(TGF- )
FOXP3
CCR7/CCR6
DC / T cells
Regulation
Tr1
IL-10
?
CX3CR1
T cells
Regulation
TGF-
IL-10
Adapted from Sallusto & Lanzavecchia, Eur J Immunol 2009
Le cellule linfoidi innate (Innate lymphoid cells: ILC)
Innate lymphoid cells (ILCs) are a group of innate
immune cells that belong to the lymphoid
lineage(lymphocytes) but do not respond in an
antigen-specific manner, as they lack a B or T cell
receptor. This relatively newly described group of cells
has different physiological functions, some of them
analogous to helper T cells, others analogous to
cytotoxic T cells.
They often reside at mucosal surfaces, where they are
exposed to infectious agents in the environment.
Tre tipi fondamentali di risposta immunitaria “innata-adattativa”
Natural Killer cells
Innate Lymphoid Cells
La cellula dendritica (DC) governa
il priming e la polarizzazione dei linfociti T
Signal 1
MHC
TCR
Signal 2
Mature DC
CD80
CD86
CD40
CD54
CD11a
CD28/CTLA4
CD28/CTLA4
CD40L
CD11a
CD54
Signal 3
Soluble (cytokines) and membranebound polarizing factors
Naive T cell
POLARIZZAZIONE Th17
Type 17 PAMPs
Type 17 tissue factors
Extracellular bacteria
Klebsiella pneumoniae
Streptococcus pneumoniae
Neisseria gonorrhoeae
PGE2
Microbial products
Fungal -glucan
Curdlan
IL-17 A/F
Th17
ROR-t*
Fungi
Candida albicans
Mature DC
Signal 2
?
Signal 3
Il-1 
TGF-
IL-23
IL-6
PGE2
IL-22
IFN-.
NFAT
IL-10
Stat3
AHR aryl hydrocarbon receptor
*ROR-t: retinoid acid related orphan receptor-gamma thymus
Type-17 PAMP: Candida albicans -glucan
Mechanical breakage
of cells
Isolated
cell walls
Repeated cycles of acid and
alkali extraction at 100°C
Purified -glucan
particles
Dectin-1
Syk/CARD9
IL-23
IL-6
IL-1
Dendritic Cell
Th0
Th17
IL -GLUCANO DI CANDIDA INDUCE LA MATURAZIONE DELLE DC E LA
PRODUZIONE DI CITOCHINE PRO-TH17
2° SEGNALE
3° SEGNALE
PGE2
LE CITOCHINE COINVOLTE NEL DIFFERENZIAMENTO Th17
CD161
DUE SUBSETS DI LINFOCITI TH17 NELL’UOMO
C. albicans
S. aureus
IL-1β shuts off IL-10
naive
naive
IL-1β-dependent
In vitro priming RORγt
T-bet
Ex vivo analysis
IL-1β-independent
IL-17
IFN-γ
IL-17
IFN-γ
Th17(IFN-γ+)
RORγt
IL-17
IL-10
IL-17
IL-10
Th17(IL-10+)
Zielinski et al, Nature 2012
PLASTICITA’ FUNZIONALE DEI LINFOCITI TH17
Th2
Th17
Treg
Th1
LE CITOCHINE DELLA FAMIGLIA IL-17
IL-17 A E IL-17F
producer cells
target cells
IL-17E
producer cells
target cells
FUNZIONI EFFETTRICI DEI LINFOCITI TH17 NELLE INFEZIONI
RUOLO DELL’IL-17 NELLA PROTEZIONE DA INFEZIONI BATTERICHE E FUNGINE
RUOLO PROTETTIVO DELLA IL-17 NELL’INFEZIONE DA KLEBSIELLA PNEUMONIAE
 Topi deficienti per il gene che codifica il recettore dell’IL-17 (IL-17R) infettati per via intranasale
con K. Pneumoniae presentano un aumentato numero di batteri nel polmone, una maggiore
disseminazione batterica nella milza, una minore produzione di chemochine e una minore
sopravvivenza rispetto ai topi di controllo
 Topi deficienti per IL-17R sono più suscettibili all’infezione e ciò correla direttamente con il
reclutamento ritardato dei neutrofili nei polmoni nelle prime 12-24 ore dall’infezione.
 Topi deficienti per la catena p19 dell’IL-23 sono più suscettibili all’infezione e non upregolano
l’IL-17 in risposta al batterio.
QUESTI RISULTATI DIMOSTRANO CHE LA IL-17 GIOCA UN RUOLO CRUCIALE NEL RECLUTAMENTO
PRECOCE DEI NEUTROFILI E DI ALTRE CELLULE CHE CONTRIBUSCONO ALLA CLERANCE DEL
PATOGENO
RUOLO PATOGENETICO DELLA IL-17 NELL’INFEZIONE DA PSEUDOMONAS AERUGINOSA
 In pazienti con fibrosi cistica ed infezione cronica da Pseudomonas aeruginosa sono stati
riscontrati alti livelli di IL-17 e IL-23 nell’espettorato durante la fase di esarcebazione della
malattia a livello polmonare. I livelli di queste citochine diminuiscono dopo la terapia
antibiotica contro Pseudomonas aeruginosa
 L’infiammazione cronica nella fibrosi cistica dipende dall’accumulo eccessivo di neutrofili
nel polmone e la IL-17 contribuisce a tale processo
QUESTI RISULTATI SUGGERISCONO CHE LA IL-17 PUO’ ESACERBARE IL
PROCESSO INFIAMMATORIO IN UN’INFEZIONE CRONICA
ALTERAZIONI GENETICHE NEL PATHWAY IL-17 SONO ASSOCIATE A CANDIDIASI
Th17 and commensal microbiota:
segmented filamentous bacteria take the stage
THE COMMENSAL MICROBIOTA
Segmented filamentous bacteria
Microbiota e omeostasi dell’organismo
•Il microbiota intestinale controlla il metabolismo dell’ospite.
•Fornisce gli enzimi necessari per la digestione e la fermentazione di alcuni
nutrienti e di residui alimentari non digeribili.
•Sintetizza vitamine e favorisce l’assorbimento di ioni
•Controlla la proliferazione delle cellule epiteliali dell’intestino
•Contribuisce alla protezione contro i patogeni intestinali:
I microrganismi del microbiota competono con i patogeni per i nutrienti;
occupano recettori di adesione sulle cellule epiteliali della barriera intestinale
diminuendo la capacità invasiva dei patogeni; producono ligandi di PRRs,
peptidi antimicrobici, inducono la secrezione di IgA.
Microbiota e sistema immunitario
Può la composizione del microbiota intestinale influenzare
la risposta immunitaria nella mucosa intestinale?
•La colonizzazione di topi germ-free con il batterio commensale Bacteroides fragilis
induce una risposta T regolatoria nella mucosa intestinale che protegge dalla colite
causata da infezione con Helicobacter hepaticus
•I batteri commensali sono necessari per l’induzione di una risposta Th17 che infatti è
assente nei topi germ-free.
•La composizione del microbiota regola il balance tra cellule Th17 e cellule T reg e
la colonizzazione di topi germ-fre con microbioti provenienti da differenti colonie
produce effetti diversi sul rapporto Th17/Treg.
I BATTERI FILAMENTOSI SEGMENTATI DEL MICROBIOTA INTESTINALE INDUCONO
LA DIFFERENZIAZIONE DI LINFOCITI TH17 NELLA LAMINA PROPRIA INTESTINALE NEL TOPO
I batteri filamentosi segmentati (SFB) sono batteri grampositivi, anaerobi, molto simili ai Clostridia, caratterizzati da
lunghi filamenti che aderiscono strettamente alle cellule
epiteliali dell’illeo.
La colonizzazione dell’intestino di topi germ-free con i SFB,
ma non con altri batteri, induce la comparsa di linfociti T
CD4 che producono IL-17 e IL-22 nella lamina propria
La colonizzazione con SFB induce la produzione di
proteina amiloide A sierica che in vitro agisce sulle DC della
lamina propria per indurre la differenziazione Th17
La colonizzazione con SFB aumenta la resistenza
all ’ infezione da Citrobacter rodentium, suggerendo che
questi batteri commensali contribuiscono alla protezione
dalle infezioni mucosali attraverso l’induzione dei Th17
La composizione del microbiota intestinale può influenzare il sistema immunitario
dell’ospite, perchè specifici batteri commensali possono selettivamente indurre
specifici subsets di linfociti.
RISPOSTA TH17 E MALATTIE AUTOIMMUNI
I linfociti Th17, induttori di una potente risposta infiammatoria, proteggono
l’organismo dalle infezioni, ma in particolari condizioni possono creare danno.
Alti livelli di IL-17 sono stati riscontrati nel siero e negli organi bersaglio di pazienti
affetti da artrite reumatoide, malattia infiammatoria intestinale, sclerosi multipla
etc
ARTRITE REUMATOIDE
L’artrite reumatoide è una malattia autoimmune caratterizzata dalla proliferazione dei fibroblasti
sinoviali, infiltrazione di linfociti T e B nella sinovia, erosione della cartilagine e delle articolazioni.
Alti livelli di IL-17 e del suo recettore sono stati riscontrati nella sinovia di pazienti con AR e in uno
studio prospettico è stato dimostrato che la presenza di IL-17 è un fattore prognostico negativo.
La neutralizzazione della IL-17 o del suo recettore nel modello murino di AR (artrite indotta da
collagene o CIA) riduce l’infiammazone delle articolazioni, la distruzione della cartilagine e
l’erosione ossea.
Topi deficienti per il gene IL-17 sono più resistenti alla malattia
ARTRITE REUMATOIDE
induzione di MMP, NO
induzione di citochine e
chemochine infiammatorie
erosione della cartilagine
e delle articolazioni.
IL-17
reclutamento di neutrofili,
monociti, e altre cellule
nella sinovia
esacerbazione
dell’infiammazione
Gut-residing segmented filamentous bacteria drive autoimmune arthritis
via T-helper 17 cells
Immunity 32, 815-827 2010
•In un modello murino di artrite autoimmune, la malattia è fortemente attenuata nei
topi mantenuti in germ-free conditions.
•I topi germ free presentano bassi titoli di autoanticorpi nel siero, un numero minore di
cellule Th17 nella milza e nella lamina propria intestinale
•L’introduzione di una sola specie di commensali intestinali, i batteri filamentosi
segmentati, nei topi germ-free ripristina il compartimento Th 17 nella lamina propria,
la produzione di autoanticorpi e la ricomparsa di artrite.
Un singolo commensale del microbiota, con la sua capacità di stimolare uno specifico T
cell subset, può indurre una malattia autoimmune…..?