03B - LA PENETRAZIONE DEGLI ALLERGENI ATTRAVERSO LE MUCOSE

LA PENETRAZIONE DEGLI ALLERGENI ATTRAVERSO LE MUCOSE 

LA PENETRAZIONE GUIDATA E LA PENETRAZIONE PATOLOGICA

di Vasco Bordignon 

1 - LA PENETRAZIONE GUIDATA - CONTATTO CON IL SISTEMA IMMUNITARIO

 

Il lavoro precedente (3A) ha evidenziato come le mucose siano essenzialmente equipaggiate da strutture di protezione, mantenendo la loro integrità e permettendo loro di esercitare le loro funzioni specifiche.

A questa protezione si associa una funzione di eliminazione regolare ed efficace dei detriti cellulari endogeni e degli elementi ambientali che hanno potuto fissarsi momentaneamente sulla loro superficie. E’ interessante constatare che nella maggioranza dei casi  questi mezzi fisiologici di detersione conducono ad una eliminazione verso il crocevia aerodigestivo e alla deglutizione delle secrezione lacrimali nasali e bronchiali,  e degli antigeni solubili o particolati che esse contengono. Ciò avviene ugualmente per gli elementi con porta d’ingresso buccale.

Gli antigeni, solubili o particolati, sono dunque nella loro più grande maggioranza diretti verso il tubo digestivo e per la maggior parte eliminati per via naturale dopo una digestione più o meno completa a seconda della loro natura.

Questa veicolazione degli antigeni ha due conseguenze immunologiche.

_ok_-Ig_gener_schema578La prima è quella di consentire la loro captazione specifica per mezzo delle IgA secretorie o dimeriche, allorquando esse sono presenti.

Ricordiamo come tutte le immunoglobuline siano dei monomeri, cioè con una struttura di base costituita da due catene pesanti (H) e da due catene leggere (L) legate tra loro da ponti disolfuro. 

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Le IgM e le IgA tuttavia possono formare polimeri. Le loro regioni C contengono una "coda" di 18 aminoacidi contenente una cisteina indispensabile per la polimerizzazione.  Tale coda si ritrova solo nelle forme secrete delle catene u e alfa. Tale polimerizzazione viene catalizzata da una catena polipeptidica indipendente di 15kDa chiamata catena J, legandosi alle cisteine di questa coda.  I monomeri costituenti sono legati tra loro e alla catena J da ponti disolfuro.

La polimerizzazione per quanto rigarda le IgA è necessaria per il trasporto attraverso gli epiteli ed infatti si trovano come dimeri solo nelle secrezioni mucose e come monomeri nel sangue. Questo trasporto è reso necessario in quanto queste IgA dimeriche vengono sintetizzate principalmente nella lamina propria delle placche in tutti i tessuti linfoidi associati alla mucosa (MALT = mucosa-associated lymphoid tissues, termine che si usa facendo riferimento a tutti questi tessuti linfoidi che si trovano nelle superfici mucose).

_ok_IgA_transcitosi580Questa localizzazione si trova al di sotto della membrana basale dell'epitelio della mucosa e pertanto poichè queste IgA dimeriche, rappresentando gli anticorpi presenti nel lume intestinale, nel tratto respiratorio e in altre secrezioni quali latte, saliva, sudore, lacrime,  devono - per trovarsi in quelle sedi - essere trasportate attraverso la cellula epiteliale: infatti legano un recettore presente sulla superficie basolaterale della stessa cellula epiteliale  chiamato recettore poli-Ig, chiamato così perchè necessario sia per le IgA che per le IgM.  Questo recettore, formato da domini immunoglobulinici,  lega covalentemente, formando ponti disolfuro, le IgA dimeriche attraverso la catena J .  Il complesso recettore-IgA viene internalizzato per pinocitosi e, agganciato alla membrana all'interno di una vescicola endocitica,  attraversa il citoplasma (= transcitosi) fino ad arrivare alla superficie apicale della cellula dove viene esposto. Sulla superficie apicale un enzima proteolitico taglia il recettore poli-Ig e dopo questo taglio i dimeri IgA rimangono associati a un piccolo frammento di recettore chiamato componente secretoria o dominio secretorio.

La seconda è quella di dirigerli verso l’epitelio della cupola delle placche de Peyer e  dei follicoli linfoidi isolati chiamati anche noduli solitari che insieme con l'appendice, le tonsille e le adenoidi nella faringe e i linfonodi mesenterici sono conosciuti come tessuti linfoidi associati all'intestino (GALT = gut-associated lymphoid tissues) . Le placche di Peyer sono essenzialmente localizzate nell’ileo, mentre i noduli solitari si osservano in tutto il tubo digerente.


PLACCHE DI PEYER e FOLLICOLI LINFOIDI ISOLATI e CELLULE M

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Sono state scoperte  come indica il loro nome da Johann Conrad Peyer, un medico aristocratico svizzero vissuto dal 1653 al 1712.  Queste formazioni, visibili ad occhio nudo, sono caratteristiche dell'intestino tenue. Esse fanno parte della parete intestinale e si presentano come aree (spesso di forma arrotondata od ovale) di rigonfiamento sottomucoso determinato dalla presenza di aggregati linfocitari, che sporgono nel lume intestinale.

 

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Ognuna  di queste aree è rappresentata da numerosi follicoli con centri germinativi (germinal center GC) con cellule B attivate, con intercalate aree T-dipendenti (T-cells dependent areas, TDA)  ed uno strato tra l'epitelio superficiale (quello che guarda il lume) e i follicoli conosciuto come cupola sottoepiteliale, ben rappresentato da cellule dendritiche , T linfociti e B linfociti.  

Tali aree sono separate dal lume intestinale da uno strato di cellule epiteliali convenzionali dette enterocitie da un piccolo numero di cellule epiteliali specializzate  dette cellule M  (microfold cells, cellule con pieghe microscopiche) dotate di una superficie pieghettata al posto dei villi presenti nelgli enterociti.  Queste cellule M non secernono enzimi digestivi o muco e non possiedono un glicocalice superficiale e quindi possono essere con facilità raggiunte da microorganismi o da particelle  presenti nel lume e pertanto rappresentano la via attraversi cui gli antigeni entrano dal lume nella placca di Peyer.

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Le cellule M catturano continuamente molecole o particelle  (palline rosse nella immagine) dal lume intestinale o per endocitosi o per fagocitosi (vedi sotto).  Questo materiale viene trasferito fino alla alla membrana basale della cellula all'interno di vescicole , e da questa rilasciate nello spazio extracellulare: questo meccanismo viene chiamato transcitosi, che quindi rappresenta il trasporto di molecole da un lato all'altro di un epitelio mediante endocitosi all'interno di vescicole su di un lato delle cellule epiteliali e rilascio delle vescicole all'altro lato. 

La membrana basale di una cellula M è tutta pieghettata e forma una tasca che avvolge linfociti e cellule dendritiche le quali poi captano il materiale trasportato e rilasciato dalle cellule M e lo elabnoreranno poi per la presentazione ai linfociti T. (come vedremo in un altro lavoro).

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L’endocitosi è il processo tramite il quale le cellule importano macromolecole o materiale particolato. Il processo avviene tramite invaginazione della membrana plasmatica a formare vescicole che trasportano il materiale dall’esterno all’interno della cellula.

L’endocitosi è distinta in:

  • Endocitosi propriamente detta (riguarda l’importo di materiale fluido o di soluti);
  • Fagocitosi (riguarda l’importo di materiale particolato voluminoso, anche intere cellule o microorganismi).

La  fagocitosi è il meccanismo con cui vengono distrutti microrganismi, detriti cellulari e cellule apoptotiche.
La fagocitosi rappresenta il meccanismo con cui si nutrono i protozoi. Negli organismi più complessi la fagocitosi è soprattutto un meccanismo di difesa ed è svolto da cellule specializzate quali i macrofagi, i neutrofili e le cellule dentritiche.

Gli eventi della fagocitosi iniziano con:

  • il riconoscimento del materiale da interiorizzare da parte di specifici recettori di membrana;
  • la riorganizzazione del citoscheletro di actina e formazione del fagosoma;
  • la fusione del fagosoma dapprima con un endosoma e poi un lisosoma primario; 
  • la formazione del fagolisoma dove avviene la digestione del materiale interiorizzato

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Al microscopio poi sie nell'intestino tenue che nell'intestino crasso si possono trovare i follicoli linfoidi isolati. Sono composti da un epitelio che contiene cellule M e che ricopre tessuto linfoide organizzato , soprattutto B cellule. Mentre le placche di Peyer si ritrovano già nell'intestino fetale, i follicoli linfoidi isolati si sviluppano solo dopo la nascita in risposta ai microorganismi delle flora  e agli antigeni esogeni.

 

ALTRI SITI INDUTTORI

La messa in evidenza di cellule M in altri territori diversi dalle placche di Peyer o follicoli linfoidi isolati permette di considerare che il tessuto interessato possa anche giocare un ruolo d’induttore di una immunità mucosale. Di tali cellule si sono potute osservare nell’animale e/o nell’uomo, nel corso di studi istologici  e ultrastrutturali di formazioni linfoepiteliali contenenti dei centri germinativi in prossimità di un epitelio.

Gli studi sono tuttavia molto meno numerosi rispetto a quelli che si sono effettuati sul tubo digerente, e pertanto con risultati incostanti.

Si può immagine che in questi territori, a seconda degli individui, un particolare microambiente o circostanze patologiche  o infettive specifiche possano indurre la differenziazione di cellule epiteliali di rivestimento in cellule M.

 

NALT

Il tessuto linfoide associato alla mucosa nasale  o NALT (nasopharyngeal associated  lymphoid tissue) è rappresentato nei roditori di due piccole lamine  linfoidi alla base delle cavità nasali ed è rappresentato, nell’uomo, dalle vegetazioni adenoidee localizzate in alto della faringe.

Bisogna forse associare, per ragioni di prossimità, il tessuto linfo-epiteliale delle tube di Eustachio che comporta ugualmente di centri germinativi e un epitelio povero in cellule ciliate. Qualche lavoro ha evidenziato delle cellule M e un trasporto trans-epiteliale nel NALT dei ratti e delle scimmie, così come nelle vegetazioni del bambino.

 

LALT

Delle formazioni linfoidi sono presenti nelle biforcazioni della laringe e dell’albero bronchiale, siti di contatto potenziale con gli antigeni inalati in ragione delle turbolenze aeree a questo livello.

Il tessuto linfoide associato alla laringe o LALT (larynx associated lymphoid tissue) presente nell’epiglottide e nella mucosa laringea, contiene dei follicoli linfoidi e delle formazioni evocanti i noduli solitari intestinali, nel cui epitelio delle cellule, che potrebbero essere cellule M, sono state descritte. Nessun studio funzionale ne conferma tuttavia l’efficacia di questo potenziale sito induttore.

 

BALT

Il tessuto linfoide associato ai bronchi o BALT (bronchus associated lymphoid tissue) non è stato individuato che in alcune specie o in alcuni individui. Queste sono delle formazioni quasi costanti nel ratto e nel coniglio, estremamente rare nell’uomo. Allorquando si sono osservate nel corso di autopsia, si trattava nella maggioranza dei casi di pazienti che avevano una storia clinica anormale con microorganismi nel lume bronchiale che avevano indotto ad una differenziazione complementare del tessuto linfoide sottogiacente  e dell’epitelio di rivestimento. Quest’ultimo, quando il BALT è presente, comporta poche cellule ciliate o di cellule caliciformi. 

 

ALTRI SITI DI PENETRAZIONE DEGLI ANTIGENI

CELLULE EPITELIALI

Le cellule epiteliali hanno essenzialmente un ruolo di barriera, fornite di funzioni specifiche in relazione alla loro localizzazione anatomica (assorbimento dei nutrienti, secrezioni).

Tuttavia esse possono ugualmente  permettere il passaggio di piccole quantità di antigene nella lamina propria. Questa proprietà concerne essenzialmente gli enterociti  presenti in quell’ambiente mucoso il più ricco in materiale esogeno.

Così gli enterociti presentano una attività endocitaria almeno alla base dei microvilli. Sperimentalmente si è potuto dimostrare che queste cellule sono capaci di formare vescicole d’endocitosi e di trasportare attivamente delle macromolecole come la sieroalbumina bovina verso il polo basale  e il liquido interstiziale sottostante.  Questa attività sembra tuttavia rapidamente saturabile e corrisponderebbe solamente al trasporto di 2 a 5 per cento delle proteine in contatto con il polo apicale della cellula.

D’altronde l’organizzazione molto particolare del citoscheletro e dell’apparato di Golgi degli enterociti conducono alla presenza di circuiti endocitari differenti a seconda che gli antigeni siano captati dal polo apicale o dalla membrana basolaterale di queste cellule molto polarizzate.  Dei tests di immunizzazione dopo stimolazione di enterociti hanno evidenziato che questi due circuiti generavano epitopi differenti a partire dalla stessa molecola.

 

CELLULE DENDRITICHE

Nei territori mucosali, ma anche cutanei,  le cellule dendritiche giocano un ruolo sentinella e di rivelatori di antigeni.

Gli epiteli congiuntivale, buccale, tonsillare, bronchiale, vaginale e uretrale contengono le stesse cellule di Langerhans come l’epidermide realizzando a questo livello una rete più o meno densa.

19_-_cattura576Nell'ultimo decennio  le cellule dendritiche sottoepiteliali, notoriamente a livello del tubo digerente, sono state identificate come cellule presentatrice d’antigene.  Queste cellule sono capaci di emettere dei prolungamenti di membrana (vedi immagine) che esprimono le molecole delle giunzioni serrate  (occludine, claudine, ZO-1). Questi prolungamenti si inseriscono dentro le cellule epiteliali mantenendo l’integrità di barriera. Esse poi producono delle protrusioni nel lume intestinale dove sono capaci di inglobare una particella luminale ( batteri o antigeni ), poi di raggiungere la lamina propria attraversando d nuovo la giunzione serrata.

Queste cellule guadagnano quindi il ganglio di drenaggio il più vicino dove esse giocano un ruolo di cellule presentatrici dell’antigene.

 

 

2 - LA PENETRAZIONE PATOLOGICA

Nelle condizioni fisiologiche la penetrazione degli antigeni (o degli allergeni) nelle mucose è pertanto estremamente limitata e controllata.

Nondimeno numerose circostanze patologiche, talora benigne, possono condurre ad un aumento di questa penetrazione e alla messa in opera di risposte immunitarie talora deleteree.

Questi avvenimenti implicano una anonalia dei mezzi di protezione fisiologica descritte sopra.

 

ROTTURA DELLA IMPERMEABILITA’

La rottura della impermeabilità epiteliale porta ad un aumento della permeabilità delle mucose permettendo il passaggio degli antigeni contenuti nel lume tra le cellule epiteliali che si sono separate.

Il periodo post-natale immediato è caratterizzato da un aumento della permeabilità intestinale alle macromolecole intatte.  L’acquisizione della impermeabilità o  delle “chiusura delle membrane epiteliali” , che interessa tutti i territori mucosi, avviene nelle 48 ore dopo la nascita. Essa è favorita a livello intestinale dalla ingestione di colostro. Tale realtà può essere seguita valutando la riduzione delle IgG nelle secrezioni, in quanto l’assenza della impermeabilità conduce ad una fuoriuscita delle IgG plasmatiche.

E’ importante per il neonato che questa chiusura delle membrane si realizzi il più rapidamente possibile per limitare la penetrazione di antigeni e di allergeni potenziali.  Questo fenomeno è  senza dubbio più importante nelle specie animali dove il passaggio transplacentare delle immunoglobuline non esiste più e dove questo periodo di permeabilità permette di trasferire delle immunoglobuline materne al neonato.

Diverse condizioni patologiche possono condurre ad una alterazione della impermeabilità epiteliale. Queste sono le infezioni, l’assunzione di antibiotici o di antisettici che alterano la composizione della flora, i fenomeni irritativi o infiammatori.

E’ da sottolineare come certi agenti patogeni hanno sviluppato, per attraversare le mucose, delle strategie aggiranti i mezzi fisiologici di protezione. Così le shigelle, ad es., utilizzano le cellule M per raggiungere la lamina propria sfuggendo del tutto alle cellule immunitarie.  Altri agenti infettivi utilizzano delle molecole di membrana epiteliali come recettori, per es. i rinovirus che si fissano su ICAM-1 (CD54) nella mucosa nasale. L’infiammazione che risulta da questa contaminazione può portare ad una importante rottura della impermeabilità epiteliale. E’ anche il caso in certe infezioni intestinali diarroiche  nelle quali le tossine microbiche stimolano per perdita di liquidi che rende assai fragilie l’epitelio.

L’inizio dei fenomeni infiammatori che modificano la composizione cellulare della lamina propria può essere il punto di partenza di una fragilizzazione che porta a facilitare ulteriormente, talvolta in modo duraturo, la penetrazione degli allergeni e a installare uno stato di ipersensibilità.

 

CATTIVA QUALITA’ DELLE SECREZIONI

L’alterazione della quantità o della qualità delle secrezioni che proteggono i territori mucosi è un altro elemento che facilita la penetrazione degli antigeni.

Una diminuzione del loro volume prolunga il contatto con l’epitelio, e ciò può essere sufficiente ad indurre una infiammazione.

Una cattiva produzione di IgA secretorie è ugualmente peggiorativa aumentando la possibilità di penetrazione degli antigeni solubili o no.  Questa diminuzione della produzione di IgA può essere intrinseca (deficit parziale o completo di IgA) o risultare da alterazioni dell’epitelio che conducono ad una diminuzione della transcitosi. Questo meccanismo è stato recentemente evocato nelle riniti allergiche stagionali associate ad una irritazione epiteliale e ad un abbassamento della produzione delle IgA secretorie.

 

IMMOTILITA’ CILIARE

I rari casi di discinesia ciliare che si caratterizzano dalla assenza dei movimenti ciliari, conducono soprattutto ad una aumento delle infezioni respiratorie più che a manifestazioni allergiche.

 

ALTERAZIONI DELLA FLORA

Le modificazioni delle flore delle mucose, indotte dalla utilizzazione eccessiva di  antisettici o di antibiotici, sono dei fattori importanti di squilibrio della protezione delle mucose. E’ importante conservare una flora ricca e varia e di aiutare la sua ricostituzione con l’aiuto di probiotici.

 

PROPRIETA’ DEGLI ALLERGENI

Gli allergeni essi stessi possono partecipare attivamente alla loro penetrazione attraverso l’epitelio mucoso. Essi possono utilizzare delle interazioni recettore-ligando con le cellule epiteliali, avere una attività citotossica o una attività enzimatica.

Almeno 4 gruppi di allergeni degli acari sono delle peptidasi,  e l'Aspergillus fumigatus contiene ugualmente  una attività serin-proteasica. Alcuni studiindicano che queste molecole sono capaci di degradare le giunzioni strette. L’occludina e le claudine contengono, nelle loro porzioni extracellulari, dei siti conservati di clivaggio per le serin-peptidasi degli  acari.  Questi enzimi generano poi un aumento locale della permeabilità epiteliale facilitando il passaggio degli allergeni e il loco incontro con le cellule presentatrici dell’antigene.

 

CONCLUSIONI

La superficie delle mucose comporta dei numerosi sistemi di protezione che conducono  ad un convogliamento degli antigeni dell’ambiente verso i siti induttori del sistema immunologico mucosale, essenzialmente localizzato a livello intestinale.

 

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