Cristiana BarberaCristiana Barbera Gastroenterologia Gastroenterologia

Dipartimento Scienze Pediatiche Dipartimento Scienze Pediatiche Università TorinoUniversità Torino

Torino 12.5.2013Torino 12.5.2013

ALTERATA PERMEABILITA’ INTESTINALE ePATOLOGIE

CORRELATE

Superficie interna del tratto gastrointestinale:Superficie interna del tratto gastrointestinale:

200-300 m200-300 m22

200-300 m

200-300 m22

Bengmark Gut 1998;42:2-7

Barriera intestinaleBarriera intestinale

Funzione dicotomica Funzione dicotomica discriminante discriminante ::

1) Assorbimento e permeabilità : 1) Assorbimento e permeabilità : nutrienti ,acqua,elettrolitinutrienti ,acqua,elettroliti2)Difesa attraverso esclusione dei 2)Difesa attraverso esclusione dei patogenipatogeni ( microorganismi e ( microorganismi e tossine)tossine)

I°funzione: ASSORBIMENTO

Barriera intestinale funzione di difesaBarriera intestinale funzione di difesa

• antigeni potenziali,

• microorganismi ostili

• tossine.

II° FUNZIONE

Nella vita di un individuo attraversano l’intestino

• 1 Tonnellata di proteine alimentari , virus batteri tossine

•Integrità epiteliIntegrità epiteli•Motilità e peristalsiMotilità e peristalsi•Secrezione mucoSecrezione muco•Eventi digestiviEventi digestivi•MicrofloraMicroflora

•inibizione specie patogeneinibizione specie patogene•stimolo risposta localestimolo risposta locale

Fattori protettivi Fattori protettivi

meccanicimeccanici

Funzione dicotomicadiscriminante

Barriera intestinaleBarriera intestinale

Cellula di PanethCellula di Paneth

Proteggono le cellule staminali epiteliali• modificando la composizione dei commensali e limitandone il numero • Proteggono dai patogeni• Danno segnali paracrini

contengono peptidi antimicrobici

cationici DefensineDefensine

Genoma umano

2000J. Craig Ventor, Francis Collins, Insieme annunciano la sequenzazione dell’intero Genoma umano.

Microbioma umano

20 x le cellule somatiche

MICROBIOTA : distribuzione nel tratto MICROBIOTA : distribuzione nel tratto

gastrointestinalegastrointestinale

Esofago

Stomaco

Intestinotenue

Colon trasverso

Colon discenden

te

Sigma

Retto

Colonascendente

• Nello stomaco la crescita batterica è inibita (pH=3)1

• La concentrazione batterica aumenta progressivamente lungo il tenue1

• Oltre la valvola ileo-cecalesi raggiungono concentrazioni batteriche pari a 1010-1011 UFC/ml1

• Il microbiota costituisce il 35-50% del volume del contenutodel colon

• Nel colon, il 99% della flora batterica è anaerobia1

1. Posserud I et al. Gut 2007;56:802-8082. Singh V et al. FEMS Immunol Med Microbiol 2008;1-7

Distribuzione del muco nel tratto gastrointestinale

Pathogens can penetrate the mucus barrier physically, through flagella-mediated motility or through enzymatic degradation of the mucus. This can result in both pathogens and commensal bacteria reaching the epithelium. b | Microfold (M) cells in the small intestine sample the commensal microbiota to control the specificity of non-inflammatory, secretory immunoglobulin A-dominated immune responses to the normal microbiota. The M cells are found in the dome epithelium, which is not covered by a thick mucus layer; thus, pathogens can avoid the mucus barrier by entering via the M cells. cMany pathogens secrete toxins that can diffuse through the mucus. These can disrupt the tight junctions between the epithelial cells, block epithelial cell growth and disrupt mucus production. The reduction in mucus levels will allow pathogens to reach the cell surface.

fisiologia 2 001

GALT GALT • Ig A secretorieIg A secretorie• Placche PEYERPlacche PEYER• Linfociti intraepiteliali IEL Linfociti intraepiteliali IEL • MacrofagiMacrofagi• NKNK•eosinofilieosinofili

Fattori immunologiciFattori immunologici

Barriera intestinaleBarriera intestinale

IgA secretorie

• L’intestino umano è colonizzato da una densa flora commensale intestinale e da un importante carico antigenico alimentare.

• è d’altro canto un importante sede di possibili infezioni

Per proteggere l’integrità della barriera le IgA secretorie restringono l’accesso degli antigeni microbici e alimentari alla superficie della mucosa.

Inoltre modulano la selezione di antigeni che hanno accesso alla mucosa e la qualità della risposta immunitaria.

• La mucosa dell’intestino contiene la più grande popolazione di plasmacellule secernenti anticorpi dell’organismo. Nell’intestino umano ogni giorno sono secrete molti grammi di IgAs .

• Nel lume intestinale esse servono come barriera in prima linea di difesa dell’epitelio nei confronti di antigeni e tossine. Inoltre partecipano alla composizione del microbiota

IgA secretorie

Fattori immunologiciFattori immunologici

Funzioni del GALTFunzioni del GALT

• captazione degli antigenicaptazione degli antigeni• risposta locale risposta locale • tolleranza orale = assenza di tolleranza orale = assenza di reazione sistemicareazione sistemica

Barriera intestinaleBarriera intestinale

Ruolo dell’immunità innata

• Il riconoscimento dei microorganismi attraverso gli specifici recettori di riconoscimento è il principale compito dell’immunità innata responsabile del mantenimento dell’omeostasi microbi ospite nella mucosa intestinale.

PRR/TLR e NOD

• Il riconoscimento dei microorganismi attraverso i pattern-recognition receptors (PRRs) è la primaria componente dell’immunità innata responsabile del maintenimento delle interazioni microbi ospite nella mucosa intestinale.

Fukata 2013

Batterio commensale o antigene innocuo

Fattori regolatori la permeabilità intestinale

• Fattori esogeni(alcool aspirina -tossine batteriche colera coli)

• Apoptosi epiteliale

• Citochine infiammatorie IFNF TH1

• Citochine Th2 IL4 IL13

• Citochina protettiva IL10

Barriera con funzione alterataBarriera con funzione alterata

Funzione dicotomica non più Funzione dicotomica non più discriminantediscriminante::• Alterato assorbimento e/o Alterato assorbimento e/o mancata esclusione di patogenimancata esclusione di patogeni• Anarchia della risposta immune Anarchia della risposta immune

ALLERGIA ALIMENTAREALLERGIA ALIMENTARECELIACHIA CELIACHIA MAL.INFIAM.CRONICHEMAL.INFIAM.CRONICHESTEATOEPATITESTEATOEPATITE

Allergia alimentare

• Reazioni immunomediate nei confronti di antigeni alimentari con attivazione di linfociti TH2 CD4+ed IgE

• La permeabilità persiste anche dopo dieta di eliminazione

• Allergia de novo dopo OLT e FK506• Permeabilità > dose dipendenteper effetto

della deplezione ATP e conseguente alteraz complessi giunzionali

MC Ruolo della permeabilità

La alterata permeabilità precede l’esordio della La alterata permeabilità precede l’esordio della malattia ed è presente nei familiari di I° dei malattia ed è presente nei familiari di I° dei celiaci con lievi anomalie istologiche.celiaci con lievi anomalie istologiche.

Si ritiene Si ritiene abbia un ruolo scatenanteabbia un ruolo scatenante favorendo il passaggio di gliadina negli favorendo il passaggio di gliadina negli spazi paracellulari, spazi paracellulari, regolando al regolando al massimo la produzione di massimo la produzione di zonulina .zonulina .

Ridotta Ridotta differenziazione differenziazione aumentata aumentata proliferazionecellulareproliferazionecellulare

Alterata permeabilità e Alterata permeabilità e MCMC

Degradazione della matriceDegradazione della matrice

Aumentata proliferazioneAumentata proliferazione

ridotta motilità fibroblastiridotta motilità fibroblasti

monocitamonocitaplasmacellulaplasmacellula

YY YY YY YY CD4+CD4+

autoanticorpiautoanticorpiIFNIFNTNFTNF

IELIEL

zonulinaZn

Batterio patogeno

Enterocolite necrotizzante

le defensine prodotte in gran quantità dalle cellule di Paneth sono cruciali nella difesa dell’intestino da patogeni ..neonato pretermine affetto da NEC

Effetto dello stress

• Il principale effetto dello stress è la riduzione del flusso sanguigno nella mucosa che altera la funzione di barriera

Alterazioni della motilità e peristalsi >permeabilità parae trans cellulare Ridistribuzione temporanea dlle TJ >occludina e zonulina Reazioni mast cell dipendenti in buona parte

IBD

• Recenti risultati di studi su modelli animali di IBD, hanno dimostrato che segnali abnormi dei PRRs possono contribuire alla patogenesi della flogosi e alla oncogenesi associata alla flogosi nell’ intestino.

M. Crohn IBD MICI

• nel Crohn ridotta espressione delle defensine e bassi livelli occludina

• nella Colite ulcerosa anomalie del muco

DMID tipo1

Fattori genetici predisponenti -barriera interrotta – risposte immuni aberranti>Permeabilità è presente all’esordio di malattia e precede esordio facilita l’aumentata esposizione ad antigeni Distruzione autoimmune delle cellule beta producenti insulina

Aumentato assorbimento paracellulare di antigeni Alterazione delle TJ>secrezione di zonulina nei diabetici>secrezione di zonulina nei parenti dei diabetici

Alterata permeabilità e steatoepatite

Firmicutes>Bacteroides

Firmicutes >Bacteroides

LPS

La flora :Promuove obesitàPermeabilità intestinale Modula metabolismo della colina Modula met ac biliari Produzione di etanolo endogeno da parte batteriTLR4 attivati Insulino resistenza

PAMP

TNF IL6 IL8 IL12

Mastcellule

• Sono presenti a tutti i livelli del tratto GI • Quando sono attivate producono un potente

insieme di sostanze proinfiammatorie : ISTAMINA - 5 OH TRIPTAMINA - PROTEASI NEUTRE -

PROSTGLANDINE LEUCOTRIENI PAF La loro degranulazione causa alterazioni

della barriera con alterazione del trasporto di ioni

EOSINOFILO

Funzione di APC

Produzione di proteine dei granuli che

mediano processi infiammatori :

• Proteina cationica ECP• Neurotossina• Perossidasi • Proteina basica maggiore

Citotossiche Attività antivirale

Degranulazione mast cellule

Rilascio di IL1IL3,IL4,IL5,

IL-13

•Un aumento degli eosinofili e delle proteine

• in essi contenute è associato all’aumento

• di permeabilità nelle IBD

Ruolo delle Mast cell

IEL

• Strettamente associati alle membrane basolaterali delle cellule epiteliali sono anch’essi implicati nel mantenimento della barriera intestinale.

Cellule T CD4+

• Regolano la permeabilità intestinale attraverso la down regolazione della ATPase Na /K e l’alterazione dell’assorbimento di sodio , del trasporto sodio glucosio accoppiato e la secrezione di cloro