Lo sviluppo dell’atrofia dei villi nella malattia celiaca potenziale: la ricerca di nuovi biomarcatori

Lo studio

Cosa si è voluto studiare e perché?

La celiachia (CD) è una malattia infiammatoria cronica causata da una predisposizione genetica a una risposta immunitaria anomala mediata dai linfociti T in risposta alla presenza del  glutine nella dieta. Diversi fattori proinfiammatori ambientali possono influenzare e amplificare la risposta mediata dai linfociti T al glutine. Lo scopo di questo studio  era identificare dei biomarcatori che ci permettessero di predire l’insorgenza della malattia nei pazienti potenziali celiaci. L’analisi mediante il sequenziamento dell’RNA proveniente da biopsie di pazienti con malattia celiaca a dieta contenente glutine (GCD-CD) o senza glutine (GFD-CD), nonché biopsie di potenziali pazienti con celiachia (Pot-CD) prima dell’insorgenza di lesioni intestinali e controlli (CTR) ha portato all’identificazione di diverse proteine i cui livelli cambiano nelle diverse classi di pazienti con un andamento che sembra essere indicativo dello stadio di malattia a cui appartengono. Molte di queste proteine facevano parte del pathway dell’infiammazione per cui abbiamo deciso  di studiare il ruolo degli enterociti nell’infiammazione intestinale della malattia celiaca  e la loro risposta a diversi fattori proinfiammatori, come gliadina e virus. Sono stati utilizzati organoidi isolati da biopsie di pazienti per valutare i livelli di NF-κB, ERK, IL-6 e IL-1β mediante Western blot (WB), ELISA e PCR quantitativa. Il ligando del recettore Toll-like loxoribina (Lox) e il peptide della gliadina P31-43 sono stati usati come stimoli proinfiammatori. Nelle biopsie CD i marker di infiammazione IL-1β e IL-6 sono aumentati negli enterociti, e anche in Pot-CD prima dell’inizio della lesione intestinale e in GFD-CD. I marcatori infiammatori pNF-κB, pERK, IL-1β e IL-6 sono aumentati negli organoidi CD; questi organoidi erano più sensibili agli stimoli P31-43 e Lox rispetto agli organoidi CTR. Nel loro insieme, queste osservazioni indicano un’infiammazione costitutiva negli enterociti CD, che sono più sensibili agli stimoli infiammatori come componenti alimentari e virus.

La Metodologia
Per studiare i livelli di RNA di IL1B e IL6 abbiamo utilizzato organoidi isolati da biopsie duodenali da pazienti con celiachia e da controlli sono stati presi con EGDS durante la gastroduodenoscopia effettuata di routine ed abbiamo estratto l’RNA totale, inoltre abbiamo analizzato i livelli delle proteine IL-1β,  IL-6, pNF-κB, pERK mediante il western blot (WB). L’espressione dell’mRNA di IL-1β e IL-6 in situ è ​​stata analizzata in biopsie intestinali di pazienti con celiachia in diversi stadi della malattia e in quelli di controllo.

Quali Risultati e Quali Conclusioni?

In questo studio abbiamo identificato due proteine quali IL-1β e IL-6 coinvolte nell’infiammazione i cui livelli aumentano negli enterociti dei pazienti con malattia celiaca, non solo nella fase acuta della malattia ma anche nella fase di remissione e nei pazienti potenziali prima dell’insorgenza della malattia intestinale. Entrambi i livelli di IL-1β e IL-6 sono alterati principalmente nell’epitelio in tutte le fasi della malattia. La presenza di infiammazione nel Pot-CD indica che l’infiammazione dell’epitelio precede il rimodellamento della mucosa e indica che l’epitelio intestinale è  un componente fondamentale nella  risposta infiammatoria nel CD. Negli organoidi CD risultano aumentati i marcatori dell’infiammazione quali pNF-κB, pERK oltre alle proteine , IL-1β e IL-6 rendendoli più sensibili agli stimoli P31-43 e Lox rispetto agli organoidi CTR. I fattori che creano un ambiente proinfiammatorio nell’intestino CD possono essere esogeni, come cibo e virus, ma possono anche essere endogeni. Infatti, un’infiammazione di basso grado dell’epitelio CD, probabilmente costitutiva, è presente anche prima del danno intestinale. Gli organoidi intestinali hanno riprodotto questa infiammazione costitutiva e rappresentano quindi un buon modello per lo studio dell’infiammazione epiteliale nella CD. Inoltre, l’epitelio intestinale nella CD è più sensibile agli stimoli proinfiammatori, inclusi gliadina e virus. Questi risultati indicano alterazioni costitutive, probabilmente genetiche o epigenetiche, che rendono l’epitelio CD più sensibile a stimoli infiammatori come componenti alimentari, virus e microbiota.

Quali prospettive e quali benefici per i pazienti celiaci?

L’identificazione di marcatori biologici dell’infiammazione in fasi molto precoci della malattia potrebbero in futuro essere utili per definire il rischio di sviluppare la malattia in un soggetto familiare di celiaco anche in epoche molto precoci di vita prima della comparsa di qualunque segno o sintomo di malattia stessa.

Eventuali sviluppi futuri del progetto

Questi dati mostrano una differenza costitutiva che rende l’epitelio CD suscettibile a stimoli proinfimmatori. Analizzeremo altre proteine coinvolte nell’infiammazione e nella sua modulazione che risultino  essere predittive della malattia.

Ciò avrà 2 implicazioni principali:

1) Le alterazioni di queste proteine potrebbero essere utilizzate come “biomarcatore” in grado di predire la malattia.

2) Un’alterazione costitutiva dei componenti dell’infiammazione potrebbe rappresentare un nuovo approccio alla patogenesi della malattia, che potrebbe spiegare la suscettibilità alla gliadina, dell’intestino del CD. Inoltre potrebbe giustificare il ruolo delle infezioni virali e probabilmente del microbiota nell’insorgenza della celiachia. Per cui si potrebbe ipotizzare in futuro un approccio farmacologico per la CD in grado di modulare le variazioni delle proteine resposabili della risposta infiammatoria.

Legenda

I linfociti T sono cellule responsabili della risposta immunitaria.

 I recettori Toll-like sono una classe di proteine che hanno un importante ruolo nella difesa dell’organismo, in particolare nella risposta immunitaria di tipo innata.

Loxoribina (Lox) è il ligando dei recettori Toll-Like,  P31-43 è il peptide tossico della gliadina, entrambi vengono utilizzati come stimoli proinfiammatori poiché sono capaci di attivare il complesso dell’infiammazione.

Interleuchina 1 β (IL-1β),  IL-6 (interleuchina-6),  Phospho-NF-kappa (pNF-κB), e pERK sono proteine coinvolte nell’infiammazione.