Ruolo della chinasi mTOR nella risposta infiammatoria in corso di celiachia

La Scheda dello Studio

• Numero del Finanziamento (Grant): FC 006/2015
• Titolo: Ruolo della chinasi mTOR nella risposta infiammatoria in corso di celiachia
• Area Scientifica: Celiachia; Immunologia
• Durata: Progetto Triennale
• Ricercatore Titolare: Prof. Giovanni Monteleone, Università Tor Vergata di Roma

Collaborazioni:

• Silvia Sedda, Vincenzo Dinallo, Irene Marafini, Alfredo Colantoni, Unità di Gastroenterologia, Università di Roma Tor Vergata

Pubblicazioni originate dal Grant:

• Sedda et al. mTOR sustains inflammatory response in celiac disease. Sci Rep. 2020 Jul 1;10(1):10798. doi: 10.1038/s41598-020-67889-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32612145/

Lo studio

Cosa si è voluto studiare e perché?

Nella celiachia, l’ingestione del glutine stimola le cellule dell’immunità innata ed adattativa a produrre varie citochine infiammatorie, che contribuiscono all’induzione del danno della mucosa duodenale caratteristico della malattia. In particolare, il glutine può stimolare sia le cellule epiteliali che dell’immunità innata a produrre interleuchina (IL)-15, uno dei principali mediatori del danno epiteliale in corso di questa malattia. Inoltre il glutine può anche stimolare il differenziamento di specifiche cellule T helper 1 che sintetizzano IL-21 e interferon (IFN)-γ, due citochine che contribuiscono all’amplificazione della risposta infiammatoria. Tuttavia i fattori e i meccanismi alla base di tale aumentata produzione di citochine non sono del tutto noti. Pertanto, in questo studio abbiamo valutato se la risposta infiammatoria possa essere sostenuta dal segnale attivato da mTOR, una chinasi coinvolta nella regolazione del metabolismo, nella crescita e nelle funzioni delle cellule appartenenti e non al sistema immunitario. È noto infatti che in molte patologie immuno-infiammatorie, anche coinvolgenti l’intestino, vi è una aumentata attivazione del segnale mediato da questa chinasi.       

La metodologia 

Lo studio è stato approvato dal Comitato Etico dell’Università Tor Vergata di Roma. Previo adeguato consenso informato, sono stati arruolati 69 pazienti (29 pazienti con malattia attiva, 13 pazienti con malattia inattiva, 27 controlli). I pazienti sono stati sottoposti a esofagogastroduodenoscopia e sono state eseguite delle biopsie nel duodeno che sono state utilizzate per l’estrazione di proteine, per l’immunofluorescenza e per l’esecuzione di colture che hanno permesso di valutare l’espressione proteica di mTOR, dei complessi attivati da tale chinasi in condizioni basali e le variazioni dell’espressione di tali componenti in seguito allo stimolo con citochine infiammatorie o in seguito all’uso di un inibitore di mTOR, la rapamicina.

Quali risultati e quali conclusioni? 

I nostri risultati indicano che l’espressione della forma attiva/fosforilata (p) di mTOR è aumentata negli estratti proteici delle biopsie duodenali prelevate dai pazienti con celiachia attiva rispetto ai controlli sani. Nella malattia celiaca l’attivazione di mTOR si ha soprattutto a livello dell’epitelio e si associa ad una aumentata espressione di p-4EBP, una proteina a valle di mTORC1 (uno dei due complessi attivati da mTOR). L’espressione di p-4EBP è glutine-dipendente infatti aumenta in seguito allo stimolo con peptidi derivati dalla gliadina ed in seguito allo stimolo con IL-21 e IFN-γ, due citochine prodotte da cellule T-glutine specifiche. Infine abbiamo visto che l’inibizione di mTORC1 con la rapamicina riduce l’espressione di p-4EBP e di IL-15, una citochina fondamentale nella risposta infiammatoria della celiachia prodotta soprattutto dalle cellule epiteliali. Quindi i nostri dati suggeriscono che l’attivazione di mTORC1 nell’epitelio dei pazienti affetti da celiachia è coinvolta nell’infiammazione che si osserva nel corso di tale patologia.

Quali prospettive e quali benefici per i pazienti celiaci? 

Il nostro studio contribuisce a comprendere i meccanismi alla base del danno tissutale che si osserva in corso di malattia celiaca. La comprensione di tali processi è fondamentale per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per la gestione della celiachia.   

Eventuali sviluppi futuri del Progetto 

Nel nostro studio abbiamo visto, tramite immunofluorescenza, che l’espressione di m-TOR è aumentata solo nell’epitelio e non nella lamina propria; tuttavia occorrono tecniche più sensibili per valutare se l’attivazione di tale chinasi avvenga anche in specifici tipi di cellule immunitarie. Inoltre alcuni esperimenti funzionali sono stati condotti utilizzando l’intero campione tissutale invece delle singole cellule, per cui saranno necessari studi futuri per capire se vi sia una regolazione dell’attivazione di m-TOR cellulo-specifica nella malattia celiaca. Infine sarà necessario valutare l’impatto della dieta priva di glutine sull’attivazione di mTOR.    

Legenda

Citochine: le citochine sono molecole proteiche prodotte da vari tipi di cellule in risposta a vari stimoli. Possono indurre varie attività come crescita, differenziazione e morte cellulare. La loro azione può essere locale, ma può manifestarsi anche su tutto l’organismo.

Linfociti T helper: le azioni svolte dai linfociti helper sono molteplici. In particolare sono in grado di secernere citochine in seguito a stimolazione antigenica aiutando sia la risposta immunitaria adattativa che innata.

Chinasi: le protein-chinasi sono enzimi in grado di modificare altre proteine aggiungendo gruppi fosfato; questo cambiamento comporta in genere una variazione della funzione della proteina bersaglio. Per tale motivo le protein-chinasi ricoprono un ruolo centrale nel processo di trasduzione del segnale e delle risposte cellulari. La maggior parte delle protein-chinasi agiscono su serina e treonina, come mTOR, e sono pertanto chiamate serina/treonin chinasi.  

Immunofluorescenza: è un metodo altamente specifico per la rilevazione di determinati antigeni presenti nel tessuto da esaminare. Su una sezione di tessuto o su cellule opportunamente preparate, si pone l’anticorpo specifico per l’antigene da analizzare. L’anticorpo è legato in maniera diretta o indiretta ad un colorante che lo rende fluorescente quando osservato con un particolare tipo di microscopio.