HLA e immunopatogenesi

Hippocrates

Sintesi

Nell’ambito dei fattori genetici predisponenti le malattie croniche è stata ampiamente descritta per molte di queste una significativa correlazione con molti antigeni del sistema HLA o Sistema Maggiore di Istocompatibilità. La spiegazione di questa correlazione la troviamo nel ruolo che gli antigeni HLA assumono nell’ambito dei processi immunopatogenetici che determinano la gran parte delle malattie croniche. Queste molecole sono infatti dei veri e propri recettori antigenici disposti sulla superficie delle cellule che esercitano funzione di presentazione dell’antigene ai linfociti Th che a loro volta sviluppano la risposta immune acquisita verso agenti microbici o altri corpi estranei allo scopo di mantenere l’integrità del se biologico. La patologia cronica a genesi immunomediata insorge in particolari condizioni di alterazione della risposta immune che genera una reazione immune auto aggressiva. In base alle correlazioni tra aplotipo HLA e patologia, descritte nella letteratura scientifica, la tipizzazione dell’aplotipo HLA individuale, può definire una condizione di predisposizione genetica ad una determinata malattia immunomediata e in associazione alla determinazione sierologica degli anticorpi patogeno-specifici può essere utile per definire la diagnosi e la eziopatogenesi di numerose malattie croniche.

Il sistema HLA (Human Leucocyte Antigens) o MHC (Major Histocompatibility Complex)

Il sistema maggiore di istocompatibilità o degli antigeni leucocitari umani è un sistema  antigenico costituito da strutture proteiche con rilevanti funzioni immunitarie codificate da un complesso di geni codominanti localizzati sul DNA della regione 6p 21.3 del cromosoma 6, di circa 3000 chilobasi. Sulle base di caratteristiche molecolari e funzionali dei loro prodotti, i loci HLA sono stati suddivisi in tre gruppi: loci (e relativi prodotti) di classe I, di classe II e di classe III.

– Le molecole HLA di classe I sono espresse sulla superfice di tutte le cellule, eccetto gli eritrociti. Sono costituite da una catena polipeptidica più grande, codificata da un gene HLA, e da una più piccola, detta β2 Microglobulina, codificata da un gene indipendente da HLA. Esistono tre serie di molecole di classe I, codificate da tre loci HLA vicini ma distinti: HLA-A, HLA-B, HLA-C.

– Le molecole HLA di classe II sono espresse principalmente nelle cellule immunocompetenti presentanti l’antigene APC (dendrociti, linfociti B, macrofagi) e sulle cellule delle mucose di alcuni tessuti (apparato urinario, tubo digerente, albero respiratorio). Esistono tre serie principali di molecole di classe II: HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP. Al contrario di quelle di classe I, ciascuna di queste molecole è costituita da due catene polipeptidiche denominate α e β (sono perciò dimeri), codificate da due loci distinti vicino l’uno all’altro: le molecole DR hanno una catena α codificata da un locus DRA ed una catena β codificata da un locus DRB; le molecole DQ hanno una catena α codificata da un locus DQA ed una catena β codificata da un locus DQB; le molecole DP hanno una catena α codificata da un locus DPA ed una catena β codificata da un locus DPB.Nelle molecole DR è polimorfica solo la catena β, mentre nelle molecole DQ sia la catena α che la catena β sono polimorfiche.

– Le molecole HLA di classe III sono componenti del Complemento: C2, C4, Bf e altre molecole implicate nella risposta immune HSP, TNF ecc.Tra le caratteristiche principali del sistema HLA vi sono l’elevato polimorfismo, cioè l’esistenza nella popolazione di numerosi possibili alleli a ciascun locus e il “linkage disequilibrium” fra alleli a loci diversi cioè la segregazione contemporanea di determinati alleli delle diverse serie di molecole. La ragione dell’elevato polimorfismo è probabilmente che esso si è sviluppato, nell’ambito dell’evoluzione, per far fronte alla notevole varietà e variabilità degli antigeni estranei e perciò alla loro capacità di “eludere” il sistema immunitario.

Funzione immunitaria delle molecole HLA

Le molecole del sistema HLA hanno una funzione prettamente immunologica sia come veri e propri antigeni sia come recettori antigenici.

1) Hanno una funzione sostanzialmente antigenica nell’identità immuno-genetica (se biologico o self immunologico) per questo sono elemento di riconoscimento parentale (es. test di Paternità) e sono coinvolti nella dinamica del rigetto dei trapianti di organi.

2) Hanno funzione di recettori antigenici nel processo della presentazione dell’antigene che esplicano verso i linfociti T helper per lo sviluppo della risposta immune acquisita.

3) In fine l’individuale caratterizzazione dell’HLA è implicata nella predisposizione alle malattie croniche immunomediate, neoplasie ecc.

Le molecole di classe I esplicano la loro funzione preferenzialmente contro antigeni “endogeni” caratteristici delle infezioni di virus, batteri endocellulari e tumori. La reazione immunitaria innescata è di tipo cellulare, cioè coinvolge l’azione di linfociti T “citotossici” CD8+ e Natural Killer alle quali viene presentato l’antigene.Le molecole di classe II espresse sulle APC, esplicano la funzione recettoriale verso peptidi derivati dalla processazione di antigeni esogeni ingeriti dalle APC per fagocitosi o endocitosi e attivano i linfociti T helper CD4+, in questo modo viene attivata la risposta immune di tipo umorale che si realizza attraverso l’attivazione di cloni specifici di linfociti B.Le APCs espongono l’antigene processato sulla superficie cellulare per mezzo del recettore HLA che lo lega in modo aspecifico in base alla conformazione e al peso molecolare della molecola e quindi lo presenta ai linfociti T i quali a loro volta riconoscono l’antigene in modo specifico legandolo in modo specifico al recettore dei linfociti T “helper” (TCR). Questo processo definito appunto “presentazione dell’antigene” si realizza con la formazione di un complesso costituito dalla molecola HLA di una APC, dal peptide antigenico e dal TCR. Questo rappresenta il primo passo indispensabile per l’attivazione della risposta immunitaria acquisita attraverso la proliferazione di cloni linfocitari reattivi specifici per quell’antigene estraneo.

In questa fase della risposta immune possono agire taluni fattori molecolari secondari come ad esempio gli adiuvanti e altri additivi vaccinici che agendo sulle APC determinano una pressione positiva sul processo di presentazione dell’antigene, fino a superare taluni freni immunologico come quello esercitato dalle cellule Treg. Ricordiamo il tetrametilpentadecano (TMPD) conosciuto come pristano e lo squalene. In questa categoria sono incluse alcune sostanze come Al, Hg e altri minerali in particolare nanoparticelle. Queste sostanze aumentano le risposte immunitarie innate, mimando molecole organiche evoluzionisticamente conservate (ad esempio pareti cellulari batteriche, LPS, CpG-DNA nonmetilato) e favorendo il legame degli antigeni ai Toll-like receptors (TLRs). Inoltre, aumentano le attività delle cellule dendritiche (DCs), linfociti, macrofagi e attivano il sistema intracellulare Nalp3 inflammasoma. Così, altre sostanze come additivi di vario genere, antibiotici ecc. aumentano la reazione locale agli antigeni (ad esempio nel sito dell’infezione o del vaccino) e successivamente il rilascio di chemochine e citocine da parte dei linfociti T-helper e mastociti, favoriscono l’attivazione policlonale delle cellule B e il mimetismo molecolare. Ad esempio è stato rilevato che dopo l’iniezione di sali di alluminio, vengono rilasciati pattern molecolari associati al danno come l’acido urico che cristallizza e determina il rilascio della catepsina B da parte dei fagociti che a sua volta può attivare direttamente o indirettamente il sistema inflammasomico intracellulare Nalp3 e caspasi-1. In tal modo, l’alluminio stimola la produzione e la secrezione di citochine come IL-1b; IL-18 e IL-33 e l’induzione di una risposta tipo T-helper 2 (TH2). Gli additivi forniscono anche protezione fisica agli antigeni e favoriscono la traslocazione dell’antigene nei linfonodi regionali. Questo permette in ultima analisi una più lunga esposizione del sistema immunitario all’antigene, una maggiore produzione e attivazione di entrambe le cellule B e T e una risposta immune più robusta. Come abbiamo visto ciascun individuo esprime 3 tipi di molecole classe I (A, B, C) e 3 tipi di molecole classe II (DR, DP, DQ) con un conseguente polimorfismo di 6 molecole con 5-6 mila varianti in tutto, mentre il numero dei differenti TCR è stimato nell’ordine di un milione di miliardi (1.000.000.000.000.000). Partendo da questa sproporzione, come è possibile che un così limitato numero di molecole HLA, sia in grado di legare e presentare un numero così elevato di antigeni? La risposta è sta nella insensibilità delle molecole HLA alla sequenza peptidica, a favore della conformazione spaziale e, quindi, della massa molecolare della stessa. Solo pochi residui del peptide permettono un legame con i rispettivi siti della tasca, all’interno della molecola HLA. Tali residui di ancoraggio si ripetono nella sequenza di aminoacidi, anche per peptidi diversi. Ciò permette di comprendere come il legame di presentazione dell’antigene, nel contesto delle molecole MHC, sia indipendente dalla sequenza specifica. Ossia, molti differenti peptidi si legano a un singolo MHC. E anche: alcuni peptidi possono legarsi a diversi MHC. È stato calcolato che una molecola di classe I è in grado di legare, con significativa affinità, circa 1 milione di piccoli peptidi diversi. Le stesse molecole, tuttavia, possono discriminare tra peptidi simili tra loro e legare molti di questi con elevata affinità.

Tolleranza Immunologica

Caratteristica fondamentale del sistema immunitario è la capacità di distinguere gli antigeni dell’ organismo stesso (self) da quelli estranei (non self). Si tratta della funzione della tolleranza immunitaria per cui gli auto antigeni vengono appunto “tollerati” dal sistema immunitario in quanto parte del se biologico mentre gli antigeni estranei vengono respinti per impedire l’invasione di microrganismi e corpi estranei. La tolleranza immunitaria viene generata fisiologicamente mediante meccanismi “centrali” e “periferici”. La tolleranza centrale è acquisita dall’organismo in un periodo molto precoce della vita tramite  processi selettivi che si verificano nel timo (linfociti T) o nel midollo osseo (linfociti B), attraverso la “presentazione” dei peptidi auto antigenici (self) nel contesto delle molecole di classe II espresse dai timociti: esso determinerebbe il blocco funzionale (o la morte per apoptosi) dei cloni di linfociti T helper autoreattivi. Il timocita in stadio II, che è localizzato nella corticale profonda del timo, inizia ad esprimere sulla superfice cellulare un complesso costituito dal TcR e dal CD3, necessario per la trasduzione dei segnali che arrivano alla cellula. Poiché i riarrangiamenti genici del TcR sono casuali, i timociti saranno dotati di TcR potenzialmente reattivi con qualunque antigene e capaci di interagire con diverse molecole HLA. Per tale motivo nel timo si verificano due processi selettivi successivi, definiti rispettivamente selezione positiva e negativa. La selezione positiva assicura la sopravvivenza dei timociti dotati di TcR che legano molecole HLA del corredo individuale, mentre tutti gli altri timociti muoiono per apoptosi; tale processo è cruciale ai fini della generazione della restrizione HLA per cui si restringe l’ambito di reattività del sistema immunitario in base al “corredo” HLA individuale. Questa restrizione determina suscettibilità e resistenza a determinati agenti infettivi. Compito della selezione negativa invece, è quello di eliminare tutti i linfociti T dotati di TcR autoreattivi capaci cioè di interagire con elevata affinità con gli auto-antigeni e questo tutela gli antigeni self da reazioni auto aggressive (autoimmunità ecc.). La tolleranza periferica invece è determinata dalla eliminazione o l’inattivazione (energia)  di linfociti T dotati di TcR specifici per auto antigeni espressi nei tessuti periferici ma assenti nel timo e di quelli che esprimono TcR autoimmuni di bassa affinità per gli auto antigeni che possono sfuggire alla selezione timica. La tolleranza periferica si sviluppa nei tessuti extratimici o extramidollari attraverso un processo noto come morte cellulare secondaria ad attivazione, e attraverso il fenomeno dell’anergia clonale dei linfociti T periferici. Anche i linfociti B sono soggetti a processi di tolleranza centrale e periferica verso auto-antigeni. Allo stadio di linfociti B immaturi, le cellule B incontrano auto antigeni nel microambiente timico midollare, se l’antigene è multivalente e presente ad elevate concentrazioni, il risultato della sua interazione con il linfocita B è la morte cellulare per apoptosi (delezione clonale). Se la concentrazione locale di auto antigene è inferiore e il segnale che esso impartisce alla cellula B immatura è più debole, quest’ultima va incontro ad anergia. Meccanismi analoghi operano nei processi di tolleranza periferica quando un linfocita B maturo interagisce con un auto antigene nei tessuti periferici in assenza dell’ aiuto fornito dai linfociti T helper. Infine una cellula B autoreattiva può essere funzionalmente competente ma impossibilitata a produrre autoanticorpi per l’assenza di cellule T helper. In ultima analisi rimarchiamo il concetto che normalmente avremo sempre una quota di linfociti Th e B periferici autoreattivi ma in stato di energia, potenzialmente capaci di riattivarsi in condizioni di stimolazione immunologica.

L’attività del sistema immunitario è governata in principal modo dalla bilancia costituita da un lato da linfociti T helper che attivano la risposta immune e dall’altro da linfociti Treg suppressor o regolatori che la inibiscono. La risposta del sistema immunitario a qualsiasi stimolo antigenico risulta un equilibrio dinamico tra immunità e tolleranza, come illustrato di seguito.

Dalla rottura della tolleranza immunologica all’ autoimmunità

La rottura della tolleranza verso i propri antigeni tissutali (self) può provocare reazioni immunomediate autoreattive (patologia reattiva acuta postinfettiva, patologia da ipersensibilità immediata o ritardata, allergie, patologie autoimmuni reumatiche, neurodegenerative o d’organo) che determinano malattie debilitanti croniche progressive. L’induzione della patologia immunomediata in senso lato coinvolge fattori genetici e ambientali che hanno richiamato l’attenzione dei ricercatori sul complesso trimolecolare formato dalle molecole del complesso maggiore di istocompatibilità (HLA), gli antigeni e i recettori dei linfociti T (TCR) che si genera nel processo della presentazione dell’antigene. Il fenomeno che determina l’instaurarsi di una problematica di tipo immunomediato o francamente autoimmune è racchiuso in quel delicato equilibrio esistente tra i linfociti CD4+ Th (inducer/helper) e Treg (regolatori) che porta all’aumento della quota degli helper CD4+ Th1, Th2 e Th17 e dei T citotossici CD8+ con riduzione dei linfociti Treg o T suppressor. Questa attivazione dei linfociti Th quindi determina la cronica stimolazione del sistema immunitario, che può indurre rilascio di citochine infiammatorie come interferone γ, interferone α , IL -1, IL-6, TNF α e altre.Vi sono poche evidenze a favore del fatto che difetti nei meccanismi di tolleranza centrale possono provocare autoimmunità. E’ invece chiaro che il superamento dell’anergia dei linfociti T e B periferici svolge un ruolo chiave nella genesi delle malattie autoimmuni. In particolare, un processo infiammatorio e/o infettivo locale, la presenza di molecole costimolatrici delle APC tissutali e la produzione di citochine, possono favorire la proliferazione e la differenziazione di linfociti T autoreattivi vincendo il freno delle cellule Treg. Questi meccanismi sono stati descritti in molte malattie croniche come ad esempio il diabete tipo II, le tiroiditi autoimmuni, ila bronchite cronica ecc… Fenomeni potenzialmente implicati nella disregolazione dell’equilibrio Treg/Th sono il mimetismo molecolare, l’esposizione di un antigene criptico, l’attivazione bystander, l’attivazione policlonale di linfociti B e la diffusione degli epitopi “epitope spreading”.

1) Il fenomeno del mimetismo molecolare descrive l’attivazione di cellule TH1 crossreattive che riconoscono epitopi antigenici microbici e auto-epitopi che presentano nella loro struttura proteica, omologie di sequenza amminoacidiche. L’attivazione delle cellule T crossreattive provoca il rilascio di citochine e chemochine che reclutano e attivano monociti e macrofagi, che mediano il danno del tessuto autologo. In questo caso la tolleranza immunologica sarebbe rotta dalla pressione immuno-stimolatoria sulle APC esercitata dall’antigene microbico che presenta omologie di sequenza con autoantigeni.

2) Il fenomeno dell’esposizione dell’antigene criptico sarebbe dovuto alla maggiore produzione di proteasi dovuta all’attivazione citochinica delle APC in un processo infettivo/infiammatorio, ciò determina danno tissutale e conseguente presentazione di auto-epitopi criptici, cioè non esposti precedentemente al torrente circolatorio, sconosciuti fino a quel momento al sistema immunitario e quindi riconosciuti come estranei. La presentazione di questi epitopi criptici può attivare cellule TH1 che generano un processo immune autoreattivo.

3) L’attivazione bystander è l’attivazione non specifica di cellule TH1 autoreattive determinata da citochine diffuse nel tessuto interessato da un processo infettivo/infiammatorio, ma estranee all’antigene che ha indotto il processo infiammatorio stesso. L’attivazione di cellule TH1 microorganismo-specifiche porta all’infiammazione e determina l’aumentata infiltrazione di cellule T nel sito di infezione e l’attivazione di cellule TH1 autoreattive con meccanismo TCR dipendente e indipendente. Le cellule T autoreattive attivate in questo modo mediano il danno del tessuto autologo e perpetuano la risposta autoimmune.

4) L’attivazione policlonale aspecifica di cellule B è indotta da particolari virus (HSV, CMV, EBV e HIV) i quali infettano queste cellule e ne determinano la proliferazione indipendentemente dalla loro specificità antigenica.

5) Un altro meccanismo recentemente dimostrato in modelli sperimentali è quello detto “epitope spreading” (diffusione dell’epitopo), in virtù del quale una risposta immunitaria inizialmente diretta contro un epitopo di un auto antigene criptico, si estende dapprima ad altri epitopi della stessa molecola (diffusione intramolecolare) e successivamente ad epitopi presenti su antigeni circostanti (diffusione intermolecolare). Questo fenomeno potrebbe essere implicato, ancor più che nell’innesco, nella persistenza e nell’aggravamento delle manifestazioni autoimmuni.

La comprensione sempre più approfondita dei meccanismi molecolari che regolano tali fenomeni rappresenta la sfida che attualmente più impegna la ricerca nel campo delle malattie autoimmuni.

Nomenclatura HLA

La definizione dei determinanti antigenici con metodica sierologica o degli alleli genici individuali con metodica di genetica molecolare o tipizzazione HLA ci permette di definire l’aplotipo HLA di ciascun individuo cioè il suo assetto antigenico e/o genetico HLA personale. Questo assetto viene codificato con una nomenclatura convenzionale.

La nomenclatura degli antigeni e dei relativi alleli genici dell’HLA di classe I è relativamente semplice perché per ogni molecola antigenica designata da una lettera A, B o C viene identificata la specificità antigenica designata da una lettera e un numero per ciascuna copia parentale. Se viene eseguita invece un’analisi genetica accanto alla lettera che designa il gene (A,B o C) troveremo un numero anteceduto da un asterisco che designa il gruppo allelico seguito da un altro numero che identifica il singolo allele genico individuale. Ad esempio L’HLA del gene B sarà codificato come HLA B*27 e in alta definizione come HLA B*2705, B*2704 o B*2702 ecc a seconda dell’allele individuale B*27 rilevato. Naturalmente avendo in ciascun individuo due copie di ogni gene, quella paterna e quella materna, nel referto analitico avremo due antigeni uno per ciascuna copia genica es. HLA B27, B35 e sul referto genetico due  alleli es. HLA B*2702, B*3501.

Per quanto riguarda gli antigeni di classe II per la predisposizione alle malattie croniche vengono studiati principalmente il gruppo DQ e il gruppo DR. Lo studio sierologico a seconda dell’antigene individuato, attribuisce soltanto un numero che segue le lettere che designano il gruppo (es DQ 2, DR4 ecc) e per la duplice copia parentale risulteranno due diverse specificità antigenichea per ogni gruppo antigenico es DQ2, DQ5 e DR4,DR14. Lo studio genetico molecolare invece definisce il gruppo allelico e l’allele individuale  e vengono determinati sia l’allele del gene della catena α cioè del gene DQA che quello della catena β cioè del gene DQB es DQA1: *0201, *0501; DQB1: *0201, *0201. Per il gruppo DQR invece risulta rilevante solo lo studio del gene DRB che codifica la catena β in quanto la catena α non presenta residui  polimorfici e pertanto saranno studiati solo gli alleli del gene DRB es. DRB DRB1: *0301, *0701.

Esempio:

HLA e malattie croniche

Esistono numerosi studi che correlano antigeni HLA individuali e malattie croniche. Illustriamo qui di seguito alcuni dati in riferimento ad alcune malattie croniche autoimmuni.

 Celiachia

La celiachia è un’intolleranza alimentare permanente al glutine caratterizzata da una risposta immunitaria inappropriata in soggetti geneticamente predisposti. E’ la forma più comune di intolleranza alimentare nei paesi occidentali e colpisce circa 1 individuo su 100, ma i casi diagnosticato sono solo il 27%. Il 70 – 80 % dei casi di celiachia sfuggono quindi alla diagnosi. Questo fenomeno di sottostima mette in dubbio il protocollo diagnostico attuale di questa malattia, basato esclusivamente sull’analisi sierologica degli anticorpi anti gliadina, anti transglutaminasi e anti endomisio. Quindi questa malattia rappresenta un esempio eclatante in cui l’analisi dell’HLA individuale può rappresentare un elemento utile nella definizione della diagnosi, insieme alla clinica e all’eventuale determinazione sierologica degli anticorpi IgG per gli inneschi microbici di questa malattia come l’adenovirus, il rotavirus i coxsackie virus B1-B6 ecc.

Da diversi anni ormai è stata riportata un’associazione con l’eterodimero DQ8 (DQA1*03/DQB1 0302), successivamente è stata osservata un’associazione, più stretta della precedente, con gli antigeni HLA-DR3 e DR7; in ultimo è stata ampiamente descritta un’associazione con DQ8 (DQA1*03/DQB1 0302 e l’eterodimero DQ2 (DQA1*0501, DQB1 0201) o (DQA1*0201, DQB1*0202). Ma anche singole catene antigeniche possono dare predisposizione alla celiachia come la presenza della sola catena β DQ2 (DQB1*02) o della sola catena β DQ3 (DQB1*0304) o (DQB1*0305) e infine della sola catena α DQA5 ( DQA1*05). Gli alleli DQA1 e DQB1 si troveranno in linkage con alleli DR determinando gli aplotipi tipici: DRB1*03- DQA1*05 – DQB1*02 (DR3-DQ2). Oppure DRB1*04- DQA1*03- DQB1*0302 (DR4-DQ8). Queste due sequenze da sole, sono considerate “ad alto rischio” cioè danno già la predisposizione genetica alla malattia (DQ2 e DQ8 COMPLETI).

Tuttavia ci sono altri 2 aplotipi cosiddetti “non classici” che sono: DRB1*07- DQA1*0201 – DQB1*0202 (DR7-DQ2) e DRB1*11- DQA1*0505 – DQB1*0301 (DR5-DQ7). L’antigene DQ2 è presente infatti in più del 90% dei pazienti: per questo motivo è stato per molto tempo considerato la molecola direttamente responsabile della suscettibilità alla malattia.

Nel contempo però è stato osservato che pazienti DR7, DQ2 portano sempre, sul cromosoma omologo, l’antigene DR3 oppure il DR5. Pertanto è stato ipotizzato che oltre al DQ2, esista un altro fattore di suscettibilità presente negli aplotipi che hanno DR3 o DR5. In effetti l’analisi del DNA degli interi aplotipi ha mostrato che, in virtù del “linkage disequilibrium”, soggetti DR3 o DR7 hanno al locus DQB l’allele DQB1 0201, il quale codifica una catena DQ β che porta il determinante sierologico DQ2; da parte loro, soggetti DR3 o DR5 hanno al locus DQA l’allele DQA1 0501, il quale codifica una catena DQ α il cui prodotto non è definibile sierologicamente.

La celiachia pertanto risulta primariamente associata al dimero DQ, il quale è codificato in cis nei soggetti DR3, ed in trans nei soggetti DR5, DR7.

In sintesi i seguenti determinanti antigenici saranno considerati a rischio di celiachia

  • DRB1*03- DQA1*05 – DQB1*02 (DR3-DQ2)
  • DRB1*04- DQA1*03- DQB1*0302 (DR4-DQ8)
  • DRB1*07- DQA1*0201 – DQB1*0202 (DR7-DQ2)
  • DRB1*11- DQA1*0505 – DQB1*0301 (DR5-DQ7)
  • Presenza della sola catena β DQ2 (DQB1*02)
  • Presenza della sola catena β DQ3 (DQB1*0304) o (DQB1*0305)
  • Presenza della sola catena α DQA5 ( DQA1*05)

Diabete mellito tipo I

Il Diabete mellito tipo I è uno degli esempi più noti di malattie autoimmuni associate ad HLA. La sua comparsa è messa in relazione soventemente con una pregressa infezione virale. E’ l’endocrinopatia più frequente in età pediatrica, negli ultimi anni è stato documentato un aumento dell’incidenza del DMID in molti paesi (circa 3-5%/anno).

Per quanto riguarda la predisposizione genetica, tra gli individui di razza caucasica con DM tipo 1, il 90-95% presenta HLA DR3, DR4 o entrambi, contrariamente al 40% dei soggetti normali. Per fenomeni di linkage disequilibrium, DR3 si associa a DQ2 (DQB1*0201) e DR4 a DQ3 (DQB1*0302): questi aplotipi DQ presentano un’alanina in posizione 57. Il mappaggio più fine dei loci HLA ha dimostrato che gli  aplotipi DQA1*0301, DQB1*0302 (DQ8), DQA1*0501 e DQB1*0201 sono associati con maggiore evidenza al DM tipo 1A. Risultano invece protettivi gli aplotipi DR5 e DR2 associati a DQA1*0102 e DQB1*0602, che sono caratterizzati da un’asparagina in posizione 57 nella catena del DQ. La maggior parte dei soggetti che ereditano DR3 o DR4 non nascono malati di diabete ma sono chiaramente esposti ad un rischio maggiore: nei caucasici, l’assenza di questi due aplotipi può quasi scongiurare il rischio di malattia (solo il 5% dei diabetici non possiede né DR3 né DR4).

Controverso è il ruolo svolto dalle infezioni (specialmente virali) che precedono quasi costantemente l’instaurarsi della malattia. Esistono diverse ipotesi a riguardo: secondo alcuni le infezioni potrebbero determinare la liberazione di antigeni autologhi da distretti anatomici abitualmente poco accessibili alla reazione immunitaria (Antigene criptico); secondo altri potrebbero causare un’attivazione policlonale aspecifica della popolazione T helper; secondo altri ancora, potrebbero innescare la reazione immunitaria attraverso la produzione di peptidi antigenici in grado di esplicare reazioni crociate con proteine autologhe. Quest’ ultima teoria, definita dagli autori anglosassoni “self mimicry” (mimetismo autologo), ha preso largamente piede a seguito dell’osservazione che alcune proteine umane possiedono regioni caratterizzate da una sequenza aminoacidica riscontrabile anche in proteine di molti microorganismi (Escherichia Coli, Salmonella, Streptococcus, Campylobacter, Citomegalovirus, etc.).

LES (Lupus Eritematoso Sistemico)

Da diversi studi è emerso che gli alleli HLA più frequentemente associati al LES, che sembrano conferire maggiore suscettibilità alla malattia sono: HLA-DR3 (DRB1* 0301) e HLA-DR2 (DRB1* 1501). Tuttavia anche meccanismi differenti da quelli illustrati potrebbero spiegare l’associazione fra alleli HLA e alcune malattie autoimmuni. Il lupus eritematoso sistemico potrebbe esserne un esempio. In questa malattia autoimmune a interessamento multi sistemico, si osserva costantemente ipocomplementemia. E’ stata avanzata l’ipotesi che questa malattia sia secondaria alla formazione di immunocomplessi che sequestrerebbero i prodotti del complemento. Un’ipotesi alternativa suggerisce che il fattore predisponente alla malattia sia un’ipocomplementemia primaria.

E’ noto infatti che il Sistema del Complemento svolge un ruolo importante nell’ allontanamento (“clearance”) degli immunocomplessi. Pertanto, l’associazione fra presenza del LES e presenza di alcuni alleli HLA potrebbe essere spiegato con l’esistenza di un “linkage disequilibrium”fra tali alleli ed alcuni alleli ai loci che codificano per fattori del Complemento. Infine è da tenere in considerazione che nella regione HLA esistono anche altri loci, i cui prodotti sono coinvolti tra l’altro in processi biologici connessi con la reazione immunologica. E’ il caso dei geni per il TNF, oppure dei geni TAP1 e TAP2 (Transport associated with antigen processing), i cui prodotti entrano nella fase di elaborazione degli antigeni peptidici che vengono presentati nel contesto delle molecole HLA di Classe I. I prodotti di altri due geni, LMP2 e LMP7 (Large Multifunctional Protease), sono verosimilmente componenti di un “proteosoma” che entra anch’esso nell’elaborazione degli antigeni.

Sclerosi Multipla

La Sclerosi Multipla è una malattia demielinizzante del Sistema Nervoso Centrale, caratterizzata da un’infiammazione cronica con lesioni della sostanza bianca. L’eziologia è sconosciuta. I parenti di I grado di soggetti affetti hanno un rischio di sviluppare la malattia di 15-30 volte superiore alla popolazione generale. I fattori genetici sono dunque importanti nel determinare la suscettibilità alla malattia e la loro individuazione ha permesso inoltre di chiarirne il meccanismo fisiopatologico. La regione maggiormente implicata sembra essere il Complesso Maggiore di Istocompatibilità (HLA).

Nel 1972 è stato individuato un locus responsabile, poi meglio identificato nell’aplotipo DR2. L’aplotipo DRB1*15 conferisce maggiore suscettibilità alla malattia, pur presentando un’eterogeneità allelica nelle varie Popolazioni. Secondo studi condotti su popolazione caucasica, gli alleli HLA-DRB5*0101 – HLA-DQA1*0102 – HLA-DQB1*0602 e in particolar modo HLADRB1*1501 determinano maggiore suscettibilità alla MS, con un rischio di 6 volte superiore in omozigosi. L’aplotipo DRB1*14 ha un effetto protettivo sull’insorgenza della MS, abrogando anche il rischio dettato dalla presenza in eterozigosi del DRB1*15.

Probabilmente per tale motivo l’incidenza di MS è più bassa in Asia dove l’aplotipo DRB1*14 è over-espresso. Dai dati di uno studio effettuato sulla popolazione canadese è emersa un’interazione epistatica tra gli aplotipi HLA-DRB1, fenomeno per cui un secondo aplotipo impedisce o coadiuva l’espressione fenotipica. L’aplotipo DRB1*15 è coadiuvato da altri aplotipi che ne aumentano il rischio di suscettibilità alla malattia, mentre tale rischio viene impedito da altri aplotipi (DRB1*01 e DRB1*10) solo se DRB1*15 si trova in posizione trans. E’ dunque il diplotipo (combinazione dei due aplotipi) che determina il rischio individuale di suscettibilità alla MS e l’epistasi è il meccanismo che lo guida. Un terzo meccanismo che influenza l’espressione degli aplotipi HLA è l’epigenetica. Modificazioni epigenetiche del genoma con effetti sulla trascrizione degli alleli dipendono dall’origine materna o paterna del locus e determinano il fenomeno dell’imprinting. Recenti studi hanno descritto come l’aplotipo DRB1*15 è overespresso quando trasmesso dalla linea materna.

E’ stato ipotizzato che anche nel caso della MS, come di altre malattie autoimmuni, fattori ambientali, quali l’infezione da EBV, possano influenzare l’espressione di aplotipi HLA, attraverso un meccanismo di mimetismo molecolare che comporta disregolazione immunologica in senso autoimmune. Negli ultimi anni sono stati descritti geni di suscettibilità alla MS in regioni diverse dall’HLA: recettore α dell’IL7, dell’IL2 e del gene K1F1b. Il loro ruolo non è stato ancora del tutto chiarito. Recenti studi sono stati condotti per comprendere se vi sia associazione fra aplotipi HLA e severità della malattia. I risultati sono tuttavia ancora discordanti e in via di elaborazione.

Malattie Infiammatorie Croniche Intestinali

Le Malattie Infiammatorie Croniche Intestinali (IBD) comprendono: Malattia di Crohn (CD), Rettocolite Ulcerosa (CU) e Colite Indeterminata (CI). Rappresentano disordini cronici di natura multifattoriale, in cui fattori ambientali e fattori genetici contribuiscono all’insorgenza della malattia, determinando una disregolazione immunitaria in senso pro-infiammatorio del tratto gastrointestinale. Negli ultimi anni numerosi studi sono stati condotti nel tentativo di individuare loci di suscettibilità alle IBD e di chiarirne il meccanismo fisiopatologico. Alcuni polimorfismi genetici sono stati associati all’insorgenza di IBD e i loci di suscettibilità sono stati denominati IBD seguiti da un numero in ordine crescente (IBD1, IBD2, IBD3…). Il locus IBD3 è localizzato sul braccio corto del cromosoma 6 (6p) e comprende i geni del Complesso Maggiore di Istocompatibilità (HLA) di classe I, II, III e del TNF. Studi di associazione hanno permesso di identificare l’associazione tra IBD e HLA, con una stretta correlazione genotipo/fenotipo.

La UC presenta un grado di suscettibilità genetica maggiore della CD (60-100% vs 10%). Sono stati identificati in particolare 2 alleli HLA di classe II: DRB1*1502 e DRB1*0103, entrambi a bassa prevalenza nella popolazione europea. Per la CD sono stati identificati invece 4 loci di suscettibilità alla malattia e che correlano con la localizzazione di malattia: DRB1*07 con malattia ileale, DRB1*0103 con malattia colica, DRB1*04 e DRB3*0301 con malattia ileo-colica. Numerosi studi sono tuttavia ancora necessari prima che l’HLA possa essere considerato un marcatore diagnostico e prognostico applicabile nella pratica clinica.

Artrite Reumatoide

L’artrite Reumatoide è una malattia cronica sistemica, caratterizzata da poliartrite infiammatoria. La suscettibilità a sviluppare AR è data in circa il 30% dei casi dall’associazione con aplotipi HLA di classe II. Variazioni alleliche di DRB1 determinano un più alto rischio, con eterogeneità allelica secondo la popolazione in esame. Gli alleli più a rischio sono DR4 (DRB1*0401 *0404 *0405 ) e DR1 (DRB1*0101). L’HLA-A2, il DR5 (DRB1*11) e il DR8 (DRB*08) sono associati ad AR giovanile e il DR4 DQ1 alla connettivite mista.

Spondiloartropatie e sdr di Reiter

Le Spondiloartropatie, tra cui la Spondilite Anchilosante, sono malattie reumatologiche croniche con interessamento assiale. L’associazione con l’HLA-B27 in queste artropatie è noto da tempo. l’allele più frequentemente identificato è il B*2705. Recenti hanno ipotizzato che l’HLA-B27 potrebbe svolgere un ruolo di trigger attraverso l’attivazione del processo pro-infiammatorio, indipendentemente dalla presentazione di un antigene. Anche la sdr di Reiter o artrite reattiva vede come fattore di rischio l’HLA B27 ma in questo caso gli alleli più indiziati sono il  B*2702, il *2704 oltre che il B*2705.

Tiroiditi autoimmuni

Abbiamo diversi alleli HLA a rischio, a seconda della tireopatia in questione.

Tiroidite di di Hashimoto DR3 e DR5 (DR3 forma atrofica e DR5 forma con gozzo): DRB1*04 (DR4) e DQB1*03 (DQ3):

Tiroidite atrofica senza gozzo (T. di Hashimoto nella popolazione brasiliana): B8 DR3 e B35 DR3: M. di Graves

Il B35 è risultato correlato ad ipertiroidismo nei giapponesi, tiroidite subacuta, infezioni da streptococco e suscettibilità a HIV-2.

HLA e Sindrome da Anti-Phospholipidi

DR4-DR7-DQ7: da soli o in associazione. L’HLA-DR4 sembra essere più importante negli anglosassoni, mentre il DR7 emerge in popolazioni di origine latina.

DRB1 *04, DQB1*0301/4, DQB1*0604/5/6/7/9, DQA1*0102 e DQA1 *0301/2 sembrano essere gli alleli prevalenti.

HLA e malattie della pelle

DRB1*0701 (DR7): associato a psoriasi

Cw7: associato a psoriasi con o senza il DR7

Cw6: psoriasi legata a H. pylori

DQB1*0503 DR6: pemfigo (anche il solo DR4)

HLA e autismo

A2, DR4, DR11, DR13, DQ7 soprattutto quando il DR4 è espresso anche dalla madre. Con aplotipo HLA-DRB1*11-DQB1*07 prevalente nei pazienti con ASD, rispetto ai controlli (Pc = 0,001) e risulta collegato a processi infiammatori dell’apparato gastro-intestinale (GI) in particolare la celiachia.

L’aplotipo HLA-DRB1 * 17-DQB1 * 02 era più alto nei controlli, rispetto ai pazienti con ASD (Pc = 0,002), indicando che questo è un aplotipo protettivo.

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