Peptidi della gliadina come fattori scatenanti la proliferazione e la risposta immunitaria della mucosa e del piccolo intestino celiaco

a cura della Dott.ssa Mariangela Conte, della Dott.ssa Merlin Nanayakkara e della Prof.ssa Maria Vittoria Barone

Il cibo ingerito può causare l’infiammazione dei tessuti attraverso diversi meccanismi. Nell’intestino e in particolare nell’ enterocita, i nutrienti sono modulatori di varie funzioni cellulari e possono essere coinvolti nella risposta immunitaria dei tessuti e nell’infiammazione [1]. Un esempio di infiammazione intestinale e di rimodellamento dell’intestino in risposta al cibo è la lesione intestinale celiaca indotta dal glutine, una proteina alimentare presente nel grano e in altri cereali.La malattia celiaca (CD) è caratterizzata da infiammazione e cambiamenti strutturali con conseguente rimodellamento della piccola mucosa intestinale [2-3]. Diversi peptidi di gliadina sono riconosciuti dalle cellule T (TC) dell’intestino celiaco, e possono indurre la risposta immunitaria. Di tutta la gliadina solo due peptidi restano non digeriti [4-5]: il 33-mer (P55-87) e il 25-mer (P31-55). Questi due peptidi sono i peptidi principali che sono attivi in vivo nel intestino celiaco dopo l’ingestione di glutine.

Molte domande sono senza risposta per quanto riguarda i peptidi di gliadina, e in particolare degli effetti del P31-43 in CD. In che modo i peptidi di gliadina attivano la risposta immunitaria innata?In che modo la risposta immunitaria innata è legata agli effetti biologici della gliadina su cellule e tessuti? Cosa rende le cellule celiache suscettibili agli effetti dei peptidi di gliadina? I non celiaci non sono suscettibili a questi effetti? [6]

Il danno alla mucosa intestinale nella CD è mediato sia dall’infiammazione dovuta alla risposta immunitaria adattativa e innata alla gliadina, sia dalla proliferazione degli enterociti della cripta come alterazione precoce della mucosa della CD che causa l’iperplasia della cripta. L’intestino celiaco è caratterizzato da un’inversione del programma di differenziazione/proliferazione del tessuto, con una riduzione del comparto differenziato, fino alla completa atrofia dei villi, e un aumento del comparto proliferativo con iperplasia delle cripte [2-3-7].

I peptidi di gliadina e il P31-43 inducono la proliferazione cellulare e il riarrangiamento dell’actina [8-9] in varie linee cellulari, imitando l’effetto dell’EGF [9], potenziano la via dell’EGF aumentando la fosforilazione di EGFR e ERK con conseguente rimodellamento dell’actina e aumento della proliferazione. L’attivazione della via EGFR è una conseguenza dell’endocitosi ritardata e dell’inattivazione ritardata del recettore EGF [9-10-11]. La persistente proliferazione delle cellule epiteliali porta ad un’inibizione della maturazione e differenziazione delle cellule epiteliali e alla perdita della normale struttura villosa [9].

In particolare, nelle cellule Caco2, la proliferazione può essere indotta sia da IL-15 che da EGF. Inoltre, sia EGF che IL-15 possono indurre l’attivazione trascrizionale l’uno dell’altro. Il P31-43, che induce la proliferazione degli enterociti e l’attivazione di IL-15 in CD, aumenta il complesso, l’attivazione e la segnalazione a valle di entrambi i recettori insieme alle trascrizioni di entrambi i ligandi. Questi dati dimostrano che la proliferazione degli enterociti può essere regolata dall’interazione tra fattori di crescita (EGF) e citochine (IL-15) e che il P31-43 può stimolare la crescita e la risposta immunitaria innata utilizzando tale cooperazione [8].

I meccanismi attraverso i quali P31-43 potrebbe indurre la risposta immunitaria innata dell’intestino celiaco e la proliferazione degli enterociti mediata da EGF e IL-15 sono stati recentemente studiati. Prove recenti [9-11-12] indicano un effetto di P31-43 sul compartimento endocitico.

È ormai ampiamente accettato che la “matrice endocitica” è un organizzatore principale della segnalazione, che regola la risoluzione della segnalazione nello spazio e nel tempo. Di conseguenza, l’endocitosi influenza diverse funzioni cellulari, che vanno dalla proliferazione all’organizzazione dell’actina, alla motilità cellulare e all’attivazione dell’immunità [13-14].

Il P31-43 è sorprendentemente simile a una regione dell’HRS, una molecola chiave che regola la maturazione endocitica, che è localizzata sulle membrane delle prime vescicole endocitiche [15].

La somiglianza di sequenza tra il peptide di gliadina P31-43 e l’HRS è in una piccola area del dominio ricco di prolina/glutamina dell’HRS [16]. Nelle cellule Caco2, il P31-43 interferisce con la corretta localizzazione di HRS a livello dei primi endosomi. Interferendo con la localizzazione alla membrana endocitica di HRS, il P31-43 induce due effetti importanti:

(a) ritarda la maturazione endocitica  

(b) altera il percorso di riciclaggio.

Ritardando la maturazione delle vescicole endocitiche, il P31-43 riduce la degradazione di EGFR prolungando la sua attivazione, con conseguente aumento della proliferazione, rimodellamento dell’actina e altri effetti biologici [12].

Per quanto riguarda IL-15, la sua produzione è controllata a più livelli, non solo a livello di traffico intracellulare ma anche di trascrizione e traduzione [17]. Il P31-43 ha aumentato i livelli di mRNA di IL-15 solo dopo un’incubazione prolungata, mentre l’aumento del complesso IL-15/IL-15R-α sulla superficie cellulare è un effetto iniziale [12]. Aumentando la sintesi di IL-15 e la quantità della citochina che è presentata alle cellule vicine,il P31-43 influenza sia la proliferazione degli enterociti, che è EGFR-IL-15 dipendente, sia l’attivazione dell’immunità innata [12].

La domanda che potremmo porci a questo punto è: come mai le risposte immunitarie e proliferative a certi peptidi di gliadina (per esempio, P31-43) nell’intestino del CD sono così intense e dirompenti?

La recente letteratura riporta che ci sono alterazioni costitutive nelle biopsie e nelle cellule di CD. Tali alterazioni sono indipendenti dal glutine. Le principali alterazioni costitutive trovate nelle cellule CD GFD e nelle biopsie sono state raggruppate in tre gruppi: alterazioni strutturali (permeabilità, modifiche dell’actina, adesione), segnalazione/proliferazione (attivazione EGF/EGFR, NF-κB, pY-ERK) e attivazione dello stress e dell’immunità innata.

Diversi studi in letteratura hanno introdotto il concetto che la gliadina potrebbe non essere sicura anche per i soggetti non celiaci. Il peptide P31-43 riproduce le alterazioni strutturali delle cellule celiache in diversi tipi di cellule. Queste includono modifiche dell’actina e alterazioni della forma cellulare [9-18]. Il P31-43 induce nei fibroblasti di controllo modifiche della forma cellulare e dell’actina con alterazioni dell’adesione focale e dell’adesione simili alle alterazioni costitutive descritte nei fibroblasti celiaci [19]. IL-15, il principale mediatore della risposta dell’immunità innata alla gliadina nell’intestino celiaco, può essere indotto dalla gliadina nelle biopsie intestinali di soggetti normali, confermando che la gliadina è in grado di attivare gli stessi percorsi trovati nelle lesioni celiache nei soggetti normali [20].

Il P31-43 è in grado di aumentare IL-15 sulla superficie delle cellule dendritiche dei soggetti normali, imitando il fenotipo delle cellule dendritiche celiache [21].

Quindi, la gliadina è un attivatore di vari segnali a livello cellulare che imitano le alterazioni costitutive riscontrate nelle cellule celiache e nelle biopsie intestinali. Queste vie sono costitutivamente alterate nelle cellule celiache, e questo le rende più suscettibili agli effetti dei peptidi di gliadina che, agendo sulle stesse vie ma in “ambiente celiaco” sono in grado di produrre danni a lungo termine, tra cui alterazioni strutturali, iperproliferazione degli enterociti della cripta e attivazione della risposta immunitaria.

In questo articolo, abbiamo esaminato la maggior parte degli effetti del peptide di gliadina P31-43 nelle biopsie intestinali e nelle cellule di soggetti normali e di pazienti con. Abbiamo evidenziato gli effetti di un peptide alimentare, contenuto in alimenti molto comuni, biologicamente attivo sulla struttura cellulare, sulle vie di segnalazione/proliferazione e sull’attivazione immunitaria. Queste vie sono costitutivamente alterate nelle cellule celiache e nelle biopsie, rendendole più sensibili agli effetti della gliadina.

Quello che resta da capire è il difetto molecolare che spiega le alterazioni delle cellule celiache, molto probabilmente dovuto a un particolare corredo genetico.

 

Dott.ssa Mariangela Conte – Biologa Nutrizionista, PhD student

Dott.ssa Merlin Nanayakkara – Biologa, Specialista in Patologia clinica e Biochimica clinica

Prof.ssa Maria Vittoria Barone – MD. Professore Associato presso il Dipartimento di Scienze Mediche Traslazionali dell’Università degli Studi di Napoli Federico II. Responsabile scientifico del Laboratorio Europeo per Lo Studio delle Malattie Indotte da Alimenti (ELFID).

Bibliografia: