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Tang Y, et al. J Allergy Clin Immunol. 2022 Jul 2:S0091-6749(22)00904-6.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35792218/
Claudia Bracaglia, U.O.C. di Reumatologia, IRCCS Ospedale Pediatrico Bambino Gesù, Roma
L'iperinfiammazione è una condizione patologica grave e spesso fatale, caratterizzata da un’eccessiva attivazione del sistema immune e associata a diverse patologie quali la linfoistiocitosi emofagocitica (HLH), il COVID-19 grave, la sepsi e la sindrome da rilascio di citochine (CRS) secondaria ad alcune terapie. Mentre queste patologie sono diverse da un punto di vista eziologico, condividono però una serie di sintomi clinici, quali la febbre, l’epatosplenomegalia, il coinvolgimento epatico, la citopenia, l’iperferritinemia, e l’insufficienza multiorgano. L’insieme di queste manifestazioni è anche denominata sindrome da tempesta citochinica.
Studi recenti hanno chiarito in parte i meccanismi patogenetici dell'infiammazione e del danno tissutale. Nonostante questi progressi però alcuni meccanismi patogenetici rimangono ancora poco chiari. È ormai chiaro che l’aumento dei livelli sierici di citochine è un segno caratteristico dell'iperinfiammazione e definire le citochine responsabili della patogenesi delle malattie iperinfiammatorie è fondamentale per identificare nuovi bersagli terapeutici.
Per meglio comprendere la tempesta citochinica nei pazienti con HLH secondaria (sHLH), gli autori di questo lavoro hanno misurato 20 citochine e chemochine su 87 campioni di plasma di sHLH, compresi pazienti con sindrome da attivazione macrofagica (MAS, N = 11) e HLH correlate a malattie linfoproliferative associate a EBV (EBV-LPD-HLH, N = 76). I risultati sono stati poi confrontati con i campioni di donatori sani (HD, N = 12) o di pazienti con EBV-LPD senza HLH (EBV-LPD-non-HLH, N = 46). I risultati hanno mostrato che tutte le 20 citochine/chemochine analizzate erano significativamente più elevate nei pazienti con sHLH rispetto agli HD, e che IL-10 e IL-18 erano quelle sempre più elevate nei pazienti con MAS e in quelli con EBV-LPD-HLH. Inoltre per valutare quali citochine fossero associate allo sviluppo di HLH, gli autori hanno confrontato i campioni dei pazienti con EBV-LPD-HLH con quelli dei pazienti con EBV-LPD-non HLH e, tra le citochine più espresse nei pazienti con EBV-LPD-HLH rispetto agli HD, hanno trovato che IL-10, IL-2Ra e IL-18 avevano livelli sostanzialmente più elevati in EBV-LPD-HLH rispetto a EBV-LPD-non-HLH. Inoltre l’analisi delle curve ROC (ROC) ha rivelato valori elevati di area sotto la curva (AUC) per IL-18 (0,954) e IL-10 (0,945). In linea con questo, i campioni di plasma raccolti da pazienti con EBV-LPD-HLH in remissione dopo il trattamento hanno rivelato livelli notevolmente ridotti di IL-10, IL-18 e IL-2Ra rispetto a quelli in HLH attiva. Questi dati suggeriscono che i pazienti con episodi di HLH hanno livelli significativamente più elevati di IL-18 e IL-10. Gli autori hanno inoltre osservato che IL-10 e IL-18 sono entrambe elevate nella maggior parte (72,4%) dei pazienti con EBV-LPD-HLH. Tutti insieme, questi risultati supportano l'ipotesi che l'aumento di IL-10 e IL-18 sia associato allo sviluppo di HLH.
Studi precedenti su modelli murini suggerivano già che né i topi transgenici per IL-10 né quelli transgenici per IL-18 sviluppano iperinfiammazione. Pertanto gli autori, per confermare l’ipotesi che IL-10 e IL-18 siano coinvolte nella patogenesi dell’HLH, hanno generato un modello murino doppio transgenico (Dual-tg) che iperesprime contemporaneamente IL-10 e IL-18 nelle cellule ematopoietiche. Hanno quindi osservato, in questo modello murino, che i livelli sierici di IL-10 e l'IL-18 aumentano significativamente dopo la somministrazione di uno stimolo, quale il Poly(I:C). Inoltre i livelli sierici di IL-10 e IL-18 in questi topi Dual-tg erano entrambi significativamente più elevati rispetto ai topi di controllo (Ctrl). Mentre la somministrazione di Poly(I:C) non ha determinato alcun effetto sui topi di Ctrl, i topi Dual-tg hanno sviluppato rapidamente una malattia febbrile con disfunzione epatica letale. E una settimana dopo l’induzione, i topi Dual-tg hanno sviluppato leucopenia, anemia e trombocitopenia, incremento dei livelli sierici di ferritina e trigliceridi, e splenomegalia. Inoltre i topi Dual-tg presentavano anche un difetto funzionale delle cellule natural killer (NK) con riduzione della degranulazione CD107a e aumentata produzione di IFNg. Gli autori hanno inoltre osservato emofagocitosi nella milza, nel fegato e nel midollo dei topi Dual-tg con frequenza significativamente più alta e con una predominante morfologia “schiumosa” rispetto a quella osservata nei topi di Ctrl. L’analisi con luminex dei campioni di siero ha evidenziato un importante incremento dei livelli di citochine e chemochine nei topi Dual-tg rispetto ai Ctrl, in particolare di IFNg, IL-6, IL-1b, e di fattori chemotattici di granulociti e macrofagi quali MCP-1, MCP-3, MIP-1α, MIP-1β.
Successivamente gli autori hanno caratterizzato il profilo delle cellule immunitarie nel modello Dual-tg. L’analisi dei globuli bianchi ha evidenziato una diminuzione del numero dei linfociti e un aumento dei granulociti nei topi Dual-tg. La citofluorimetria ha mostrato una riduzione dei linfociti sia B, che NK che T sia nel sangue periferico che negli splenociti. Hanno inoltre osservato che IL-10 combinata con IL-18 polarizza i macrofagi in coltura verso uno stato proinfiammatorio distinto con aumentata espressione di cellule mieloidi che producono chemochine (CCL2, CCL3, CCL7).
Gli autori hanno quindi delineato le cellule mieloidi e nei topi Dual-tg hanno osservato un aumento complessivo delle cellule mieloidi nel sangue periferico, compresi i neutrofili e i monociti e un aumento delle cellule dendritiche derivate dai monociti e dei macrofagi a livello dei tessuti. Hanno notato che la popolazione granulopoietica midollare mostrava un aumento delle sottopopolazioni immature/intermedie e una riduzione di quelle mature nei topi Dual-tg. A sostegno di ciò, hanno osservato anche un aumento dei livelli sierici di allarmina S100a8/a9. Hanno inoltre osservato che i macrofagi midollari dei topi Dual-tg hanno co-espressi alti livelli di CD80 e CD206, che indicano, rispettivamente, due estremi di attivazione dei macrofagi, suggerendo quindi un diverso stato di polarizzazione. Inoltre, per esaminare se un aumento congiunto di IL-10 e IL-18 guidasse direttamente questo stato, i macrofagi derivati dal midollo osseo di topo sono stati trattati in vitro con alti livelli di IL-10 e IL-18 e i risultati hanno mostrato che le due citochine promuovono sinergicamente la co-espressione di CD80 e CD206 nei macrofagi midollari, indicando che questo fenotipo è una diretta conseguenza della polarizzazione da parte delle due citochine. Inoltre, la morfologia schiumosa e l'aumentata attività fagocitica, due caratteristiche degli emofagociti, sono state osservate sia nei macrofagi umani che in quelli di topo polarizzati con il co-trattamento IL-10/IL-18, mentre questo non si verifica con IL-10 o IL-18 singolarmente. Questi dati indicano che i macrofagi co-polarizzati da IL-10 e IL-18 presentano caratteristiche simili a quelle osservate nell’HLH.
Per determinare poi se l’inibizione di IL-10 e IL-18 mitiga l'iperattivazione dei macrofagi e la malattia iperinfiammatoria, gli autori hanno utilizzato un modello murino Dual-tg/XIAP knock-out che mima un quadro di HLH. Il difetto di XIAP provoca una disregolazione dell'attivazione dell'inflammosoma e favorisce la scissione e il rilascio di IL-18. I topi Dual-tg/XIAP KO sviluppano una malattia letale in modo del tutto simile ai topi Dual-tg, con pancitopenia, splenomegalia, emofagocitosi, mielopoiesi potenziata e una differente polarizzazione dei macrofagi, con sopravvivenza ridotta rispetto ai topi Dual-tg. I topi Dual-tg/XIAP sono stati trattati con anticorpi anti-IL-10 o anti-IL-18. Entrambi gli anticorpi non hanno mostrato alcun effetto sull'emocromo, ma i topi trattati con anticorpi anti-IL-10 hanno mostrato miglioramento delle condizioni generali e una maggiore sopravvivenza. Quindi l’inibizione di IL-10 proteggeva i modelli murini di HLH contro la malattia letale.
Tutti insieme questi risultati implementano le conoscenze sui meccanismi patogenetici dell’iperinfiammazione e sullo sviluppo di nuove terapie. Forniscono interessanti risultati relativi al fatto che l’IL-10 potrebbe essere un potenziale bersaglio terapeutico in condizioni iperinfiammatorie HLH-like e forniscono quindi il razionale per lo sviluppo di strategie di neutralizzazione mirate a IL-10 o a IL-10/IL-18 contemporaneamente.
Sicuramente l'efficacia terapeutica del blocco dell'IL-10 merita ulteriori studi di approfondimento anche su altri modelli murini. Ma il modello di mouse Dual-tg potrebbe essere un nuovo prezioso strumento per approfondire ulteriormente la fisiopatologia dell'iperinfiammazione e comprenderne sempre meglio i meccanismi patogenetici, gettando le basi per nuove prospettive terapeutiche.
