La Sclerosi Multipla (SM) è una malattia autoimmune/infiammatoria del Sistema Nervoso Centrale (SNC), in cui sono coinvolte sia cellule del sistema immunitario che cellule residenti del SNC. L'encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE) rappresenta un modello animale di SM e può essere indotta in ceppi di roditori suscettibili tramite immunizzazione con autoantigeni di mielina. Nel corso di EAE, linfociti T autoaggressivi migrano nel SNC, dove danno luogo a danno tissutale. Aumentati livelli di glutammato, il principale neurotrasmettitore del SNC, contribuiscono alla degenerazione degli oligodendrociti responsabile della demielinizzazione e del danno assonale. Il glutammato agisce su due classi di recettori: i recettori ionotropici (iGlu) e i recettori metabotropici (mGlu). I recettori iGlu mediano la normale neurotrasmissione glutamatergica, mentre i recettori mGlu svolgono un ruolo modulatorio regolando il rilascio presinaptico di glutammato. I recettori mGlu sono espressi sia dai neuroni che dalle cellule gliali. In particolare, i recettori mGlu localizzati su astrociti e microglia residenti nel SNC, svolgono un ruolo importante nel controllo dei processi neurodegenerativi. Durante i processi neuroinfiammatori, astrociti e microglia vanno incontro ad attivazione e produzione di fattori solubili in grado di esercitare sia effetti neuroprotettivi che effetti neurotossici, quali fattori neurotrofici, citochine e chemiochine. Citochine e chemiochine prodotte dalle cellule gliali residenti giocano un ruolo primario nella neuroinfiammazione e forniscono quindi dei potenziali bersagli per interventi farmacologici. Quindi una via alternativa per modulare i processi neurodegenerativi/neuroinfiammatori potrebbe consistere nell'identificazione di recettori di membrana in grado di controllare la produzione di mediatori solubili dell'infiammazione. I recettori mGlu racchiudono queste potenzialità perché essi controllano i livelli sinaptici di glutammato e inducono la sintesi di fattori neurotrofici, che nella SM potrebbero esercitare effetti protettivi sui neuroni e sugli oligodendrociti degeneranti. Nei processi neuroinfiammatori, oltre alle cellule residenti nel SNC, un ruolo centrale è giocato da cellule dendritiche (DC) infiltrate, le più potenti cellule presentanti antigene, capaci di attivare i linfociti T helper (Th) naive che nell'autoimmunità diventano capaci di presentare antigeni self contribuendo all'induzione della malattia e al danno cellulare. La DC stessa gioca anche un ruolo critico nell'induzione e nel mantenimento di tolleranza verso antigeni self. In particolare, le DC plasmacitoidi (pDC) sono in grado di dirigere verso l'immunità o la tolleranza, a seconda dei segnali ricevuti. Non solo le pDC sono dotate di proprietà tollerogeniche, ma anche sottopopolazioni specializzate di linfociti T possono svolgere un ruolo primario di immunoregolazione. Tra queste, le cellule Treg distribuite ampiamente in tutto l'organismo, secernono mediatori antinfiammatori e down-regolano risposte effettrici di cellule Th. Quantunque non siano attualmente disponibili informazioni sull'espressione di recettori mGlu sulle DC, è stato dimostrato che queste cellule possono liberare alti livelli di glutammato per mezzo di un antiporto cistina/glutammato. I nostri dati indicano che le DC murine ed in particolare le pDC esprimono alti livelli di recettori mGlu4 e che l'espressione mGlu può essere selettivamente modulata in risposta a segnali stimolatori o tollerogenici. L'induzione della tolleranza verso antigeni “self” è uno dei principali obiettivi nell’ immunoterapia per la sclerosi multipla (SM). Recenti evidenze indicano che la produzione periferica di cellule T regolatorie, (Tregs) anti-infiammatorie CD4+ Foxp3+, e di cellule CD4 T helper (Th17) che producono IL17 hanno un ruolo antagonista nella patogenesi della SM. In questo lavoro è stato dimostrato che la somministrazione ripetuta del modulatore allosterico positivo per il recettore mGlu4, PHCCC, è in grado di sopprimere lo sviluppo dell’ encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE) in topi immunizzati con l'antigene della mielina, MOG. Anche se nessuna induzione di apoptosi di cellule T CD4 + è stata osservata nella milza di topi trattati con PHCCC, abbiamo trovato che il trattamento PHCCC è in grado di modulare l'equilibrio immunitario attraverso la promozione di una grande espansione delle cellule Treg CD4+/Foxp3+ e la produzione di TGF-, inibendo la polarizzazione verso il fenotipo Th17 e abrogado la proliferazione delle popolazioni di cellule presentanti l’antigene DC. Studi in vitro su co-culture di cellule DC-T hanno messo in evidenza la capacità del PHCCC sopprimere la proliferazione delle cellule T reattive contro il MOG, in tramite la produzione di citochine pro-infiammatorie, e una maggiore proliferazione delle cellule T CD4+ CD25+. Questi dati mostrano un nuovo meccanismo in cui l'attivazione dei recettori mGlu4 risulta in grado di modulare il sistema immunitario e di avere un ruolo protettivo nelle malattie autoimmuni, come l’ EAE/MS.

Ruolo dei recettori metabotropici per il glutammato nei modelli animali di sclerosi multipla e prospettive terapeutiche per i pazienti con sclerosi multipla

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2011-02-18

Abstract

La Sclerosi Multipla (SM) è una malattia autoimmune/infiammatoria del Sistema Nervoso Centrale (SNC), in cui sono coinvolte sia cellule del sistema immunitario che cellule residenti del SNC. L'encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE) rappresenta un modello animale di SM e può essere indotta in ceppi di roditori suscettibili tramite immunizzazione con autoantigeni di mielina. Nel corso di EAE, linfociti T autoaggressivi migrano nel SNC, dove danno luogo a danno tissutale. Aumentati livelli di glutammato, il principale neurotrasmettitore del SNC, contribuiscono alla degenerazione degli oligodendrociti responsabile della demielinizzazione e del danno assonale. Il glutammato agisce su due classi di recettori: i recettori ionotropici (iGlu) e i recettori metabotropici (mGlu). I recettori iGlu mediano la normale neurotrasmissione glutamatergica, mentre i recettori mGlu svolgono un ruolo modulatorio regolando il rilascio presinaptico di glutammato. I recettori mGlu sono espressi sia dai neuroni che dalle cellule gliali. In particolare, i recettori mGlu localizzati su astrociti e microglia residenti nel SNC, svolgono un ruolo importante nel controllo dei processi neurodegenerativi. Durante i processi neuroinfiammatori, astrociti e microglia vanno incontro ad attivazione e produzione di fattori solubili in grado di esercitare sia effetti neuroprotettivi che effetti neurotossici, quali fattori neurotrofici, citochine e chemiochine. Citochine e chemiochine prodotte dalle cellule gliali residenti giocano un ruolo primario nella neuroinfiammazione e forniscono quindi dei potenziali bersagli per interventi farmacologici. Quindi una via alternativa per modulare i processi neurodegenerativi/neuroinfiammatori potrebbe consistere nell'identificazione di recettori di membrana in grado di controllare la produzione di mediatori solubili dell'infiammazione. I recettori mGlu racchiudono queste potenzialità perché essi controllano i livelli sinaptici di glutammato e inducono la sintesi di fattori neurotrofici, che nella SM potrebbero esercitare effetti protettivi sui neuroni e sugli oligodendrociti degeneranti. Nei processi neuroinfiammatori, oltre alle cellule residenti nel SNC, un ruolo centrale è giocato da cellule dendritiche (DC) infiltrate, le più potenti cellule presentanti antigene, capaci di attivare i linfociti T helper (Th) naive che nell'autoimmunità diventano capaci di presentare antigeni self contribuendo all'induzione della malattia e al danno cellulare. La DC stessa gioca anche un ruolo critico nell'induzione e nel mantenimento di tolleranza verso antigeni self. In particolare, le DC plasmacitoidi (pDC) sono in grado di dirigere verso l'immunità o la tolleranza, a seconda dei segnali ricevuti. Non solo le pDC sono dotate di proprietà tollerogeniche, ma anche sottopopolazioni specializzate di linfociti T possono svolgere un ruolo primario di immunoregolazione. Tra queste, le cellule Treg distribuite ampiamente in tutto l'organismo, secernono mediatori antinfiammatori e down-regolano risposte effettrici di cellule Th. Quantunque non siano attualmente disponibili informazioni sull'espressione di recettori mGlu sulle DC, è stato dimostrato che queste cellule possono liberare alti livelli di glutammato per mezzo di un antiporto cistina/glutammato. I nostri dati indicano che le DC murine ed in particolare le pDC esprimono alti livelli di recettori mGlu4 e che l'espressione mGlu può essere selettivamente modulata in risposta a segnali stimolatori o tollerogenici. L'induzione della tolleranza verso antigeni “self” è uno dei principali obiettivi nell’ immunoterapia per la sclerosi multipla (SM). Recenti evidenze indicano che la produzione periferica di cellule T regolatorie, (Tregs) anti-infiammatorie CD4+ Foxp3+, e di cellule CD4 T helper (Th17) che producono IL17 hanno un ruolo antagonista nella patogenesi della SM. In questo lavoro è stato dimostrato che la somministrazione ripetuta del modulatore allosterico positivo per il recettore mGlu4, PHCCC, è in grado di sopprimere lo sviluppo dell’ encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE) in topi immunizzati con l'antigene della mielina, MOG. Anche se nessuna induzione di apoptosi di cellule T CD4 + è stata osservata nella milza di topi trattati con PHCCC, abbiamo trovato che il trattamento PHCCC è in grado di modulare l'equilibrio immunitario attraverso la promozione di una grande espansione delle cellule Treg CD4+/Foxp3+ e la produzione di TGF-, inibendo la polarizzazione verso il fenotipo Th17 e abrogado la proliferazione delle popolazioni di cellule presentanti l’antigene DC. Studi in vitro su co-culture di cellule DC-T hanno messo in evidenza la capacità del PHCCC sopprimere la proliferazione delle cellule T reattive contro il MOG, in tramite la produzione di citochine pro-infiammatorie, e una maggiore proliferazione delle cellule T CD4+ CD25+. Questi dati mostrano un nuovo meccanismo in cui l'attivazione dei recettori mGlu4 risulta in grado di modulare il sistema immunitario e di avere un ruolo protettivo nelle malattie autoimmuni, come l’ EAE/MS.
Role of metabotropic glutamate receptors in animal models of multiple sclerosis and therapeutic perspectives for patients with multiple sclerosis
18-feb-2011
Notartomaso, Serena
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