Malattia Celiaca Definitivo Studenti

Università degli Studi di Cagliari Facoltà di Medicina e Chirurgia Dipartimento di Medicina I Unità Operativa di Gastroenterologia

La malattia Celiaca

Prof Paolo

Usai

LA MALATTIA CELIACA La malattia celiaca o enteropatia glutine-dipendente è caratterizzata da alterazioni della mucosa dell’intestino tenue indotte, in soggetti geneticamente predisposti , dall’ingestione di glutine con la dieta

MALATTIA CELIACA EPIDEMIOLOGIA Diffusa in tutto il mondo, maggiormente presente in Europa, Nord America e Australia Prevalenza variabile – – – –

1:950 in Svezia CASI SINTOMATICI 1:1700 in Scozia 1:300 nella popolazione generale 0,8% in Sardegna

Rapporto femmine/maschi: 2/1 Età d’esordio Infanzia: nei primi due anni di vita Età adulta: sesso femminile 20-40 anni sesso maschile 40-50 anni

MALATTIA CELIACA: GENETICA C’è una evidente predisposizione familiare alla malattia La frequenza di malattia nei familiari di I grado varia dal 2% al 20% La trasmissione della malattia non è di tipo mendeliano, indicando il possibile coinvolgimento di più geni Gemelli omozigoti mostrano concordanza di malattia solo nel 75% dei casi , suggerendo che fattori ambientali abbiano un ruolo rilevante

Varianti HLA • HLA DQ2 ( DQα *05, DQβ1* 02) • HLA DQ8 (DQα1* 03, DQβ1* 0302) • HLA DR 3

MALATTIA CELIACA: CATEGORIE A RISCHIO Individui affetti da malattie autoimmunitarie Familiari di celiaci Familiari di individui affetti da malattie autoimmunitarie Individui affetti da sindrome di Down Individui affetti da sindrome del colon irritabile

Glutine: cenni storici

Glutine: cenni storici • 8000 a.C.: nell’antico Egitto si usano per la prima volta rulli di pietra per ottenere farina integrale e bianca macinando il grano. Contemporaneamente il grano veniva coltivato anche in Grecia,Asia Minore e in tutte le valli della Mesopotamia • 6000 a.C.: in Europa si inizia a mietere il grano • 4300 a.C.: prime coltivazioni di grano in Italia Settentrionale

Proteine del glutine Gliadine α, β, γ, ω del grano

Secaline della segale

Ordeine dell’orzo

Avenina dell’avena

Proteine del glutine

Glutenine ad alto peso molecolare del grano

Glutenine a basso peso molecolare del grano

Graminacee (Famiglia di Monocotiledoni di cui fanno parte Avena, Riso, Mais, Orzo, Segale, Canna da Zucchero, Grano, Canna Comune, Bambù)

Dai granelli dei grani teneri si formano le Farine da quelli duri si formano le semole

Acqua

Glutine Massa proteica elastica e viscosa costituita da quantità quasi uguali di gliadine e glutenine

I GENI CHE CODIFICANO PER LE GLIADINE Differenti famiglie di gliadine

α

ß

Geni nel braccio corto dei cromosomi omologhi 6A, B, D* PEPTIDE DOMINIO SEGNALE I

DOMINIO II

γ

ω

Geni nel braccio corto dei cromosomi omologhi 1A, B, D *. DOMINIO III

DOMINIO IV

DOMINIO V

*Le proteine della gliadina sono codificate da geni localizzati in 6 differenti loci distinti in 2 cromosomi e ogni locus contiene 10-40 geni

CARATTERISTICHE DEI TIPI DI GLIADINE omega 5

omega 1,2

alfa

gamma

Partial amino acid composition (mol %) Gln Pro Phe Tyr Cys

55-56 19-20 9-10 0-1 0

43-45 25-27 7-8 1-2 0

36-41 15-19 3-4 3-4 1-2

33-38 16-18 4-6 0-1 2-3

-3 Mr x 10 SDS-PAGE Sequencing

66-79 -

55-65 -

32 28-35

38-42 31-35

Most frequent terminal sequences*

SRLLSP

ARQLNP KELQSPP

VRVPVP

NMQVDP NIQADP

Percentage of total Gliadin (cv. Rektor)

4,7

4,9

59,3

31,1

*One-letter code or amino acid sequences: A=Ala, C=Cys, D=Asp, E=Glu, F=Phe, G=Gly, H=His, I=Ile, K=Lys, L=Leu, M=Met, N=Asn, P=Pro, Q=Gln, R=Arg, S=Ser, T=Thr, V=Val, W=Trp, Y=Tyr.

STRUTTURA MOLECOLARE DELL’ α-GLIADINA L’ α-gliadina contiene i principali epitopi antigenici.

NH2terminale

1

95-96

113-114

182-183

190-191

266

DOMINIO I DOMINIIO II DOMINIO III DOMINIO IV DOMINIO V

Sequenza ripetuta di pro-gli-phe-tyr

Poli-Gln

Sequenza unica

Poli Gln

Sequenza unica

CARATTERISTICHE DEI TIPI DI GLIADINE Domain I - a

alfa gamma 1VRVPVPQLQPQNPSQQ 1NMQVDPSGQVQWPQ QPQEQVPLVQQQQFLG

Domain I - b

alfa 33 Q Q Q P -F P- P Q Q P Y P 45 Q P Q P -F P- S Q Q P Y L 57 Q L Q P -F P Q P Q L P Y S 70 Q P Q P -F R- P Q Q P Y P 82 Q P Q P Q Y S Q P Q Q P I S

DOMA I I

alfa 96 Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q QQQQ

gamma 15 Q Q P V L 20 L P Q Q P F S 27 Q Q P Q Q T F P 35 Q P Q Q T F P 42 H Q P Q Q Q F P 50 Q P Q Q P Q Q Q F L 60 Q P Q Q P F P 67 Q Q P Q Q P Y P 75 Q Q P Q Q P F P 83 Q T Q Q P Q Q L F P 93 Q S Q Q P Q Q P Y P 103 Q Q P Q Q P F P 111 Q T Q Q P Q Q Q F P 121 Q S Q Q P Q- P F P 130 Q P Q Q P Q Q S F P 140 Q Q Q P S

SEQUENZE AMINOACIDICHE DELLE GLIADINE DI TIPO ALFA E GAMMA Domain I I I*

alfa 114 I L Q Q I L Q Q Q L I F C M D V V L Q Q H N I A H G R S Q V ---LQQSTYQLLQELCCQH LWQI

gamma 145 F I Q P S L Q Q Q L N P C K N LL L Q Q C R P V S L V S S L W S MIWPQSACQVMRQQC CQQLAQI

gamma alfa 181 P Q Q L Q C A A I H S V V H S 150 P E Q S Q C Q A I H N V V H A I S M IIL Domain I V

Domain V*

alfa gamma 182 H Q Q Q K Q Q Q Q P S S Q V 217 Q E Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q SFQQPLQQYPLGQGSFR QQQQGMRILLPLYQQQ PSQQN QVGQGTL

alfa gamma 218 P Q A Q G S V Q P Q Q L P Q F 253 V Q G Q G I I Q P Q Q P A Q L EEIRNLALQTLPAMCNV EAIRSLVLQTLPTMCNV Y I A P Y C -T I- A P F G I F G T N Y V P P E C S I I K A P F A S I V T GIGGQ *Order to best possible homology; -= deletion.

•33-MER (res. 57-89 dell’ α –gliadina)

33-mer

PYPQPQLPY

PQPQLPYPQ

PFPPQPQLPY

Science 2002 vol 297

•PEPTIDE 57-75 DELL’ α–GLIADINA Epitopo in pos. 56-68

Epitopo in pos. 62-75

LQLQPFPQPQLPY

PQPQLPYPQPQLPY

Glutamina in posizione 65 (Q65) Non stimolano cloni T-cellulari di pazienti celiaci giovani

Gastroenterology 2002 Vol 122, N°7

PEPTIDE A (res. 31-49) DELL’ALFA GLIADINA ED I SUOI PEPTIDI ANALOGHI

• • • • • •

Peptide A Peptide D Peptide E Peptide F Peptide G Peptide H

LG{QQQPFPPQQ}PYPQPQPF AG{QQQPFPPQQ}PYPQPQPF L31 LG{QQQAFPPQQ}PYPQPQPF P36 LG{QQQPFAPQQ}PYPQPQPF P38 LG{QQQPFPAQQ}PYPQPQPF P39 LG{QQQPFPPQQ}AYPQPQPF P42

Peptidi A, D, E sono tossici Peptidi F,G,H non sono tossici Aliment Pharmacol Ther 1999; 13: 945-950

10

VARIAZIONE DELL’ALTEZZA MEDIA DELL’ENTEROCITA DOPO Variazione ESPOSIZIONE AI PEPTIDI TOSSICI

dell’altezza media

5

FF III

Pep A

Pep D

Pep E

Pep F

Pep G

Pep H

OVA

0

-5

-10

pazienti controlli Aliment Pharmacol Ther 1999; 13: 945-950

-15

33-MER Elevato contenuto in prolina

Resistenza alla proteolisi e rilascio dell’epitopo 33-mer e numerosi altri epitopi

Deaminazione di specifiche regioni (QXP-QXXF-QXPF) da parte della tTG

Gastroenterology 2003;125:1105-13

• La transglutaminasi tissutale (tTG) è il prevalente, se non l’unico, Ag verso cui sono diretti gli Ab antiendomisio • La tTG è un enzima ubiquitario, Ca++dipendente • Catalizza un “cross- linking” covalente e irreversibile tra proteine formando un legame isopeptidilico • Ha un alta affinità per le proteine donatrici di glutamina (ma non per le accettrici) • È normalmente intracellulare ma può essere liberato in alcune situazioni (flogosi, stress meccanici…) “cross-linkando” diverse proteine della matrice stabilizzando il tessuto connettivo

• Le gliadine, ricche di Pro e Gln, sono degli eccellenti donatori di glutamina e quindi il substrato ideale per le tTG. • Si formano così dei “cross-link” gliadina-gliadina ma anche dei complessi ad alto peso molecolare in cui è incorporata la stessa tTG • La tTG, usando le gliadine come donatrici e le numerose proteine contenenti Lys come accettrici, può generare ulteriori epitopi antigenici, “crosslinkando” le proteine della matrice extracellulare alla gliadina o ai complessi gliadina-tTG • Se non vi sono proteine accettrici, la tTG può deaminare i residui di Gln ottenendo Glu, e caricando negativamente le proteine (favorendo l’interazione con l’HLA-DQ2 e la risposta delle T-cells

donatore di glutamina = accettore di amine

accettore di glutamina = donatore di amine

Legame ε-(γ-glutamina)lisina (isopeptide)

Sebbene gli accettori di glutamina siano numerosi, il numero dei donatori di glutamina è limitato

CARATTERISTICHE DEI TIPI DI GLIADINE Domain I - a

alfa gamma 1VRVPVPQLQPQNPSQQ 1NMQVDPSGQVQWPQ QPQEQVPLVQQQQFLG

Domain I - b

alfa 33 Q Q Q P -F P- P Q Q P Y P 45 Q P Q P -F P- S Q Q P Y L 57 Q L Q P -F P Q P Q L P Y S 70 Q P Q P -F R- P Q Q P Y P 82 Q P Q P Q Y S Q P Q Q P I S

DOMA I I

alfa 96 Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q QQQQ

gamma 15 Q Q P V L 20 L P Q Q P F S 27 Q Q P Q Q T F P 35 Q P Q Q T F P 42 H Q P Q Q Q F P 50 Q P Q Q P Q Q Q F L 60 Q P Q Q P F P 67 Q Q P Q Q P Y P 75 Q Q P Q Q P F P 83 Q T Q Q P Q Q L F P 93 Q S Q Q P Q Q P Y P 103 Q Q P Q Q P F P 111 Q T Q Q P Q Q Q F P 121 Q S Q Q P Q- P F P 130 Q P Q Q P Q Q S F P 140 Q Q Q P S

Glutamina in pos. 65 (Q65)

tTG

Deaminazione dei residui di Glutamina e formazione di Ac. Glutamico

-

+

MHC II DQ 2-DQ 8

Attivazione T- cell e INFγ Gastroenterology 2003, Vol.125, No.4

SEGNALI DI ATTIVAZIONE

MEM

AC N A R

LA LLU

E

PROTEINE INFIAMMATORIE

RE

B

IKB-Kinasi Degradazione Ik ßα p50

p65

Ik ßα

P

Ik ßα p50

TNF α

p65

NF-kB p50

IL-1ß

p65

p50 p65

NUCLEO

mRNA

α-gliadina (33 mer peptide) Brush-border Epitelio del villo

Membrana basale

lamina propria

aumentata permeabilità

Insulti chimici e fisici, infezioni, infiammazione Predisposizione genetica

Ca++

rilascio e attivazione tranglutaminasi tissutale

IperespressioneFibroblasti, della endotelio attivato, cellule infiammatorie zonulina

apoptosi, atrofia dei villi Iperplasia delle cripte α-gliadina (33 mer peptide) α-gliadina de-amidata PLASMACELLULE Migrazione e LINFOCITI B IgA anti-tTG

TNF-αIL-4

IL-5 IL-10 IL-13

proliferazione Distruzione matrice mesenchimale: Transglutaminasi connettivale Linfociti T-helper 2 Linfociti T citotossici IgA anti-tTG-crosslinks Linfociti T-helper 1 (CD4+) Aumento di spessore della lamina propria

tissutale

complesso tTG-gliadina Fattore di crescitaIgA anti-gliadina HLA –DQ2 –DQ8 MMPs dei keratinociti APC (macrofagi, cellule dendritiche…)

Affinità epitopo per HLA DQ2 Capacità di attivazione T-cell Produzione IL-4, 5, 10, 13, 15 TNFα e INF-γ

DANNO MUCOSA INTESTINALE: •Riduzione altezza villi •Riduzione rapporto altezza villi/profondità cripte •Aumento del numero di linfociti CD3 intraepiteliali

Formazione di Neo-epitopi Gastroenterology 2003, Vol.125, No.4

classificazione di Marsh, Mucosa completamente normale (Marsh 0) Infiltrato linfocitario (aumento dei linfociti intraepiteliali > 40 IEL/100 EC) (Marsh1 ) Iperplasia delle cripte (Marsh 2) Atrofia parziale dei villi Tipo 3a Atrofia subtotale dei villi con iperplasia delle cripte tipo 3b Atrofia totale con iperplasia delle cripte Tipo 3c

Le glutenine ad alto peso molecolare pur costituendo meno del 20% delle proteine del glutine determinano in misura maggiore rispetto alle altre la buona riuscita dell’impasto e della cottura del pane.

Gli alleli Glu-1D DX5 + DY10 delle glutenine ad alto peso molecolare sono i maggiori responsabili di queste proprietà

Queste proteine sono tossiche? Gastroenterology 2003; 125:337-344

Anche le glutenine ad alto peso molecolare determinano una risposta da parte di cellule T policlonali intestinali pertanto sembrerebbero tossiche Nei giovanissimi tali proteine sembrerebbero avere un ruolo principale nel determinare tale risposta Gastroenterology 2003; 125:337-344

LO SPREADING DEGLI EPITOPI Gliadina Nativa

Danno tissutale

Deaminazione dei peptidi

tTG

Glutenina Nativa

Danno tissutale AUTOIMMUNITA’ SECONDARIA

Formazione di neoepitopi Gastroenterology 2003 Vo1 22, No7

Antigene esterno Infezioni Infiammazione Stress metabolico

Formazione

tTG

Neoepitopi a)Deamidazione b)Cross-reazione

Substrato tTG

Epitelio Auto-Ag o i l e t i Endo oblast Cell Fibr

IgG α-tTG IgG α-Neoepitopi IgG α-2ndautoaAg IgG α-Ag esterno

APC

Ag della Matrice

Th-2 Th-1

TNFα INF γ

T

T CD4+ Dig Liver Dis 2002;34:13-15

B

MALATTIA CELIACA ASSOCIAZIONI DEFINITE Dermatite Erpetiforme Tiroidite autoimmune con iper-ipotiroidismo Deficit selettivo di IgA Diabete mellito di tipo I Sindrome di Sjogren Colite microscopica Artrite reumatoide Sindrome di Down Nefropatia mesangiale IgA o M. di Berger

MALATTIA CELIACA ASSOCIAZIONI POSSIBILI Cardiopatie Congenite Pericardite Ricorrente Sarcoidosi Fibrosi Cistica Alveolite Fibrosante Cavità Polmonari Malattie Infiammatorie Croniche Intestinali Emosiderosi Polmonare, Epatite Autoimmune, Colangite Sclerosante, Cirrosi Biliare Primitiva Sindrome di Addison L.E.S, Vasculiti, Polimiosite Miastenia Gravis, Schizofrenia, Epilessia con calcificazioni occipitali Alopecia areata

Prevalenza della malattia celiaca nelle malattie epatiche • Ipertransaminasemia

9%

• Cirrosi biliare primitiva

2-7%

• Epatite autoimmune

3-5%

• Epatite HCV-relata

1,2% Arch Dis Child 2002;87:293-296

MALATTIA CELIACA QUADRI CLINICI  CLASSICO – Sindrome da malassorbimento

 PAUCI O MONOSINTOMATICO – Sintomi isolati , intestinali o extraintestinali

 SILENTE – Asintomatico – Latente – Refrattaria

MALATTIA CELIACA QUADRO CLASSICO  Tipica sindrome da malassorbimento globale ( diarrea, steatorrea, feci voluminose e schiumose, dolori addominali diffusi; arresto della crescita e/o dimagramento ; deficit di oligoelementi e vitamine  Quadro d’esordio in circa l’80% dei bambini entro i due anni di vita e nel 50% degli adulti  Può essere acuto, spesso favorito da un fattore scatenante ( infezioni intestinali, gravidanza, interventi chirurgici) o cronico

MALATTIA CELIACA SINTOMI E SEGNI CORRELATI A DEFICIT SPECIFICI DELL’ASSORBIMENTO •

Carboidrati

Diarrea, meteorismo

•

Lipidi

Steatorrea, arresto della crescita, dimagramento

•

Protidi

Ipostaturismo, astenia, ipotrofia muscolare, edemi, ascite

•

Calcio, magnesio, vitamina D

Tetania, crampi, spasmi, dolori ossei, fratture, rachitismo, osteopenia

•

Vitamina E

Sterilità, impotenza

MALATTIA CELIACA SINTOMI E SEGNI CORRELATI A DEFICIT SPECIFICI DELL’ASSORBIMENTO •

Vitamina A

Cecità notturna, ipercheratosi

•

Vitamina K

Ecchimosi, emorragie

•

Vit.B1, B6, B12; ferro, ; acido folico

Anemia, glossite, cheilite, neurite

•

Zinco

Afte, dermatiti

•

Magnesio, sodio, potassio

Astenia, crampi, ipotonia, iporeflessia, aritmie

MALATTIA CELIACA QUADRO MONO O PAUCISINTOMATICO

• SINTOMI ISOLATI INTESTINALI Dispepsia Vomito Alvo alterno ( stipsi o diarrea ) Anoressia o bulimia Distensione addominale , meteorismo , flatulenza

MALATTIA CELIACA QUADRO MONO O PAUCISINTOMATICO • SINTOMI O SEGNI EXTRAINTESTINALI Anemia sideropenica o anemia macrocitica Petecchie , ecchimosi , deficit della coagulazione Dolori ossei , fratture , ipostaturismo , osteoporosi , rachitismo Tetania , crampi , parestesie , neuropatie periferiche Stomatite aftosa , ipoplasia dentinale Aborti , parti prematuri , amenorrea , infertilità Depressione

MALATTIA CELIACA QUADRO SILENTE

SOGGETTI ASINTOMATICI , DIAGNOSTICATI OCCASIONALMENTE O IN CORSO DI SCREENING FAMILIARE E/O DI POPOLAZIONE

MALATTIA CELIACA DIAGNOSI DI MALATTIA CELIACA CRITERI INDISPENSABILI

BIOPSIA INTESTINALE COMPATIBILE + RISPOSTA ALLA DIETA PRIVA DI GLUTINE

MALATTIA CELIACA INDICAZIONI ALLA BIOPSIA INTESTINALE

 Pazienti con sindrome da malassorbimento  Pazienti con sintomi o segni isolati , non classici con positività allo screening sierologico ( anticorpi antigliadina ( AGA)IgA e IgG e antiendomisio (EmA)  Soggetti a “rischio” (familiari o pazienti con malattie notoriamente associate alla celiachia) sintomatici o con AGA/EmA positivi  Soggetti positivi per AGA/EmA in screening di popolazione

MALATTIA CELIACA TERAPIA Eliminazione dalla dieta , per tutta la vita , delle prolamine dei cereali tossici ( frumento , orzo , segale ) Problemi : • • • • • •

Compliance alla dieta Piccole quantità di glutine Dosaggio del glutine nei cibi Necessità di integratori Costo dei prodotti del commercio privi di glutine Non risposta alla dieta priva di glutine

MALATTIA CELIACA COMPLICANZE  Atrofia splenica  Digiuno-ileite ulcerativa  Linfoma  Sprue refrattaria e collagenosica  Altre neoplasie