Multiple sclerosis is an inflammatory demielinating disease that affects the central nervous system. It is generally thought that subset composition and functional status of T regulatory lymphocytes could be implicated in the autoimmune process that contributes to its pathogenesis. Actually many groups have identified alterations in both the phenotype and frequency of Tregs in Multiple Sclerosis. Although in recent years an impressive amount of effort has been dedicated to the study of T regulatory cells (Tregs), the characterization of all the functional subsets as well as the elucidation of the mechanism by which these cells exert their suppressive function have not been yet accomplished. In particular for patients suffering of multiple sclerosis (MS) a significant decrease in the suppressive capacity of CD4+CD25high cells has been reported. In the present study we have performed a phenotipical and functional analysis of the T regulatory compartment in healthy controls and patients affected by the relapsing remitting form of multiple sclerosis. We have found that in humans Tregs endowed with the most potent suppressive abilities express CD39, an ectoenzyme belonging to the family of nucleoside triphosphate diphosphohydrolases (NTPDase), which hydrolyze extracellular nucleotides to the respective nucleosides. Thus, extracellular ATP can be hydrolyzed to AMP and then further to adenosine, a molecule with known anti-inflammatory properties. Interestingly, patients affected by the relapsing-remitting form of multiple sclerosis (MS) have reduced numbers of CD39+ cells within the CD4+CD25high cell population. In the attempt to define phenotypic and functional correlations with the clinical state of MS patients and to monitor the effects of immunomodulatory therapy, we have studied a cohort of MS patients undergoing treatment with β-interferon. We have measured the frequency of CD4+CD25highCD39+ cells before treatment and at 3, 6, and 9 months after the initiation of the therapy. We have found a significant increase in the fraction of CD39+ T lymphocytes already at the first time point; these data were confirmed after 6 months of therapy. We then extended our analysis to the frequency of Th1 and Th17 effector T lymphocytes, which are thought to play a fundamental role in the autoimmune process. We found that the decrease of the frequency of the CD39+ cells among the CD25high subset in these patients is reflected by an increase in the CD39- CD25high recently activated effector T cells releasing IFNγ and IL17. These data suggest that in MS patients the equilibrium between effector cells and regulatory subsets is shifted towards the proinflammatory cytokine producing cells.

La sclerosi multipla è una patologia infiammatoria demielinizzante che colpisce il sistema nervoso centrale. Un’ipotesi generalmente condivisa è quella secondo la quale alterazioni a carico della composizione e della funzionalità dei linfociti T regolatori possano essere implicate nel processo autoimmune che contribuisce alla patogenesi della malattia. Ad oggi molteplici gruppi hanno riscontrato cambiamenti nel fenotipo e nella frequenza dei linfociti regolatori in pazienti affetti da sclerosi multipla. Sebbene negli ultimi anni il mondo scientifico abbia dedicato un notevole impegno allo studio dei linfociti T regolatori, la caratterizzazione funzionale nonché il chiarimento dei meccanismi attraverso i quali queste cellule esercitano la loro attività soppressoria non sono ancora stati ben compresi. Il presente studio si inserisce in questo ambito e nasce con lo scopo di approfondire la conoscenza dei linfociti T regolatori negli individui sani e in pazienti affetti da sclerosi multipla. Abbiamo dunque riscontrato come la popolazione CD4+CD25high caratterizzata da attività soppressoria, sia contraddistinta nell’uomo dall’espressione del CD39, un enzima appartenente alla famiglia delle nucleosidi trifosfato difosfoidrolasi, che idrolizzano i nucleotidi extracellulari nei rispettivi nucleosidi. La scissione dell’ATP da parte del CD39 avvia una reazione che si conclude con la produzione di adenosina, una molecola dalle spiccate proprietà anti-infiammatorie. L’applicazione dell’analisi citofluorimetrica a pazienti affetti da sclerosi multipla nella forma recidivante - remittente ha rivelato una diminuzione significativa della frazione regolatoria CD4+CD25highCD39+ nel sangue periferico dei pazienti monitorati. Al fine di definire eventuali correlazioni esistenti tra le caratteristiche fenotipiche e funzionali dei linfociti T regoaltori e lo stato clinico dei pazienti e allo scopo di approfondire gli effetti esercitati su questo subset cellulare dai farmaci immunomodulatori, abbiamo poi studiato un gruppo di pazienti sottoposti a trattamento con interferon β. Abbiamo misurato la frequenza della popolazione CD4+CD25highCD39+ prima del trattamento e nel corso di un anno dall’inizio di quest’ultimo. I dati ottenuti hanno messo in luce un progressivo aumento della popolazione di linfociti regolatori; tale aumento risulta visibile già dal primo time point, e viene confermato a 6 mesi dall’inizio del trattamento. Abbiamo infine applicato la nostra analisi ai linfociti effettori recentemente attivati che esprimono alti livelli di CD25 e sono in grado di rilasciare citochine pro-infiammatorie quali IFNgamma e IL17. L’azione svolta da queste popolazioni linfocitarie viene considerata critica nella patogenesi della sclerosi multipla, poiché esse partecipano attivamente al processo infiammatorio generato dalla risposta autoimmune. Abbiamo dunque riscontrato come la diminuzione della popolazione di linfociti T regolatori CD39+ sia controbilanciata, nei pazienti, da un aumento significativo delle popolazioni linfocitarie effettrici Th1 e Th17. Tali dati suggeriscono che nei pazienti affetti da sclerosi multipla l’equilibrio tra cellule effettrici e linfociti regolatori sia spostato verso la popolazione linfocitaria che svolge un’attività pro-infiammatoria.

Di Mitri, D. (2009). Studio delle caratteristiche fenotipiche e funzionali di sottopopolazioni linfocitarie immunomodulatorie in pazienti affetti da sclerosi multipla.

Studio delle caratteristiche fenotipiche e funzionali di sottopopolazioni linfocitarie immunomodulatorie in pazienti affetti da sclerosi multipla

DI MITRI, DILETTA
2009-04-15

Abstract

La sclerosi multipla è una patologia infiammatoria demielinizzante che colpisce il sistema nervoso centrale. Un’ipotesi generalmente condivisa è quella secondo la quale alterazioni a carico della composizione e della funzionalità dei linfociti T regolatori possano essere implicate nel processo autoimmune che contribuisce alla patogenesi della malattia. Ad oggi molteplici gruppi hanno riscontrato cambiamenti nel fenotipo e nella frequenza dei linfociti regolatori in pazienti affetti da sclerosi multipla. Sebbene negli ultimi anni il mondo scientifico abbia dedicato un notevole impegno allo studio dei linfociti T regolatori, la caratterizzazione funzionale nonché il chiarimento dei meccanismi attraverso i quali queste cellule esercitano la loro attività soppressoria non sono ancora stati ben compresi. Il presente studio si inserisce in questo ambito e nasce con lo scopo di approfondire la conoscenza dei linfociti T regolatori negli individui sani e in pazienti affetti da sclerosi multipla. Abbiamo dunque riscontrato come la popolazione CD4+CD25high caratterizzata da attività soppressoria, sia contraddistinta nell’uomo dall’espressione del CD39, un enzima appartenente alla famiglia delle nucleosidi trifosfato difosfoidrolasi, che idrolizzano i nucleotidi extracellulari nei rispettivi nucleosidi. La scissione dell’ATP da parte del CD39 avvia una reazione che si conclude con la produzione di adenosina, una molecola dalle spiccate proprietà anti-infiammatorie. L’applicazione dell’analisi citofluorimetrica a pazienti affetti da sclerosi multipla nella forma recidivante - remittente ha rivelato una diminuzione significativa della frazione regolatoria CD4+CD25highCD39+ nel sangue periferico dei pazienti monitorati. Al fine di definire eventuali correlazioni esistenti tra le caratteristiche fenotipiche e funzionali dei linfociti T regoaltori e lo stato clinico dei pazienti e allo scopo di approfondire gli effetti esercitati su questo subset cellulare dai farmaci immunomodulatori, abbiamo poi studiato un gruppo di pazienti sottoposti a trattamento con interferon β. Abbiamo misurato la frequenza della popolazione CD4+CD25highCD39+ prima del trattamento e nel corso di un anno dall’inizio di quest’ultimo. I dati ottenuti hanno messo in luce un progressivo aumento della popolazione di linfociti regolatori; tale aumento risulta visibile già dal primo time point, e viene confermato a 6 mesi dall’inizio del trattamento. Abbiamo infine applicato la nostra analisi ai linfociti effettori recentemente attivati che esprimono alti livelli di CD25 e sono in grado di rilasciare citochine pro-infiammatorie quali IFNgamma e IL17. L’azione svolta da queste popolazioni linfocitarie viene considerata critica nella patogenesi della sclerosi multipla, poiché esse partecipano attivamente al processo infiammatorio generato dalla risposta autoimmune. Abbiamo dunque riscontrato come la diminuzione della popolazione di linfociti T regolatori CD39+ sia controbilanciata, nei pazienti, da un aumento significativo delle popolazioni linfocitarie effettrici Th1 e Th17. Tali dati suggeriscono che nei pazienti affetti da sclerosi multipla l’equilibrio tra cellule effettrici e linfociti regolatori sia spostato verso la popolazione linfocitaria che svolge un’attività pro-infiammatoria.
A.A. 2008/2009
Neuroscienze
21.
Multiple sclerosis is an inflammatory demielinating disease that affects the central nervous system. It is generally thought that subset composition and functional status of T regulatory lymphocytes could be implicated in the autoimmune process that contributes to its pathogenesis. Actually many groups have identified alterations in both the phenotype and frequency of Tregs in Multiple Sclerosis. Although in recent years an impressive amount of effort has been dedicated to the study of T regulatory cells (Tregs), the characterization of all the functional subsets as well as the elucidation of the mechanism by which these cells exert their suppressive function have not been yet accomplished. In particular for patients suffering of multiple sclerosis (MS) a significant decrease in the suppressive capacity of CD4+CD25high cells has been reported. In the present study we have performed a phenotipical and functional analysis of the T regulatory compartment in healthy controls and patients affected by the relapsing remitting form of multiple sclerosis. We have found that in humans Tregs endowed with the most potent suppressive abilities express CD39, an ectoenzyme belonging to the family of nucleoside triphosphate diphosphohydrolases (NTPDase), which hydrolyze extracellular nucleotides to the respective nucleosides. Thus, extracellular ATP can be hydrolyzed to AMP and then further to adenosine, a molecule with known anti-inflammatory properties. Interestingly, patients affected by the relapsing-remitting form of multiple sclerosis (MS) have reduced numbers of CD39+ cells within the CD4+CD25high cell population. In the attempt to define phenotypic and functional correlations with the clinical state of MS patients and to monitor the effects of immunomodulatory therapy, we have studied a cohort of MS patients undergoing treatment with β-interferon. We have measured the frequency of CD4+CD25highCD39+ cells before treatment and at 3, 6, and 9 months after the initiation of the therapy. We have found a significant increase in the fraction of CD39+ T lymphocytes already at the first time point; these data were confirmed after 6 months of therapy. We then extended our analysis to the frequency of Th1 and Th17 effector T lymphocytes, which are thought to play a fundamental role in the autoimmune process. We found that the decrease of the frequency of the CD39+ cells among the CD25high subset in these patients is reflected by an increase in the CD39- CD25high recently activated effector T cells releasing IFNγ and IL17. These data suggest that in MS patients the equilibrium between effector cells and regulatory subsets is shifted towards the proinflammatory cytokine producing cells.
sclerosi multipla; linfociti T regolatori; Foxp3; CD39; ATP; Th17; Th1
Settore MED/26 - Neurologia
Italian
Tesi di dottorato
Di Mitri, D. (2009). Studio delle caratteristiche fenotipiche e funzionali di sottopopolazioni linfocitarie immunomodulatorie in pazienti affetti da sclerosi multipla.
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