Immunità, autoimmunità e differenza di genere

Buongiorno a tutti, sono Elena Ortona, Primo Ricercatore del Centro di Riferimento di Medicina di Genere dell'Istituto Superiore di Sanità; mi occupo diimmunità e autoimmunità e infatti, l'argomento della lezione di oggi è proprio: “Le differenze di genere nell’immunità e nell'autoimmunità”.

L’autoimmunità è un argomento paradigmatico per le differenze di genere, ho organizzato questa lezione dando prima alcuni concetti su quelle che sono le differenze di genere nella risposta immunitaria; poi approfondiremo alcune malattie autoimmuni tra le più note, e descriveremo quelle che sono le differenze di genere riportate ad oggi in letteratura. Voglio cominciare con un dato di fatto: le differenze delle risposte immunitarie fra donne e uomini. La risposta immunitaria cellulare e umorale è più forte nelle donne rispetto agli uomini. Una più efficace fagocitosi e presentazione antigenica è stata descritta nelle cellule femminili; una più forte produzione di citochine, per es.: un interferon-alpha in risposta alle infezioni; un più elevato numero dei linfociti (T cd4) positivi; più elevati livelli di anticorpi circolanti sono stati descritti nella donna rispetto all'uomo. Quali sono le conseguenze della differente risposta immunitaria fra le donne e gli uomini? La maggiore attivazione della risposta immunitaria nelle donne è un'arma a doppio taglio perché, da una parte le rende più resistenti ad infezioni; ma le rende anche più suscettibili alle malattie infiammatorie ed autoimmuni. Diversi sono i fattori correlati al genere, quindi a quelli che sono gli aspetti socio-economici; culturali e psicologici legati agli stili di vita e sesso, quindi gli aspetti biologici che interferiscono nello sviluppo della risposta immunitaria.Possono essere fattori ormonali, legati agli ormoni sessuali, fattori genetici legati, sia ai cromosomi sessuali che ai cromosomi autosomici;fattori epigenetici (i microRNA; ma anche la metilazione del DNA); stili di vita, ambiente; e certamente è stato anche sottolineato il ruolo del microbiota.

Cominciamo a descrivere questi fattori cominciando dai fattori genetici. Importantissimo è il ruolo del cromosoma X nelle differenze della risposta immunitaria fra uomo e donna. Ricordiamo che in ciascuna cellula, le femmine possiedono due copie del cromosoma X, a differenza dei maschi che possiedono un cromosoma X ed un cromosoma Y, e la trascrizione dei geni presenti in entrambi i cromosomi X potrebbe portare ad una pericolosa sovraespressione dei loro prodotti, che viene però evitata mediante l'inattivazione casuale di uno dei due cromosomi X. Questa inattivazione però non è completa: circa il 10% del secondo cromosoma X rimane attivo, e questo può portare ad una sovraespressione dei geni localizzati su quelle regioni del cromosoma X che restano attivi su entrambi i cromosomi. È da notare che il cromosoma X contiene numerosi geni coinvolti nella risposta immunitaria, come ad es.: CD40L; TLR8; FOXP3; IL-2Ry; BTK; IL-9R. Questi geni quindi possono essere sovraespressi nelle donne e sono tutti geni coinvolti nella risposta immunitaria.

Passiamo poi al lavoro del cromosoma Y. Ha un ruolo importante nella suscettibilità alla autoimmunità e alle infezione. Nel corso dell'evoluzione, il cromosoma Y è diventato unico rispetto a tutti gli altri cromosomi grazie all'acquisizione di un gene dominante determinante il sesso; mentre il resto del cromosoma Y eterocromatico è composto da geni multicopia; sequenze ripetute ed elementi trasponibili. Cosa è stato osservato? È stato osservato che la suscettibilità delle malattie autoimmuni è correlata alla variazione naturale del numero di geni multicopia sul cromosoma Y, in particolare: Sly e Rbmy. Esiste una correlazione inversa nel numero di questi geni ripetuti sul cromosoma Y ed il numero di geni up-regolati nelle cellule immunitarie. Questo da cosa può dipendere? Dal fatto che l'elevato numero dei geni multicopia sul cromosoma Y può portare ad una ridotta disponibilità di quelle proteine deputate al rimodellamento della cromatina, quindi con conseguente minor numero di regioni di DNA eucromatico sugli altri cromosomi, e minore attività trascrizionale generale.

Importante è anche il ruolo di alcuni geni autosomici nelle differenze di genere nell’immunità. Molti geni autosomici sono espressi differenzialmente nell'uomo e nella donna; in particolare, il fattore di trascrizione VGLL3 è up-regolato nei tessuti femminili come ad es.: le ovaie; l’utero; il tessuto adiposo e la muscolatura liscia. VGLL3 si trova sul cromosoma 3 ed il fattore di trascrizione contribuisce all'espressione differenziale fra i due sessi di moltimissimi geni tra quelli fondamentali per la risposta immunitaria e infiammatoria, quali: BAFF, ITGAM, IL-7, ICAM-1, MMP9 ed ETS1.

Passiamo poi al ruolo dei fattori epigenetici e cominciamo dai microRNA: sono piccole molecole endogene di RNA di circa 20-22 nucleotidi non codificanti che sono coinvolte nella regolazione post-trascrizionale dell'espressione genica, reprimendo la traduzione di RNA messaggero bersaglio oppure inducendone la degradazione. Da notare è che il cromosoma X contiene un grandissimo numero di microRNA: il 10% di tutti quelli che sono espressi da una, e sono circa 110, in genere i cromosomi autosomici ne presentano una cinquantina, mentre il cromosoma Y ne ha solo due; e alcuni microRNA presenti sul cromosoma X sono coinvolti nella differenziazione e funzione delle cellule del sistema immune, ricordiamo per es: il miR-223, miR-106a, miR-424, miR125b. Quindi la presenza di un secondo cromosoma X nelle donne può avere un impatto importante sui livelli di espressione di questi micro RNA contribuendo al dimorfismo della risposta immunitaria.

Importante è anche il ruolo della metilazione del DNA: differisce tra i maschi e le femmine, infatti sono stati identificati più di 1000 siti cpg con differenti livelli di metilazione nei linfociti del sangue periferico di uomini e donne; in particolare in due geni (che sono CISH e RAB23) sono coinvolti nel pathway JAK-STAT, essenziali per la funzione dei linfociti T regolatori, risultano espressi in maniera differente nei maschi e nelle femmine, e questo è dovuto ad una differente metilazione del DNA.

Passiamo al ruolo degli ormoni, in particolare degli ormoni sessuali. In maniera molto schematica possiamo riassumere il ruolo degli ormoni in questo modo: gli estrogeni hanno un effetto bifasico, alte concentrazioni degli estrogeni hanno effetti prevalentemente antinfiammatori, e quando dico “alte concentrazioni” intendo quelle concentrazioni presenti in gravidanza o nella fase follicolare del ciclo mestruale; mentre basse concentrazioni di estrogeni presenti nelle altre fasi del ciclo mestruale, hanno essenzialmente degli effetti pro-infiammatori. Il progesterone ha un effetto anti-infiammatorio; il testosterone ha un effetto immunosoppressivo; e la prolattina svolge un effetto immunostimolatorio.

Entriamo più nel dettaglio e cominciamo a definire il ruolo del testosterone. Il testosterone può sopprimere l'espressione delle citochine pro-infiammatorie tnf-alfa interleuchina  Beta e interleuchina 6, e potenzia l'espressione della citochina antinfiammatoria interleuchina 10.  Il testosterone inibisce la differenziazione dei linfociti Th1 up-regolando la tirosina fosfatasi di tipo 1 Ptpn1, sia nei topi che nell'uomo; e sopprime la produzione di immunoglobuline, in particolare l’IgA.

Inoltre dosi sovrafisiologiche di testosterone sono in grado di inibire l'attività citotossica delle cellule NK, quindi è uneffetto immunosoppressivo del testosterone.

Passiamo poi alprogesterone: il progesterone sopprime i linfociti Th1/Th17  favorendo la secrezione di citochine di tipo Th2 antinfiammatorie; inibisce la citotossicità delle cellule T e aumenta la differenziazione dei T regs. Il progesterone inibisce le attività delle cellule NK; la produzione di IFN-y e l'induzione di apoptosi.  Altri effetti noti includono: l'inibizione dell'attività dei macrofagi; la modulazione dell'attività delle cellule dendritiche mieloidi. Quindi anche in questo caso è presente un effetto immunosoppressivo e antinfiammatorio di questo ormone.

Passiamo poi alla prolattina: la prolattina è un ormone particolare perché agisce sia come ormone che come citochina; interferisce con la modulazione del sistema immunitario inibendo la selezione negativa dei linfociti B autoreattivi. E’ in grado inoltre di modificare la produzione delle citochine th1 e th2 promuovendo la secrezione di IL-6 e INF-y. Inoltre, la prolattina aumenta la produzione degli anticorpi; stimola lo sviluppo di cellule presentanti l'antigene che esprimono molecole di istocompatibilità inducendo l'espressione delle molecole co-stimolatorie CD86, CD80, CD40, quindi è un effetto immunostimolatorio della prolattina.

Passiamo poi al ruolo degli estrogeni, entro più in dettaglio: descriviamo il ruolo degli estrogeni nell'immunità innata. Gli estrogeni hanno un effetto bifasico; alte concentrazioni degli estrogeni sui monociti e macrofagi inibiscono la produzione di IL-1Beta, IL-6, TNF mentre bassi livelli di estrogeni aumentano la secrezione di queste citochine. Sulle cellule NK, di nuovo gli alti livelli di estrogeni inibiscono l'attività citotossica; mentre bassi livelli di estrogeni aumentano questa attività. Sulle cellule dendritiche invece, sia alti che bassi livelli di estrogeni, sono in grado di aumentare la produzione di IL-12 e IFNy da parte delle cellule dendritiche classiche, e di aumentare la produzione di IFNalfa da parte delle cellule dendritiche plasmacitoidi. Per quanto riguarda invece l'effetto degli estrogeni sull'immunità acquisita, vediamo come agiscono sui linfociti. Sui linfociti T, alti livelli di estrogeni (che ripeto sono quelli riscontrabili in gravidanza o nella fase follicolare del ciclo mestruale) sono in grado di indurre una risposta antinfiammatoria, quindi di attivare linfociti Th2, attivare una risposta T regolatoria che a sua volta inibisce linfociti Th17. Bassi livelli di estrogeni invece riscontrabili nelle altre fasi del ciclo mestruale inducono una risposta mediata dei linfociti Th1, e quindi pro-infiammatoria.

Questo testo è estratto dal nostro video-corso Fad Genere, Sesso e Salute ha come scopo quello di informare e permette di approfondire tematiche legate al corso.

Estratto dalla video lezione della dott.ssa: Elena ORTONA

Elena ORTONA
Primo Ricercatore - Centro di Riferimento per la Medicina di Genere
Istituto Superiore di Sanità, Roma
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