La celiachia (CD) è un disturbo cronico immuno-mediato innescato dall’ingestione di glutine in individui geneticamente predisposti. Il glutine è una proteina complessa costituita da glutenine insolubili in alcool e prolamine solubili, come la gliadina nel grano, la secalina nella segale e l’ordeina nell’orzo. Lo sviluppo di CD richiede la presenza di glutine, dell’enzima intestinale transglutaminasi 2 tissutale (TTG2), che modifica i peptidi del glutine e i geni che codificano l’antigene leucocitario umano (HLA)-DQ2 o HLA-DQ8. Il glutine dai prodotti alimentari viene degradato in frammenti (peptidi) dagli enzimi intestinali, che poi vengono trasferiti attraverso la barriera epiteliale nella lamina propria della mucosa. Nei soggetti celiaci, alcuni di questi peptidi possono legarsi a recettori HLA-DQ2 o HLA-DQ8 espressi sulla superficie di cellule presentanti l’antigene (ad es. macrofagi, linfociti o cellule dendritiche) e, dopo aver attivato le risposte delle cellule T, portano a danno tissutale locale. La TTG2 converte i residui di glutammina presenti nei peptidi del glutine in acido glutammico e questa conversione genera peptidi del glutine deammidato (DGP), che si legano fortemente alle molecole HLA-DQ2 / -DQ8.
Le cellule T attivate dal glutine rilasciano citochine infiammatorie (principalmente interferone-gamma (IFN-γ), interleuchina (IL)-21 e IL-17), che inducono l’infiammazione della mucosa e hanno un effetto citotossico diretto sull’epitelio, tutto di cui infine porta a un’atrofia villosa nell’intestino tenue. Inoltre, cellule T specifiche inducono le cellule B a produrre anticorpi diretti contro DGP e TTG2. Sebbene il glutine sia il principale fattore scatenante esterno del CD, l’ingestione di glutine non spiega completamente la patogenesi della celiachia. L’introduzione del glutine nella dieta inizia nella prima infanzia, ma la malattia può svilupparsi in qualsiasi momento durante la vita di una persona. Il ruolo di entrambi l’allattamento al seno e il momento in cui il glutine viene introdotto per la prima volta nella dieta a rischio di CD è stato a lungo dibattuto. Dati retrospettivi dalla Svezia hanno indicato che l’introduzione di glutine in piccole quantità, in lattanti allattati al seno all’età tra 4 mesi e 6 mesi ha ridotto il rischio di CD, rispetto all’introduzione di glutine in grandi quantità in età avanzata. Tuttavia, una revisione sistematica pubblicata di recente con una meta-analisi degli studi ha mostrato che per i bambini ad alto rischio genetico di CD, l’introduzione di glutine all’età di 4, 6 o 12 mesi, risultava in percentuali simili di diagnosi di celiachi nell’infanzia, e né l’allattamento al seno (in qualsiasi momento durante la vita di un bambino), né l’allattamento al seno durante l’introduzione di glutine hanno dimostrato di ridurre il rischio di CD.
Quindi, il momento dell’introduzione del glutine nella dieta sembra non giocare un ruolo chiave nello sviluppo del CD. Inoltre, è stato riportato che la dieta gluten-free (GFD) migliora le lesioni della mucosa e diminuisce i livelli specifici di anticorpi, ma non corregge l’attivazione aumentata dei mediatori pro-infiammatori, tipica della malattia. Questo è il motivo per cui è stato ipotizzato che una precoce rottura della barriera intestinale in individui geneticamente predisposti, che non è associata con i peptidi del glutine e si traduce in un aumento della permeabilità intestinale, potrebbe precedere l’insorgenza di eventi immunitari indotti dal glutine. Diversi studi hanno affrontato il fenomeno della disbiosi intestinale nei pazienti con celiachia non trattata attiva e quelli con GFD. Le analisi fecali in pazienti trattati hanno mostrato uno squilibrio nella composizione del microbiota intestinale, con aumento del numero di specie di Bacteroides e un numero ridotto di Bifidobacterium. Inoltre, i pazienti celiaci non trattati e trattati con GFD, hanno dimostrato una minore diversità di specie di Bacteroides nei campioni di biopsia del microbiota duodenale rispetto ai controlli. Il numero di Escherichia coli e di Staphylococcus era anche maggiore nei campioni fecali e bioptici di bambini celiaci non trattati che nei controlli. I ceppi di Escherichia coli dei bambini celiaci, però, portavano un numero maggiore di geni di virulenza rispetto a quelli di bambini sani.
Nadal et al. nel 2007 ha riportato un rapporto significativamente inferiore di batteri Gram-positivi (Lactobacillus e Bifidobacterium) a batteri Gram-negativi potenzialmente nocivi (Bacteroides / Prevotella ed E. coli) nei pazienti celiaci rispetto ai controlli, senza distinzione tra malattia attiva e inattiva. Il numero di generi Prevotella e Streptococcus è risultato inferiore, sia negli adulti che nei bambini celiachia non trattata rispetto ai controlli sani. I disturbi della composizione del microbiota intestinale riscontrati nei pazienti con CD sono stati associati a cambiamenti nel metaboloma. I profili metabolici di siero, urina e feci nei pazienti celiaci hanno rivelato un profilo significativamente alterato di composti organici volatili (fenoli e chetoni), acidi grassi a catena corta e amminoacidi (es., prolina, metionina, istidina e triptofano). I pazienti con CD erano anche caratterizzati da livelli più elevati di urina di alcuni metaboliti derivati dal microbiota, come l’indoxil-solfato, l’acido meta-idrossifenil-propionico e la fenilacetil-glicina, associati a celiachia non trattata. È interessante notare che le anomalie metaboliche riscontrate nei pazienti celiaci e in quelli “potenziali”, (cioè individui con un test anticorpale positivo ma senza evidenza di danno intestinale) erano simili, indicando che il dismetabolismo / disbiosi precedono il danno intestinale. Solo pochi metaboliti nel siero possono aiutare a distinguere tra CD potenziale e palese; nessuno di questi è correlato al metabolismo energetico. La glicolisi sembra essere in qualche modo compromessa in potenziali pazienti affetti da CD, proprio come accade nei pazienti con CD conclamato.
Ciò è coerente con l’ipotesi che il microbiota intestinale dei pazienti celiaci sia alterato, o contenga specifiche specie con il loro particolare metaboloma. Schirmer et al. nel 2016 ha riferito che la produzione di TNF-α e IFN-γ era associata a specifiche vie metaboliche microbiche: metabolismo dell’acido palmitoleico e degradazione del triptofano a triptofolo. Le basse dosi di l’IFN-γ hanno mostrato di non influenzare l’adesione cellulare, ma di attivare l’endocitosi batterica da parte delle cellule epiteliali. Pertanto, alcuni batteri commensali potrebbero interagire con alcuni recettori di superficie (NOD2), attivare citochine infiammatorie derivate dalla mucosa e radicali liberi (ROS) che possono causare un danno secondario. Un’aumentata attività ed espressione di ossido nitrico sintasi (NOS2) inducibile negli enterociti duodenali umani è stata riportata in pazienti con celiachia. Pertanto, la disbiosi, che può seguire infezioni virali o batteriche o terapia antibiotica, può attivare l’immunità innata che porta a cambiamenti proinfiammatori, con conseguente infiltrazione immunitaria, rottura della barriera epiteliale e trasferimento di peptidi del glutine immunogenici, che a loro volta portano allo sviluppo di CD.
Ricerche recenti hanno dimostrato che la colonizzazione batterica precoce può influenzare il rischio di sviluppare CD più tardi nella vita. Questo fenomeno è chiamato programmazione microbica. Esistono prove che indicano che il microbiota pioniere dell’intestino neonatale è essenziale, per la maturazione dell’intestino e per la programmazione metabolica e immunologica. L’istituzione del microbiota intestinale umano è un processo complesso e graduale. La composizione del microbiota entro il primo anno di vita è caratterizzata da bassa diversità, alta instabilità e alte variazioni tra individui. Dall’età di 2-3 anni, il microbiota diventa stabile, più vario e ricorda quello trovato negli adulti, con Firmicutes e Bacteroidetes come phyla predominanti. La formazione di microbiota intestinale dopo il parto dipende da diversi fattori ambientali, come la modalità (vaginale o cesareo), l’allattamento al seno o con formula e terapie antibiotiche. Sebbene l’evidenza che l’ambiente perinatale influenza lo sviluppo di celiachia è ancora circostanziale, ci sono stati studi che dimostrano che i tagli cesarei e il trattamento antibiotico durante l’infanzia aumentavano il rischio di CD. Ci sono anche prove che la colonizzazione dell’intestino con microrganismi può dipendere da fattori genetici. L’ipotesi che la composizione del microbiota intestinale sia influenzata dai geni dell’ospite è stata confermata da studi su gemelli, mostrando che il microbiota fecale dei gemelli monozigoti era molto più simile a quello dei gemelli dizigoti.
Le recenti analisi del microbiota eseguite su 22 neonati hanno dimostrato che alcuni geni HLA che predispongono al CD potrebbero influenzare la composizione del microbiota. I bambini ad alto rischio genetico di celiachia (genotipo HLA-DQ2), mostravano una percentuale più elevata di Firmicutes e Proteobacteria e una minore proporzione di Actinobacteria, rispetto a quelli a basso rischio genetico. A livello di genere, il microbiota intestinale dei bambini ad alto rischio aveva una percentuale significativamente inferiore di Bifidobacterium e Bifidobatteri non classificati e una percentuale maggiore di Corynebacterium, Gemella, Clostridium, Clostridiaceae non classificate, Enterobacteriaceae non classificate e Raoultella. Nel 2012, Sellitto et al. ha riportato una generale carenza di Bacteriodetes, con un’elevata abbondanza di Firmicutes, in bambini geneticamente predisposti rispetto alla composizione del microbiota di neonati a basso rischio. Queste differenze erano stabili fino a 2 anni. Poiché la celiachia è fortemente associata ai geni HLA (quasi il 100%), questi risultati suggeriscono che i bambini con il genotipo del rischio hanno un profilo di microbiota diverso da quelli senza predisposizione genetica. Tuttavia, bisogna sottolineare che circa il 25-30% della popolazione generale esibisce gli stessi genotipi HLA dei pazienti con celiachia e che. Inoltre, ci sono anche geni non HLA associati alla patologia stessa.
Dunque, se pensavamo di avere risolto l’enigma della celiachia, possiamo tranquillamente dire che siamo su una zattera, con un solo remo, in mezzo all’oceano. Abbiamo però il vento a favore, l’impegno e la curiosità dei ricercatori di trovare la soluzione.
A cura del Dr. Gainfrancesco Cormaci, Medico specialista in Biochimica Clinica
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