Rapporto tra infiammazione e rimodellamento bronchiale nell'asma in età pediatrica

Abstract

RIASSUNTO DEGLI STUDI

RIASSUNTO STUDIO 1 Introduzione: L’asma è una malattia infiammatoria cronica delle vie aeree associata ad aumentata reattività bronchiale, che porta a ricorrenti episodi di dispnea, respiro sibilante, senso di costrizione toracica tosse cronica e ad un’ostruzione del flusso aereo, in genere reversibile spontaneamente o dopo trattamento farmacologico. L’infiammazione cronica è caratterizzata dalla presenza di numerose cellule infiammatorie, quali eosinofili, mastociti e linfociti T CD4+, e di molteplici mediatori e citochine pro-infiammatori. Inoltre, il processo patologico si caratterizza per la presenza di numerose alterazioni strutturali a livello delle vie aeree, quali la desquamazione epiteliale, l’ispessimento della membrana basale, l’ipertrofia del muscolo liscio e l’angiogenesi, denominate complessivamente con il termine di rimodellamento. Queste alterazioni strutturali sono state tradizionalmente considerate come una conseguenza dell’infiammazione cronica. Tuttavia, il riscontro delle medesime alterazioni in bambini asmatici in età pre-scolare, suggerisce che il processo di rimodellamento, che si verifica nell’asma, inizi precocemente nella storia naturale della malattia e non sia una conseguenza dell’infiammazione cronica, ma piuttosto si sviluppi parallelamente ad essa. Gli eosinofili sono sempre stati considerati cellule centrali nella patogenesi del processo infiammatorio che caratterizza l’asma. Tuttavia è ben noto che una percentuale significativa di pazienti asmatici non mostra evidenze di eosinofilia a livello della parete bronchiale, nonostante presenti sintomi e alterazioni funzionali simili a quelli riscontrati nei pazienti con asma eosinofilico. L’asma non-eosinofilico è ormai stato riconosciuto come un importante fenotipo clinico-patologico negli adulti. Nei bambini, invece, questa entità è stata finora poco indagata e, in particolare, non è ancora stato chiarito se i bambini con asma non-eosinofilico presentino le medesime alterazioni strutturali presenti in quelli affetti dal fenotipo eosinofilico della malattia. Scopo dello studio: Indagare le caratteristiche del rimodellamento delle vie aeree nei bambini con asma non-eosinofilico, confrontandole con quelle presenti nei bambini affetti dalla forma eosinofilica della malattia e nei bambini di controllo senza asma. Materiali e metodi: Per questo studio sono stati reclutati due gruppi di bambini sottoposti a broncoscopia per appropriate indicazioni cliniche: 55 bambini con asma e 25 bambini di controllo senza asma. I bambini sono stati considerati affetti da asma eosinofilico quando il valore degli eosinofili nelle biopsie bronchiali era superiore a 28 cellule/mm² (corrispondente al 90° percentile del valore degli eosinofili nei soggetti di controllo) e affetti da asma non-eosinofilico quando il valore degli eosinofili si collocava al di sotto di tale soglia. In questo modo sono stati identificati 2 sottogruppi tra i pazienti asmatici: 21 bambini con asma non-eosinofilico, 34 bambini con asma eosinofilico. Mediante tecniche istologiche ed immunoistochimiche, sono stati quantificati la desquamazione epiteliale, l’ispessimento della membrana basale, l’angiogenesi, l’infiltrazione di cellule infiammatorie e l’espressione di IL-4, IL-5, TGF-β e TGF-βRII. Risultati: Le stesse componenti del rimodellamento delle vie aeree sono state osservate sia nei bambini con asma non-eosinofilico, che in quelli con asma eosinofilico. Infatti, se confrontati con i soggetti di controllo, entrambi i gruppi di bambini asmatici presentano aumento della desquamazione epiteliale (p≤0.05 e p≤0.005 rispettivamente), ispessimento della membrana basale (p<0.0001 per entrambi), incremento del numero dei vasi (p≤0.05 per entrambi). Inoltre, i bambini con asma non-eosinofilico mostrano un’aumentata espressione di IL-4 e IL-5 (p≤0.005 per entrambe) e una ridotta espressione di TGF-βRII (p≤0.05) quando confrontati con i controlli. Conclusioni: Questo studio dimostra che le stesse alterazioni strutturali caratteristiche del rimodellamento delle vie aeree sono presenti non solo nei bambini con asma eosinofilico, ma, anche, nei bambini asmatici che non presentano un aumentato numero di eosinofili a livello della parete bronchiale. Questi risultati suggeriscono che altri meccanismi, oltre all’infiammazione mediata dagli eosinofili, intervengano nel rimodellamento delle vie aeree nei primi anni di vita.

RIASSUNTO STUDIO 2 Introduzione: L'alterazione dell'epitelio bronchiale è un tema di interesse nell’asma. L'integrità dell'epitelio bronchiale è importante perché forma un interfaccia continua che si oppone all'ambiente esterno; la sua funzione di barriera fisica dipende dall'integrità cellulare e dalla corretta espressione di proteine giunzionali tra cellula e cellula. Nei pazienti asmatici adulti la funzione di barriera epiteliale risulta alterata; l’espressione delle molecole di giunzione come le E-caderine e le Zona Occludens-ZO-1 è, infatti, ridotta nelle cellule dell’epitelio dei soggetti asmatici adulti, suggerendo un legame intercellulare inefficiente. Non è ancora noto se questa ridotta espressione delle molecole giunzionali, in particolare delle E-caderine, sia già presente negli stadi precoci della malattia e sia associata alla fragilità epiteliale e ad alterazioni mesenchimali. Scopo dello studio: Indagare le caratteristiche delle alterazioni dell’epitelio bronchiale, in particolare l’espressione delle molecole di giunzione, nei bambini con asma bronchiale, confrontandole con quelle presenti nei bambini di controllo senza asma. Materiali e metodi: Tra i bambini sottoposti a videobroncoscopia per appropriate indicazioni cliniche sono stati individuati 35 bambini asmatici (19 con atopia) e 17 bambini di controllo, senza atopia né asma. L'asma è stata diagnosticata quando il bambino presentava ripetuti episodi di respiro sibilante, dispnea e tosse (soprattutto notturni e nelle prime ore del mattino) con miglioramento della sintomatologia dopo assunzione di broncodilatatori. La presenza e la reversibilità dei sintomi episodici sono stati valutati dai genitori e confermati dal pediatra. La broncoscopia con biopsia della mucosa bronchiale è stata condotta secondo i criteri stabiliti nelle linee guida per la broncoscopia nei bambini; le biopsie bronchiali sono state fissate in formalina, incluse in paraffina e colorate con metodi istochimici ed immunoistochimici. L'epitelio è stato considerato integro quando la membrana basale era completamente coperta da uno strato continuo di cellule basali e di cellule ciliate intatte, danneggiato, invece, quando questa struttura risultava alterata. La membrana basale è stata misurata prendendo misurazioni seriali a intervalli di 50 μm lungo tutta la lunghezza della biopsia.Le sezioni di biopsia sono state colorate mediante tecniche di immunoistochimica per valutare l’espressione di E-caderina, TGF-ß1 e TGFß-RII . L’espressione di E-caderina è stata valutata nell'epitelio con un punteggio semiquantitativo (0: nessuna colorazione; 1: colorazione debole; 2: colorazione moderata; 3: colorazione forte); TGF-ß1 e TGF-ßRII sono stati quantificati conteggiando le cellule esprimenti l’antigene a livello dell'epitelio e della sottomucosa. Dai dati ottenuti, sono state elaborate la media + SEM o le mediane con relativo range; le differenze tra i gruppi sono state analizzate con studio Mann-Whitney U-test per dati non parametrici; i coefficienti di correlazione sono stati calcolati utilizzando il metodo di Spearman. Risultati: Nei bambini asmatici il danno epiteliale e lo spessore della membrana basale sono maggiori rispetto ai bambini di controllo. I bambini asmatici, nello strato epiteliale, presentano una ridotta espressione di E-caderina rispetto i bambini di controllo, in particolare nelle aree di epitelio danneggiato. Rispetto ai bambini di controllo, nei bambini asmatici vi è una aumentata espressione di TGF-ß1 nell’epitelio mentre risulta diminuita l’espressione di TGF-ß RII sia nell’epitelio che nella sottomucosa. Nei bambini asmatici, l'espressione del TGF-ß RII correla con quella della E-caderina (p = 0.05, r = 0,33). Conclusioni: La ridotta espressione di E-caderine nelle cellule dell’epitelio bronchiale dei bambini asmatici suggerisce che la funzionalità dei complessi giunzionali sia compromessa nell'asma già all’inizio della storia naturale della malattia; il danno epiteliale risulta, inoltre, associato ad un’alterata espressione della cascata recettoriale del TGF-ß. Tutte queste osservazioni suggeriscono che la perdita dell'integrità dell’epitelio bronchiale potrebbe costituire, attraverso lo stimolo di risposte fibrogeniche, uno dei fattori che contribuisce allo sviluppo del rimodellamento delle vie aeree nelle prime fasi della malattia.