GENETIC RESISTANCE TO HUMAN PULMONARY TUBERCULOSIS: THE RESULT OF ALLELIC AND NON-ALLELIC INTERACTIONS

Summary La tubercolosi (TB) ਠuna malattia di origine infettiva causata dal bacillo Mycobacterium tuberculosis (MTB), chiamato anche Bacillo di Koch. Essa figura al secondo posto nelle cause di morte per malattie infettive in tutto il mondo dopo lo Human Immunodeficiency Virus (HIV). Nel 1993, la TB ਠstata classificata come emergenza mondiale dalla World Health Organisation (WHO) che ha stimato circa 9 milioni di nuovi casi nel 2011 e 1.4 milioni di decessi dovuti alla TB in 84 Paesi. La stessa WHO considera l'Italia uno dei paesi occidentali in cui si sarebbe verificato, tra il 1988 ed il 1990, il maggior incremento del numero di casi di TB. Nonostante la disponibilità  di trattamenti efficaci e poco costosi, la tubercolosi risulta pi๠diffusa nella popolazione povera che tra quella ricca, sia nelle regioni industrializzate che nelle regioni in via di sviluppo. Le regioni nelle quali si riscontra il 60% dei casi totali di TB sono: Pakistan, sud dell'Africa, China e India. Il pi๠alto tasso di incidenza della tubercolosi si riscontra nell'Africa Sub-Sahariana, soprattutto associata all'infezione da (HIV). Oltre all'infezione da HIV, l'incremento nel tasso di incidenza della tubercolosi ਠprovocato dalla comparsa di ceppi resistenti alla maggior parte dei farmaci anti-TB. Altri fattori che incidono sulla diffusione della TB sono: l'aumento della popolazione; la difficoltà  a rilevare i casi tra le masse povere; il ridotto tasso di cure in paesi in via di sviluppo; la trasmissione dell'infezione in ospedali e prigioni sovraffollati e l'immigrazione di individui da paesi dove la TB ਠendemica (WHO 2012). La principale fonte di contagio ਠrappresentata dalle persone affette da TB, anche se soltanto il 10% degli individui mostra i segni di tubercolosi attiva entro i 18 mesi dall'avvenuta infezione. Nei restanti casi, la risposta immunitaria conseguente all'infezione riesce ad arrestare la crescita del MTB. Ciಠnonostante, il patogeno ਠcompletamente eradicato soltanto nel 10% dei casi mentre, nel restante 90%, il MTB riesce ad eludere i meccanismi antibatterici delle cellule del sistema immunitario restando in uno stato non-replicativo (dormiente o latente). Questo processo ਠchiamato Latent Tuberculosis Infection (LTI) e colpisce circa due miliardi di persone al mondo (Koul, Herget et al. 2004). Mycobacterium tuberculosis Il Mycobacterium tuberculosis ਠun membro della specie Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC). Ad esso appartengono altre 6 specie correlate geneticamente: M. bovis, M. africanum, M. microti, M. pinnipedii, M. caprae e M. capretti. Tutte possono provocare tubercolosi, ma hanno un diverso host range (Cole, Brosch et al. 1998). Il M. tuberculosis ha una struttura unica che lo rende diverso da tutti gli altri batteri. Partendo dall'interno verso l'esterno troviamo la membrana cellulare rivestita da diversi strati di peptidoglicano (PG), arabinogalattani (AG), lipomannani (LM), mannose-lipoarabinomannani (ManLAM) e acidi micolici (MA) legati covalentemente tra di loro a formare una struttura molto complessa. Il peptidoglicano costituisce lo scheletro di questa struttura. Esso ਠcostituito da lunghe catene di N-acetilglucosammina (NAG) legate a catene di acido muramico (NAM) attraverso dei residui di L-alanyl-D-iso-glutaminyl-meso-diaminopimelic acid (DAP) (Velayati, Farnia et al. 2012). I polisaccaridi a lunga catena (LM, AG e LAM) formano un ponte tra il peptidoglicano e gli acidi micolici che sono acidi grassi a lunga catena che rappresentano i componenti principali della parete del micobatterio. Riconoscimento del Mycobacterium tuberculosis I Pathogen-associated molecular patterns (PAMP) del MTB vengono riconosciuti da specifici Pathogen recognition receptors (PRRs) posti sulla superficie delle cellule del sistema immunitario dell'ospite. Questi recettori, tra cui i Toll-like receptors (TLRs) sono essenziali per coordinare la risposte immunitaria innata dell'ospite (Jo 2008). L'interazione tra i PAMPs del MTB ed i TLRs innesca una cascata di trasduzione del segnale che culmina in una risposta pro-infiammatoria da parte delle sistema immunitario dell'ospite (Harding and Boom 2010). Tuttavia, il micobatterio ha sviluppato efficaci strategie atte a modulare o addirittura inibire tale risposta. I pi๠importanti ligandi posti sulla superficie del micobatterio i quali interagiscono con i TLRs sono: 19 kDa lipoprotein, il lipomannano (LM) ed il mannose-lipoarabinomannano (Jo, Yang et al. 2007). L'interazione di questi ligandi con i TLRs porta all'attivazione del nuclear trascription factor B (NF-kB) e la conseguente produzione di citochine pro-infiammatorie come tumor necrosis factor-alpha (TNF-?), interferon-gamma (IFN-?) e anche dell'ossido nitrico attraverso via myeloid differentiation primary response protein 88 (MyD88)-dipendenti che indipendenti (Yamamoto, Sato et al. 2003, Jo 2008). Uno studio ha mostrato che, almeno nel topo, il contatto prolungato con la 19 kDa del MTB da parte dei macrofagi alveolari attenua la processazione dell'antigene che a sua volta attenua l'espressione del major histocompatibility complex (MHC)-II smorzando cosଠl'attivazione delle T cells (Fulton, Reba et al. 2004). In questo modo, una sottopopolazione di macrofagi infettati con la funzione dell'APC modulata, costituisce una nicchia invisibile al sistema immunitario dove il batterio puಠsopravvivere e resistere. Scopo della tesi Schurr (Schurr 2007) si ਠchiesto se la tubercolosi fosse una malattia infettiva o ereditaria. L'autore sapeva molto bene che la tubercolosi puಠessere contratta solo in presenza del patogeno. Con la sua domanda (posta come titolo all'articolo), Schurr ha inteso mettere in evidenza il ruolo essenziale della componente ereditaria ai fini della resistenza alla tubercolosi. Indi per cui la ricerca si ਠincentrata sull'associazione (punto I) e interazione (punto II) tra i geni MyD88 e TIRAP e la tubercolosi. Entrambi i geni funzionano come trasmettitori del segnale dai recettori esterni alla cellula fino all'interno del nucleo dove avviene la trascrizione di geni capaci di innescare la risposta immune, innata e adattativa. Inoltre, la loro posizione su cromosomi distinti (indipendenza) e la loro comune funzione (trasmissione del segnale) rende plausibile l'ipotesi che i geni interagissero. Anche quest'anticipazione si ਠdimostrata valida, offrendo un esempio di epistasi (interazione tra geni non alleli). Inoltre, la letteratura scientifica inerente al coinvolgimento di MyD88 e TIRAP nella tubercolosi presenta notevoli discrepanze, soprattutto nel delicato campo degli studi di associazione. Topi “knockout” per MyD88 mostrano una produzione di TNF-?, IL-12 e NO molto ridotta in risposta all'infezione dell'MTB e muoiono in 4 settimane (Fremond, Yeremeev et al. 2004). Topi “knockout” per TIRAP, invece, riescono a controllare efficacemente l'infezione da MTB (Fremond, Togbe et al. 2007). Il Single-nucleotide polymorphism (SNP) C558T di TIRAP ਠassociato con la suscettibilità  alla tubercolosi meningea (Hawn, Dunstan et al. 2006, Caws, Thwaites et al. 2008), e quello S180L conferisce protezione contro la malaria e la tubercolosi (Khor, Chapman et al. 2007). Studi successivi non hanno confermato il ruolo protettivo di S180L (Nejentsev, Thye et al. 2008, Miao, Li et al. 2011), TIRAP (rs352165 and rs352167) e MyD88 (rs4988457 and rs6767684) contro la tubercolosi (Khor, Chapman et al. 2007, Nejentsev, Thye et al. 2008). Alla luce di queste discrepanze emerse, perfino all'interno dello studio dello stesso SNP (rs81777374) in differenti etnie, si ਠdeciso di investigare il ruolo di questi SNPs nei malati di tubercolosi polmonare nella popolazione italiana. In aggiunta, il M. tuberculosis ha l'abilità  di passare dalla forma attiva a quella dormiente. Pertanto i geni MyD88 e TIRAP potrebbero influenzare diversamente le due forme d'infezione. In questo caso, l'eterogeneità  dei pazienti (con infezione attiva e con infezione latente) puಠridurre notevolmente il potere discriminante del test statistico (caso-controllo).