Multidirectional dysfunction of the immune response in patients with systemic lupus erythematosus

Il lupus eritematoso sistemico (LES) è una malattia autoimmune multiorgano caratterizzata da manifestazioni cliniche multiformi e da un quadro patogenetico dalle molteplici sfaccettature. Lo sviluppo di reazioni allergiche ed eventi infettivi può complicare il decorso del LES ma le relazioni intercorrenti tra la malattia e queste due tipologie di eventi immuno-mediati sono scarsamente conosciute. La disponibilità di strumenti accurati per stratificare i pazienti in endo/fenotipi omogenei e per guidare trattamenti personalizzati è ancora un bisogno insoddisfatto. Nonostante il potenziale ruolo patogenetico delle cellule T nel LES, esistono poche conoscenze riguardo alle caratteristiche delle risposte T antigene-specifiche, sia dal punto di vista quantitativo che qualitativo. A partire da una serie di dati clinici che mostravano un'associazione tripartita tra riacutizzazioni di malattia, eventi infettivi e allergici, è stato disegnato uno studio finalizzato a identificare e caratterizzare le risposte T cellulari dirette contro peptidi derivati da istoni, virus di Epstein-Barr (EBV) e albumina penicilloilata in pazienti con LES, confrontati con pazienti con arterite di Takayasu e controlli sani. I dati genetici hanno confermato che l'allele DRB1*03:01 del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) di classe II è un fattore di rischio per il LES e ha rivelato nuove associazioni tra l'allele DRB1*11:01 e lo sviluppo di manifestazioni allergiche ed infettive e tra DRB1*07:01 e un minor tasso di infezioni. Le cellule T staminali della memoria (TSCM) erano espanse in pazienti con LES, fornendo un possibile correlato biologico per lo stato di infiammazione cronica caratteristico della malattia. Grazie alla visualizzazione diretta ex vivo in citometria a flusso delle cellule T antigene specifiche grazie a tetrameri di MHC, è stato possibile rilevare che i pazienti con LES e in particolare i soggetti con anticorpi antiDNA sono portatori di cellule T specifiche per istoni. Le cellule T specifiche per albumina penicilloilata hanno identificato soggetti con allergia a beta-lattamici. Le cellule specifiche per EBV sono state rilevate (come atteso) in pazienti e controlli. Le tre popolazioni di cellule antigene specifiche hanno mostrato pattern paralleli di variazione dimensionale e le risposte citochiniche ad un singolo epitopo di interesse hanno mostrato l'attivazione di multiple vie di segnale infiammatorio, suggerendo la presenza di interferenze reciproche tra risposte antimicrobiche, allergiche e autoreattive. Le cellule T effettrici della memoria e regolatrici specifiche per istoni ed EBV diminuivano in corso di attività di LES, forse come riflesso di una loro delocalizzazione periferica nel contesto dei tessuti bersaglio e di un'insufficiente risposta antinfiammatoria. In fase di attività di malattia le TSCM anti EBV risultavano analogamente diminuite, al pari delle risposte citochiniche all'EBV, indicando potenzialmente fenomeni di differenziazione incongrua dei precursori degli effettori e la presenza di risposte antivirali non efficaci. Questi dati suggeriscono l'esistenza di una disfunzione multidirezionale della risposta infiammatoria, potenzialmente tracciabile e identificabile come obbiettivo di trattamento attraverso lo studio delle risposte T cellulari, come caratteristica clinica e fisiopatologica del LES.

Systemic lupus erythematosus (SLE) is a multi-organ autoimmune disease characterised by protean clinical manifestations and multifaceted pathogenic background. Allergic reactions and infectious events complicate the course of SLE but their reciprocal correlations are poorly understood. Availability of accurate tools to stratify patients with homogeneous endo/phenotypes and guide personalised treatments is still an unmet need. Despite the potential pathogenic role of T cells in SLE, little is known about the quantitative and qualitative features of antigen-specific T cell responses. Based on clinical data demonstrating a tripartite association between disease flares, allergic and infectious events, a multi-step experimental plan was designed to seek and characterise antigen-specific T cells recognising histone-, Epstein-Barr virus (EBV)- and penicilloylated albumin-derived peptides in patients with SLE in comparison to patients with Takayasu’s arteritis and healthy controls. Genetic studies confirmed that human leukocyte antigen (HLA)-DRB1*03:01 is a risk factor for SLE and revealed novel associations among DRB1*11:01, allergic and infectious events, and between DRB1*07:01 and infection protection. Stem-cell memory T cells (TSCM) were expanded in patients with SLE possibly accounting for persisting inflammation. Using direct ex vivo visualisation of antigen-specific T cells stained with class II HLA tetramers through flow cytometry, histone-specific CD4+ T cells were selectively detected in patients with SLE and their accumulation in the peripheral blood associated with the presence of anti-DNA antibodies. Penicilloylated albumin-specific T cells identified patients with beta-lactam allergy. EBV-specific cells were detected as expected in patients and controls. Variations in the size of the three types of antigen-specific T cell populations were reciprocally correlated and cytokine responses to isolated epitopes revealed activation of multiple inflammatory pathways suggesting cross-contamination between antimicrobial, allergic and autoreactive responses. Histone-specific and EBV-specific effector memory T cells and T regulatory cells decreased during SLE flares, possibly reflecting peripheralization into target tissues and defective anti-inflammatory responses. EBV-specific TSCM also decreased and EBV-induced cytokine responses were impaired during active phases of the disease possibly indicating mis-differentiation of precursors, and ineffective antiviral responses. These data support the existence of a multidirectional dysfunction of the immune response, possibly traceable and targetable through T cell responses, as a pathophysiological and clinical hallmark of SLE.