Il diabete di tipo 1 (T1D) è un disturbo autoimmune cronico in cui il sistema immunitario distrugge selettivamente le cellule beta dell'insulina che producono le isolotti pancreatici. Questa distruzione porta ad una carenza assoluta di insulina, che richiede la terapia esogena di insulina di lunga durata.

Principi fondamentali del sistema di completamento

Il sistema di integrazione è un componente evolutivo antico dell'immunità innata composto da più di 30 proteine solubili e a membrana. Queste proteine circolano in uno stato inattivo e si attivano in una cascata strettamente regolamentata durante l'incontro con gli agenti patogeni, le cellule danneggiate o altri segnali di pericolo.

L'attivazione di C3 genera C3a e C3b, che mediano diverse funzioni di effetto: C3b opsonizza gli obiettivi per la fagocitosi, C3a agisce come un anafilatossina che promuove l'infiammazione, e ulteriori passi di cascata portano alla formazione di C5 convertasi, generando C5a (un fattore potente chemoattractant) e C5b.

Nelle persone sane, il complemento funziona come un sistema di sorveglianza preciso, eliminando gli agenti patogeni e sgomberando i detriti cellulari mantenendo l'autotolleranza. La disregolazione di questo sistema, sia a causa di varianti genetiche, infiammazione cronica, o processi autoimmuni, può portare a danni non voluti ai tessuti ospitanti.

Completamento in T1D Pathogenesis

Associazioni genetiche

Gli studi di associazione genoma hanno identificato i loci di rischio vicino ai geni correlati a complemento, compresi quelli che codificano C4, C3, e i regolatori come CFH e CFHR cluster gene.

Prodotti di attivazione del completamento in Siero e tessuti

Numerosi studi hanno riferito alti livelli di frammenti di attivazione complemento, come C3a, C5a, e il MAC solubile (sC5b-9), nella circolazione di individui con l'attivazione di recente-onset T1D rispetto ai controlli sani.

Autoanticorpi e compensazione di ingresso

Gli anticorpi contro l'insulina, il decarbossilasi dell'acido glutamico (GAD65), l'antigene dell'isolotto-2 (IA-2), e il trasportatore di zinco 8 (ZnT8) sono marcatori serologici di T1D.

Vulnerabilità della cella beta per l'attacco del completamento

Le cellule beta sono intrinsecamente suscettibili di un infortunio complementare a quello intermedio, perché esprimono livelli relativamente bassi di proteine di regolazione del complemento a membrana (ad esempio, CD55 e CD59) rispetto ad altri tipi di cellule. In condizioni protinfiammatorie, come l'esposizione a citochine come interferon-γ e il fattore di necrosi tumorale-α, l'espressione di questi regolatori può essere ulteriormente abbassata, rendendo le cellule beta formazioni di formazione delle cellule di formazioni di formazioni di vintasi ancora più vulnerabili.

Meccanismi della distruzione cellulare Beta-Mediated del completamento

Inflammazione tramite Anaphylotoxins

La generazione di C3a e C5a durante l'attivazione di complementi ha profondi effetti proinfiammatori. Queste anafilattrici si legano ai rispettivi recettori (C3aR, C5aR1 e C5aR2) espressi su una varietà di cellule immunitarie, comprese le cellule di masto, i macrofagi, i neutrofili e le cellule dendritiche.

Opsonizzazione e Phagocytosis

Deposizione di C3b e dei suoi prodotti di guasto (iC3b, C3dg) sulla superficie delle cellule beta serve come una potente opsonina, marcando queste cellule per l'eliminazione da parte dei fagociti che esprimono i recettori di complemento (CR1, CR3, CR4). Macrofages e cellule dendritiche che si trovano nell'area peri-islet possono incitare detriti cellulari otizzati o cellule di reazione, elaborazione e altri processi.

Lisi Membrana-Mediata

L'assemblaggio del complesso di attacco a membrana sulla membrana del plasma beta-cellula provoca la morte diretta delle cellule mediante necrosi. Data la bassa espressione del CD59 (che impedisce l'inserimento MAC) sulle cellule beta vivo, queste cellule sono altamente suscettibili alla lisi dipendente dal MAC.

Crosstalk con immunità adattiva

C3a e C5a modulate T differenziazione cellulare e sopravvivenza: C5aR segnalazione su cellule T promuove Th1 e Th17 risposte mentre sopprime l'attività T cell (Treg) di regolazione. Questo stimola l'equilibrio immunitario lontano dalla tolleranza e verso l'autoimmunità. Inoltre, i frammenti di complemento migliorano l'attivazione delle cellule BCD e la produzione di anticorpi, compreso il

Obiettivo terapeutico del completamento in T1D

Data la prova di montaggio del ruolo di complemento nella patogenesi T1D, si stanno esplorando diverse strategie terapeutiche per dar vita all'attivazione del complemento, preservando le funzioni essenziali di difesa degli host, che si trovano nello sviluppo preclinico o nelle prime sperimentazioni cliniche, e mirano ad intervenire a diversi passi della cascata.

C1 Inibitori

C1 inibitore di sterza (C1-INH) è un inibitore di proteasi serina naturale che blocca le vie classiche e lectin attivando C1r, C1s, e MASP-2. Il ricombinante C1-INH umano (conestat alfa) è approvato per l'angioedema ereditario ed è in fase di attivazione per varie condizioni infiammatorie.

Inibitori C3 e C5

La formazione di embrioni di C3 o C5 può fornire una vasta soppressione delle funzioni di effetto o complemento. La compstatina di C3 e la sua amministrazione analogica (AMY-101) bloccano la clevage di C3, impedendo la generazione di tutti i frammenti a valle.

Recettore di compensazione solubile 1 (sCR1)

SCR1 (noto anche come TP10) è una forma solubile ricombinante del ricevitore CR1 che agisce come recettore del decoy, bloccando tutte e tre le vie di attivazione accelerando il decadimento di C3 e C5 convertasi. Nei modelli animali di T1D, il trattamento sCR1 ridotto la deposizione di complemento su isolotti e i risultati migliorati dopo il trapianto di isolotto.

Regolatori di composizione ondulati

Invece di inibire direttamente l'attivazione, un'altra strategia è quella di migliorare la regolazione endogena del complemento. Ciò può essere ottenuto mediante la fornitura di proteine regolamentari ricombinanti (ad esempio, fattore solubile H, CD55 solubile) o con l'espressione upregolante di regolatori di membrana sulle cellule beta utilizzando la terapia genica.

Interferenza del RNA e modificazione del gene

I progressi nella interferenza del RNA (RNAi) e CRISPR/Cas9 modificano le possibilità aperte per la selenziazione dei geni complementari specificamente nei tessuti coinvolti in T1D. siRNA targeting C3 o C5 potrebbero essere consegnati al pancreas utilizzando i vettori di editing nanoparticella, riducendo l'attivazione del complemento locale senza effetti sistemici.

Sfide e considerazioni

Rischio di infezione

Il completamento svolge un ruolo essenziale nella difesa contro i batteri incapsulati, in particolare nei Neisseria meningitidis. L'inibizione sistemica a lungo termine di C3 o C5 aumenta significativamente il rischio di inibizione meningococcale e di altre infezioni, come osservato nei pazienti trattati con eculizumab. Per i pazienti T1D che conferiscono il tessuto in genere immunocompetente, questo rischio deve essere accuratamente pesato contro potenziali benefici.

Ritmo dell'intervento

L'attivazione del completamento sembra essere un evento precoce nella patogenesi T1D, che si verifica anche prima dell'apparizione di anomalie glicemiche. Interventi che bloccano il complemento può essere più efficace se avviato durante la fase preclinica, in individui positivi per gli autoanticorpi multipli che hanno alto rischio di progredire nella prevenzione della malattia clinica. Questa finestra di opportunità, nota come fase 1 o fase 2 T1D, allinea con gli sforzi in corso di sperimentazione a lungo.

Biomarcatori per il monitoraggio

Per valutare l'efficacia delle terapie integrate, sono necessari biomarcatori affidabili di attivazione e salute delle cellule beta. La misurazione del plasma C3a, C5a e sC5b-9 può indicare l'attivazione di complementi sistemici.

Le direzioni future

Trial clinico

Nonostante i promettenti dati preclinici, solo una manciata di studi clinici hanno valutato l'inibizione del complemento in T1D. È in corso una prova di fase 2 dell'inibitore C1 conestat alfa in T1D (CTRI/2020/05/025407) che sta indagando sulla sicurezza dell'eclettrizzazione C5 in combinazione con i risultati di test immunosuppressivi per gli effetti del trapianto dell'i.

Terapie combinate

Considerata la complessità dell'autoimmunità T1D, l'inibizione di complemento di singolo grado non può essere sufficiente per fermare la distruzione delle cellule beta. Combinando gli inibitori di complemento con gli agenti che mirano alla co-stimolazione delle cellule T (ad esempio, abatacept) o la deplezione delle cellule B (ad esempio, rituximab) potrebbe sopprimere sinergicamente sia l'immunità innatale che adattativa.

Medicina personalizzata

I polimorfismi genetici nei componenti e regolatori di complemento possono influenzare l'attività di complemento di base di un individuo e la risposta alla terapia. Ad esempio, i pazienti con numero di copia C4 basso potrebbero beneficiare di più dall'inibizione di percorso classico, mentre quelli con varianti CFH potrebbero richiedere un blocco alternativo di percorso.

Conclusioni

Il sistema di complemento svolge un ruolo multiforme e non ridondante nell'immunopatia del diabete di tipo 1. Dall'iniziare l'infiammazione tramite anafilatossine all'opsonizzazione delle cellule beta per la distruzione e migliorare le risposte immunitarie adattative, l'attivazione di complemento contribuisce praticamente a ogni fase dell'uccisione di cellule beta autoimmune.