Applicazioni cliniche delle biotecnologie mediche

Struttura della cute e degli annessi cutanei

La cute umana ha una parte superficiale detta epidermide che è composta da diversi strati di cheratinociti, separata dal derma da una membrana detta giunzione dermo-epidermica o membrana basale. C’è poi il derma ricco di cellule (es. fibroblasti), dove finisce il derma c’è tessuto adiposo (ipoderma) che confina con muscolo.

Funzioni della cute

• Barriera fisica
• Termoregolazione: nel derma c’è una ricca vascolarizzazione e innervazione, attraverso vasocostrizione e dilatazione la cute è importante per la termoregolazione
• Difesa immunologica: la cute è un organo immunologico a tutti gli effetti, si parla di skin immune system, alterazione di questo sistema danno diverse patologie a base immunitaria
• Funzione metabolica: di nutrizione
• Funzione sensoriale
• Funzione erogena

La superficie assoluta è di 1.50/2 m². Lo spessore va da 0.5 a 2-3 mm. È l’organo più grande che abbiamo e pesa circa 5 Kg.

La cute umana, con colorazione con ematossilina/eosina appare come divisa in varie zone, c’è uno strato di cute che si desquama (strato corneo), l’epidermide, la membrana basale e il derma, posso vedere vasi, ghiandole, minimi infiltrati cellulari (perché cute è sana), il derma si divide in superficiale, medio e profondo.

Epidermide

• Strato basale Sede dell’attività proliferativa dove risiedono le cellule staminali. Attività proliferativa mitotica. Cellule cilindriche con nucleo voluminoso e citoplasma basofilo per l’RNA. Contengono emidesmosomi e tonofilamenti (precursori cheratina).
• Strato spinoso Malpighiano o mucoso. È germinativo nelle parti più profonde e presenta nuclei piccoli e citoplasma eosinofilo.
• Strato granuloso Sono cellule piatte. Citoplasma infarcito di una sostanza solida, granulare = cheratoialina. Lo spessore di questo strato è inversamente proporzionale alla rapidità del processo di cheratinizzazione. In alcune malattie viene a mancare.
• Strato lucido Nucleo atrofico, ripiene di gocce di eleidina (precursore cheratina) presente nelle zone palmo-plantare soprattutto.
• Strato corneo anucleato. Formato da cellule morte, essiccate, appiattite. Ogni giorno si perdono 4-5 gr di cheratina. Questa conferisce spiccata resistenza agli enzimi proteolitici e agli acidi e agli alcali.

Il turnover dell’epidermide: nello strato basale cellule muovono upward, verso esterno. Tempo di differenziamento circa un mese. Nello strato basale c’è il 5-10% di cellule staminali, queste sono ricche in beta1 integrine (non marker assoluto di cell stam). Per isolare le cellule staminali si sfrutta la loro adesione, facendo aderire cheratinociti al collagene 4^° (ligando elle beta1 int): cellule che aderiscono prima altissimi livelli di beta1 quindi sono cellule staminali; aderiscono overnight transient amplifying cells che proliferano ma non sono staminali; quelle che non aderiscono sono quelle che non contengono beta1 e quindi sono differenziate.

Il processo di cheratinizzazione è la differenziazione della pelle:

1. Incorporazione, nei filamenti intermedi cheratinici di polipeptidi di peso molecolare elevato
2. Comparsi di nuovi legami inter ed intracatenari
3. Altre modificazioni post-traduzionali (es. fosforilazione)
4. Reazione della molecola di cheratina con la filaggrina

Raggi ultravioletti

I raggi ultravioletti sono la prima causa di apoptosi nella cute, stimolano induzione di apoptosi dei cheratinociti e rallentamento del ciclo cellulare, possono determinare un danno al DNA. È importante per l’omeostasi dell’epidermide, questa è garantita da: Proliferazione dei cheratinociti, Differenziamento dei cheratinociti, Apoptosi dei cheratinociti.

Il desmosoma è in tutte le aree di contatto cellula-cellula. È essenziale perché i cheratinociti aderiscano l’uno all’altro. È ricco di proteine che sono tra l’altro in connessione con filamenti del citoscheletro. Patologie autoimmuni con Ab-autoimmportano a non adesione.

I melanociti determinano il colore della nostra pelle, sono nello strato basale in mezzo alle cellule che proliferano, stessa origine embrionale dei neuroni. Fondamentale per proteggerci dai danni al DNA. Melanogenesi mediato da tirosinasi: Tirosina dopa dopachinone eu e feu mediati da trisosinasi per diventare feu serve citosina.

L’unità melanica è quella che fa sì che la nostra pelle si colori, è data da melanociti, melanosomi e cheratinociti. Il melanocita, attraverso i melanosomi porta in giro granuli di melanina che si accumulano nei cheratinociti. Eumelanina è tipica dei negroidi e dei caucasici mentre la feu è tipica dei celtici.

Le cellule di langherhans hanno un corpo cellulare e dei prolungamenti, sono cellule immunologiche localizzate a livello sopra-basale (sopra agli strati che proliferano), queste cellule costituiscono la prima difesa immunitaria, catturano l’Ag e presentano l’Ag ai linfo T, viaggiano nel linfonodo regionale. Non vengono visualizzate con colorazioni normali ma con Ac in Immunoistochimica o immunofluo.

La membrana basale (GDE giunzione derma-epidermide) è ricchissima in proteine ed è essenziale per permettere l’adesione epidermide-derma, ci sono patologie in cui l’adesione viene persa si formano bolle. Favorisce anche gli scambi. Emidesmosomi che garantiscono adesione tra cheratinociti dello strato basale e derma sottostante. Emi è una struttura specializzata, elettrondensa, contiene diverse proteine come integrine (beta4 e alpha6), plectina e BP180.

Derma

Lo spessore del derma è di 0.5-3 mm, presenta rientranze dette papille dermiche, tra le papille ci sono creste epidermiche interpapillari. Contiene fibre elastiche, collagene, fibroblasti, mastociti, cellule ematiche. Svolge funzioni di supporto, contiene strutture linfatiche e strutture vascolari che arrivano fino alle papille dermiche. I vasi servono per termoregolazione e per trasportare nutrimento. Strutture linfatiche servono per trasportare Ag. Ci sono anche terminazioni nervose tattili, termiche e dolorifiche.

Le sostanze neurotrofiche come il NGF (nerve growth factor) sono prodotte da cheratinociti, è la sostanza fondamentale per l’innervazione. Dai gangli dorsali l’impulso nervoso arriva in periferia nella cute, cheratinociti producono NGF, questo prende la via detta antidromica e arriva al corpo cellulare del neurone, lì mantiene, sintetizza e non fa morire il neurone. Topo KO per NGF non ha innervazione.

Nel derma ci sono anche annessi cutanei ossia ghiandole sebacee (quasi sempre associate al pelo) e ghiandole sudoripare, infine trovo anche il follicolo pilifero. Ci sono follicoli uniti a una ghiandola sebacea, sono dette unità pilo-sebacee, sebo è composto da molti lipidi. Le ghiandole sudoripare sono di due tipi:

• Apocrine: si auto-distruggono dopo la liberazione delle sostanze, sono responsabili del cattivo odore del sudore. Sono in punti precisi.
• Ecrine: non si auto-distruggono, sono ovunque.

Ipoderma

Parte che si trova sotto al derma, è importante perché ci sono molte patologie che lo riguardano, sono dette ipodermiti, si ha infiammazione dell’ipoderma. È formato anche da tessuto adiposo sottocutaneo. Questo contiene cellule staminali, non è un tessuto inerte ma è altamente metabolico.

Lesioni elementari della cute

• Ragade Si forma per perdita di elasticità della cute. Formate ad esempio da micosi che crescono per microambiente umido (piedi ed ascelle).
• Lichenificazione Vecchio termine per indicare patologia cutanea cronica ad ex. Dermatite atopica. Grattamento stimolo dell’ispessimento della cute e quando questo stimolo è cronico si va incontro a questo fenomeno.
• Eritema Dilatazione dei capillari ed arrossamento cute. Tossidermia allergia da farmaci è caratterizzata da eritema.
• Papula Aspetto rotondeggiante circoscritta, ispessita e dura. Foruncolo senza componente purulenta (diverso da pustola).
• Pomfo Rilevatezza rosea e pruriginosa di breve durata ad ex. orticaria, puntura d’insetto.
• Vescico-bolla Rilevatezze cute piene di liquido. Intradermico o sotto epidermide.
• Nodulo Simile grossa papula solida e dura e palpabile. Benigno o maligno a livello epidermico o derma. Cisti sebacea o melanoma maligno.
• Placca Confluenza di più papule o noduli. Esempio classico è la psoriasi. Malattia linfocitoma.
• Squama Solo di strato corneo, cellule anucleate che fanno desquamare la pelle dopo una scottatura solare. Cheratosi o psoriasi.
• Porpora Rottura di capillari rosso scuro. Non scompare alla digito pressione (come eritema). Vasculiti gravi che coinvolgono anche organi interni.

Dermatosi bollose autoimmuni

Si caratterizzano sulla base degli Ag verso cui gli autoanticorpi si dirigono per poi indurre la malattia. Quando parliamo di patologie di mancata adesione, questa avviene tra un cheratinocita e un altro cheratinocita e avviene tra cheratinociti della membrana basale e derma (queste sono le patologie non acantolitiche). Noi riporteremo delle malattie che hanno come bersaglio delle proteine dei desmosomi (desmogleina 1 e 3). Ci sono malattie con autoanticorpi anche contro Ag di fibrille di ancoraggio o filamenti di ancoraggio. Tutte queste patologie sono diverse ma fanno parte della lack of adhesion diseases.

Pemfigo

È una malattia acantolitica, significa che il distacco avviene tra un cheratinocita e l’altro, il bersaglio sono Ag dei desmosomi, il distacco quindi avviene intraepidermico. È una malattia rara, farmaci orfani.

Classificazione

• Pemfigo volgare Colpisce soprattutto le mucose e in particolare quelle del cavo orale, molti pazienti vengono scoperti dagli odontoiatri. È caratterizzato da mancanza di adesione nell’epidermide bassa. Si faceva biopsia della cute del paziente e con immunofluorescenza diretta vedo che le IgG fluorescenti si depositano tra un chera e un altro. Questo si vede SOLO nel pemfigo. Lacerazioni bocca, palato non guariscono e lembi di mucosa si distaccano con formazione di ulcere. Quando c’è una bolla abbiamo un tetto della bolla e un pavimento della bolla, se tetto e pavimento sono di epidermide allora bolla è intraepidermica, essendo di epidermide il tetto è sottile e quindi si rompe facilmente, per questo in bocca non vedo le bolle. Nel pemfigo, sia cutaneo che mucosale, parlo sempre di bolle flaccide perché si rompono facilmente. Avvengono erosioni mucose desmogleina 3 è prevalentemente espressa nelle mucose, la 1 è espressa qui a livelli bassissimi quindi non può compensare l’attività della 3. Nella cute invece avviene il contrario perché la 1 è molto espressa quindi se ci sono autoanticorpi contro la 3 la 1 va a compensare, per questo le lesioni nella cute sono assenti o limitate. La metodica per diagnosticare pemfigo è l’immunofluorescenza, vedo tramite Ac fluo contro le Ig, accumuli di Ig, si vede un quadro a rete.
• Pemfigo foliaceo Depositi di Ig sono più alti, quasi non si vedono bolle ma si vedono squame e croste, ha tutte le caratteristiche immunomolecolari del pemfigo. Mancata adesione nell’epidermide alta. Immunofluorescenza da quadro sovrapponibile a quella del pemfigo volgare tranne per alcune sottigliezze, distacco è più alto. Autoanticorpi di questi pazienti sono contro la desmogleina 1 dove non c’è la desmo 3 che può compensare quindi lesioni sono principalmente cutanee. Chiamato anche seborroico.
• Pemfigo vegetante È rarissimo, e molto difficile da diagnosticare. Ci sono autoanticorpi contro desmogleina 1. Difficile da diagnosticare perché le lesioni sono vegetanti simile HPV.
• Pemfigo erpetiforme Vescica sotto allo strato corneo, gli autoanticorpi sono diretti sia contro la 1 che la 3.
• Pemfigo paraneoplastico Senza western blot questa malattia non sarebbe mai stata classificata. È caratterizzata da lesioni dolorosissime a livello di bocca e labbra, la lesione è sempre intraepidermica e intercheratinocitaria associato a tumori. Tutti i pazienti avevano autoanticorpi contro le desmogleine e le desmoplachine, periplachine. Tumori associati sono: Lymphoma, Thymoma, Chronic Lymphocytic Leukemia, Waldenstrom's Macroglobulinemia, Sarcoma, Castleman's Disease.
• Pemfigo IgA La struttura a rete che si vede in immunofluo non viene data da depositi di IgG come negli altri ma da IgA. L’Ag target è la desmocollina che fa sempre parte del desmosoma. C’è sempre vescica intraepidermica. Nel campo delle malattie bollose, l’immunofluorescenza non è così affidabile, posso usare kit ELISA, ma ci sono kit solo per desmogleina 1 e 3, es. faccio immuno vedo che c’è deposito, poi vedo con elisa autoanticorpi contro la desmogleina 1 quindi mi oriento. Ci sono tantissime nuove patologie bollose che non coinvolgono desmo 1 e 3, queste possono essere scoperte solo con western blot. Neoplastico. L’istopatologia (ematossilina/eosina) non è assolutamente sufficiente, posso fare citodiagnosi per identificare cellule acantolitiche, con immunofluo diretta o indiretta posso vedere e è presente il tipico profilo di pemfigo e infine con ELISA e WB posso identificare la tipologia. Il pemfigo del cavo orale ha un odore inconfondibile. Cheratinociti quando si distaccano per il fenomeno dell’acantolisi diventano basofili, si colorano con le tipiche colorazioni basofile.

Pemfigoide

Sono patologie che riguardano la giunzione dermo-epidermica. Qui trovo emidesmosomi, fibre e fibrille di ancoraggio, lamina lucida, lamina densa. Queste strutture vengono bersagliate da autoanticorpi che pazienti con pemfigoide hanno nel loro siero. Quindi i punti di attacco sono strutture come emidesmosomi a anche strutture dermiche. Sono caratterizzati da bolle tese, non flaccide. Mentre il pemfigo ha bolle su una cute non infiammata il pemfigoide bollo...