Principali linee di ricerca
Patogenesi delle malattie infiammatorie intestinali
L’Infiammazione è la risposta più comune con cui l’organismo reagisce all’ambiente circostante. La risposta infiammatoria si attiva in presenza di un danno provocato da batteri, traumi, calore o altre cause. A tal riguardo, va precisato che l’apparato gastro-intestinale è unico nel suo genere, in quanto è permanentemente esposto all’ambiente esterno e stimolato da una miriade di antigeni e, inoltre, alberga la flora enterica.
La patogenesi delle malattie infiammatorie immuno-mediate è da tempo oggetto di studio ma, solo recentemente, si è cominciato a far luce sui meccanismi molecolari che ne determinano l’origine e che le accomunano. Questo è vero soprattutto per i disordini infiammatori intestinali complessi, quali, ad esempio, le malattie infiammatorie croniche intestinali (IBD, da ”Inflammatory Bowel Disease”) che originano da una alterata interazione tra genetica, immunità ed ambiente.
Il nostro gruppo di ricerca si occupa principalmente di studiare, attraverso metodiche di biologia cellulare e molecolare, i meccanismi della risposta immunitaria innata che sono coinvolti nell’esordio e nella cronicizzazione dell’infiammazione intestinale e le interazioni tra alcune proteine dell’immunità innata e il microbiota intestinale. Queste ricerche hanno il duplice scopo di contribuire al chiarimento della patogenesi dei processi infiammatori cronici e di trovare e proporre nuove terapie per loro trattamento. A tal fine, le IBD, che includono la malattia di Crohn (MC) e la colite ulcerosa (CU), sono utilizzate come un modello di riferimento.
In particolare, sono state definite le seguenti linee di ricerca:
- interazioni ospite-microbiota;
- risposta immunitaria innata e infiammazione;
- epigenetica e infiammazione;
- biomarcatori non-invasivi di infiammazione intestinale.
1. Interazioni ospite-microbiota
E’ noto che la composizione del microbiota intestinale risulta alterata nei pazienti con IBD, determinando un aumento della quota dei batteri commensali più “aggressivi” a sfavore di quelli più innocui : questa condizione si definisce “disbiosi”.
Scopo di questa ricerca è quello di identificare e isolare ceppi batterici, rappresentativi di una mucosa infiammata e non, dai campioni bioptici di pazienti con IBD e da controlli sani. I ceppi batterici sono poi caratterizzati in vitro ed ex vivo per definirne le proprietà e per studiare la loro capacità di indurre una risposta immunitaria innata più o meno importante. In questo ambito, è stato dato particolare rilievo alla popolazione intestinale di Escherichia coli, che è molto aumentata nell’intestino di pazienti con IBD e che comprende sottospecie caratterizzate da un fenotipo molto “aggressivo”, quali ad esempio i ceppi batterici AIEC (Adherent-Invasive Escherichia Coli) in grado di invadere la mucosa intestinale e quindi di attivare potentemente la risposta infiammatoria, ma anche specie batteriche con spiccate capacità di aderire alla mucosa intestinale, che risultano essere molto “immunostimolatorie”.
Un obiettivo prioritario di questa linea di ricerca è anche il possibile utilizzo di probiotici e prebiotici nel ripristinare una corretta composizione del microbiota intestinale.
2. Risposta immunitaria innata e infiammazione
Recentemente è emersa l’ipotesi che una deficitaria risposta immunitaria innata, inadeguata ad eliminare i batteri che penetrano nella mucosa, costituisca una causa determinante nell’insorgenza delle IBD.
L’immunità innata è mediate da recettori cellulari di riconoscimento batterico (PRR, da “Pattern Recognition Receptors”), che includono fondamentalmente la famiglia dei recettori Toll-like (TLRs, da “Toll-Like Receptors) e i recettori citosolici NLR (da “Nod-Like Receptors), tra cui proincipalmente la proteina NOD2. Questi recettori riconoscono componenti batteriche (definite PAMPs, da “Pathogen Associated Molecular Patterns) presenti su tutte le specie gram-positive e gram-negative. In particolare, la proteina NOD2 riconosce un componente della parete cellulare batterica, il muramil dipeptide, il cui riconoscimento causa una cascata enzimatica intracellulare che si traduce, al suo termine, nella risposta infiammatoria.
Le nostre ricerche mirano a comprendere il ruolo di NOD2 e di altri membri del suo “pathway” molecolare nella patogenesi delle IBD e le interazioni tra NOD2 e altre proteine che mediano importanti meccanismi dell’immunità innata, tra cui ATG16L1, coivolta nel processo autofagico, e XBP1 coinvolta nella risposta delle proteine malripiegate allo stress del reticolo endoplasmatico (ER stress). Queste proteine dell’immunità innata, e altre in via di investigazione, sono anche testate in vitro, in vivo ed ex vivo, quali potenziali bersagli di terapie mirate alla cura delle IBD.
3. Epigenetica ed infiammazione
Recenti studi suggeriscono che i meccanismi epigenetici possano avere un ruolo nella patogenesi dei processi infiammatori cronici.
In questo ambito, le nostre ricerche mirano a investigare la possibilità che alcune famiglie di miRNA possano intervenire nella regolazione dei geni dell’infiammazione, operando sul prodotto del macchinario trascrizionale della cellula. Inoltre, stiamo verificando se la regolazione dell’espressione genica possa avvenire anche in seguito ad un processo di metilazione. Questi studi sono attualmente svolti in vitro, utilizzando linee cellulari epiteliali di intestino umano o murino.
4. Biomarcatori non-invasivi di infiammazione intestinale
Ad oggi, la valutazione dello stato infiammatorio della mucosa intestinale viene effettuato essenzialmente ricorrendo ad indagini invasive, in primo luogo l’endoscopia, costose e non sempre ben tollerate dal paziente. L’utilizzo di biomarcatori di infiammazione consentirebbe di disporre di strumenti non-invasivi e di pronta risposta che potrebbero, almeno in parte dei casi, evitare di ricorrere all’esame endoscopico. Attualmente, esistono diversi marcatori sierologici (poco specifici) e pochi marcatori fecali (molto più attendibili) di infiammazione intestinale. Pertanto, è ancora sentita molto forte l’esigenza da parte dei gastroenterologi di disporre di una più vasta scelta soprattutto di marcatori fecali.
Il nostro gruppo di ricerca sta da tempo studiando le proprietà della proteina HMGB1, una allarmina, come potente mediatore infiammatorio e come biomarcatore di infiammazione intestinale. Inoltre, sta valutando l’inibizione di HMGB1 come possibile nuovo approccio terapeutico al trattamento delle IBD. Altri potenziali marcatori fecali di infiammazione intestinale sono anche in esame.
Queste linee di ricerca sono attuate in collaborazione con Gruppo di Ricerca della UT di Biologia delle Radiazioni e Salute dell’Uomo dell’ENEA di Roma (Primo Ricercatore di II livello: Laura Stronati, Anna Negroni, Ricercatori: Roberta Vitali, Vincenzo Cesi, Assegnista di ricerca: Maria Pierdomenico, Manuela Costanzo, Francesca Palone. Dottorando: Enrica Prete)
Diagnosi e follow-up non invasivo delle malattie infiammatorie intestinali
(markers fecali, ultrasonografia intestinale, RM-intestinale)
Attualmente il centro è all’avanguardia nel panorama nazionale ed internazionale per le tecniche di imaging prive di radiazioni ionizzanti, come ecografia e risonanza magnetica, e nuove metodiche endoscopiche per lo studio del tenue e del colon (video capsula del piccolo intestino e del colon) nella diagnosi e nel follow-up dei pazienti pediatrici con malattie infiammatorie intestinali.
Le principali linee di ricerca riguardano:
- follow-up non-invasivo della rettocolite ulcerosa in età pediatrica: ruolo dell’ecografia del colon e della capsula del colon
- applicazione dell’ecografia del piccolo intestino con contrasto per os (SICUS) nella diagnosi e nel follow-up della malattia di Crohn
- ruolo della RM dell’intestino nella stadiazione della malattia di Crohn e nella definizione dell’attività di malattia
- ruolo della videocapsula del colon nelle malattie infiammatorie intestinali del bambino e dell’adolescente
Terapia biologica in gastroenterologia pediatrica
La UOC è uno dei centri italiani con maggiore esperienza nel campo della terapia biologica con anticorpi anti-TNF α nelle malattie infiammatorie intestinali. E’ coinvolto in vari studi internazionali volti a determinare la sicurezza a lungo termine di tali terapie in pazienti pediatrici affetti da malattia di Crohn e da rettocolite ulcerosa.
Linee di ricerca:
- Valutazione dell’efficacia della terapia biologica con anti-TNFα nell’ottenere la guarigione mucosale - mucosal healing - recentemente identificata come obiettivo essenziale per modificare la storia naturale delle malattie infiammatorie intestinali
- Valutazione dell’efficacia dell’introduzione precoce della terapia biologica con anti-TNFα nelle prime fasi della malattia (approccio Top-Down vs Step-Up)
- Valutazione dell’efficacia e della sicurezza di nuovi farmaci biologici nelle malattie infiammatorie intestinali del bambino
Disordini enterici neuromuscolari - neuroimmunologici
Le principali linee di ricerca in tale campo riguardano:
- La valutazione di infiammazione di basso grado e di interazioni neuroimmuni a vari livelli intestinali in bambini con sindrome dell'intestino irritabile rispetto a controlli sani, utilizzando metodi immunoistochimici e dosaggio della calprotectina fecale. Successiva valutazione della correlazione di tali parametri biologici con la sintomatologia e il pattern fecale.
- La caratterizzazione molecolare del microbiota intestinale a livello della mucosa intestinale in pazienti pediatrici con sindrome dell'intestino irritabile e la valutazione di eventuali alterazioni qualitative della flora batterica in tali pazienti rispetto ai controlli sani. Successiva valutazione della correlazione delle alterazioni microbiche con sottogruppi clinici di pazienti.
- Trial clinico randomizzato, doppio cieco e a gruppi-paralleli, sull’efficacia di probiotici nei bambini con sindrome dell’intestino irritabile.
- Studio di coorte prospettico multicentrico allo scopo di valutare (in doppio cieco controllato da placebo) l’efficacia preventiva del trattamento con probiotici delle diarree acute di origine infettiva sull’incidenza dei disordini funzionali gastrointestinali post-infettivi.
Disordini della motilità intestinale
Le principali linee di ricerca riguardano:
- Studio prospettico sulla valutazione della prevalenza, caratteristiche cliniche, endoscopiche ed istologiche dell'eterotopia di mucosa gastrica in esofago (inlet patch) nella popolazione pediatrica, e correlazione con il quadro fibrolaringoscopico e il profilo pH-impedenzometrico.
- Valutazione della presenza o assenza del pepsinogeno nelle lacrime di bambini con reflusso gastro-esofageo diagnosticato mediante pH-impedenzometria delle 24 h.
- Studio in doppio cieco sull’efficacia di alginato versus placebo, a breve termine e a lungo termine, nel trattamento del bambino piccolo con sintomatologia e segni clinici da reflusso gastroesofageo.
- Studio multicentrico sulla valutazione dell'associazione delle alterazioni laringee e la presenza di reflusso gastro-esofageo, e valutazione della risposta clinica e strumentale dopo trattamento per RGE nei bambini con sintomi cronici laringofaringei.
- Valutazione dell’utilità della pH-impedenzometria nella diagnosi di reflusso gastroesofageo in bambini con sospetto reflusso gastro-esofageo distinti in gruppi secondo l'età e i sintomi riferiti (tipici e atipici), e valutazione del valore predittivo positivo di tale metodica sulla risposta alla terapia anti-GER.
Celiachia
Il centro di riferimento per la celiachia partecipa attivamente a protocolli di ricerca clinica e di base di rilievo internazionale. Le principali linee di ricerca riguardano:
- la diagnosi e il follow up dei bambini con celiachia (diagnostica endoscopica, marcatori sierologici, applicazione critica dei nuovi criteri diagnostici ESPGHAN 2012, nutrizione priva di glutine, diagnostica delle patologie correlate alla celiachia) ;
- i meccanismi patogenetici della celiachia (alterazioni del microbiota intestinale, mediatori molecolari della risposta immune, cofattori ambientali alla base dello sviluppo della malattia).
Allergia alimentare, patologie correlate e nutrizione
Le linee di ricerca inerenti all’allergia alimentare riguardano la validazione dei test diagnostici attualmente a disposizione correlandoli al test di provocazione orale nelle patologie gastrointestinali (malattia da reflusso gastro-esofageo, iperplasia nodulare linfoide). Sono in corso protocolli di ricerca sulla diagnostica e il trattamento delle enteropatie eosinofile, con particolare riguardo all’esofagite eosinofila (indagini molecolari e terapie avanzate).
Vengono attuati protocolli di ricerca per il trattamento medico-chirurgico (alimentazione enterale tramite sondino naso-gastrico e gastrostomia percutanea) delle disfagie in bambini con malattie neurologiche e grave handicap psicomotorio.