Proteine antimicrobiche e peptidi
Le API sono i mezzi più filogeneticamente antichi di difesa immunitaria innata contro l’invasione microbica. Presenti in quasi tutti gli organismi, compresi batteri, piante, insetti, vertebrati non mammiferi e mammiferi, questi piccoli peptidi, spesso cationici, sono in grado di uccidere microbi di diversi tipi, compresi virus, batteri, parassiti e funghi, in gran parte attraverso la distruzione della membrana del patogeno.286 L’espressione costitutiva delle APP si verifica negli esseri umani in aree barriera con una costante esposizione microbica, come la pelle e le mucose. Dopo la stimolazione microbica, si pensa che sia il rilascio di APP preformate che l’espressione inducibile contribuiscano alla difesa precoce dell’ospite.287 È importante notare che non ci sono prove dello sviluppo di una resistenza microbica alle APP che hanno come obiettivo componenti fondamentali della parete cellulare microbica. Alcune APP possono legare e neutralizzare i componenti microbici come l’endotossina, precludendo l’impegno con i TLR e altri PRR, e diminuire l’infiammazione. Molte APP possono potenzialmente ridurre l’intensità della risposta infiammatoria associata alla presenza di tossine batteriche.288-290 Poiché l’endotossinemia è un importante fattore che contribuisce alla MODS neonatale e alla morte con sepsi e NEC,84 le strategie di legame/blocco dell’LPS, compreso l’uso di APP sintetiche, possono avere un impatto positivo significativo sugli esiti.288,291
La proteina battericida/aumentante la permeabilità (BPI) è una proteina di 55 kDa presente nel tratto respiratorio, nei granuli primari dei PMN e nel plasma. BPI esercita un’attività citotossica, antiendotossica e opsonica selettiva contro i batteri gram-negativi.288 Le concentrazioni plasmatiche di BPI erano più alte nei bambini gravemente malati con sindrome da sepsi o insufficienza d’organo rispetto ai bambini gravemente malati senza sindrome da sepsi o insufficienza d’organo, e i livelli di BPI correlavano positivamente con il punteggio di rischio di morte pediatrico.265 Le PMN dei neonati a termine sono carenti di BPI, contribuendo potenzialmente all’aumento del rischio di infezione.292 Mentre i neonati a termine dimostrano un’up-regolazione di BPI nel plasma durante l’infezione, i neonati prematuri hanno mostrato una minore capacità di mobilitare BPI su stimolazione,293 che può contribuire al loro rischio di infezione con batteri gram-negativi. I polimorfismi in BPI aumentano il rischio di sepsi gram-negativa nei bambini, ma l’impatto di questi polimorfismi nei neonati è sconosciuto.294 Rispetto ai PMN degli adulti, i PMN dei neonati a termine producono quantità simili di defensine ma quantità ridotte di BPI ed elastasi.292,295,296 Il trattamento con BPI ricombinante (rBPI21) è stato associato a un migliore risultato funzionale, una riduzione delle amputazioni, ma nessuna differenza nella mortalità in uno studio multicentrico su bambini con grave malattia meningococcica sistemica.297
La lattoferrina è la principale proteina del siero nel latte dei mammiferi (in concentrazioni particolarmente elevate nel colostro) ed è importante nelle difese immunitarie innate dell’ospite. La lattoferrina è presente nelle lacrime e nella saliva e ha un’attività antimicrobica sia attraverso il legame con il ferro sia attraverso un’attività diretta di rottura della membrana attraverso una porzione della sua lattoferrina amino-terminale.298 La lattoferrina è anche un’alarmina (ad esempio, HMGB-1 o IL-33), capace di attivare i leucociti, legare l’endotossina e modificare la risposta dell’ospite agendo come un fattore di trascrizione che regola il decadimento dell’mRNA.299,300 È stato dimostrato che la lattoferrina bovina riduce l’incidenza della sepsi batterica e fungina301,302 e della NEC nei neonati pretermine.303
Il lisozima è presente nelle lacrime, negli aspirati tracheali, nella pelle e nei granuli primari e secondari dei PMN e contribuisce alla degradazione del peptidoglicano nelle pareti cellulari batteriche. La PLA2 secretoria può distruggere i batteri gram-positivi attraverso l’idrolisi dei loro lipidi di membrana.174 L’elastasi PMN è una serina proteasi rilasciata dai PMN attivati con funzione microbicida e si ritiene che abbia un ruolo nel danno infiammatorio osservato con il reclutamento dei PMN, in particolare nel polmone.116,136 La catelicidina e le defensine sono altre APP che possiedono proprietà antimicrobiche.304 La catelicidina è presente nel liquido amniotico, nell’annesso, nella pelle, nella saliva, nel tratto respiratorio e nei leucociti. Le α-difensine sono peptidi ricchi di cisteina di 4 kDa che si trovano nel liquido amniotico, nell’annesso, nella milza, nella cornea, nel timo, nelle cellule di Paneth e nei leucociti. Le β-Defensine si trovano nella pelle, nel tratto gastrointestinale, nel sistema urinario, negli organi riproduttivi (placenta, utero, testicoli, reni), nel tratto respiratorio, nel latte materno, nella ghiandola mammaria e nel timo.
Oltre all’azione microbicida, le APP hanno una vasta gamma di effetti immunomodulatori su molteplici tipi di cellule sia del sistema immunitario innato che di quello adattativo.287,305,306 Questi effetti immunomodulatori includono la produzione alterata di citochine e chemochine, il miglioramento della chemiotassi cellulare e il reclutamento, il miglioramento della funzione cellulare (maturazione, attivazione, fagocitosi, produzione intermedia di ossigeno reattivo), il miglioramento della guarigione delle ferite (neovascolarizzazione, mitogenesi) e la diminuzione dell’apoptosi.
I granuli citosolici del PMN sono ricchi di APP, tra cui α-defensine, lattoferrina, lisozima, catelicidina, PLA2 solubile e BPI. Sono state riscontrate diminuzioni legate all’età gestazionale nella concentrazione nel sangue del cordone ombelicale di diverse APP (catelicidina, BPI, calprotectina, PLA2 solubile, α-defensine) rispetto ai livelli del siero materno.307 Le carenze di APP nel plasma possono contribuire all’aumento del rischio di infezioni associate alla prematurità e la loro assenza può aumentare il rischio di endotossinemia. Rispetto ai neonati a termine, i neonati pretermine hanno mostrato livelli più bassi di β-defensina 2 umana nel sangue del cordone ombelicale.308 L’up-regolazione delle APP (defensine) si verifica nel sangue di adulti infetti309 e bambini (defensine, lattoferrina).310 L’effetto della sepsi sulla produzione di APP plasmatiche nei neonati non è stato studiato in dettaglio.