Studio dei fattori con azione regolatoria sui processi proliferativi ed apoptotici indotti da HTLV nei precursori ematopoietici CD34+

Data inizio
1 gennaio 2003
Durata (mesi) 
24
Responsabili (o referenti locali)
Bertazzoni Umberto
Parole chiave
HTLV , CELLULE CD34+ , MOLECOLE HLA , PRECURSORI EMATOPOIETICI , INTERAZIONI VIRUS-CELLULA UMANA , APOPTOSI , TELOMERASI

Base di partenza
I retrovirus umani Human T-cell leukemia di tipo 1 e 2 (HTLV-1 e HTLV-2) infettano entrambi le cellule T e in particolare HTLV-2 e' stato identificato per la prima volta in una linea cellulare di tipo T derivata da un paziente con leucemia a cellule capellute (1). Sebbene HTLV-1 e HTLV-2 siano molto vicini dal punto di vista strutturale e genomico, differiscono sensibilmente per quanto riguarda la patogenicita' e il tropismo cellulare. HTLV-1 e' stato riconosciuto come l'agente eziologico della leucemia a cellule T dell'adulto (ATL) ed e' anche associato alla paraparesi spastica tropicale (TSP) (2,3). Per quanto riguarda l'HTLV-2 non e' stata ancora riscontrata una relazione precisa tra infezione e malattie ematopoietiche (4-7). Tuttavia l'infezione in vitro di cellule T da HTLV-2 provoca proliferazione e trasformazione cellulare (6,8,9). Inoltre l'HTLV-2 si riscontra in alcuni pazienti con malattie linfoproliferative e neurodegenerative e in circa il 5-10% dei casi in tossicodipendenti coinfettati da HIV-1. L'HTLV-1 e' in grado di infettare sia cellule CD4+ che CD8+ mentre l'HTLV-2 ha un tropismo preferenziale per le CD8+ (10-13).
L'infezione da HTLV induce gravi disfunzioni del sistema immunitario, tra cui la proliferazione spontanea dei linfociti T, di cui si ritiene sia il principale responsabile la proteina trans-regolatoria Tax, codificata dal gene virale px (14). Infatti, oltre ad agire sulle sequenze virali LTR, allo scopo di promuovere la trascrizione dell'RNA virale, Tax e' in grado di transattivare sia i promotori di geni eucariotici eterologhi coinvolti nell'attivazione e proliferazione dei linfociti T, sia un gran numero di geni codificanti per le citochine.
Ulteriori studi hanno mostrato come anticorpi diretti contro Tax siano spesso presenti nel siero di individui infettati (15), mentre una risposta immunitaria cellulo-mediata specificatamente rivolta contro la proteina Tax sia riscontrabile in una significativa percentuale di pazienti TSP e pazienti affetti da mielopatia HTLV- associata (HAM). E' stato inoltre confermato che cellule infettate da HTLV-1 secernono un'ampia varieta' di chemochine e che Tax e' capace di indurre l'espressione di un certo numero di geni codificanti per i suddetti mediatori cellulari (16).
Recentemente il nostro gruppo di ricerca ha osservato un'azione diretta di HTLV-2 sui precursori ematopoietici CD34+ proteggendoli dall'apoptosi e stimolandone la proliferazione (17). Si ritiene che questo effetto mitogenico sia fortemente dipendente dall'ambiente cellulare dell'ospite infettato e che le proteine virali dell'envelope possano direttamente influenzare l'omeostasi dei progenitori delle cellule del sangue. Si e' dimostrato che il virus HTLV-2 promuove la secrezione di CC-chemochine, in particolare MIP-1a, in colture primarie ottenute da soggetti infettati (18). Pertanto l'interazione HTLV-2/cellula CD34+ fornisce un modello unico per studiare gli effetti degli stimoli virali su specifici bersagli cellulari.
Scopo del nostro studio e' quello di analizzare gli effetti biologici di HTLV sui precursori ematopoietici CD34+, sia isolati direttamente dal sangue periferico di individui sani sia in coltura continua, quale la linea cellulare TF-1 IL-3 dipendente.
In un nostro studio precedente, e' stato messo in evidenza che il ceppo Mo di HTLV-2 derivato da cellule T, ma non da cellule B, e' in grado di salvare le cellule TF-1 e le cellule primarie CD34+ di midollo osseo dalla apoptosi indotta da privazione di IL-3 (17).
In un nostro studio recente si e' altresi' dimostrato che l'HTLV-2 induce la sopravvivenza e la proliferazione cellulare delle TF-1 poste in assenza di IL-3 o di altri fattori di crescita. Questi effetti venivano osservati soltanto nel caso in cui HTLV-2 era isolato da cellule T.
Si dimostrava inoltre che il contatto tra TF-1 e HTLV-2 induce l'attivazione del sistema JAK/STAT e in particolare di STAT 5 e che HTLV-2 e' in grado di indurre la produzione di GM-CSF, INF-gamma e SCF. In effetti l'attivazione delle STAT ad opera di HTLV-2 viene operata da GM-CSF e da INF-gamma. Questi risultati suggeriscono che l'interazione di HTLV-2 con le cellule CD34+ porti alla induzione dell'espressione di citochine che, per mezzo della attivazione delle STAT, possono influenzare la capacita' rigenerativa delle cellule stesse e la risposta immune a HTLV-2 (19).
I retrovirus HTLV-1 e 2 sono soprattutto virus T linfotropi, esplicanti in vivo un'infezione preferenziale nei confronti rispettivamente dei linfociti T CD4 e CD8 positivi. Comunque in alcuni pazienti è stato recentemente dimostrato che sia HTLV-1 che HTLV-2 possono infettare non solo linfociti T, ma anche monociti e linfociti B (10, 20).
Il nostro gruppo di ricerca, oltre ad avere dimostrato che il virione HTLV-2 svolge un effetto mitogenico sui precursori ematopoietici CD34+, ha evidenziato che questo fenomeno è inversamente correlato alla presenza ed al numero di molecole HLA di classe II legatesi all'envelope durante il processo di gemmazione dei virioni (17). Le molecole HLA di classe II, oltre ad intervenire nella presentazione dell'antigene, possono mediare un effetto biologico trasmettendo un segnale alle cellule che le esprimono o ad altre cellule attraverso il recettore CD4, il loro naturale ligando. Sebbene il virus HTLV-2 sia stato identificato e caratterizzato geneticamente diversi anni fa, gli antigeni virali di superficie ed i rispettivi recettori cellulari rimangono sconosciuti. Il nostro studio si proporrebbe quindi di caratterizzare gli antigeni virali HLA-associati coinvolti nel legame di HTLV-2 alle cellule CD34+, per poi identificare i fattori che proteggono le cellule TF-1 CD34+ dall'apoptosi.
Il controllo dell'apoptosi è un processo complesso coinvolgente diversi prodotti genici incluso il fattore Bcl-2, frequentemente deregolato nelle malattie neoplastiche umane. E' noto che l'attivazione della telomerasi è un evento critico nell'immortalizzazione delle cellule umane, che la presenza di telomerasi permette alle cellule di proliferare senza tuttavia esserne il promotore, e che l'aumento della sua espressione non determina cambiamenti tipicamente associati alle trasformazioni maligne. Il ripristino dell'attività telomerasica è accompagnata dall'espressione ectopica della subunità catalitica hTERT (21) ed il meccanismo attraverso cui la telomerasi è espressa nelle cellule somatiche sembra coinvolto nella regolazione trascrizionale del gene hTERT (22). Uno studio recente ha evidenziato un legame tra la deregolazione dell'espressione di Bcl-2 e l'attività telomerasica (23). Recentemente è stato riportato che cellule infettate in vitro da HTLV-1e HTLV-2 presentano un' elevata espressione di Bcl-2 ed anche di Bcl-XL, un altro importante fattore anti-apoptotico (24). L'espressione di Bcl-XL risulta marcatamente aumentata anche in cellule leucemiche ottenute da pazienti ATLL e la sua espressione sembra correlare con la gravità della malattia (24). Come in altre malattie neoplastiche, questi dati supportano l'ipotesi che espressioni aberranti di Bcl-XL possano aumentare la sopravvivenza di cellule infettate dal virus come pure la loro resistenza a segnali apoptotici, contribuendo in questo modo all'induzione della leucemia sostenuta da HTLV-1. Tuttavia, altri studi indicano che Bcl-2 e Bcl-XL possano agire indipendentemente e che in alcuni tipi cellulari le due proteine mostrano differenti capacità nel controllo dell'apoptosi (25). Il nostro gruppo di ricerca ha recentemente evidenziato che l'attività telomerasica è significativamente aumentata nelle cellule periferiche CD34+ esposte a HTLV-2 derivato da cellule T e che questo aumento è correlato all'espressione di Bcl-2 (26). In considerazione di ciò sarà particolarmente interessante valutare i segnali virali responsabili dell'attivazione telomerasica e dell'espressione di Bcl-2/Bcl-XL nelle cellule progenitrici ematopoietiche CD34+.

Partecipanti al progetto

Attività

Strutture