Bradichinina e patogenesi dell’Angioedema Ereditario Prof. Fabio Almerigogna

2. Bradichinina e patogenesi dell’Angioedema Ereditario Prof. Fabio Almerigogna Dipartimento di Medicina Interna - S.O.D. Immunoallergologia Firenze 26 Giugno 2012

3. Definizione di Angioedema “Edema localizzato, profondo, del tessuto sottocutaneo o sottomucoso (del tratto gastroenterico e delle vie aeree superiori) provocato da un aumento transitorio di permeabilità dei vasi sanguigni (capillari e venule post-capillari) profondi del derma”.

4. Prime descrizioni di Angioedema La prima descrizione di Angioedema viene fatta risalire a Marcello Donati (1538-1602) a Mantova nel 1586 in un giovane conte allergico all’uovo.

5. Prime descrizioni di Angioedema Successivamente descritto nel 1876 come “Orticaria gigante” dal dermatologo inglese John Laws Milton (1820-1898) a Londra e, nel 1882, dal medico tedesco Heinrich Quincke. DR. HEINRICH IRENAEUS QUINCKE (1842-1922) “most famous for his introduction of lumbar puncture (also called Quincke's puncture) for diagnostic and therapeutic purposes”

6. Prime descrizioni di Angioedema La forma ereditaria dell’Angioedema fu descritta nel 1888 da William Osler che coniò il termine di “Edema Angioneurotico Ereditario”.

7. Prime descrizioni di AngioedemaEponimi Un’ulteriore descrizione fu pubblicata da Henry Martyn Bannister (1844-1920) nel 1894. • Eponimi: • Edema di Quincke. • Malattia di Milton-Quincke. • Malattia di Bannister

8. Orticaria e Angioedema Studio su 554 pazienti – Champion et al. Br J Dermatol 1969; 81: 588 Studio su 220 pazienti – Kozel et al. J Am Acad Dermatol 2001; 45: 387 Studio su 562 pazienti – Nettis et al. Br J Dermatol 2003; 148: 501

9. Definizione di Orticaria Lesioni edematose delimitate e rilevate, talora confluenti, a carico della cute (senza interessamento delle mucose), provocate da aumento transitorio della permeabilita dei piccoli vasi sanguigni del derma superficiale; generalmente le lesioni sono pruriginose. La lesione elementare è il pomfo.

10. Livello della lesione nell’orticaria e nell’angioedema Orticaria Angioedema

11. Numerosi mediatori, tra cui Istamina e Chinine, provocano vasodilatazione e aumento della permeabilità vascolare Da: http://www.pathguy.com/lectures.htm

12. Meccanismi diversi provocanol’aumento della permeabilità dei vasimediato da Istamina e Bradichinina Il meccanismo dell’aumento di permeabilità da parte di istamina e bradichinina è differente: • Su human umbilical vein endothelial cells (Ehringer et al J Cell Physiol 1996) • L’istamina aumenta la permeabilità endoteliale con un meccanismo calcio mediato. • La bradichinina opera con meccanismo calcio-indipendente (non aumenta il Ca-intracellulare). • Su arterial endothelia (Lum et al Am J Physiol 1994) la bradichinina non aumentail Ca intracellulare.

13. Normalità dei livelli di istamina urinaria nei pazienti con HAE durante gli attacchi

14. Confronto tra Orticaria e Angioedema

15. Angioedema Ereditario Nel 1962 Landerman e coll. riscontrarono nei pazienti con forma ereditaria la carenza di un inibitore della Kallicreina plasmatica e nel 1963 Donaldson e Evans descrissero l’assenza nel siero dell’inibitore di C1 esterasi.

16. Struttura e attività del C1 Inibitore C1 inibitore è un “Serpin” (serine-protease inhibitor) descritto da Ratnoff e Lepow nel 1957. E‘ sintetizzato principalmente dagli epatociti, ma anche da monociti, cellule della microglia, fibroblasti, cellule endoteliali e megacariociti.

17. Serpin inhibitory mechanism. Cugno et al. Trends in Molecular Med 2009; 15: 69-78 Active serpin (pink) is characterized by a 5-stranded β-sheet (β-sheet A, cyan) and an exposed reactive centre loop (RCL, green) presenting the P1 residue to the active site of the target protease (gold) a). The initial step is the binding of free protease and active serpin RCL (b). Subsequently, the protease cleaves the RCL. RCL cleavage triggers a profound conformational change within the serpin molecule: the RCL downstream of the scissile bond inserts between strands 3 and 5 of β-sheet A as strand 4, while the protease is translocated to the opposite pole of the inhibitor molecule and deformed, resulting in enzyme inhibition by active-site distortion (c). The complex displays new molecular epitopes that promote cellular internalization and degradation. Therefore, protease-serpin acyl-enzyme complex formation can be viewed generally as biologically irreversible.

18. C1 INH inibisce diverse Serine Proteasi

20. Indipendenti dall’inibizione delle proteasi Legame a E- e P-selectina

21. Soggetti con mutazioni puntiformi che alterano la capacità di C1INH di inibire il complemento, ma non quella di legare altre proteasi non hanno angioedema

22. 85% 15% Consumo C1q/C1INH

23. Trasmissione ereditaria HAE tipo I e II Cromosoma 11q12-q13.1

24. Type II

25. HAE Type III

26. HAE Type III

28. Chinine Met-Lys-Bradykinin Met-Lys-Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg AMINOPEPTIDASI Lys-Bradykinin (Kallidin) Lys-Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg Bradykinin Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg

30. Degradazione enzimatica della bradichinina Carboxypeptidase N Bradykinin-(1-7) Bradykinin-(1-5) Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg Aminopetidase P ACE ACE Neutral endopeptidase

31. Degradazione enzimatica della bradichinina – Attività biologica della desArg-Bradichinina

32. Effetti biologici della Bradichinina

33. Aumento dei livelli di Bradichinina in pazienti con deficit di C1INH e nei trattati con ACE-I

34. Aumento dei livelli di Bradichinina durante le crisi e normalizzazione dopo infusione di C1INH

35. Bradichinina nell’angioedema responsivo ad antistaminici ed in quello idiopatico

36. Recettori della Bradichinina (G protein coupled) B2 espresso costitutivamente distribuzione ubiquitaria broncocostrizione, vasodilatazione, permeabilità B1 espressione indotta da danno tissutale

37. The kallikrein–kinin system Kakoki M, Smithies O Kidney International 2009; 75: 1019-30. (a) Biosynthesis and metabolism of kinins. CPM, carboxypeptidase-M; ACE, angiotensin I-converting enzyme; NEP, neprilysin (endopeptidase 24.11); ECE, endothelin-converting enzyme; red, active peptides; blue, inactive peptides.

38. The kallikrein–kinin system - Receptors Kakoki M, Smithies O Kidney International 2009; 75: 1019-30. (b) Binding of kinins to bradykinin receptors and two intracellular mechanisms for suppression of oxidative metabolism. The thickness of arrows arising from the kinins indicates the relative potency of each peptide to elevate intracellular calcium concentrations. PIP2, phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate; PI-PLC, phosphatidylinositol-specific phospholipase C; IP3, 1,4,5-inositol triphosphate; ER, endoplasmic reticulum; PL, phospholipids; PLA2, phospholipase A2.

39. EDHF = Endothelium-derived hyperpolarizing factor PGI2 = Prostaciclina

40. J Clin Invest. 2002; 109(8):1057–1063 Analysis of vascular permeability. Extravasation of Evans blue dye at 15–30 minutes was much more extensive in C1INH-deficient mice (b) than in wild-type mice (a), particularly after the application of mustard oil to the left ears of the mice. (c) The difference in the amount of extravasation was clearly demonstrated by the rear footpads of mice of each genotype. Administration of human C1INH resulted in reduced vascular permeability, as did the combination of Bk2R deficiency together with C1INH deficiency.

41. J Clin Invest. 2002; 109(8):1057–1063 Spectrophotometric analysis of vascular permeability in footpads. Quantitation of Evans blue dye extracted from the paws of mice of the indicated genotypes, either treated or not treated with intravenous C1INH (C1I), DX88 – Ecallantide (DX), or Hoe140 – Icatibant (Hoe).

42. VASCULAR LEAKAGE Kal FXIIa FXII-PK Activator(s) C1-INH EXTRAVASCULAR COMPARTMENT Paracellular transport Transcytotic transport ENDOTHELIAL CELL ENDOTHELIAL CELL TJ Vescicles eNOS ACy ENDOTHELIAL CELL ENDOTHELIAL CELL AJ G-Pr uPAR CK-1 gC1q-R B2-R s s s s cHK BK HK PK ACE APP FXII INTRAVASCULAR COMPARTMENT Cicardi et al. Curr. Mol Med. 2010

43. Paracellular vs. Transcellularfluidpassage

44. Paracellular vs. Transcellularfluidpassage

45. Paracellular vs. Transcellularfluidpassage

46. 1. High molecular weight (HMW) kininogen and prekallikrein join together in the blood. Prekallikrein is converted to plasma kallikrein by activated Factor XII (factor XIIa and factor XIIf) on the surface of blood vessels. Factor XII activation is increased by plasma kallikrein. 2.Plasma kallikrein then cleaves part of HMW kininogen, producing bradykinin. 3. Bradykinin then activates B2 receptors on the surface of the cells that make up the walls of blood vessels. 4. When activated, the B2 receptors cause the release of fluid, leading to swelling, inflammation, and pain. Da: http//www.kalbitor.com

49. PK, prekallikrein, Kininase I = Carbossipeptidase