Familial Hypercholesterolaemia (FH) is a rare genetic disease characterized by elevated plasma cholesterol and premature cardiovascular death. We have previously shown that heterozygous FH subjects and murine models (LDLR-KO mice) present an increased immune-inflammatory response mainly due to a dysfunctional suppressive function of Treg. We tested whether metabolic manipulation of Treg would improve their suppressive function and develop a humanized model of dyslipidemia to study human Treg cellular therapy for FH. We identify Srebp1c as a key player of the immunometabolic response of Treg. Srebp1c deficiency was associated with a reduced suppressive function in vitro and in vivo in a model of Experimental Autoimmune Encephalomyelitis. Metabolically, KO Treg showed an impaired lipid metabolism with increased glycolytic potential and accumulation of glycolytic metabolites but with preserved mitochondrial function. RNAseq identified a downregulation of pathways associated to lipid metabolism and tolerogenic response but increased migratory pathways, a phenotype associated to a reduced transcription and activation of Foxp3. In parallel, we have generated a unique immunodeficient mouse model (Rag2, IL2rγ and CD47 KO) crossed with dyslipidemic LDLR-KO mice (TKO-L) that can be engrafted with human hematopoietic cells. TKO mice do not present mature lymphocytes but reduced circulating monocytes and neutrophils compared to WT mice. Dyslipidemic TKO-L mice fed to high cholesterol diet (WTD) develop hypercholesterolemia compared to TKO-L and TKO mice fed to standard diet with increased atherosclerotic plaque and circulating myeloid cells. When hCD34+ were injected after sublethal irradiation of newborns TKO mice, hCD45+ cells were successfully found in the circulation and humanized mice develop hypercholesterolemia. Manipulation of Treg metabolism coupled to generation of humanized TKO-L would test the efficacy of enhanced immunosuppressive therapy to limit FH progression.

Terapia immunomodulatoria per il trattamento delle malattie cardiovascolari dovute all'ipercolesterolemia familiare Le malattie cardiovascolari rappresentano ancora oggi la prima causa di morbilità e mortalità in tutto il mondo, determinando una crescita dei costi socio-economici associati alla loro prevenzione e cura, come riportato da molte società scientifiche (Società Europee di Aterosclerosi e Cardiologia). Accanto allo stile di vita, la predisposizione genetica rappresenta un fattore di rischio determinante delle loro manifestazioni cliniche (infarto), dovute principalmente all'aumento dei livelli plasmatici di lipidi, in particolare di colesterolo, che provocano la formazione di lesioni aterosclerotiche nelle pareti delle arterie. L'ipercolesterolemia familiare (IF) rappresenta una di queste condizioni genetiche, dove alterazioni di geni coinvolti nel metabolismo del colesterolo (LDLR, ApoB, PCSK9) sono responsabili di ipercolesterolemia ed eventi cardiovascolari precoci. Le attuali strategie ipocolesterolemizzanti risultano scarsamente efficaci nei soggetti con IF suggerendo la necessità di identificare nuove linee terapeutiche. Il nostro gruppo ha dimostrato che nei soggetti con IF la malattia cardiovascolare è associata ad una compromissione della risposta immunitaria soppressiva, cioè quella che fa da freno all'iper-attivazione immunitaria, risultando in un aumento della risposta infiammatoria che peggiora il processo aterosclerotico. Scopo del progetto è stato quello di chiarire i meccanismi molecolari responsabili della disfunzione immunitaria riscontrata nei soggetti con IF e validare una terapia immunomodulatoria in modelli animali di IF in cui il sistema immunitario è stato ricostituito con cellule umane. I dati raccolti hanno permesso di: - dimostrare che IF causa un'alterazione metabolica nelle cellule immunitarie indipendente dai livelli circolanti di colesterolo; - identificare regolatori chiave del metabolismo lipidico cellulare come possibili target per ripristinare la corretta funzione cellulare nelle cellule immunitarie dei soggetti con IF; - generare un modello animale di malattia IF in cui il sistema immunitario viene sostituito con quello umano consentendo così di testare terapie immunomodulatorie in un contesto preclinico della malattia, aprendo così a nuove prospettive di validazione di efficacia e sicurezza di trattamenti innovativi.

Global epidemiology of dyslipidaemias. Pirillo A, et al. Nat Rev Cardiol. 2021 Oct. doi: 10.1038/s41569-021-00541-4 Familial hypercholesterolaemia. Defesche, J., et al. Nat Rev Dis Primers 2017. doi.org/10.1038/nrdp.2017.93 Immunity and Inflammation in Atherosclerosis. Wolf D, Ley K. Circ Res. 2019. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.118.313591. Metabolic adaptations of cells at the vascular-immune interface during atherosclerosis. Bonacina F, et al. Mol Aspects Med. 2021 . doi: 10.1016/j.mam.2020.100918 Adoptive transfer of CX3CR1 transduced-T regulatory cells improves homing to the atherosclerotic plaques and dampens atherosclerosis progression. Bonacina F, et al. Cardiovasc Res. 2021. doi: 10.1093/cvr/cvaa264. The low-density lipoprotein receptor-mTORC1 axis coordinates CD8+ T cell activation. Bonacina F, et al. J Cell Biol. 2022 Nov. doi: 10.1083/jcb.202202011.

Familial Hypercholesterolemia

Ipercolesterolemia familiare