Le infezioni dell’utero (metrite ed endometrite) sono tra le patologie del post parto più frequenti e temute nell’allevamento della bovina da latte. Conoscere i meccanismi immunologici che entrano in gioco nelle prime settimane dopo il parto può essere d’aiuto per comprendere il meccanismo fisiologico dell’involuzione uterina e le sue possibili derive in senso patologico, che portano alle infezioni uterine.

Immediatamente dopo il parto si innesca un processo infiammatorio attivo che ha il compito di eliminare i detriti cellulari e tissutali e fronteggiare la contaminazione batterica. I batteri, di origine prevalentemente cutanea, fecale e ambientale, colonizzano molto velocemente il lume uterino e la loro presenza rappresenta la normalità nella totalità delle bovine partorite. Contaminazione non significa infezione, infatti nel puerperio fisiologico il destino dei batteri presenti è quello di essere eliminati completando il processo di involuzione uterina, che risulta essere concluso in un tempo variabile tra le 6 e le 8 settimane.

La contaminazione diventa infezione nel momento in cui all’interno della popolazione batterica contaminante sono presenti batteri patogeni (E. coli, F. necrophorum, T. pyogenes) che si sviluppano in maniera abnorme, oppure quando la risposta immunitaria è insufficiente.

I detriti cellulari, i tessuti uterini danneggiati ed i microrganismi contaminanti sono riconosciuti e processati dal sistema immunitario. La prima immunità che viene attivata è la cosiddetta immunità aspecifica o innata che, sviluppatasi nel corso dell’evoluzione, rappresenta la prima linea difensiva. Il ruolo dell’immunità innata è duplice: “allertare” e attivare gli altri tipi di immunità (umorale e cellulo-mediata) ed eliminare le cellule e le sostanze biologiche obsolete, danneggiate o nocive per l’organismo. Una delle vie preferenziali del sistema immunitario innato è l’attivazione del sistema del Complemento, in particolare la componente indicata come C3. Il Complemento è costituito da una ventina di proteine in grado di lisare direttamente le membrane dei batteri oppure opsonizzarli. L’opsonizzazione è un processo in cui i componenti del Complemento, insieme alle eventuali immunoglobuline, si legano all’antigene permettendo ai macrofagi la captazione e la fagocitosi. Un ulteriore compito del sistema del complemento è l’attivazione dei granulociti e dei linfociti.

L’immunità aspecifica si è specializzata nel rispondere molto rapidamente alla presenza di alcune sostanze sicuramente NON SELF, cioè estranee all’organismo, come ad esempio i lipopolisaccaridi (LPS), lipopeptidi, flagelline e DNA o RNA microbico (come l’RNA a doppia elica). Tutte queste sostanze costituiscono i cosiddetti PAMPs, pathogen-associated molecular patterns. I PAMPs si legano ad alcuni recettori specifici chiamati Toll–like receptors espressi dalle cellule endometriali, dai granulociti neutrofili e dai macrofagi. Il bovino ha 10 Toll–like receptors, di cui quattro intracellulari (3, 7, 8 e 9) e i restanti sei extracellulari. L’attivazione dei recettori Toll–like induce la produzione di particolari sostanze definite citochine, che sono potenti mediatori della flogosi e quindi responsabili della risposta infiammatoria, della piressia e della vasodilatazione generalizzata. Le citochine stimolano la sintesi epatica delle proteine della fase acuta (α1 glicoproteina acida, aptoglobina e ceruloplasmina) in misura della gravità della contaminazione batterica, ed in particolare in presenza di batteri patogeni (E. coli e T. pyogenes).  Anche i traumi tissutali stimolano la sintesi delle proteine della fase acuta e la loro concentrazione nel sangue, massima subito dopo il parto, tende a diminuire progressivamente con l’avanzamento del processo di involuzione dell’utero. Al gruppo delle citochine appartengono le chemochine che sono proteine a basso peso molecolare prodotte dalle cellule uterine anche per la presenza di detriti cellulari o danno meccanico ai tessuti ed hanno la funzione di regolare il traffico dei leucociti. In particolare, la chemochina IL–8 permette il reclutamento dei granulociti neutrofili, favorendone l’infiltrazione dell’endometrio.

Oltre ai PAMPs, alcune sostanze definite con l’acronimo di DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns) sono in grado di attivare il sistema immunitario innato. Prodotte e rilasciate dalle cellule uterine danneggiate o morte, queste sostanze regolano la risposta immunitaria innescata dai PAMPs ed hanno un ruolo cruciale nei processi alla base dell’involuzione uterina. I DAMPs sono sostanze che innescano la risposta immunitaria aspecifica perché sono contenute esclusivamente all’interno di cellule e tessuti, oppure prodotte come risposta agli stimoli nocivi, e la loro presenza all’esterno della cellula è un segnale molto attendibile di danno o morte cellulare. Nella specie bovina il DAMPs più importante è l’interleuchina 1α (IL-1α), prodotta dalle cellule endometriali quando sono danneggiate o esposte ai lipolisaccaridi di origine batterica. Altri DAMPs riconosciuti sono l’ATP, il DNA mitocondriale e l’HMGB1, una proteina abbondante nel nucleo delle cellule eucariote dove svolge il ruolo di rimodellamento della cromatina.

I PAMPS e i DAMPs sono indicati con il termine di pattern per sottolineare il fatto che non hanno importanza come molecole specifiche ma come schema o “motivo”. Il concetto alla base dell’utilizzo di questo termine risiede nella volontà di mettere in evidenza che l’attivazione del sistema immunitario innato è governata dalla motivazione per cui i recettori vengono a contatto con queste sostanze. I lipopolisaccaridi non si trovano negli organismi superiori ma fanno parte dei batteri (soprattutto Gram negativi), quindi la loro presenza è fortemente indicativa del fatto che in qualche organo o tessuto vi sia la presenza di batteri. Allo stesso modo, il DNA mitocondriale o la proteina HMGB1 non dovrebbero mai essere nello spazio intercellulare, per cui se captati dai recettori indicano un’elevata probabilità di avere una condizione di danno tissutale con morte e lisi delle cellule. Il sistema immunitario è molto rapido nell’innescare un processo infiammatorio ma lo fa in modo piuttosto aspecifico, senza che ci sia un bersaglio ben identificato. Ne consegue che si attiva spesso per motivazioni non direttamente inerenti alla lotta ai patogeni o la riparazione del danno dei tessuti. Ad esempio, le bovine affette da acidosi ruminale subacuta hanno una popolazione batterica ruminale piuttosto instabile, la riduzione del pH ruminale comporta la morte di una parte della popolazione batterica cellulosolitica (Gram negativi) e la conseguente liberazione di lipolisaccaridi (LPS), che attivano in modo continuo il sistema immunitario innato. Sono evidenti anche i rapporti che si instaurano con il metabolismo in generale: le bovine con un bilancio energetico fortemente negativo hanno un’infiammazione uterina persistente, con un ritardo importante del processo di involuzione uterina. Il motivo principale risiede nel fatto che il processo di risposta infiammatoria al danno tissutale e alla contaminazione batterica risulta essere particolarmente dispendioso in termini energetici. La risposta immunitaria all’esposizione ai lipolisaccaridi richiede circa 1 kg di glucosio nelle prime 12 ore e, in caso di deficit energetico, l’infiammazione tende ad essere meno efficace e a protrarsi nel tempo.

Il rapporto che esiste tra DAMPs e PAMPs è particolarmente interessante dal momento che molto raramente sono patterns che agiscono in via esclusiva ed indipendente. In seguito al parto, entrambe le istanze si esprimono ma ben presto svolgono una funzione regolatrice reciproca. In seguito ad un parto patologico (distocia, parto cesareo, etc.), il danno tissutale favorisce la colonizzazione batterica, quindi entrambi i patterns tendono ad aumentare stimolando il processo infiammatorio, ma, se il parto è normale (eutocico), il contributo dei DAMPs sarà più contenuto rispetto ai PAMPs, e quindi l’entità della risposta immunitaria sarà limitata al grado di contaminazione batterica. Tuttavia, nel caso dovesse svilupparsi un’infezione conclamata (metrite) la risposta ai PAMPs, soprattutto nel caso di un mancato o tardivo intervento terapeutico, comporterebbe la produzione di sostanze citotossiche e istotossiche in grado di aumentare la produzione di DAMPs a causa del danno ai tessuti da parte dei mediatori dell’infiammazione e l’attività dei leucociti.

I meccanismi precedentemente esposti sono alla base di un sistema che ha il duplice obiettivo di promuovere un’involuzione uterina completa e fronteggiare con successo la contaminazione batterica, impedendone l’evoluzione patologica in infezione. Il processo infiammatorio può tuttavia presentare alcune alterazioni che possono manifestarsi in due modi:

  • Risposta infiammatoria eccessiva. In questo caso i sistemi di regolazione falliscono e l’infiammazione va fuori controllo. I tessuti subiscono un ulteriore danneggiamento ad opera dei mediatori della flogosi e la presenza prolungata dei granulociti neutrofili comporta un’infiammazione protratta, con una tendenza alla cronicizzazione senza necessariamente la presenza di microrganismi patogeni
  • Risposta infiammatoria inadeguata o scarsa. In questo caso il processo di involuzione uterina è fortemente rallentato e i meccanismi di protezione dalle infezioni risultano deboli. Il risultato è una maggiore probabilità di sviluppare un’infezione uterina (metrite, endometrite).

Il ruolo del sistema immunitario nel periodo post-partum è fondamentale non solo per evitare le infezioni uterine ma anche per assicurare un’involuzione uterina soddisfacente. In una recente review, Sheldon e colleghi hanno discusso alcune strategie per “evitare, tollerare e resistere” riferendosi ai microrganismi batterici responsabili delle infezioni uterine, sottolineando l’importanza di cercare di evitare l’esposizione alle infezioni ma rimarcando anche la necessità di implementare e sostenere la tolleranza e la resistenza agli agenti patogeni, cioè riconoscere il ruolo primario del sistema immunitario nel determinismo delle infezioni dell’utero.