مواضيع المحاضرة: Bedside Medical Teaching Molecular and genetic factors in disease Immunological factors in disease Infectious disease Pain Cough Hemoptysis Breathlessness Dyspnea Cyanosis Dysphagia Hematemesis Melena Diarrhea Constipation Jaundice Oedema Ascites Clinical
background image

 

 

Mustafa Hatim Kadhim 

Baghdad University 

Al-kindy college of medicine 

Third Stage 

2013 - 2014 

 
 
 


background image

 

List of contents 

Lecture 
number 

Lecture name 

Doctor name 

Page 
number 

 

Unit 1 - Good medical practice 

2 - 5 

Bedside Medical Teaching 

 دكتور

علي الساعدي

 

3 - 5 

 

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease 

6 - 18 

Introduction 

 دكتورة

اخالص

 

7 - 8 

Classification of Genetic disorders 

9 - 12 

Clinical Presentation of Diseases with molecular 
defect - General principles of diagnosis 

13 - 15 

Gene Therapy 

16 - 18 

 

Unit 3 - Immunological factors in disease 

19 - 35 

Functional Anatomy & Physiology of the immune 
system 

دكتور

 ة

بتول

 

20 - 23 

Immune deficiency 

24 - 27 

The Inflammatory Response 

28 - 30 

Autoimmune disease 

31 - 32 

Allergy - Transplantation and graft rejection 

33 - 35 

 

Unit 4 - Infectious disease 

36 - 51 

1+2+3 

Protozoal Infections 

 دكتور

حيدر

 

37 - 44 

4+5+6+7 

Infections caused by Helminthes 

45 - 51 

 

Unit 5 - Pain 

52 - 65 

Introduction 

 دكتور

زيدان

 

53 - 54 

Headache 

55 - 57 

Chest pain 

58 - 61 

Abdominal pain 

62 - 65 

 

Unit 6 – Common diseases 

66 - 81 

Cough & Hemoptysis 

 دكتور

زيدان

 

67 - 69 

Breathlessness (Dyspnea) & Cyanosis 

70 - 72 

Dysphagia 

73 - 74 

Hematemesis, Melena & Diarrhea 

75 - 76 

Constipation & Jaundice 

77 - 78 

Oedema & Ascites 

79 - 81 

 

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism 

82 - 92 

1+2+3 

 

 دكتور

علي الساعدي

 

83 - 92 

 


background image

 

 
 

 


background image

Unit 1 - Good medical practice

 

 

 

Bedside Medical Teaching 

To study medicine at bedside of your patient  

  Talk with a patient  

  Take the history from the patient  

  Examine the patient  

  Formulate your findings into differential diagnosis  

  Rank these in order of probabilities 

  Use investigations to support or refute your differential 

diagnosis  

 

 

 

  Listen to your patient, he is telling you the diagnosis.  

  The doctor may also learn more about the illness from the 

way the patient tells the story than from the story itself. 
Dr. James B. Herriock (1861-1954). 

  The most vital part of a doctor is his interest in humanity. 

Always remember that your patient is a human being ,he 
is hopeful but fearful. 

(Harrison-Principles of internal Medicine). 

  The first and most important step for a successful doctor 

is to educate the patients so that they can decide what is 
the best course and procedure for themselves  

  Do you really need this? 

(Half of what you are taught as medical student will in ten 
years have been shown to be wrong and the trouble is 
none of your teachers know which half)  
Dr. Sydney Burwell   

 

  Impact of medical information research showed changes 

in patient management choice of medication 45% and 
diagnosis 29%  

  High cost of not finding information  

New beginning  
New dreams 
New memories  

  Main defect 

Low awareness among population and patients    

  Observer error 

You see only what you look for  
You recognize only what you know  
Merril C. Sosman,Bosten 

  Close friends and relatives provide a useful third-party 

view of the patients well being  
 

The duties of a doctor registered with the UK 
General Medical Council  

 

  Patients must be able to trust doctors with their lives and 

health. To justify that trust you must show respect for 
human life and you must:  

  Make the care of your patient your first concern 

  Protect and promote the health of patients and the public 

  Provide a good standard of practice and care 

  Keep your professional knowledge and skills up to date 

  Recognize and work within the limits of your competence 

  Work with colleagues in the ways that best serve patients' 

interests  

  Treat patients as individuals and respect their dignity 

  Treat patients politely and considerately 

  Respect patients' right to confidentiality  

  Work in partnership with patients 

  Listen to patients & respond to their concerns & preferences 

  Give patients the information they want or need in a way 

they can understand 

  Respect patients' right to reach decisions with you about 

their treatment and care 

  Support patients in caring for themselves to improve and 

maintain their health  

  Be honest and open, and act with integrity 

  Act without delay if you have good reason to believe that 

you or a colleague may be putting patients at risk 

  Never discriminate unfairly against patients or colleagues 

  Never abuse your patients' trust in you or the public's trust 

in the profession.  

  You are personally accountable for your professional 

practice & must always be prepared to justify your 
decisions & actions 
 

Change management  

  The only constant in medicine is change  

  Medicine is an ever changing subject  

  Opinion base              evidence base  

  MOH  


background image

Unit 1 - Good medical practice

 

 

 

  Facts and figures  
  No percentage  
  Should believe in change  
 

5 star doctor: tomorrow's doctor...good doctor   

WHO goal  

   Leader 

  Communicator 

  Team worker 

  Policy maker  

  Care provider  

 

Multidiscipline sheet  

  Paramedics  

  Nurse  

  Resident 

  Senior House Officer 

  Clinical Pharmacist   

  Dietician  

  Specialist senior / Senior Consultant 

  administrator  / Statistician    

Evidence base data  
 

Young platform doctors  

  Thinking / Attitude  

  Opinions 

  Sharing actively in duties 

  Handworkers / breadwinners 

  Future pioneers  

  Rewards to youngest researcher    

  Chance to postgraduate candidate to hold & present talks 

 

Residents are the future: 

  Medicine is a MISSION not a business  

  The most vital part of a doctor is HUMANITY 

  Always remember that your patient is a HUMAN BEING  

  He is FEARFUL BUT HOPEFUL    

 

Seniors  

  Wisdom / Experience  

  Father figure 

   supervisor 

  Policy and decision maker 

  Law Maker 

 
 

  Insanity repeat things over & over & you think you are 

doing something  

  New Creativity repeat things to have something new  

Innovation create something new 

 

 

 

 

Change syllabus According to  

  Community demands 

  Stakeholders 

  Doctor patient relationship 

  Third party  

  Practicalities / Block System 

 

 

flooding technique  

 

 

 

Knowledge  

  Skills  

  Attitude 

  Attitude Problem  

  Ego / Super Ego 

  
Cooperation coordination collaboration 
 


background image

Unit 1 - Good medical practice

 

 

 

  Education is the most powerful weapon which you can 

use to change the world.      Nilson Mandella 

  The biggest enemy of health in the developing world is 

poverty.         Koffi Anaan (The secretory general UN 
&
Noble price of peace 2001) 

  Medicine is a social science and politics is nothing but 

medicine on a larger scale 
RUDOLF VIRCHOW (1821-1902) 
 

 

 

 

 

 

  While medicine is getting increasingly molecular, don't 

lose the human side of it      
 االستاذ الدكتور محمد علي خليل المدامغة
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

 

 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

Lecture 1 - Introduction 

Molecular medicine 

  Is a broad field, where physical, chemical, biological and 

medical techniques are used to:  

  Describe molecular structures and mechanisms 

  Identify molecular and genetic errors of disease 

  Develop molecular interventions to correct them. The 

molecular medicine perspective emphasizes cellular and 
molecular phenomena and interventions rather than the 
previous conceptual and observational focus on patients 
and their organs 
 

Classification of Human diseases 

1)  Those that is genetically determined. 
2)  Those that is almost entirely environmentally determined. 
3)  And those to which both nature and nurture contribute. 

  About 1% of all newborn infants possess a gross 

chromosomal abnormality.  

  Approximately 5% of individuals under age 25 develop a 

serious disease with a significant genetic component 
 

The human genome 

  The gene is the most important unit of genetics. 

  The estimated total number of genes is about 30000-

35000, the gene has an average 1400 base pairs,only 1.5% 
of the genome reprsents primary coding sequence 

  There are 3×10

(3000 megabase) base pairs of deoxy-

ribonucleic acid (DNA) present In the human genome.  

  DNA forms a double stranded helical structure with only 

two type of base pairing are possible G-C and A-T, the 
double stranded DNA unit of two nucleotides is referred 
as a (BASE PAIR (bp))  

  The double stranded DNA helix is coiled around 

chromosomal protein called histone to form nucleosomes 
then these also adopt a coiled structure to form a 
chromatin fibre which on more coiling forms the 
chromomosome 

  DNA contains all of the genetic information required for 

the development of cells into tissue & organs 
Human cells contain 46 chromosomes: 
22 pairs of autosomes and 1 pair of sex chromosome 
One chromosome of each pair is derived from each 
parent; these 46 chromosomes are the diploid number 
seen in somatic cells. 

Only germ cells (sperm &ova) have the haploid number 
of 23 chromosome (22 autosomes and either an X or Y) 

  The genetic code is a 3 nucleotides unit which specify 

certain aminoacid to be inserted into protein ,only a very 
small fraction of the human genome codes for protein;  

  a Locus  refers to any area of the genome , 

  not all the DNA code for protein  

  sequences within the gene include coding 

regions(exons),noncoding regions(introns)and regulatory 
sequences 

  The conversion of DNA sequence to protein is mediated 

by RNA 

  Most of the natural variation in DNA sequence occurs in 

the noncoding region and have no effect on development 
and function , 

  variations that occur in the coding region leads to change 

in protein sequence and possibly the function 

  If DNA variation results in sufficient impairment of 

protein function to bring a harmful effect then  
GENETIC DISEASE
 may result.  

  When the genetic abnormality is mild, the genetic disease 

can be recognized, but sometimes the genetic abnormality 
may impair more vital process to such an extent that 
embryogenesis cannot continue. 
 

X inactivation 

  Is a special property of the X chromosome in the female 

one of the two X chromosome in a cell is inactive, so in a 
similar manner to male ,females only express one copy of 
genes on the X chromosomes and this process of 
inactivation is random , 

  This can have a bearing on the expression of diseases 

which are due to mutations in genes on the X 
chromosome as either the normal or the mutant gene may 
be inactivated. 

 
Genotype:
 is the genetic makeup of an individual (the 
sequences of their gene) 
Phenotype: is any aspect of structure or development of 
an individual (is the "outward, physical manifestation" of 
the organism) 
 

Genomic imprinting 

•  It means that the effect of a gene depends on whether its 

inherited from the mother or father 

•  If an imprinted gene carries a mutation then the 

manifestation of the disease will vary according to which 
parent transmitted the mutation.  

•  For example a certain region on chromosome 15 contain 

several genes in which only the paternal or maternal allel 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

is transcriptionally active so deletion of these gene on the 
paternal chromosome cause a syndrome called (prader 
willi syndrome) while deletion of maternal chromosome 
causes a different syndrome(angelman's syndrome) 
 

Polymorphism 

  It represents a small change in DNA sequence that does 

not result in overt diseases this can happen if: 

  The change occurs in the noncoding DNA. 

  Do not alter the amino acid inserted in a given protein. 

  Result in an amino acid which is able to perform the same 

function as the original. 

  We all share genome sequence that are 99.9% identical, 

the remaining 0.1% is therefore responsible for all genetic 
diversity between individuals. 
 

Genetic factors in common diseases 

  Susceptibility to many common diseases is influenced by 

genetic factors, this is recognized by an increased 
incidence of the diseases in first degree relatives of 
affected individuals but not in a pattern typical of 
classical single gene disorders 

  Asthma,hypertention,diabetes,atopy , and ischemic heart 

diseases and many infectious diseases show this pattern 

  Genes that act together with environmental influences 

giving rise to this susceptibility are of interest 
 

Penetrance and expression 

  Individuals who inherit a specific disease mutation do not 

show an identical phenotype since they may not share the 
other genetic or environmental factors that predispose or 
unmask the full effect of the mutation. 

  Penetrance is the proportion of individuals who develop 

the diseases phenotype. 

  Fully penetrant mutation: if all individual who inheret it 

Develop the associated disease phenotype. 

  If additional environmental factors are needed the gene 

may show late onset pentrance 

  Non –pentrant mutation if the individual is not exposed 

to sufficient additional factors 

  Disease Expression describes the degree to which the 

severity of the disease phenotype varies. 
 

Genetic counseling 

  Genetic counseling is providing information about the 

medical and family implications of a specific disease. 

  Aims of  Genetic counseling is to:  

  Help individuals make decisions about planning a family 
  Taking part in screening program 
  Accepting prophylactic therapies.  

  Specific problems encountered in genetic counseling 

include: 

  Accurate assessment of genetic risk 
  Identification of children at risk of genetic disorders 
  The increase in genetic risks associated with 

consanguinity 

  Non-paternity as an ncidental finding in DNA diagnostic tests 

 

Indication of genetic counseling 

  One or more birth defects 

  A genetic disorder or chromosome abnormality 

  Intellectual Development Disorder or developmental delay 

  Neuromuscular abnormalities 

  Unexplained metabolic problems 

  Congenital or familial hearing loss or blindness 

  Abnormal growth patterns 

  Abnormal sexual development 

  Prenatal exposure to drugs or medications  

  Cancer 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

Lecture 2 – Classification of Genetic 
disorders 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

10 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

11 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

12 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

13 

Lecture 3 – 

Clinical Presentation of Diseases with 

molecular defect 

1. Inborn errors of metabolism 

Inborn errors of metabolism (IEM) are caused by 
mutations that disrupt the normal function of a 
biochemical pathway. Most IEM are due to autosomal or 
X-linked recessive loss-of-function mutations in genes 
encoding specific enzymes or enzymatic co-factors. 
Knowledge of the biochemical pathway involved means 
that specific blocks have predictable consequences, 
including deficiency 
of the end product and build-up of intermediary 
compounds. Many hundreds of different IEM have been 
identified and. Most IEM are restricted to paediatric 
practice; however, a growing number may now present 
during adult life and some of these are discussed below: 

 

 

Intoxicating IEM 

 

A subgroup of IEM, termed ‘intoxicating IEM’, can present 
as a sudden deterioration in a previously well individual. 
Such deteriorations are usually precipitated by some form 
of stress, such as infection, pregnancy, exercise or changes 
in diet. The intoxication is due to the build-up of 
accumulation of intermediary compounds, which will vary 
according to the pathway involved. For example, in urea 
cycle disorders ammonia is the toxic substance 

  The intoxication is often associated with derangement of 

the acid–base balance and, if not recognised and 
treated,will often proceed to multi-organ failure, coma 
and death.  

  The diagnosis of these disorders requires specialist 

biochemical analysis of blood and/or urine. 

  Treatment relies on removal of the toxic substance using 

haemodialysis or chemical conjugation, and prevention of 
further accumulation by restricting intake of the precursors: 
as  total protein restriction in urea cycle disorders 

 

Mitochondrial disorders 

Disorders of energy production are the most common type 
of IEM presenting in adult life  
The tissues that are most commonly affected in this group 
of disorders are those with the highest metabolic energy 
requirements, such as muscle, heart, retina and brain.  
Therapy in this group of disorders is based on giving 
antioxidants as vitamin C and co-factors that can improve 
the function of the respiratory chain. 

 

 

Storage disorders 

  Storage disorders are most commonly caused by loss-of 

function mutations affecting enzymes involved in 
lysosomal degradation pathways.  

  The clinical consequences depend on the specific enzyme 

involved. For example: 

  Niemann–Pick disease type C is caused by autosomal 

recessive loss-of function mutations in either the NPC1 or 
NPC2 gene. 

  These results in hepatosplenomegaly, dysphagia, loss of 

speech, early dementia, spasticity, An increasing number of 
storage disorders are treatable with enzyme replacement 
therapy, making awareness and diagnosis more important. 
 

2. Neurological disorders: 

Progressive neurological deterioration is one of the most 
common presentations.These diseases are mostly 
autosomal dominant , examples would be early-onset 
familial forms of dementia, Parkinson’s disease , 
Huntington disease The triplet repeat disorders cause an 
interesting group of syndromes and have specific features  

 

Huntington disease: 

  Huntington disease (HD) is   triplet repeat disorders. This 

condition can present with  
  a movement disorder or 
  weight loss or  
  psychiatric symptoms (depression, psychosis, dementia) 
  Or with a combination of all three.  

  The disease is the result of a [CAG] triplet repeat 

expansion mutation in the HD gene on chromosome 4. 
Since CAG is a codon for glutamine, the mutation 
probably leads to gain of function, as deletions of the gene 
do not cause HD, expansion of the repeat to above the 
normal range results in neurological disease.  

  The severity of disease and age at onset are related to the 

repeat length. In HD, atrophy of the caudate nuclei is 
obvious on magnetic resonance imaging (MRI) of the 
brain, and in later stages cerebral atrophy is also apparent.  

  There is currently no therapy that will alter the 

progression of the disease, which will often be the cause 
of the patient’s death.  

  Within families there is a tendency for disease severity to 

increase and age at onset to fall due to further expansion 
of the repeat, a phenomenon known as anticipation. The 
mutation is more likely to expand through the male germ 
line than through female.  

 

 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

14 

3. Connective tissue disorders 

  Mutations in different types of collagen, fibrillin &elastin. 

Make up the majority of connective tissue disorders. 

  The clinical features of these disorders vary, depending on 

the structural function and tissue distribution of the 
protein which is mutated.  

  For example, autosomal dominant loss-of-function 

mutations in the gene encoding elastin cause either 
supravalvular aortic stenosis,  The most commonly 
involved systems are: 
  skin (increased or decreased elasticity, poor wound 

healing) 

  eyes (myopia, lens dislocation) 
  blood vessels (vascular fragility) 
  bones (osteoporosis, skeletal dysplasia) 

 

joints (hypermobility, dislocation, arthropathy

 

4. Learning disability, dysmorphism & 
malformations 

 

  Congenital cognitive impairment (also called mental 

handicap or learning disability) affects about 3% of the 
population.  

 

There are important ‘environmental & Genetic’ causes of 
cognitive impairment, including: 
  teratogen exposure during pregnancy 

(alcohol,anticonvulsants) 

  Congenital infections (cytomegalovirus, rubella, 

toxoplasmosis, syphilis) 

  premature delivery (intraventricular haemorrhage) 
  Birth injury (hypoxic encephalopathy). 

  Genetic disorders that contribute to the etiology of 

cognitive impairment are (Chromosome disorders & 

dysmorphic syndromes) 

 

 

Chromosome disorders 

Any significant gain or loss of autosomal chromosomal 
material (aneuploidy) usually results in learning disability 
and other phenotypic abnormalities, Down’s syndrome is 
the best known of these disorders, The DNA analysis can 
identify causative structural chromosome abnormalities in 
10–25% of cases of significant learning disability. 

 

Dysmorphic syndromes

 

Almost all dysmorphic syndromes are characterized by 
the occurrence of cognitive impairment, malformations 
and a distinctive facial appearance associated with various 
other clinical features.  
Making the correct diagnosis is important, as it has 
implications on immediate patient management, detection 

of future complications and assessment of recurrence risks 
in the family. 
Clinical examination remains the mainstay of diagnosis 
and the patient often needs to be evaluated by a clinician 
who specializes in the diagnosis of these syndromes. 
The differential diagnosis in dysmorphic syndromes is 
often very wide and this has resulted in computer aided 
diagnosis becoming an established clinical tool. 
The clinical diagnosis may then be confirmed by specific 
genetic investigations, as the genetic basis of a wide range 
of dysmorphic syndromes has been identified. 
 

5. Familial cancer syndromes 

  Most cancers are not inherited but occur as the result of an 

accumulation of somatic mutation. However some 
families are prone to one or more specific types of cancer 
affected individuals tend to present with: 
Tumors at an early age and are more likely to have 
multiple primary foci of carcinogenesis. 

  Example 

Hereditary non-polyposis colorectal cancer 

Hereditary non-polyposis colorectal cancer (HNPCC) is 
an autosomal dominant disorder with mutations can occur 
in several different genes encoding proteins involved in 
DNA mismatch repair that presents with early onset 
familial colon cancer, particularly affecting the proximal 
colon. Other cancers, such as endometrial cancer, are 
often observed in affected families. 

Familial breast cancer 

Familial breast cancer is an autosomal dominant disorder 
that is most often due to mutations in genes encoding 
either BRCA1 or BRCA2. Both these proteins are involved 
in DNA repair. Individuals who carry a BRCA1 or BRCA2 
mutation are at high risk of early-onset breast and ovarian 
tumours, and require regular screening for both these 
conditions. Many affected women will  do Prophylactic 
bilateral mastectomy and oophorectomy. 

 
 
 
 
 
 
 
 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

15 

General principles of diagnosis 

 

Diagnosis can be made by a careful clinical history and 
examination and an awareness and knowledge of rare 
disease entities. Although DNA-based diagnostic tools are 
now widely used, it is important to be aware that not all 
diagnostic genetic tests involve analysis  of DNA. For 
example, a renal ultrasound can detect adult polycystic 
kidney disease. By definition, all genetic testing (whether 
it is DNA-based or not) has implications both for the 
patient and for other members of the family.  
 

1. Clinical history and examination including 
constructing a family tree 

The family tree—or pedigree—is a  three-generation 
family history it may reveal important genetic information 
of relevance to the presenting complaint, particularly 
relating to cancer. A pedigree must include details 

  from both sides of the family 

  any history of pregnancy loss or infant death,  

  consanguinity,  

  Details of all medical conditions in family members.  

  dates of birth and 

  Age at death. 

 

2. Non DNA-based diagnostic tools: 

It may sometimes be more economical or convenient to 
measure enzyme activity rather than sequencing the 
coding region of the genes involved. 

  Haemoglobinopathy  as  sickle-cell disease can be 

diagnosed by  haemoglobin electrophoresis 

  Immune deficiencies  as hypogammaglobulinaemia  can 

be diagnosed by Ig levels,  Complement levels  

  Inborn errors of metabolism e.g. phenylketonuria can 

be diagnosed by   Enzyme assays, amino acid levels  

  Endocrine disease e.g. congenital adrenal hyperplasia by  

Hormone levels, enzyme assays  

  Renal disease can be diagnosed by e.g. polycystic kidney 

can be diagnosed by Radiology, renal biopsy 
 

3. DNA-based diagnostic tools 

Polymerase chain reaction (PCR) and DNA sequencing: 
 PCR involves amplification of DNA from small 
quantities of starting material
. It is the most important 
technique in DNA diagnostic analysis. Almost any tissue 
can be used to extract DNA for PCR analysis, but most 
commonly, a sample of peripheral blood is used. The 
ability to determine the exact sequence of a fragment of 

DNA amplified by PCR is also of critical importance in 
DNA diagnostics. 
 

(( 

 

لالطالع: To detect the mutant gene, two primers (lengths of a 

single stranded DNA made complementary to part of the 
gene to be tested
 that bind to the 3' and 5'  ends of the normal 
sequence are designed. By using appropriate DNA polymerases 
(enzymes that build up DNA strand based on its complementary 
strand) and thermal cycling, the DNA between the primers is 
greatly amplified, producing millions of copies of the DNA 
between the two primer sites. The amplified normal DNA and 
patient's DNA are then digested with a restriction enzyme that 
cuts the amplified DNA into pieces of known sizes e.g. the 
normal DNA yields three fragments (67 base pairs, 37 base 
pairs, and 163 base pairs long); by contrast, the patient's DNA 
yields only two products, an abnormal fragment that is 200 base 
pairs (instead of two pairs of 37 and 163 b.p.) and a normal 
fragment that is 67 base pairs long. These DNA fragments can  
determind by gel electrophoresis (by which we can separate 
DNA bands or pieces according to their molecular weight) 
and 
then visualized after staining with  special stain under ultraviolet 
light..  
 

Hybridization:  

  This is a procedure used in the diagnosis of genetic and 

other pathologies as well as in the diagnosis of cancer.  

  It is based on the fact that the two DNA strands are not 

identical but complementary.  

  The test is performed by adding a synthetic, single 

stranded DNA sequence (called a probe) [that is made 
complementary to a specific region of DNA under study 
and is being labeled with a specific dye] to the double 
stranded DNA from the patient (after making it single 
stranded by a process called denaturation). If the probe 
found its complementary region along the patient's DNA, 
it'll combine (hybridize) to it and starts emitting a color or 
"fluoresce". This emitted color can be detected using a 
UV-microscope.  

  This procedure forms the basis of what is known as 

fluorescent in situ hybridization (FISH).  

  Nevertheless, this procedure cannot detect single point 

mutations or even addition / deletion of 2 or more 
nucleotide bases.  

  So, the technique used for detection of such smaller 

defects is usually DNA-based; the most representative and 
most commonly used one is polymerase chain reaction 
(PCR) that revolutionalized the diagnostic ability of 
genetic testing. Most new techniques used nowadays are 
PCR-based. 

 

 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

16 

Lecture 4 - Gene Therapy 

                                              

Aim of the lecture  
After completion of this lec the student must know  
1. The concept of Gene therapy 
2. Types of Vector 
3. Types of gene therapy 
4. Concept of personalized Medicine &Pharmacogenomics 
 

  Gene therapy is a form of treatment that involves 

introducing genetic material into a person’s cells to fight 
or prevent disease A gene can be delivered to a cell using 
a carrier known as a “vector.” The most common types of 
vectors used in gene therapy are viruses. The viruses used 
in gene therapy are altered to make them safe, with 
introducing a therapeutic gene in the vector which will be 
then transferred to the patient. 

  Although some risks still exist with gene therapy. The 

technology has been used with some success. 

  Gene therapy for had been tried for a number of diseases, 

such as severe combined immunodeficiencies,  
hemophilia ,Parkinson's disease, cancer and even HIV.  

  Several approaches to gene therapy are being tested, 

including: 
  Replacing a mutated gene that causes disease with a 

healthy copy of the gene 

  Inactivating, or “knocking out,” a mutated gene that is 

functioning improperly 

  Introducing a new gene into the body to help fight a 

disease 

  In general, a gene cannot be directly inserted into a 

person’s cell. It must be delivered to the cell using a 
carrier, or vector.  

  Vector systems can be divided into: 

1)  Viral vectors 
2)  Non-viral vectors 

  The most common type of vectors is viruses that have 

been genetically altered to carry normal human DNA . 
Viruses have evolved a way of encapsulating and 
delivering their genes to human cells in a pathogenic 
manner. It has been tried to use this ability by 
manipulating the viral genome to remove disease-causing 
genes and insert therapeutic genes. 

  Target cells such as the patient's liver or lung cells are 

infected with the vector. The vector then unloads its 
genetic material containing the therapeutic human gene 
into the target cell. The generation of a functional protein 
product from the therapeutic gene restores the target cell 
to a normal state. 

Gene therapy can be split into two categories: 

1) 

Ex vivo

, which means exterior (where cells are modified 

outside the body and then transplanted back in again). In 
some gene therapy clinical trials, cells from the patient’s 
blood or bone marrow are removed and grown in the 
laboratory. The cells are exposed to the virus that is 
carrying the desired gene. The virus enters the cells and 
inserts the desired gene into the cells’ DNA. The cells grow 
in the laboratory and are then returned to the patient by 
injection into a vein. This type of gene therapy is called ex 
vivo because the cells are treated outside the body. 

2) 

In vivo

, where genes are changed in cells still in the body, 

This form of gene therapy is called in vivo, because the 
gene is transferred to cells inside the patient’s body. 

 

Types of Gene Therapy 

All cells in the human body contain genes, making them 
potential targets for gene therapy. However, these cells 
can be divided into two major categories: somatic 
cells 
(most cells of the body) or cells of 
the germline (eggs or sperm). In theory it is possible to 
transform either somatic cells or germ cells. 

1) 

Gene therapy using germ line cells 

results in 

permanent changes that are passed down to subsequent 
generations. The application of germ line gene therapy is 
its potential for offering a permanent therapeutic effect for 
all who inherit the target gene. Successful germ line 
therapies introduce the possibility of eliminating some 
diseases from a particular family, and ultimately from the 
population, forever. However, this also raises controversy. 
Some view this type of therapy as unnatural, Others have 
concerns about the technical aspects. They worry that the 
genetic change propagated by germ line gene therapy may 
be harmful, with the potential for unforeseen negative 
effects on future generations. 

2) 

Somatic cell therapy 

is more conservative and safer 

approach because it affects only the targeted cells in the 
patient, and is not passed on to future generations. 
However, the disadvantage of this type of therapy is that 
the effects of somatic cell therapy are short-lived. Because 
the cells of most tissues ultimately die and are replaced by 
new cells, repeated treatments over the course of the 
individual's life span are required to maintain the 
therapeutic effect. Transporting the gene to the target cells 
or tissue is also problematic. Regardless of these 
difficulties, however, somatic cell gene therapy is 
appropriate and acceptable for many disorders

including cystic fibrosis, muscular dystrophy, cancer, and 
certain infectious diseases, the results of any somatic gene 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

17 

therapy are restricted to the actual patient and are not 
passed on to his or her children. All gene therapy to date 
on humans has been directed at somatic cells, whereas 
germline engineering in humans remains controversial . 
 

Choices of Vectors 

The ideal vector should have the following characteristics: 

1)  An adequate carrying capacity (some genes are large) . 
2)  To be undetectable by the immune system. 
3)  To be non-inflammatory. 
4)  To be safe to the patients. 
5)  Efficient 
6)  To have long duration of expression and or the ability 

to be safely readministred. 

 

Viral Vectors 

Viruses attack their hosts and introduce their genetic 
material into the host cell as part of their replication cycle. 
This genetic material contains basic 'instructions' of how to 
produce more copies of these viruses, The host cell will 
carry out these instructions and produce additional copies 
of the virus, leading to more and more cells becoming 
infected. Some types of viruses insert their genes into the 
host's genome. This incorporates the genes of that virus 
among the genes of the host cell for the life span of that 
cell.Viruses like this could be used as vehicles to carry 
'good' genes into a human cell. First, the virus genes that 
cause disease must be removed  then those genes are 
replaced with genes encoding the desired effect  
This procedure must be done in such a way that the genes 
which  allow  the  virus  to  insert  its  genome  into  its  host's 
genome are left intact. 

 

Non-Viral Vectors 

Non-viral methods present certain advantages over viral 
methods, with simple production and low host 
immunogenicity. Previously, their disadvantage was low 

levels of transfection and expression of 
the gene  however, recent advances in vector technology 
have generate molecules and techniques with transfection 
efficiencies similar to those of viruses.example: .Naked 
DNA &Liposome  

1)  Naked DNA 

This is the simplest method of non-viral transfection, 
intramuscular injection of a naked DNA plasmid have 
occurred with some success; however, the expression has 
been very low in comparison to other methods of 
transfection. In addition to trials with plasmids, there have 
been trials with naked PCR product, which have had 
similar or greater success. This success, however, does 
not compare to that of the other methods, leading to 
develop more efficient methods for delivery of the naked 
DNA such the use of a "gene gun", which shoots DNA 
coated gold particles into the cell using high pressure gas.  

2)  Liposome  

Liposome is an artificial lipid sphere with the therapeutic 
DNA in the aqueous core it is capable of passing the DNA 
through the cell membrane  
Advantage of non-viral vector 

•  DNA/lipid complexes are easy to prepare  
•  there is no limit to the size of genes that can be delivered 
•  Carrier systems lack proteins; they may evoke much less 

immunogenic responses.  

•  Much less risk of generating the infectious form or 

inducing tumorigenic mutations because genes delivered 
have low integration frequency and cannot replicate or 
recombine.  
 

Antisense therapy  

Oligonucleotides 

Is a form of treatment for genetic disorders or infections. 
When the genetic sequence of a particular gene is known 
to be cause of a particular disease, it is possible to 
synthesize a strand of nucleic acid (DNA, RNA or a 
chemical analogue) that will bind to the messenger RNA 
(mRNA) produced by that gene and inactivate it, 
effectively turning that gene "off  
The use of synthetic oligonucleotides in gene therapy is to 
inactivate the genes involved in the disease process. There 
are several methods by which this is achieved. One 
strategy uses antisense specific to the target gene to 
disrupt the transcription of the defective gene. 
Another strategy uses double stranded 
oligodeoxynucleotides as a trick for the transcription 
factors that are required to activate the transcription of the 
target gene. The transcription factors bind to the it instead 


background image

Unit 2 - Molecular and genetic factors in disease

 

 

 

18 

of the promoter of the defective gene, which reduces the 
transcription of the target gene, lowering expression. 
 

Problems with vectors: 

1)  The new gene might be inserted in the wrong location in 

the DNA, possibly causing harmful mutations to the DNA 
or even cancer.  

2)  2.The possibility that transferred genes could 

be overexpressed,producing so much of the 
missing protein as to be harmful;  

3)  The viral vector could cause an immune reaction;  
4)  The viral vector could be transmitted from the patient to 

other individuals or into the environment 

 

•  Current uses of gene therapy focus on treating or curing 

existing conditions. In the future, the focus could shift to 
prevention. As more of the human genome is understood, 
medicine will know more about which genes contribute to 
or cause disease. With that knowledge in hand, gene 
therapy could be used to head off problems before they 
occur  
 

Is Gene therapy totally safe ??? 

Although gene therapy is a promising treatment option for 
a number of diseases (including inherited disorders, some 
types of cancer, and certain viral infections), the technique 
remains risky and is still under study to make sure that it 
will be safe and effective. Gene therapy is currently only 
being tested for the treatment of diseases that have no 
other cures  

How can the patients receive: "the right medication, in 
the right amount, in the right form, at the right time, 
for the right disease 
The answer is by the Personalized Molecular Medicine  

 

Pharmacogenomics  

  Genetic testing for assessment of drug response  may 

predict the best specific drugs and dosages for individual 
patients based on genetic profiling: so-called 
‘personalized medicine’ 

  Polymorphic mutations within genes can affect individual 

responses to some drugs, such as loss-of-function mutations    

  Example:CYP2D6 gene is part of a large family of highly 

polymorphic genes encoding cytochrome P450 proteins, 
mostly expressed in the liver, which determine the 
metabolism of a host of specific drugs. Polymorphisms in 
the CYP2D6 gene determine codeine activation, while 
those in the CYP2C9 gene affect warfarin inactivation 

This. Polymorphisms in these and other drug genes 
determine the persistence of drugs and, therefore,should 
provide information about dosages and toxicity  
 

 

Pathway medicine 

The ability to manipulate pathways that have been altered 
in genetic disease has therapeutic potential for Mendelian 
disease, but a firm understanding of both disease 
pathogenesis and drug action at a biochemical level is 
required. An example of this has been the discovery that 
the vascular pathology associated with Marfan’s 
syndrome is due to the defect in fibrillin molecules 
causing up-regulation of transforming growth factor 
(TGF)- signalling in the vessel wall. Losartan is an 
antihypertensive drug  also acts as a partial antagonist of 
TGF-signalling and is effective in preventing aortic 
dilatation in Marfan’s syndrome 
 

 


background image

 

19 

 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

20 

Lecture 1 - Functional Anatomy & 
Physiology of the immune system:  

 

Functions of Host immune system: 

1)  To protect the host from pathogens while minimizing 

damage to self-tissues. 

2)   Limits excessive responses that might lead to 

autoimmune diseases. 
Dysfunctions or deficiency of the immune response leads 
to a variety of diseases involving every organ system in 
the body. 

  The immune system consists of an intricately   

  Linked network of cells, proteins and lymphoid organs 

which are strategically placed to ensure maximal 
protection against infection. 

  Immune defenses are categorized into : 

Innate & Adaptive immune response  

 

Properties of immune responses 

       Innate immune responses 

Adaptive  immune resp. 

 

Characteristics  

1  recognize generic microbial 

structure 

Ag specific responses 

2  immediate mobilized (minutes) 

slow responses (days) 

3  No memory 

memory 

4  Genetically encoded 

Not genetically encoded 

5  Identical responses in all 

individuals 

Aquired as an adaptive 
immune response to 
exposure to antigens 

6  Present in invertebrates  and 

vertebrates 

Presents in vertebrates 
only 

 

Immune components 

1  Constitutive barriers (skin) 

T and B lymphocytes 

2  Phagocytes(N, Macro) 

secreted molecules (Abs) 

3  NK cell 

Ag specific receptors 

4  Soluble mediators 

(Complement, Cytokines, acute 
phase protein) 

 

5  Pattern recognition molecules  

   (Toll like receptors) 

 

 

The innate immune system

 

Constitutive barriers to infection 

1)  Skin:  

  Tightly packed highly keratinized cells of the skin which 

limit colonization by microorganisms (MO). 

  Microbial growth is inhibited by physiological factors 

such as low PH and low O2 tension and sebaceous glands 
secrete hydrophobic oils that repel MO. Sweat contains 
lysozyme that destroy bacterial cell wall. Ammonia has 
antimicrobial activity. Defensine is also antimicrobial 
peptides 

2) 

Mucous membrane 

of the respiratory and 

gastrointestinal and genitourinary tract provides a 
constitutive barrier to infection. 

  Cilia and Secreted mucous trap invading pathogen. 

  Secretory IgA prevents bacteria and virus attaching to and 

penetrating epithelial cells 

  Lysozyme and defensine 

  Lactoferrin acts to starve invading bacteria of iron 

  Physical manoeuvres such as sneezing and coughing  

  GIT: HCL, salivary amylase destroy bacteria  

  Induced vomiting or diarrhoea promotes clearance of 

invading MO. 

3)  Endogenous commensal bacteria 

  About 10

14   

 bacteria normally reside at epithelial surface 

in symbiosis with the human host and compete with 
pathogenic bacteria for nutrients & space 

  They produce fatty acids and bactericidins that inhibits 

growth of MO. 

  Eradication of these normal flora with broad spectrum 

antibiotics  commonly results in opportunistic infection 
like candida   

 

Phagocytes 

  They are specialized cells which ingest and kill MO and 

produce inflammatory molecules which regulate other 
components of the immune system 

  It includes Neutrophils, Macrophages & monocytes. 

  They are crucial for defense against bacterial & fungal 

infections 

  They express a wide range of surface receptors to identify MO 

These pattern recognition receptors include: 
1- Toll-Like receptors 
2- Mannose receptors 
They recognize bacterial cell wall components, bacterial 
DNA and Viral Double stranded RNA directly  
Phagocytes recognize pathogen by these receptors alone. 

  Engulfment of microorganisms is greatly enhanced by 

opsonisation. 
Opsonins include acute phase proteins such as C reactive 
protein, Abs, complement. This opsonin binds to pathogen 
and phagocytes receptors acting as a bridge between the 
two and facilitating phagocytosis 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

21 

Neutrophils 

  They are short lived cells with half-life of 6 hours 

  Kill MO directly  

  Facilitates the rapid transit of cells through tissues and 

amplify the immune system 

  Killing mediated by enzymes contained in the granules 

  Changes in the damaged cells triggers inflammatory 

molecules and cytokines to stimulate the production and 
maturation of N in BM. 

  The transit of N. through the blood stream is responsible for 

the rise in leukocyte count that occurs in early infection. 

  N. phagocytose the MO and fuse with cytoplasmic 

granules to form phagolysosome. 

  Killing of MO ocuurs through a combination of oxidative 

and non –oxidative pathways 

1)  Oxidative killing is also known as respiratory burst, is 

mediated by NADPH oxidase enzyme complex which 
converts  oxygen into reactive oxygen species : 
   - Hydrogen peroxide          - Superoxide  
Myeloperoxidase enzyme  
   - Hypochlorous ions (HOCL

-

2)  Non- oxidative (oxygen-independent killing) 
  Occurs through release of bactericidal enzymes including 

lysozyme and lactoferrin 

  The process of phagocytosis deplete N glycogen reserves 

and followed by N death 

  After N death, their content is released and lysosomal 

enzymes degrade collagen & liquefaction of adjacent 
tissues. The accumulation of dead and dying N. results in 
the formation of pus. When the amount of pus is 
extensive, result in abscess formation. 

 

Monocytes and Macrophages 

  Monocytes are the precursors of tissue macrophages  

  They produced in the BM and exported to circulation 

constitutes about 5% of leukocytes  

  After 7-10 Hrs in the blood stream , they migrate to 

peripheral tissues where they differentiate into tissue 
macrophages. They do not die after killing pathogens. 

  In the liver----- Kupffer cell 

In the lung-----alveolar macrophages 
In the kidney----mesangial cells 
In the brain-----microglial cells 

  Functions of Macrophages: 

1)  Initiation and amplification of the inflammatory response 

by cytokines secretions (IL-1, IL-6, IL-8, TNF alpha) 

2)  Killing of MO by phagocytosis (oxidative and non-

oxidative pathways) 

3)  Resolution and repair of inflammation by: 
a.  Scavenging of necrotic and apoptotic cell 
b.  Tissue remodelling by elastase and collagenase enzymes 
c.  Scar formation by IL-1 , platelet derived growth factor, 

fibroblast growth factor 

4)  Link between innate and adaptive by presentation of Ag 

to T cells and T cells secreted cytokines act on 
macrophages that enhance phagocytosis. 
 

Natural killer cells (NK) cell 

  Is large granular lymphocytes 

  Acts against tumor cell and virally infected cell 

  It is not Ag specific cell and generate memory cell 

  It kills target cell by Ab dependent cell mediated 

cytotoxicity (ADCC) and perforin –granzyme pathway 

  Produce the following cytokines (TNF-α, IFN-α , IFN- γ) 

 

Mast cell and Basophils  

1)  they are derived from BM 7 play an important role in allergy 
2)  Mast cell reside in the tissues that are exposed to external 

stimuli like skin and gut  

3)  Basophiles reside in the circulation and recruited to 

tissues in response to inflammation. 

  Both had a cytoplasmic granules containing histamine and 

other mediators 

  Other mediators synthesized after activation  

(Leukotrienes, prostaglandins) 

  Local release of these mediators initiates inflammatory 

cascades that lead to increase local blood flow, vascular 
permeability, stimulate smooth muscle contraction and 
increase secretion at mucosal surface. 
 

Cytokines 

Are soluble proteins that acts as multipurpose chemical 
messengers. More than 100 cytokines have been described 
with overlapping complex roles in modifying the immune 
response 

  IL-1 secreted from macrophages and stimulates N 

recruitment, T cell and macrophages activation; induce 
fever and acute phase reactant. 

  IL-2 secreted from Th 1 , stimulate proliferation and 

differentiation of Ag specific T cell 

  IL-4 secreted from Th2 , and mast cell , stimulates 

maturation of T and B cell and enhance IgE production 

  IL-6 secreted from Th2 and macrophages,stimulate 

maturation of B cell to plasma cell  

  Il-12 secreted from macrophages and activate NK cell and 

stimulates IFN gamma and TNF alpha release by T cell 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

22 

  IFN alpha secreted from Th1 and macrophages and NK 

cell and had antiviral activity & activates TCD8 cell, NK , 
macrophages 

  IFN gamma secreted from Th1cell that increases 

antitumor and antimicrbial activity of macrophages  

  TNF alpha secreted from macrophages and it is pro 

inflammatory and had direct cytotoxic, increase apoptosis  

 

Complement system: 

  It is a group of more than twenty tightly regulated 

functionally linked proteins that act to promote 
inflammation and elimenate pathogens  

  It is synthesis in the liver 

  It is circulate in inactive form 

  It is activated by three pathways: 

1)  Classical pathway: is initiated when IgG or IgM 

binds Ag forming immune complex 

2)  Alternative pathway: is initiated by binding C3 to 

LPS of G –ve bacterial cell wall, C3 to teichoic acid of 
G + ve bacteria   

3)  Lectin pathway: is activated by the direct binding of 

mannose-binding lectin to microbial cell surface 
carbohydrates(mannose on the pathogen surface) 

  This mimics the binding of C1 to immune complex, thus 

bypassing the need for immune complex formation 

  Activation of the complement by any one of these 

pathways results in activation of C3 ending in a final 
common pathway  

  C5-C9 (MAC) membrane attack complex ending with 

pores formation on the cell surface  

  It is important in defense mechanisms against encapsulated 

bacteria (Neisseria & Haemophilus influenzae) 

  Fragments of complement act as an opsonin. naphylotoxins  

 

The adaptive immune system: 

  When the innate immune system failed to eradicate the 

pathogen the adaptive immunity will be stimulated 

  It is characterized by specificity, highly adaptive & can 

respond to unlimited number of molecules & had a memory 

  There are two major arms of adaptive immunity: 

1) Humoral immunity mediated by Abs which is produced 
by B cells.   2) Cellular immunity mediated by T cells that 
secrete cytokines 

 

Lymphoid organs 

Primary lymphoid organs that involved in lymphocytes 
development which include BM where both T and B 

lymphocytes are derived from haemopoietic stem cell and 
where lymph.mature. The second organ is thymus  

 

Thymus: 

Is bilobed structure that active during fetal and neonatal 
period and involuted after puberty. In the thymus 
immature T cell undergoes selection and maturation. 
Absence of thymus is associated with profound T cell 
immune deficiency. 
Secondary lymphoid organs include spleen, LN, mucosa 
associated lymphoid tissue and gut associated lymphoid 
tissue where the pathogen interacts with lymphocytes. 

 

Spleen

Is highly effective in filtration of blood and important site 
of phagocytosis of aged RBC, bacteria, immune 
complexes and other debris 
It is important defense against encapsulated bacteria 
(Streptococcus pneumonia and H influenzae infection)  

 

Lymph node

 

It consists from: 
1)  Cortex (B cell) primary follicles 
2)  Para cortex (T cell and dendritic cell) 
3)  Medulla (plasma cell) & contains sinuses hat rich in 

macrophages 

 

MALT 

Includes Peyer’s patches, Appendix, tonsils & Adenoids  

 

Lymphatics 

Functions 
1)  
Provide access to LN 
2)  2-return tissue fluid to venous system 
3)  Transport fat from small intestine to the blood stream 
It begins as blind ended capillaries & then form lymphatic 
ducts then enter LN (Afferent) and leave LN (Efferent) 
and drain into thoracic duct then superior vena cava  
 

Humoral Immunity 

B cells: 

They arise in the BM stem cells and found as mature B 
cells in BM, LN, spleen and to lesser extent blood stream. 
It encountered soluble Ag usually in LN by Ab that found 
on its surface and presented to T cells. Stimulated B cells 
by Ag respond by proliferation known as clonal expansion 
and differentiate into either plasma cell and memory cells 

 

Immunoglobulins:  

  Are soluble proteins consists from two heavy and two 

light chains. The heavy chain determins the isotypes IgG, 
IgM, IgA, IGE,IgD  

  Functions: * Opsonins, ADCC 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

23 

* Actvation classical pathway of complement 
* Present in the secretions (Sec IgA) and deficiency of 
this leads to recurrent resp and GIT infection 

  First exposure to Ag leads to IgM production (longer lag 

phase) and for short period of time  

  Second exposure to AG leads to large titer of  IgG 

production with higher affinity (shorter lag phase) 
 

Cellular immunity: 

  T cells are important against virus ,fungi, intracellular 

bacteria 

  It arise in the bone marrow and exported as immature 

cells to thymus undergo differentiation and selection 

  Ag in order to recognized by T cells , must be processed 

into smaller fragment and combined to HLA (human 
leukocyte antigens)  

  HLA molecules are highly polymorphic to ensure 

diversity in recognition of Ags within the population. 

  T cells can be divided according to its function, 

recognition of HLA molecules and expression of cell 
surface proteins. 

  Leukocytes cell surface molecules are named 

systematically by assigning them a cluster of 
differentiation (CD) Ag numbe 

 

T cytotoxic (CD8) 

They recognize Ag peptide in association with MHC class I  
Kill target cell by perforin granzyme 
Secret IFN gamma 

 

T helper (CD4) 

  They recognize Ag peptide in association with MHC class II 
  Produce cytokines and provide co -stimulatory signals  

that support the activation of Tc 

  Assist production of mature Ab by B cells 
  Th cells can be divided into subsets according to 

cytokines they produced : 
* Th1 (IL-2, IFN- gamma, TNF-alpha), support 
development of delayed type hypersensitivity 
* Th2 (IL-4, IL-5, IL-10) promote allergic response  
* Regulatory CD4+ lymphocytes, important in the 
regulation of other CD4 cells and prevention of 
autoimmune diseases 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

24 

Lecture 2 - Immune deficiency 

 

The consequences of deficiencies of the immune system 
include the followings: 
1- Recurrent infections. 
2- Autoimmunity. 
3- Susceptibility to malignancy. 

 

  Primary ID 

  Secondary ID  

Due to infection, drug therapy, malignancy and ageing. 

  Phagocyte deficiency  

Leads to increased bacteria and fungi infection. 

  Complement deficiency 

Leads to infection: Neisseria  meningitides, Neisseria 
gonorrhoeae,  Haemophilus influenzae  & Streptococcus 
pneumonia  

  T lymphocytes deficiency leads to: 

Bacterial infection (TB), fungi infection (Candida), viral 
infection (CMV) & Protozoa infection (pneumocystis carini) 

  Antibody deficiency leads to 

1- Bacterial infection (Staphylococcus aureus) 
2- Viral infection (Enterovirus)  
3- Protozoa infection (Giardia lamblia) 

 

Presenting problems in immune deficiency 

Recurrent infections

 

Warning signs of ID: 

1) 

Eight respiratory tract infection/ year in a child or more 
than four respiratory tract infection/ year in an adult.

 

2) 

More than one infection requiring hospital admission or 
intravenous antibiotics.

 

3)  Infection with unusual organisms 
4)  Infection at unusual sites  
5)  Chronic infection unresponsive to usual treatment 
6)  Early end organ damage (Bronchiectasis) 
7)  Family history of immune deficiency 

 

Investigations: 

1-Full blood count                2- white cell differential 
3- Acute phase protein (C-reactive protein) 
4-Liver function test             5-Renal function test 
6-Urine dipstick                   7-Serum Immunoglobulin 
8- Protein electrophoresis    9- Microbiological test.  
10- Virological test.            11- Radiological test. 
 
If ID is suspected, patients should not receive live 
vaccines because of the risk of vaccine – induced disease. 
 

Primary Phagocyte Deficiencies:  

Usually present with recurrent bacterial and fungal 
infections affecting unusual sites and majority present in 
childhood but milder forms may present in adults. 
It includes: 1- Leukocyte adhesion deficiencies  
2- Chronic granulomatous disease 
3- Defects in cytkines and cytokines receptors 

 

Leukocyte adhesion deficiencies: 

  It is an autosomal recessive disease.  

  These are disorders of phagocytes migration, where 

failure to express adhesions molecules results in the 
inability of phagocytes to exit the blood stream. 

  It is characterized by:  

a)  recurrent bacterial infections 
b)  Lack pus or neutrophils infiltration at site of infection 
c)  Peripheral neutrophils counts may be very high because of 

the failure of mobilized N to exit blood vessels. 

d)  Infections are usually apparent from birth by presenting 

infection is omphalitis with delayed separation of the 
umbilical cord. 

  Diagnosis: by tests showed reduced or absent expression 

of adhesions molecules on N. 

  Treatment:  Prompt antibiotic therapy should be initiated 

as early as possible in case of acute infection, bone 
marrow transplantation
 
and gene therapy. 

 

 

 

 

Chronic granulomatous disease:

 

  This results from mutations in the genes encoding the 

NADPH oxidase enzyme, causing a failure of oxidative 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

25 

killing. This may be demonstrated using the nitroblue 
tetrazolium reduction test 

  The defect leads to susceptibility to catalase – positive 

organisms such as Staphylococcus aureus 

  Intracellular killing of mycobacteria in macrophages is 

also impaired. 

  Infections most commonly involve the lungs, lymph 

nodes, soft tissues, bone, skin and urinary tract. 

  People with this condition often have areas of inflammation 

(granulomas) in various tissues that can be damaging to 
those tissues 

 

 

 

Defects in cytokines and cytokines receptors: 

  Defect in cytokines such as IFN-γ, IL-12 or their receptors 

results in failure of intracellular killing 

  Individuals are susceptible to mycobacterial infections   

  Treatment: 

1- Intravenous antibiotics for treatment existing infection. 
2 -surgical drainage of abscess. 
3- Long term prophylaxis with antifungal agents 
4- Specific treatment depends upon the nature of defect 
and stem cell transplantation may be considered. 

 

Complement pathways deficiencies  

1)  Genetic deficiency of classical complement pathway (C1, 

C2, C4) are associated with high prevalence of 
autoimmune disease particularly systemic lupus 
erythematosus (SLE) 

2)  Deficiency in C9 increase Neisseria species infection 

(Gonococcal & Meningococcal) and encapsulated bacteria  

3)  Deficiency of Mannose - binding lectin leads to increased 

incidence of bacterial infection if subjected to additional 
cause of immune compromise such as prematurity or 
chemotherapy. 

However, the important of this deficiency is not important 
in healthy individuals.  

 

Investigations and treatment

1- Complement C3 and C4 measurements 
2- CH50 test (Classical haemolytic pathway 50) or called 
THC (Total Hemolytic Complement) 
Sheep RBC coated with Abs + patient’s serum leads to 
complete lysis RBC 

 

  There is no definitive treatment. 

  Patients should be vaccinated with meningococcal, 

pneumococcal and H. influenzae vaccines in order to 
boost their adaptive immune response. 

  Lifelong protective Penicillin to prevent infection 

  Family members should be screened for complement 

deficiency.   

 

Primary deficiencies of the adaptive 
immune system 

 

Combined B and T lymphocytes deficiency: 

  It is due to defect in lymphoid precursors 

  Results in combined failure of B and T cell Maturations 

  Cause recurrent bacterial, fungal and viral infections soon 

after birth  

  Treated by stem cell transplantation or gene therapy still 

under investigations. 

 

Primary T lymphocytes deficiency 

  Characterized by recurrent  viral, protozoal and fungal 

infections 

  It is associated with defective Abs productions because of 

the importance of  Tcell in providing help to B cells 

  These disorders present in childhood 

  It includes the following diseases: 

a- DiGeorge Syndrome    b- Bare Lymphocytes Syndrome  
c- Auto Immune Lymphoproliferative Syndrome 

 

DiGeorge Syndrome 

  Results from failure of development of the 3

rd

 and 4

th

 

pharyngeal pouch, usually caused by deletion of  a small 
piece of chromosome 22 at a location designated 22q11.2  
produced by an error in recombination at meiosis 

   It is a congenital thymic aplasia & thymic hypoplasia,  

  It is associated with abnormalities of the aortic arch, 

hypocalcaemia, tracheo-oesophageal fistula, 

  Cleft lip and palate and absent thymic development. 

  Characterized by very low numbers of T cells despite the 

normal development in the bone marrow  


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

26 

 

 

 

 

Bare Lymphocytes Syndrome  

  Characterized by absent   expression of HLA molecules 

within the thymus. 

  If HLA class I affected, CD8 + lymphocytes fail to 

develop 

  If HLA class II affected, CD4 + lymphocytes fail to 

develop 

  Uncontrolled activation of NK cell due to absence of 

HLA class I expression 

  leads to recurrent infection and systemic vasculitis 

 

 

 

Auto Immune Lymphoproliferative Syndrome: 

  Characterized by accumulation of lymphocytes and 

persistence of autoreactive cells. Unusually high numbers 
of white blood cells called lymphocytes accumulate in the 
lymph nodes, liver, and spleen, which can lead to 
enlargement of these organs 

  Caused by failure of apoptosis. This condition is usually 

caused by mutations in the FAS gene 

  Patients develop lymphadenopathy, splenomegaly and a 

variety of autoimmune diseases. 

 

 

 

 
Investigations and treatment: 

1)  Measurement of total T- lymphocytes count 
2)  Measurement of T lymphocytes subsets 
3)  Immunoglobulin measurements 
4)  functional tests of T cells activation and proliferation 
5)  HIV test may be indicated  

 

Treatment  

1)  Patients should receive anti-Pneumocystis and antifungal 

prophylaxis treatment 

2)  Immunoglobulin replacement if disease associated with 

defective Ab production. 

3)  Stem cell transplantation     4) Thymic transplantation 

 

Primary Antibodies deficiency

  Characterized by recurrent bacterial infections. 

Particularly of the respiratory and gastrointestinal tract. 

  The most causative organisms are bacteria such as 

Streptococcus pneumonia and H influenzae . 

  Usually present at 5-6 months of age when the protective 

benefit of transferred maternal Igs has decreased. 

 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

27 

3 major primary Abs deficiencies present in adulthood 

1)  Selective IgA deficiency 
  Characterized by low or undetectable IgA. 
  Most common primary Immune deficiency. 
  In some patients, there is a compensatory increase in 

serum IgG levels. 

  30% of individuals experience recurrent mild respiratory 

and GIT infections. 

2)  Common  variable immune deficiency 
  It is a heterogeneous adult-onset primary immune 

deficiency of unknown cause. 

  Characterized by low serum IgG levels and failure to 

make Abs responses to exogenous pathogens. 

  Paradoxically, Ab mediated autoimmune diseases like 

autoimmune hemolytic anemia  

  It is also associated with increased frequency of 

malignancy like lymphoprolifrative diseases.  

3)  Specific Ab deficiency or Functional IgG Ab deficiency 
  It causes poor Ab responses to polysaccharide Ags. 
  Some patients are deficient in the Ab subclasses IgG2 & IgG4 
  It is previously called  IgG subclass deficiency  

 

Investigations:  

1)  Measurements of serum Igs. 
2)  Protein electrophoresis 
3)  Urine electrophoresis to exclude secondary causes of 

hypogammaglobulineamia  

4)  Specific Ab responses to specific pathogens , if it is low , 

vaccinate the patient with killed vaccine 

5)  Quantitation of T and B lymphocytes   

 

Treatment: 

1)  Treatment of infections by antibiotics and prophylaxis 

antibiotics may be indicated. 

2)  Ig replacement intravenously which derived from pooled 

plasma & contains IgG Abs & administered every 3-4 weeks 
** Vaccinations with live vaccines is contraindicated 
 

Secondary Immune deficiencies 

It is more common than primary immune deficiency 

Causes  

1)  Physiological: aging, prematurity, pregnancy. 
2)  Infection: HIV, measles, TB 
3)  Iatrogenic: Drugs like immunosuppressive drugs, 

corticosteroids, antineoplastic, radiotherapy 

4)  Malignancy: Leukemia, lymphoma, myeloma, solid tumor 
5)  Biochemical and nutrional disorder: 
6)  Others: Burns, Asplenia. 

 

Immune senescence

It is a decline of the immune response in the elderly 
characterized by: 

1)  Decline in the T cell response with reduced delayed type 

hypersensitivity reaction. 

2)  Decrease in Abs production for many exogenous pathogens 
3)  AutoAbs rise but autoimmune diseases are less common 
4)  Reduced responses to vaccinations, about 30% of healthy 

older people may not develop protective immunity after 
influenza vaccine. 

5)  Allergic disorders and transplant rejection is less common 
6)  Increased susceptibility to infections like respiratory tract 

infection, UTI, latent infections like TB and Herpes 
Zoster may be reactivated. 

7)  Absent manifestations of infections e.g. leukocytosis & 

pyrexia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

28 

Lecture 3 - The Inflammatory 
Response 

 

Inflammation is the response of tissues to injury or 
infection and is necessary for normal repair and healing 
 

Physiology & pathology of inflammation 

Acute inflammation 

  It is the result of rapid and complex interplay between the 

cells and soluble molecules of the innate immune system. 

  When there is an infection or inflammation in the tissue, 

leads to infiltration of phagocytic cells (N, Macro) & release: 

1)  Enzymes (Cyclo-oxygenase & nitric oxide synthase). It 

leads to release (prostaglandins, histamine, kinins, 
anaphylotoxins & nitric oxide) 

2)  Cytotoxines (IL1, TNF, IL6) 

This leads to: 
Vasodilation, increased vascular permeability, increased 
production of N in the bone marrow, release of insulin 
from pancreas, release glucocorticoids & catecholamines 
from adrenal, increase heart rate, increase synthesis of 
acute phasr protein and amyloid A by the liver, low blood 
pressure, fever, enlarged lymph nodes and fibrinogen 
plays important role in wound healing. 

 

Control mechanisms of inflammation 

Acute phase proteins 

 

α1-antitrypsin and α1-antichymotrypsin control the pro-
inflammatory cascades. 

  Antioxidants such as haptoglobin and manganese 

superoxide dismutase scavenge for oxygen free radicals. 

  Increased iron-binding proteins such as transferrin, ferritin & 

lactoferrin decrease the iron available for uptake by bacteria. 

 

Resolution of inflammation 

This involves active down-modulation of inflammatory 
stimuli and repair of bystander damage to local tissues. 

1)  Extravasated neutrophils undergo apoptosis and are 

phagocytosed by macrophages, along with the remains of 
microorganisms.  

2)  Macrophages also synthesise collagenase and elastase, 
3)  Macrophage-derived cytokines, including transforming 

growth factor (TGF)-β and platelet-derived growth factor, 
attract fibroblasts and promote the synthesis of new collagen 

4)  Angiogenic factors stimulate new vessel formation. 

 

Sepsis and septic shock 

  Septic shock is the clinical manifestation of overwhelming 

inflammation. Failure of normal inhibitory mechanisms 

results in excessive production of pro-inflammatory 
cytokines by macrophages, causing hypotension, 
hypovolaemia, decreased perfusion & tissue oedema.  

  Damage to the vascular endothelium and further 

increasing capillary permeability. 

  Direct activation of the coagulation pathway ends with 

clot formation.  

  The clinical manifestations: 

1)  Cardiovascular collapse 
2)  Acute respiratory distress syndrome  
3)  Disseminated intravascular coagulation 
4)  Multi-organ failure and often  
5)  Death 

  Cause: infection with Gram-negative bacteria, because 

lipopolysaccharide is particularly effective at activating 
the inflammatory cascade. 

 

Chronic inflammation 

  Failure to remove an inflammatory stimulus. 

  Persisting microorganisms stimulate the ongoing 

accumulation of neutrophils, macrophages and activated T 
lymphocytes & deposition of fibrous connective tissue 
ending with granuloma. 

  Eg, (TB, Leprosy) because this MO is protected with 

thick cell wall, 

 

Investigations in inflammation 

1)  Complete blood picture: Leukocytosis 
2)  Platelets count: may be increased 
3)  Erythrocyte sedimentation rate (ESR) 
4)  Blood film: normocytic normochromic anemia 
5)  C-reactive protein & complement: increased 
6)  Albumin: reduced 
7)  Plasma viscosity 

 

C-reactive protein 

  Is an acute phase protein synthesis in the liver. 

  It is opsonizes invading pathogens. 

 

It’s level increased within 6 hours of an inflammatory 
stimulus. 

  It indicates acute inflammation 

  Its half-life = 19 hours 

  It is used to monitor disease activity. 

 

Erythrocyte sedimentation rate (ESR) 

  It is an indirect measure of acute phase protein. 

  It measures the rate of fall of RBC through plasma & 

aggregation of erythrocytes 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

29 

  Normally RBC do not aggregate with each other because 

of their repellent negative charge. 

  Plasma protein is positive charge & act to neutralize the 

surface charge of RBC. 

  When there is an increase in plasma protein particularly 

fibrinogen, overcome the repulsive forces causing stack of 
RBC (rouleaux) 

  It is measuring plasma protein composition, concentration 

& RBC morphology. 

  It is increased (1) in acute inflammation, when there is an 

increase in acute phase protein. (2) when there is an 
increase in IgG, IgM & IgA. 

  It is deceased when there is an abnormality in RBC 

morphology like spherocytosis, sickle cell anemia.  

 

Plasma viscosity 

It measures plasma protein concentration 
It is affected by concentration of large plasma proteins 
(fibrinogen, Ig [IgM]) 

 

Presenting problems in inflammation 

Unexplained raised ESR 

The ESR should not be used as a screening test for the 
presence of disease in asymptomatic patient. 

Clinical assessment 

There is an extreme elevation of ESR ˃ 100 mm/hr in the 
absence of significant disease. 

Investigations 

  CRP, Serum Ig, Urine electrophoresis 

  Full blood count; anemia, leukocytosis, neutrophilia, 

abnormal lymphocytes 

  Liver function test 

  Blood & Urine cultures 

  Imaging: Chest X-ray, Abdominal CT scan, Abdominal & 

pelvic ultrasound, MRI, Echocardiography and Isotope scan 

 

Periodic fever syndromes 

These rare disorders are characterized by recurrent 
episodes of fever and organ inflammation associated with 
an elevated acute phase response. 

 

Familial Mediterranean fever 

  This is the most common of the familial periodic fevers, 

predominantly affecting Mediterranean people, including 

  Arabs, Turks, Sephardic Jews and Armenians.  

  It results from mutations in pyrin gene.  

  Characterized by painful attacks of fever associated with 

peritonitis, pleuritis and arthritis, and lasts from a few 
hours to 4 days.  

  CRP is elevated.  

  Colchicine is the treatment of choice. 

 

Hyper IgD syndrome 

  It is characterized attacks of fever, abdominal pain, 

diarrhoea, lymphadenopathy, arthralgia, skin lesions and 
aphthous ulceration.  

  Laboratory features include an acute phase response 

(elevated CRP & ESR) and markedly elevated IgD 

  It has mainly been described in the Netherlands & France. 

  It is AR disease. 

  All patients with syndrome have mutations in the gene for 

mevalonate kinase which is involved in cholesterol 
metabolism. 

  No specific treatment is available. 

 

TNF receptor associated periodic syndrome 

  Also known as TRAPS or familial Hibernian fever. 

  Is a periodic fever syndrome associated with mutations in 

a receptor for the molecule tumor necrosis factor (TNF) 
that is inheritable in an autosomal dominant manner. 

  Individuals have episodic syndromes such as recurrent 

high fevers, rash, abdominal pain, joint/muscle aches & 
puffy eyes. 

  It causes recurrent episodes of fever that typically last 1-3 

weeks that are associated with chills & severe muscle pain 
in the trunk & the arms. 

  Patients develop a red & painful rash from the trunk to the 

arms & legs, abdominal pain with nausea, vomiting & 
diarrhea are common, as are red, swollen eyes. Other 
important features include chest pain due to inflammation 
of the membrane surrounding the lungs or heart. 

  Laboratory findings 

1)  Neutrophilia 
2)  Increased CRP 
3)  Elevated ESR 
4)  Low level of serum soluble type 1 TNF receptor 
5)  Molecule analysis of TNFRSF1A gene 
6)  Screening for proteinuria 

  Several medications have been studied for the treatment 

of TRAPS including: Corticosteroids, Infliximab, Soluble 
TNF receptor therapy.  
 

 

 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

30 

Amyloidosis 

  It is a disorder resulting from abnormal & insoluble 

protein (amyloid) deposits extracellular in body tissues. 

  It consists of fibrils of specific protein linked to glucose-

aminoglycans, proteoglycans & serum amyloid protein. 

  It is either hereditary or acquired. 

  It is either localized or systemic. 

 

 

 

Hereditary systemic amyloidosis 

  It is systemic amyloidosis. 

  Production of abnormal protein with abnormal structure. 

  It is AD due to mutation in transthyretin retinol 

  Transthyretin (TTR) is a serum & cerebrospinal fluid 

carrier of the thyroid hormone thyroxin (T4) and retinol –
binding protein bound to retinol. This is how transthyretin 
gained its name, transports thyroxine & retinol. The liver 
secretes transthyretin into the blood & the coroid plexus 
secretes TTR into the cerebrospinal fluid. 

  Characterized by neuropathy, cardiomegaly & renal 

involvement 

 

Acquires systemic amyloidosis 

1)  Reactive amyloidosis 

  This is the result of another chronic inflammatory disease 

such as lupus, rheumatoid arthritis, tuberculosis, 
inflammatory bowel disease (Crohn’s disease & ulcerative 
colitis) & certain cancers. 

  It most commonly affects the spleen, kidneys, liver, 

adrenal gland & lymph nodes. 

  AA means the amyloid type A protein causes this type of 

amyloidosis. 

  90% of the patients developed non-selective proteinuria or 

nephrotic syndrome. 

 

2)  Light chain amyloidosis 

  AL occurs when a specialized cell in the bone marrow 

(plasma cell) spontaneously overproduces a particular 

protein portion of an antibody called the light chain. (This 
is why it is coded as AL) 

  Can occur with a bone marrow cancer of plasma cells 

called multiple myeloma, Monoclonal gammmaopathy. 

  Requiring chemotherapy treatment. 
  It is characterized by neuropathy, cardiomyopathy, 

proteinuria, amyloid nodules. 

 

3)  Dialysis associated amyloidosis 

  Hemodialysis-associated amyloidosis is a form of 

amyloidosis associated with chronic renal failure. 

  Long-term hemodialysis results in a gradual accumulation 

of β

2

 microglobulin, a serum protein in the blood. It 

accumulates because it is unable to cross the dialysis filter 

  Β

2-

micrglobulin is a major constituent of amyloid fibrils. 

It has been shown that through accumulation, it invades 
synovial membranes & osteoarticular sites. As a result, it 
causes destructive osteoarthropathies such as  

 

4)  Senile systemic amyloidosis 

  Age ˃ 70 years 
  Normal transthyretin protein deposited in tissues. 
  Usually asymptomatic. 
  Affect ˃ 90% of 90 years old persons. 

 

Diagnosis 

  A tissue sample of abdominal wall fat, the rectum or a 

salivary gland can be examined in biopsy for evidence of 
characteristic amyloid deposits. 

  The tissue is treated with various stains. The most useful 

stain in the diagnosis of amyloid is Congo red, which, 
combined with polarized light makes the amyloid proteins 
appear apple-green on microscopy. 

  The nature of the amyloid protein can be determined by 

various ways: the detection of abnormal proteins in the 
bloodstream (on protein electrophoresis or light chain 
determination), binding of particular antibodies to the 
amyloid found in the tissue. 

 

 

 

 

Treatment 

  Chemotherapy is the first line treatment in AL with 

nephalan plus dexamethasone. 

  In AA, symptoms may improve if the underlying 

condition is treated. 

  In familial causes of amyloidosis, a liver transplant can be 

curative. 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

31 

Lecture 4 - Autoimmune disease 

 

Is the presence of immune responses against self-targets. 
It is identified by the presence of low titer autoantibodies 
or autoreactive T cells. 
Caused by failure of immunological tolerance: 
 

Physiology & pathology of autoimmunity 

Immunological tolerance

 

 

Tolerance  

Autoimmune diseases  

1  clonal deletion in 

bone marrow and 
thymus  

Some autoreactive cells inevitably 
evade deletion and escape to 
peripheral circulation  

2  suppression of 

autoreactive cells by 
regulatory T cells  

generation of hyporesponsevness 
(anergy) in lymphocytes which 
encounter the antigens in the 
absence of costimulatory signals  

3  privileged sites (eye)  

released Ags from these sites  

 

Factors predisposing to autoimmune diseases 

1)  Genetic factor:  

  HLA genes (B27 association with ankylosing spondylitis, 

type I diabetes associated with DR3/DR4, Myasthenia 
gravis DR3 

  Genes determining cytokines activity, costimulation & 

cell death 

2)  Environmental factor:  

a)  Infection with microbs 

  Eg. Acute rheumatic fever following streptococcal 

infection, Reactive arthritis following bacterial infection 

  This is due to cross reactivity ( molecular mimicry), 

Release of sequestered Ags, production of 
inflammatory cytokines that leads to tissue damage 

b)  Drugs (Halothane, methyl dopa) 

3)  Sex: 

Female more affected than males.

 

 

Classification of autoimmune diseases 

• 

It is classified as: 
1)  Organ specific diseases 
2)  Non –organ specific (Multisystem) diseases  
There is some overlapping between them 
The predominant mechanisms in tissue damage is type II, 
III and IV hypersensitivity reactions 

 

Mechanisms of tissue damage n autoimmunity: 

1)  Type II HS: binding of cytotoxic IgG and IgM to cell 

surface causes cell killing 

2)  Type III HS: IgG or IgM bind soluble Ags to form immune 

complexes which trigger classical complement pathway 

3)  Type IV HS: activated T cells, NK, phagocytes   

Investigations in autoimmunity

  

a)  Detection of specific autoantibodies in the patient’s 

serum. The Ab is quantified either by titer ( minimal 
dilution at which  the Ab can be detected or by 
concentration in standardized unit) 
 - This includes: 
1- Rheumatoid factor   2- anti CCP Ab 
3- Anti nuclear antibody   4- Abs to extractable nuclear Ags 
5-Anti DNA antibodies 6-Antiphospholipid antibodies 
7- Anti neutrophils cytoplasmic antibodies 

b)  measurement the complement components 

 

Autoantibodies 

  RF 

 

It’s an autoAb director against FC region of human IgG 

  It  may be any Ig class but IgM is most commonly tested  

  In general a titer > 1:40 is considered positive 

50% of patients with RA are + for RF at the time of 
diagnosis. 25% will become seropositive in the first two 
years of disease Thus it is insensitive to rule out RA at the 
time of diagnosis  

  It has low specificity for RA  because it is associated with 

other conditions: 
1)  SLE 
2)  TB 
3)  elderly >65 ys 
4)  RA with extra –articular manifestation 
5)  Sjogen’s syndrome 
6)  mixed essential cryoglobulinaemia  
7)  primary billiary cirrhosis  

  The major indication for RF testing is to evaluate 

prognosis in RA 

  When it is positive, it is associated with more sever 

erosive disease and extra –articular disease manifestations 
such as nodule, vasculitis. 

 

  Anti-CCP antibody 

  Abs to CCP (cyclic citrullinated peptide) 

  In this peptide, aa converted to  

 

  It is more specific test than RF for RA 

  It is a better predictor of an aggressive disease course  

 

  Antinuclear antibodies (ANA) 

  Are group of Abs which bind to components of the nucleus  

  Titer >1:80 is usually considered positive  


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

32 

  It is positive in (SLE, Scleroderma, dermatomyositis, 

mixed connective tissue disease, autoimmune hepatitis, 
5% of healthy individuals have an ANA titer >1:80 

  It is not useful in the diagnosis (RA, autoimmune thyroid 

disease, malignancy and infectious disease) 

  Repeating ANA is not useful, no role for serial monitoring 

of ANA titer  

  No correlation with disease activity  

 

  Abs to extractable nuclear Ags(ENA) 

  When ANA is positive , it is useful to establish which 

nuclear  component  is being recognize  

  Some nuclear Ags are soluble and can be extracted from 

the nucleus  

  There is little value in testing for ENA if the ANA is negative  

 

It’s include Abs to (histone, centromere, smith, RNA 
polymerase I)   

 

  Anti DNA Abs 

  Abs to single strand DNA is not specific 

  Abs to Double strand DNA is highly specific for SLE (95%) 

  Very high titers are associated with more sever disease 

including renal and CNS involvement in SLE  

  They are useful in disease monitoring as an increase in Ab 

titers is associated with disease activity and may precede 
disease relapse  

 

  Antiphospholipid Abs (APL) 

  Are associated with the development of venous and 

arterial thrombosis and recurrent fetal lose 

  It may be either: primary or secondary 

  It may be associated with SLE , malignant conditions, 

infections and rheumatic conditions 

  There are sevaral kinds of APL Abs (anticardiolipin and 

lupus anticoagulant)   

  Anticardiolipin Abs are Igs directed against phospholipid 

particularly β2 glycoprotein-1. 

  Lupus antigoagulant Abs are Igs directed against 

prothrombin and occasionally β2 glycoprotein-1. 

  They have overlapping specificity, if there is a clinical 

suspicions of APLsyndrome, both tests should be performe 

  Lupus antigoagulant Abs should not be done when the 

patients is on anticoagulant therapy. 

 

  Anti-neutrophil cytoplasmic antibodies (ANCA) 

  It is an IgG Abs directed against cytoplasmic constituents 

of granulocytes. 

  It is of two types: 

1)  Cytoplasmic (c-ANCA): Abs to proteinase -3 associated 

with Wegener’s granulomatosis 

2)  Pernuclear (p-ANCA): Abs to myeloperoxidase, 

lactoferrin  & elastase, it is associated with microscopic 
polyarteritis 
Atypical p-ANCA which are not due to myeloperoxidase 
are commonly found in patients with ulcerative colitis and 
autoimmune liver disease.  
Serial measurement of anti-PR3 or anti –MPO antibodies 
may be useful for disease monitoring.   

 

Measurement of complement activity   

Quantitation of complement components (C3 and C4), 
may be useful in the evaluation of immune complex 
mediated diseases (SLE) 

 

Cryoglobulinaemia  

Cryoglobulins are Ig that form precipitates in the cold  
It is classified into 3 types: Type I, Type II & Type III 
Testing for this Cryoglobulins requires the transport of a 
serum to the laboratory at 37C0 

 

Type I 

  Monoclonal IgM paraprotein 

  It is associated with lymphoproliferative disease 

 

Symptoms: Rayanaud’s phenomenon , retinal vessel 
occlusion, arterial and venous thrombosis 

  Protein electrophoresis done for detection IgM 

monoclonal Ab 

  Serum viscosity raised 

 

Type II 

  Monoclonal IgM paraprotein directed against IgG 

  Associated with infections (HBV, HCV) 

  Symptoms: small blood vessels vasculitis, purpuric rash , 

arthralgia ,hepatosplenomegaly, coetaneous ulceration, : 
Rayanaud’s phenomenon  

  RF strongly positive, Decreased C4 

  Protein electrophoresis done for detection IgM 

monoclonal Ab 

 

Type III 

  Polyclonal IgM or IgG directed towards IgG 

  Associated with infection (HBV,HCV)  SLE, RA 

  Symptoms: small blood vessels vasculitis, purpuric rash , 

arthralgia ,hepatosplenomegaly, coetaneous ulceration, : 
Rayanaud’s phenomenon  

  RF strongly positive, Decreased C4 

  No monoclonal paraprotein  

  Management includes  avoidance of cold and treatment of 

underlying pathology 

  Type II and III need immunosuppression and or 

plasmapheresis to remove the pathogenic Abs 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

33 

Lecture 5 -  
Allergy
 

Allergic diseases are a common & increasing cause of illness  
Affecting 15-20% of the populations 
Atopy is the tendency to produce an exaggerated IgE 
immune response to harmless environmental substances  
 

Pathology of allergy 

Normally the immune system does not make detectable 
response to many environmental substances like food and 
inhaled particles to which it is exposed on a daily basis 
In allergy: exposure to allergen leads to production of 
specific IgE Abs that bound to surface mast cells  
Upon re-exposure, the allergen binds to membrane bound 
IgE which activates the mast cell  

• 

This leads to release mediators causing either: 
1-early phase response (sneezing and rhinorrhea) 
2- Late phase response which occur after 4-8 hours 
characterized by persistence swelling and inflammation 
- Long standing or recurrent allergic inflammation may 
give rise to a chronic inflammatory response  

 

Factors influencing susceptibility to allergic diseases 

  Hygiene hypothesis: infections in early life bias the 

immune system against the development of allergy 

  Positive family history  

  Genetic factor (genes that control cytokins production and 

IgE level) 

 

Presenting problems in allergy

 

A general approach to the allergic patient 

Common presentation of allergic diseases  

- Urticaria                                 - Angioedema  
- Atopic dermatitis                    - Allergic conjunctivitis  
- Allergic rhinitis (hay fever)   - Asthma  
- Food allergy (egg)                  - Drug allergy 
- Allergy to insect venom          - Anaphylaxis  

 

Clinical assessment 

  It is important to identify what the patient means by allergy. 

  Up to 20% of the UK population describe themselves as 

having a food allergy 

  < 1% have an IgE mediated HS reaction  

  Enquire about allergic symptoms (past, present) 

  Family history of allergic diseases  

  Identify potential allergens  in the home and workplace 

Investigations  

1)  Skin prick test : read after 10 mins and a positive result 

is indicated by a local wheal and flare response ≥ 2 mm 
larger than negative control  

2)  Specific IgE test (RAST)radio allergo sorbent test: 

quantitation IgE specific to allegen  

3)  Supervised exposure to allergen (challenge test): 

bronchial provocation test and done in special center  

4)  Mast cell tryptase : measurement of this enzyme in the 

serum , peaks at 1-2 hrs remaining elevated for 24 hrs 

      Nonspecific markers of atopic diseases 
A.  Total serum IgE: is elevated in atopic diseases , parasites 

and helminthes infection, lymphoma  

     - Significant allergic diseases can occur despite a normal 

total IgE level 

B.  Peripheral blood eosinophilia : is common in atopic 

individuals and >20% 

 

Treatment 

  Avoidance of allergen 

  Antihistamines block histamine H1 receptors. S.e. 

sedation  

  corticosteroids: down- regulates proinflammatory 

cytokines production 

  Sodium cromoglicate : stabilizes mast cell membrane and 

inhibit the release of vasoactive mediators. It is used 
prophylaxis  

  Ag –specific immunotherapy: by sequential 

administration of escalating amount of diluted allergen 
over a prolonged period of time  

  Omalizumab: monoclonal Ab against IgE 

  Preloaded self-injectable adrenaline : used in anaphylaxis     

 

Anaphylaxis 

  It is a life threatening, systemic allergic reaction caused 

by release of histamine and other mediators. 

  It is either  

  IgE mediated mast cell degranulation (Causes) 

1)  Food (Fish, egg, peanut) 
2)  2-insect stings (Bee, Wasp) 
3)  3-chemicals (penicillin, latex) 

  Non –IgE mediated mast cell degranulation 

(anaphylactoid) (Causes) 
1)  Drugs (Aspirin, radiocontrast media) 
2)  Physical (Exercise, cold) 
3)  Idiopathic  

 

Clinical assessment (manifestation) 

1)  Flushing and sweating 
2)  Wheeze due to bronchoconstrictions 


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

34 

3)  Hypotension 
4)  Urticaria  
5)  Cardiac arrhythmia 
6)  Angioedema of lips and mucous membrane 
7)  Laryngeal obstruction (strider)   
8)  Diarrhoea and abdominal pain 
9)  Loss of consciousness  

 

Differential diagnosis  

1)  Causes of loss of consciousness  ( myocardial infarction, 

vasovagal syncope) 

2)  Causes of respiratory distress (status asthmaticus  ) 
3)  Causes of laryngeal obstructions (C1 inhibitor deficiency) 
4)  Causes of generalized flushing ( Carcinoid Syndrome) 
5)  Other causes (phaeochromocytoma) 

 

Investigations 

  Serum mast cell tryptase  

  Specific IgE is important in anaphylaxis  

 

Treatment  

  Prevention further exposure to allergen 

  Ensuring patent airway patency 

  Administration of oxygen 

  Restoration of blood pressure (laying the patient flat and 

iv fluids) 

  Prompt administration of adrenaline that reverse the 

action of histamine, given im ( adult dose 0.3 ml , 300 
micrograms  1:1000 solution and repeated at 5-10 minutes 
intervals if the initial response is inadequate   

  Intravenous antihistamine (chlorphenamine 10-20 mg im 

or slow iv injection) 

  Corticosteroids (100-300 mg) prevent late –phase 

symptoms in severly affected patients 

  Nebulised  β2 –agonists may also be indicated 

 

Angioedema 

• 

Is the episodic, localized, non –pitting swelling of 
submucous or subcutaneous tissues. 

• 

It may occur alone or in conjunction with urticaria 

• 

It is a result of mast cell degranulation which may be 
spontaneous or triggered by an allergic IgE mediated 
response. 

• 

It is caused by drugs (aspirin, ACE inhibitors, NSAID, 
radiocontrast media, antibiotics) 

 

Clinical presentations  

  Localized soft tissue oedema (face, extremities, genetalia) 

  Respiratory tract obstruction (larynx, tongue) 

  Oedema of the intestine (abdominal pain , distention) 

  It is usually accompanied by urtcaria  

  It is discriminate from hereditary angioedema  is not 

associated with urticaria, does not respond to 
antihistamine therapy. 

 

Investigations 

- Full blood count                 - CRP 
- Thyroid function test          - Liver function test  
- Skin prick test                     - Specific IgE test  
- C3, C4, C1 inhibitor level 

 

Treatment  

Oral antihistamines  
Urgent medical attention when there is tongue or throat 
swelling and fatal airway obstructions. 

 

Specific allergies 

Insect venom allergy 

Local reactions to insect stings may cause extensive 
swellings around the site lasting 7 days  

Peanut allergy 

Is most common food related allergy. It is rarely resolve 
and lifelong avoidance is recommended  
 

C1 inhibitor deficiency

 

Hereditary angioedema (HAE) 
(inherited C1 inhibitor deficiency) 

 

  It is AD disorder due to decreased production of C1 

inhibitor protein  

  C1 inhibitor is  complement regulatory protein that inhibit 

classical pathway of the complement 

  It is also a regulatory protein for the kinin cascade  

  It may be spontaneous or triggered by local trauma or 

infection 

  Edema of the face, extremities, upper airway (laryngeal 

obstructions) and GIT 

  Episodes of HAE are self- limitings and usually resolve 

within 48 hours. 

  Acute episodes are accompanied by low C4 levels 

  Diagnosis by low level of C1 inhibitor  

  Treatment with infusion of purified C1 inhibitor 

preparations and fresh frozen plasma   

 

Acquired C1 inhibitor deficiency  

 

Clinically indistinguishable from HAE  
Associated with autoimmune & lymphoprolifrative disease  
Treatment of underlying disorder may induce remission of 
angioedem  


background image

Unit 3 - Immunological factors in disease

 

 

 

35 

Transplantation and graft rejection 

• 

It is a definitive treatment of end stage organ disease  

• 

Major complications is graft rejection and infection 
The complications depend on: 
1)  Type of organ transplanted 
2)  Genetic disparity 
3)  Primary disease 
4)  Drug therapy used  
 

Transplant rejection  

Solid organ transplantation stimulates an aggressive 
immune response by the recipient, unless the transplant is 
between monozygotic twins 
The most important genetic determinant is the difference 
between donor and recipient HLA proteins 
Compatibility at all HLA loci decrease acute rejection 
improves graft survival and allows the use of less intense 
immunosuppressive protocols. 

 

Types of rejection  

1)  Hyperacute rejection 

  Results in rapid and irreversible destruction of the graft 

  It is mediated by pre-existing recipient Abs against donor 

( ABO, HLA) which is arise due to previous exposure to 
transplantation, blood transfusion and pregnancy 

  It is type II HS reaction, end with thrombosis and necrosis  

  No treatment  

2) 

Acute rejection

 

  Occur after 5-30 days 

  Treatment by increasing  immunosuppressive drugs

 

 

a.  Acute vascular rejection: it is due to Abs formation and 

T, B lymphocytes activation, causing vasculitis  

b.  Acute cellular rejection: it is due to T cell infiltration 

and activation (CD4 and CD8) ,type IV Hs 

3)  Chronic allograft failure (rejection) 

  Associated with Proliferation of transplant vascular 

smooth muscle, interstitial fibrosis and scaring 

  Occur > 30 days 

  Due to immune and non-immune mechanisms 

(hypertension, hyperlipidaemia and chronic drug toxicity) 

  Rx: decrease drug toxicity, control HT and 

hyperlipidaemia   

 

Investigations 

  HLA typing  

  Anti HLA Abs screenings 

  Donor-recipient cross matching 

  C4d staining that deposit in graft capillaries that useful in 

early diagnosis of vascular rejection   

 

Immunosuppressive drugs  

1)  Anti- prolifrative agents(azathioprine): 

Inhibit DNA synthesis and block lymphocytes 
proliferations 
s.e. increased infection, leucopenia, hepatotoxicity 

2)  Calcineurin inhibitors(Ciclosporin): 

Inhibit T cell signaling and block lymphocytes 
proliferations 
s.e. increased infection,nephrotoxicity ,HT 

3)  corticosteroids: decrease phagocytosis, decrease 

lymphocytes activation and proliferation, decrease 
cytokine production 
s.e. increased infection 

4)  Anti T cell Abs (CD3) 

Deplete T cells s.e. increased infection 

 

Complications of immunosuppressant drugs 

1)  Infection with opportunistic pathogens  

CMV---- Rx by ganciclovir  
Pneumocystis----- Rx by trimethoprim   

2) 

Malignancy

 

Increased with virus associated tumor  
EBV---- lymphoma 
Human herpes v 8----Kaposi’s sarcoma 
Increased lung, breast and colon cancer 

 

Living organ donation  

Shortage of organ donors is a problem  
Cadaver ( RTA, brain- stem death) 
Their relatives  
The sale of organs is illegal  
 


background image

 

36 

 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

37 

Lecture 1+2+3 - Protozoal Infections 

 

Systemic protozoal infections 

Malaria 

  Malaria in humans is caused by Plasmodium falciparum

P. vivaxP. ovaleP. malariae 

  It is transmitted by the bite of female anopheline 

mosquitoes and occurs throughout the tropics and 
subtropics at altitudes below 1500 metres. Recent 
estimates have put an episodes of clinical malaria at 515 
million cases per year, with two-thirds of these occurring 
in sub-Saharan Africa, especially amongst children and 
pregnant women. P. falciparum has now become resistant 
to chloroquine and sulfadoxine-pyrimethamine, initially in 
South-east Asia and now throughout Africa. 

 

  Pathogenesis 

Life cycle 

 

 

  P. vivax and P. ovale may persist in liver cells as dormant 

forms, hypnozoites, capable of developing into merozoites 
months or years later. Thus the first attack of clinical   
malaria may occur long after the patient has left the endemic 
area & the disease may relapse after treatment if drugs that 
kill only the erythrocytic stage of the parasite are given. 

  P. falciparum and P. malariae have no persistent exo-

erythrocytic phase but recrudescence of fever may result 
from multiplication of parasites in red cells which have 
not been eliminated by treatment and immune processes. 

 

Pathology 

  Red cells infected with malaria are prone to hemolysis. 

This is most severe with P. falciparum, which invades red 
cells of all ages but especially young cells. 
P. vivax and P. ovale invade reticulocytes. 

P. malariae normoblasts, so that infections remain lighter.  

  Anaemia may be profound and is worsened by dys-

erythropoiesis, splenomegaly and depletion of folate stores. 

  In P. falciparum malaria, red cells containing trophozoites 

adhere to vascular endothelium in post-capillary venules 
in brain, kidney, liver, lungs and gut. The vessels become 
congested, resulting in widespread organ damage which is 
exacerbated by rupture of schizonts, liberating toxic and 
antigenic substances. P. falciparum has influenced human 
evolution, with the appearance of protective mutations 
such as sickle-cell, thalassaemia, G6PD deficiency and 
HLA-B53. P. falciparum does not grow well in red cells 
that contain haemoglobin F, C or especially S. 
Haemoglobin S heterozygotes (AS) are protected against 
the lethal complications of malaria. 

  P. vivax cannot enter red cells that lack the Duffy blood 

group; therefore many West Africans and African-
Americans are protected. 
 

  Clinical features 

The clinical features of malaria are non-specific and the 
diagnosis must be suspected in anyone returning from an 
endemic area that has features of infection. 

  P. falciparum infectionThis is the most dangerous of the 

malarias and patients are either ‘killed or cured’. The 
onset is often insidious, with malaise, headache and 
vomiting. Cough and mild diarrhea are also common. The 
fever has no particular pattern. Jaundice is common due to 
haemolysis and hepatic dysfunction. The liver and spleen 
enlarge and may become tender. Anaemia develops 
rapidly, as does thrombocytopenia. A patient with 
falciparum malaria, apparently not seriously ill, may 
rapidly develop dangerous complications.  
Cerebral malaria is manifested by confusion, seizures or 
coma, usually without localizing signs. Children die rapidly 
without any special symptoms other than fever. Immunity    
is impaired in pregnancy & the parasite can preferentially    
bind to a placental protein known as chondroitin sulphate A. 
Abortion and intrauterine growth retardation from 
parasitisation of the maternal side of the placenta are frequent 
Previous splenectomy increases the risk of severe malaria. 

  P. vivax and P. ovale infection 

  In many cases the illness starts with several days of 

continued fever before the development of classical bouts 
of fever on alternate days.  

  Fever starts with a rigor.  

The patient feels cold & the temperature rises to about 40 °C.  

  After half an hour to an hour the hot or flush phase begins. 

It lasts several hours and gives way to 3- 3- profuse 
perspiration and a gradual fall in temperature. The cycle is 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

38 

repeated 48 hours later. Gradually the spleen and liver 
enlarge and may become tender. Anaemia develops slowly. 

  Relapses are frequent in the first 2 years after leaving the 

malarious area & infection may be acquired from blood 
transfusion. 

  P. malariae infection 

This is usually associated with mild symptoms and bouts 
of fever every third day. Parasitaemia may persist for 
many years with the occasional recrudescence of fever, or 
without producing any symptoms. Chronic P. malariae 
infection causes glomerulonephritis and longterm 
nephrotic syndrome in children. 
 

  Investigations 

1)  Giemsa-stained thick and thin blood films should be 

examined whenever malaria is suspected. 
In the thick film erythrocytes are lysed, releasing all 
blood stages of the parasite. This, as well as the fact that 
more blood is used in thick films, facilitates the diagnosis 
of low level parasitaemia.   A thin film is essential to 
confirm the diagnosis, to identify the species of parasite 
and, in P. falciparum infections, to quantify the parasite 
load (by counting the percentage of infected erythrocytes). 
P. falciparum parasites may be very scanty, especially in 
patients who have been partially treated. With P. 
falciparum
, only ring forms are normally seen in the early 
stages (see Fig. 13.31); with the other species all stages of 
the erythrocytic cycle may be found.  
Gametocytes appear after about 2 weeks, persist after 
treatment and are harmless, except that they are the source 
by which more mosquitoes become infected. 

2)  Immunochromatographic tests for malaria antigens, 

such as OptiMal® (which detects the Plasmodium lactate 
dehydrogenase of several species) and ParasightF® 
(which detects the P. falciparum histidine-rich protein 2), 
are extremely sensitive and specific for falciparum
malaria but less so for other species. They should be used 
in parallel with blood film examination but are especially 
useful where the microscopist is less experienced in 
examining blood films. 

3)  DNA detection (PCR) is used mainly in research and is 

useful for determining whether a patient has a 
recrudescence of the same malaria parasite or a 
reinfection with a new parasite. 
 

 Management 

  Mild P. falciparum malaria 

Since P. falciparum is now resistant to chloroquine and 
sulfadoxine- pyrimethamine (Fansidar) almost worldwide, 

an artemisinin-based treatment is recommended. Co-
artemether (CoArtem® or Riamet®) contains artemether 
and lumefantrine and is given as 4 tablets at 0, 8, 24, 36, 
48 and 60 hours. Alternatives are quinine by mouth (600 
mg of quinine salt every 8 hours for 5–7 days), together 
with or followed by either doxycycline (200 mg once 
daily for 7 days) or clindamycin (450 mg every 8 hours 
for 7 days) or atovaquone-proguanil (Malarone®, 4 
tablets once daily for 3 days).  
Doxycycline & artemether should be avoided in pregnancy. 

  Complicated P. falciparum malaria 

Severe malaria should be considered as a medical emergency. 
Management includes  
1)  
early and appropriate antimalarial chemotherapy, 
2)  active treatment of complications, 
3)  Correction of fluid, electrolyte and acid–base balance, 

and avoidance of harmful ancillary treatments. 

4)  The treatment of choice is intravenous artesunate , as 

soon as the patient has recovered sufficiently to 
swallow tablets, oral artesunate 

5)  Quinine salt can also be used. 

  Management of non-falciparum malaria 

P. vivaxP. ovale and P. malariae infections should be 
treated with oral chloroquine: 600 mg chloroquine base 
followed by 300 mg base in 6 hours, then 150 mg base 
12- hourly for 2 more days. ‘radical cure’ is now achieved 
in most patients with P. vivax or P. ovale malaria using a 
course of primaquine (15 mg daily for 14 days), which 
destroys the hypnozoite phase in the liver. 

 

Note:  

Development of a fully protective malaria vaccine 

is still some way off, which is not surprising considering 
that natural immunity, is incomplete and not long-lived. 
There is, however, some evidence that vaccination can 
reduce the incidence of severe malaria in populations. 

 

Trial vaccines are being evaluated in Africa. 

 

African trypanosomiasis (sleeping sickness) 

  African sleeping sickness is caused by trypanosomes 

conveyed to humans by the bites of infected tsetse flies, 
and is unique to sub-Saharan Africa. 

  Trypanosoma brucei gambiense trypanosomiasis has a 

wide distribution in West and Central Africa.  

  T. brucei rhodesiense trypanosomiasis is found in parts of 

East and Central Africa, where it is currently on the increase. 

 

  Clinical features 

  A bite by a tsetse fly is painful and commonly becomes 

inflamed, but if trypanosomes are introduced, the site may 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

39 

again become painful and swollen about 10 days later 
(‘trypanosomal chancre’) and the regional lymph nodes 
enlarge (‘Winterbottom’s sign’). Within 2–3 weeks of 
infection the trypanosomes invade the blood stream. The 
disease is characterised by an early haematolymphatic 
stage and a late encephalitic stage in which the parasite 
crosses the blood–brain barrier and chronic 
encephalopathy develops. 

  Rhodesiense infections 

In these infections the disease is more acute and severe 
than in gambiense infections, so that within days or a few 
weeks the patient is usually severely ill and may have 
developed pleural effusions and signs of myocarditis or 
hepatitis. There may be a petechial rash. The patient may 
die before there are signs of involvement of the CNS. If 
the illness is less acute, drowsiness, tremors and coma 
develop. 

  Gambiense infections 

The distinction between early and late stages may not be 
apparent in gambiense infections. The disease usually 
runs a slow course over months or years, with irregular 
bouts of fever and enlargement of lymph nodes. The 
spleen and liver may become palpable. After some 
months without treatment, the CNS is invaded. This is 
shown clinically by headache and changed behaviour, 
blunting of higher mental functions, insomnia by night 
and sleepiness by day, mental confusion and eventually 
tremors, pareses, wasting, coma and death.   
 

  Investigations 

1)  Thick & thin blood films stained will reveal trypanosomes.  
2)  The Concentration methods include buffy coat 

microscopy & miniature anion exchange chromatography. 

3)  Rapid card agglutination trypanosomiasis test (CATT) for 

antibody detection. 

4)  If the CNS is affected, CSF analysis which reveals 

pleocytosis, increased protein, pressure and diminished 
glucose. Presence of high level IgM in CSF is suggestive 
for trypanosomiasis. 
 

  Management 

  Before CNS involvement, intravenous suramin, for 

rhodesiense infections. 

  For gambiense infections, intramuscular or intravenous 

pentamidine. 

  Once the nervous system is affected, treatment with 

melarsoprol is effective for both East &West African 
diseases. 
 

American trypanosomiasis (Chagas’ disease) 

The cause is Trypanosoma cruzi, transmitted to humans 
from the faeces of a reduviid (triatomine) bug in which 
the trypanosomes have a cycle of development before 
becoming infective to humans. 
There are 2 phases of the disease: acute  & chronic phases. 
 

  Investigations 

1)  T. cruzi is easily detectable in a blood film in the acute illness 
2)  In chronic disease it may be recovered in up to 50% of 

cases by xenodiagnosis,. 

3)  Parasite DNA detection by PCR in the patient’s blood is a 

highly sensitive method for documentation of infection 
and, in addition, can be employed in faeces of bugs used 
in xenodiagnosis tests to improve sensitivity. 

4)  Antibody detection is also highly sensitive (99%). 

 

  Management 

Parasiticidal agents are used to treat the acute phase, 
congenital disease and early chronic phase (within 10 
years of infection). 
1)  Nifurtimox is given orally. 
2)  Benznidazole is an alternative. 
3)  Specific drug treatment of the chronic form is now 

increasingly favoured, but in the cardiac or digestive 
‘mega’ diseases it does not reverse established tissue 
damage. Surgery may be needed. 

 

Toxoplasmosis 

  Toxoplasma gondii is an intracellular parasite 

  Transmission 

1-  Via oöcyst- contaminated soil, salads and vegetables. 
2-   Ingestion or tasting of raw or undercooked meats 

containing tissue cysts. Sheep, pigs and rabbits are the 
most common meat sources.  

  Outbreaks of toxoplasmosis have been linked to the 

consumption of unfiltered water. 
 

  Clinical features 

1)  In most immunocompetent individuals, including children 

and pregnant women, the infection goes unnoticed. In 
approximately 10% of patients it causes a self-limiting 
illness, most common in adults aged 25–35 years. 

2)   The most common presenting feature is painless 

lymphadenopathy, either local or generalised. In 
particular, the cervical nodes are involved, but 
mediastinal, mesenteric or retroperitoneal groups may be 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

40 

affected. The spleen is seldom palpable. Most patients 
have no systemic symptoms, but some complain of 
malaise, fever, fatigue, muscle pain, sore throat and 
headache. Complete resolution usually occurs within a 
few months, although symptoms and lymphadenopathy 
tend to fluctuate unpredictably and some patients do not 
recover completely for a year or more.  

3)  Very infrequently, patients may develop encephalitis, 

myocarditis, polymyositis, pneumonitis or hepatitis.  

4)  Retinochoroiditis is nearly always the result of congenital 

infection but has also been reported in acquired disease. 

 

Congenital toxoplasmosis 

  Acute toxoplasmosis, mostly subclinical, affects 0.3– 1% 

of pregnant women, with an approximately 60% 
transmission rate to the fetus which increases with 
increasing gestation. 

  Seropositive females infected 6 months before conception 

have no risk of fetal transmission. 

  Congenital disease affects approximately 40% of infected 

fetuses, and is more likely and more severe with infection 
early in gestation. Many fetal infections are subclinical at 
birth but long term sequelae include retinochoroiditis, 
microcephaly and hydrocephalus.  
 

  Investigations 

1)  Immunocompromised patients diagnosis often requires 

direct detection of parasites. 

2)   Serology is often used in immunocompetent individuals. 
a.  The Sabin–Feldman dye test (indirect fluorescent 

antibody test), which detects IgG antibody. Recent 
infection is indicated by a fourfold or greater increase in 
titre when paired sera are tested in parallel. Peak titres of 
1/1000 or more are reached within 1–2 months of the 
onset of infection, and the dye test then becomes an 
unreliable indicator of recent infection. The detection of 
significant levels of Toxoplasma-specific IgM antibody 
may be useful in confirming acute infection. False 
positives or persistence of IgM antibodies for years after 
infection make interpretation difficult; however, negative 
IgM antibodies virtually rule out acute infection. 

b.  During pregnancy it is critical to differentiate between 

recent & past infection; the presence of high-avidity IgG 
antibodies excludes infection acquired in the preceding 3–
4 months. 

3)  If necessary, the presence of Toxoplasma organisms in a 

lymph node biopsy can be sought by staining sections 
histochemically with T. gondii antiserum, or by the use of 
PCR to detect    Toxoplasma-specific DNA. 
 

  Management 

1)  In immunocompetent subjects uncomplicated toxoplasmosis 

is self-limiting and responds poorly to antimicrobial therapy.  

2)  Treatment with pyrimethamine, sulfadiazine and folinic 

acid is therefore usually reserved for rare cases of severe 
or progressive disease, and for infection in 
immunocompromised patients. 

3)  In a pregnant woman with an established recent infection, 

spiramycin (3 g daily in divided doses) should be given 
until term. Once fetal infection is established, treatment 
with sulfadiazine and pyrimethamine plus calcium 
folinate is recommended (spiramycin does not cross the 
placental barrier).  
 

Leishmaniasis 

Leishmaniasis is caused by unicellular flagellate 
intracellular protozoa belonging to the genus Leishmania 
(order Kinetoplastidae). There are 21 leishmanial species 
which cause several diverse clinical syndromes, which 
can be placed into three broad groups: 
 • Visceral leishmaniasis (VL, kala-azar) 
 • Cutaneous leishmaniasis (CL) 
 • Mucosal leishmaniasis (ML). 

 

  Epidemiology and transmission 

Zoonotic transmission of parasites from animals (chiefly 
canine and rodent reservoirs) to humans through 
phlebotomine sandfly vectors, Humans are the only 
known reservoir (anthroponotic) in major VL foci in India 
and for transmission of leishmaniasis between injection 
drug-users.  

 

Visceral leishmaniasis (VL, kala-azar) 

  VL is caused by the protozoon Leishmania donovani 

complex including: 
1- L. donovani,   2- L. infantum.  3- L. chagasi. 

  India, Sudan, Bangladesh and Brazil account for 90% of 

cases of VL, while other affected regions include the 
Mediterranean, East Africa, China, Arabia, and other 
South American countries .   

  In addition to sandfly transmission,  

VL has also been reported to follow blood transfusion and 
disease can present unexpectedly in immunosuppressed 
patients—for example, after renal transplantation and in 
HIV infection. The great majority of people infected 
remain asymptomatic.  


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

41 

  In visceral diseases the spleen, liver, bone marrow and 

lymph nodes are primarily involved. 
 

  Clinical features 

  On the Indian subcontinent adults and children are equally 

affected; on other continents VL is predominantly a 
disease of small children and infants, except in adults with 
HIV co-infection. 

  The incubation period ranges from weeks to months 

(occasionally several years). 

1)  The first sign of infection is High fever, usually 

accompanied by rigor and chills. Fever intensity decreases 
over time and patients may become afebrile for 
intervening periods ranging from weeks to months. This is 
followed by a relapse of fever, often of lesser intensity.  

2)  Splenomegaly develops quickly in the first few weeks and 

becomes massive as the disease progresses. 

3)   Moderate hepatomegaly occurs later.  
4)   Lymphadenopathy is seen in the majority of cases in 

Africa, the Mediterranean and South America, but is rare 
on the Indian subcontinent.  

5)   Blackish discoloration of the skin, from which the disease 

derived its name, kala-azar (the Hindi word for ‘black 
fever’), is a feature of advanced illness & is now rarely seen 

6)  Pancytopenia is a common feature. Moderate to severe 

anaemia develops rapidly, and can result in congestive 
cardiac failure and associated clinical features. 
Thrombocytopenia, often compounded by hepatic 
dysfunction, may result in bleeding from the retina, 
gastrointestinal tract and nose.  

7)  In advanced illness, hypoalbuminaemia may manifest as 

pedal oedema, ascites and anasarca (gross generalised 
oedema and swelling).  

8)  As the disease advances, there is profound 

immunosuppression.and secondary infections are very 
common. These include tuberculosis, pneumonia, severe 
amoebic or bacillary dysentery, gastroenteritis, herpes 
zoster and chickenpox. Skin infections, boils, cellulitis 
and scabies are common. 

9)  Without adequate treatment most patients with clinical 

VL die. 

 

  Investigations 

1)  Pancytopenia is the most dominant feature, with 

granulocytopenia and monocytosis.  

2)  Polyclonal hypergammaglobulinaemia, chiefly IgG 

followed by IgM, and hypoalbuminaemia are seen later. 

3)  Demonstration of amastigotes (Leishman–Donovan bodies) 

in splenic smears is the most efficient means of diagnosis, 

with 98% sensitivity); however, it carries a risk of serious 
haemorrhage in inexperienced hands. Safer methods, such 
as bone marrow or lymph node smears, are not as sensitive. 
Parasites may be demonstrated in buffy coat smears, 
especially in immunosuppressed patients. Sensitivity can be 
improved by culturing the aspirate material or by PCR for 
DNA detection and species identification, but these tests 
can only be performed in specialised laboratories. 

4)  Serodiagnosis, by ELISA or immunofluorescence 

antibody test, is employed in developed countries.  

5)  In endemic regions, a highly sensitive and specific direct 

agglutination test using stained promastigotes and rapid 
immunochromatographic k39
 strip test have become 
popular. These tests remain positive for several months 
after cure has been achieved, so do not predict response to 
treatment or relapse. A significant proportion of the 
healthy population in an endemic region will be positive 
for these tests due to past exposure. 

6)  Formal gel (aldehyde) for detection of raised globulin has 

limited value and should not be employed for the 
diagnosis of VL. 

 

  Management 

1)  Pentavalent antimonials 
2)  Amphotericin B, The antifungal drug, 
3)  Other drugs 
a.  The oral drug miltefosine, an alkyl phospholipid, has been 

approved in several countries for the treatment of VL. 

b.  Paromomycin is an aminoglycoside that has undergone 

trials in India and Africa India for the treatment of VL. 

c.  Pentamidine isetionate was used to treat Sb-refractory 

patients with VL. 
 

Post-kala-azar dermal leishmaniasis (PKDL) 

After treatment and apparent recovery from the visceral 
disease in India and Sudan, some patients develop 
dermatological manifestations due to local parasitic infection. 
 

  Clinical features 

In India dermatological changes occur in a small minority 
of patients 6 months to ≥3 years after the initial infection. 
They are seen as macules, papules, nodules (most 
frequently) and plaques which have a predilection for the 
face, especially the area around the chin. The face often 
appears erythematous Hypopigmented macules can occur 
over all parts of the body and are highly variable in extent 
and location. There are no systemic symptoms and no 
spontaneous healing. 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

42 

  Investigations and management 

  The diagnosis is clinical, supported by demonstration of 

scanty parasites in lesions by slit-skin smear and culture. 
Immunofluorescence and immunohistochemistry may 
demonstrate the parasite in skin tissues.  

  In the majority of patients serological tests (direct 

agglutination test or k39 strip tests) are positive. 

  Treatment of PKDL is difficult. In India, sodium 

stiobogluconate  for 120 days or several courses of 
amphotericin B infusions are required.  

 

Cutaneous and mucosal leishmaniasis 

Cutaneous leishmaniasis (CL) 

  CL (oriental sore) occurs in both the Old World and the 

New World (the Americas). Transmission is by sandfly .   

  In the Old World, CL is mild. It is found around the 

Mediterranean basin, throughout the Middle East and 
Central Asia as far as Pakistan, and in sub-Saharan West 
Africa and Sudan .  

  The causative organisms for Old World zoonotic CL are 

L. major, L. tropica and L. aethiopica 

  Anthroponotic CL is caused by L. tropica, and is confined 

to urban or suburban areas of the Old World. Afghanistan 
is currently the biggest focus, but infection is endemic in 
Pakistan, the western deserts of India, Iran, Iraq, Syria and 
other areas of the Middle East. 

  New World CL is a more significant disease, which may 

disfigure the nose, ears and mouth & is causedby the L. 
mexicana 
complex (comprising L. mexicanaL. amazonensis 
L. venezuelensis) and by the Viannia subgenus L. (V.) 
brasiliensis 
complex (comprising L. (V.) guyanensisL.     
(V.) panamensis
L. (V.) brasiliensis and L. (V.) peruviana). 

  CL is commonly imported and should be considered in 

the differential diagnosis of an ulcerating skin lesion
especially in travellers who have visited endemic areas of 
the Old World or forests in Central and South America.  

 

Clinical features 

  The incubation period is typically 2–3 months (range 2 

weeks to 5 years). 

  In all types of CL, the common feature is development of 

a papule followed by ulceration of the skin with raised 
borders, usually at the site of the bite of the vector. 
Lesions, single or multiple, start as small red papules that 
increase gradually in size, reaching 2–10 cm in diameter. 
A crust forms, overlying an ulcer with a granular base . 
These ulcers develop a few weeks or months after the 
bite. There can be satellite lesions, especially in L. major 
and occasionally in L. tropica infections.  

  Regional lymphadenopathy, pain, pruritus and secondary 

bacterial infections may occur. 

  Clinically, lesions of L. mexicana and L. peruviana closely 

resemble those seen in the Old World, but lesions on the 
pinna of the ear are common & are chronic & destructive.  
L. mexicana 
is responsible for chiclero ulcers, the self-
healing sores of Mexico. 

  If immunity is good, there is usually spontaneous healing 

in L. tropicaL. major and L. mexicana lesions. In some 
patients with anergy to Leishmania, the skin lesions of L. 
aethiopica, L. mexicana 
and L. amazonensis infections 
progress to the development of diffuse CL; this is 
characterized by spread of the infection from the initial 
ulcer, usually on the face, to involve the whole body in 
the form of non-ulcerative nodules. Occasionally, in L. 
tropica
 infections, sores that have apparently healed 
relapse persistently (recidivans or lupoid leishmaniasis).  

 

Mucosal leishmaniasis (ML) 

  The Viannia subgenus extends widely from the Amazon 

basin as far as Paraguay and Costa Rica, and is 
responsible for deep sores and ML. 

  In L. (V.) brasiliensis complex infections, cutaneous 

lesions may be followed by mucosal spread of the disease 
simultaneously or even years later. between 2% and 40% 
of infected persons develop ‘espundia’, metastatic lesions 
in the mucosa of the nose or mouth. This is characterised 
by thickening and erythema of the nasal mucosa, typically 
starting at the junction of the nose and upper lip. Later, 
ulceration develops. The lips, soft palate, fauces and 
larynx may also be invaded and destroyed, leading to 
considerable suffering and deformity. 

  There is no spontaneous healing, and death may result 

from severe respiratory tract infections due to massive 
destruction of the pharynx. 

 

  Investigations in CL and ML 

1)  CL is often diagnosed on the basis of clinical 

characteristics of the lesions 

2)  Parasitological confirmation to detect  Amastigotes  on a 

slit-skin smear with Giemsa staining; is also important to 
exclude other disease. 

3)  Cultured from the sores early during the infection. 

 

  Management of CL and ML 

1)  Small lesion: may a- self-heal or treated by b- freezing 

with liquid nitrogen or curettage.  

2)   In CL, topical application of paromomycin 15% plus 

methylbenzethonium chloride 12% is beneficial. 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

43 

3)  Intralesional antimony (Sb: 0.2–0.8 mL/lesion) up to 2 g 

seems to be rapidly effective in suitable cases, well 
tolerated and economic, and is safe in patients with 
cardiac, liver or renal diseases. 

4)   In ML, and in( CL when the lesions are multiple or in a 

disfiguring site), 
a-  parenteral Sb in a dose of 20 mg/kg/day (usually given 

for 20 days for CL and 28 days for ML),  

b-  Conventional or liposomal amphotericin B (see 

treatment of VL above).  

5)   Two to four doses (2–4 mg/kg) of alternate-day 

administration of pentamidine are effective in New World 
CL.  In ML, 8 injections of pentamidine (4 mg/kg on 
alternate days) cure the majority of patients.  

6)   Ketoconazole 600 mg daily for 4 weekshas shown some 

potential against L. mexicana infection. 
  

Gastrointestinal protozoal infections 

Amoebiasis 

Amoebiasis is caused by Entamoeba histolytica, which is 
spread between humans by its cysts.  
Two non-pathogenic Entamoeba species (E. dispar and E. 
moshkovskii
) are morphologically identical to E. 
histolytica
, and are distinguishable only by  molecular 
techniques, isoenzyme studies or monoclonal antibody 
typing. However, only E. histolytica causes amoebic 
dysentery or liver abscess. 

 

  Pathology 

  Cysts of E. histolytica are ingested in water or uncooked 

foods contaminated by human faeces. 

  In the colon, vegetative trophozoite forms emerge from 

the cysts. The parasite may invade the mucous membrane 
of the large bowel, producing lesions that are maximal in 
the caecum but found as far down as the anal canal. These 
are flask-shaped ulcers, varying greatly in size and 
surrounded by healthy mucosa. A localised granuloma 
(amoeboma), presenting as a palpable mass in the rectum 
or a filling defect in the colon on radiography, is a rare 
complication which should be differentiated from colonic 
carcinoma. Amoebic ulcers may cause severe 
haemorrhage but rarely perforate the bowel wall. 

  Amoebic trophozoites can emerge from the vegetative 

cyst from the bowel and be carried to the liver in a portal 
venule. They can multiply rapidly and destroy the liver 
parenchyma, causing an abscess.  

  The liquid contents at first have a characteristic pinkish 

colour which may later change to chocolate brown (like  

anchovy sauce). 

  Cutaneous amoebiasis, though rare, causes progressive 

genital, perianal or peri-abdominal surgical wound ulceration. 

 

 

 

  Clinical features 

Intestinal amoebiasis—amoebic dysentery  

1)  Most amoebic infections are asymptomatic.  
2)  The incubation period of amoebiasis ranges from 2 weeks 

to many years, followed by a chronic course with 
abdominal pains and two or more unformed stools a day.  

3)  Offensive diarrhoea alternating with constipation, and 

blood or mucus in the stool, are common. 

4)   There may be abdominal pain, especially right lower 

quadrant (which may simulate acute appendicitis).  

5)  A dysenteric presentation with passage of blood, 

simulating bacillary dysentery or ulcerative colitis, occurs 
particularly in older people, in the puerperium and with 
superadded pyogenic infection of the ulcers. 

 

  Investigations 

1)  The stool & any exudate should be examined at once under 

the microscope for motile trophozoites containing RBCs. 
Movements cease rapidly as the stool preparation cools. 

2)   Several stools may need to be examined in chronic 

amoebiasis before cysts are found. Sigmoidoscopy may 
reveal typical flask-shaped ulcers, which should be 
scraped and examined immediately for E. histolytica. 

3)  In endemic areas one-third of the population are 

symptomless passers of amoebic cysts. 

4)  Serum antibodies are detectable by immunofluorescence in 

over 95% of patients with hepatic amoebiasis & intestinal 
amoeboma, but in only about 60% of dysenteric amoebiasis 

5)  DNA detection by PCR shown to be useful in diagnosis of 

E. histolytica infections but is not generally available. 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

44 

Amoebic liver abscess 

1)  The abscess is usually found in the right hepatic lobe. 
2)  There may not be associated diarrhoea. Early symptoms 

may be local discomfort only and malaise; later, a 
swinging temperature and sweating may develop, usually 
without marked systemic symptoms or associated 
cardiovascular signs.  

3)  An enlarged, tender liver, cough and pain in the right 

shoulder are characteristic, but symptoms may remain 
vague and signs minimal. 

4)   A large abscess may penetrate the diaphragm and rupture 

into the lung, from where its contents may be coughed up. 

5)   Rupture into the pleural cavity, the peritoneal cavity or 

pericardial sac is less common but more serious. 

 

Investigations 

1)  An amoebic abscess of the liver is suspected on clinical 

grounds; there is often a neutrophil leucocytosis and a 
raised right hemidiaphragm on chest X-ray. 

2)  Confirmation is by ultrasonic scanning.  
3)  Aspirated pus from an amoebic abscess has the 

characteristic anchovy sauce or chocolate brown 
appearance but only rarely contains free amoebae . 

 

Management 

1)  Intestinal and early hepatic amoebiasis responds quickly 

to oral metronidazole (800 mg 8-hourly for 5–10 days) or 
other long-acting nitroimidazoles like tinidazole or 
ornidazole (both in doses of 2 g daily for 3 days). 
Nitaxozanide (500 mg 12-hourly for 3 days) is an 
alternative drug.  

2)  Either diloxanide furoate or paromomycin, in doses of 

500 mg orally 8-hourly for 10 days after treatment, should 
be given to eliminate luminal cysts. 

3)  If a liver abscess is large or threatens to burst, or if the 

response to chemotherapy is not prompt, aspiration is 
required and is repeated if necessary.  
Rupture of an abscess into the pleural cavity, pericardial 
sac or peritoneal cavity necessitates immediate aspiration 
or surgical drainage. Small serous effusions resolve 
without drainage. 

 

Giardiasis 

  Infection with Giardia lamblia is found world-wide and is 

common in the tropics. 

  In cystic form it remains viable in water for up to 3 months 

and infection usually occurs by ingesting contaminated 
water. Its flagellar trophozoite form attaches to the 
duodenal and jejunal mucosa, causing inflammation. 

  Incubation period of 1–3 weeks,  

  Clinical features  

There is diarrhoea, abdominal pain, weakness, anorexia, 
nausea and vomiting. 

 

  Investigations 

1)  On examination there may be abdominal distension and 

tenderness. Stools obtained at 2–3-day intervals should be 
examined for cysts. 

2)   Duodenal or jejunal aspiration by endoscopy gives a 

higher diagnostic yield.  

3)  The ‘string test’ may be used, in which one end of a piece 

of string is passed into the duodenum by swallowing, 
retrieved after an overnight fast, and expressed fluid 
examined for the presence of G. lamblia trophozoites.  

4)  A number of stool antigen detection tests are available. 

Jejunal biopsy specimens may show G. lamblia on the 
epithelial surface. 

 

  Management 

Treatment is with a single dose of tinidazole 2 g, or 
metronidazole 400 mg 8-hourly for 10 days. 
 

Cryptosporidiosis 

  Cryptosporidium spp. are coccidian protozoal parasites of 

humans and domestic animals. 

  Infection is acquired by the faecal–oral route through 

contaminated water supplies. 

  The incubation period is approximately 7–10 days, and 

is followed by watery diarrhoea and abdominal cramps.  

  The illness is usually self-limiting, but in 

immunocompromised patients, especially those with HIV, 
the illness can be devastating, with persistent severe 
diarrhea and substantial weight loss. 

 

Cyclosporiasis 

  Cyclospora cayetanensis is a globally distributed 

coccidian protozoal parasite of humans.  

  Infection is acquired by ingestion of contaminated water.  

  The incubation period is approximately 2–11 days, and 

is followed by acute onset of diarrhoea with abdominal 
cramps, which may remit and relapse.  
Although usually self-limiting, the illness may last as long 
as 6 weeks with significant associated weight loss and 
malabsorption, and is more severe in 
immunocompromised individuals. 

  Diagnosis is by detection of oöcysts on faecal 

microscopy. 

  Treatment may be necessary in a few cases & the agent 

of choice is co-trimoxazole 960 mg 12-hourly for 7 days. 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

45 

Lecture 4+5+6+7 - Infections caused 

by Helminthes 

 

Helminths (from the Greek Helmins, meaning worm) are 
large multicellular organisms with complex tissues & organs 

They include three groups of parasitic worm, these are:  
1- Nematodes or roundworms   2- Trematodes or flukes 
3- Cestodes or tapeworms 
 

A) Intestinal human nematodes 

Ancylostomiasis (hookworm) 

  Ancylostomiasis is caused by parasitisation with 

Ancylostoma duodenale or Necator americanus

  The adult hookworm is 1 cm long and lives in the 

duodenum and upper jejunum attach themselves to the 
mucosa of the small intestine by their buccal capsule.  

  Eggs are passed in the faeces. In warm, moist, shady soil 

the larvae develop into rhabditiform and then the infective 
filariform stages; they then penetrate human skin and are 
carried to the lungs. After entering the alveoli they ascend 
the bronchi, are swallowed and mature in the small 
intestine, reaching maturity 4–7 weeks after infection. The 
worms attach themselves to the mucosa of the small 
intestine by their buccal capsule and withdraw blood. 

  The mean daily loss of blood from one A. duodenale is 

0.15 mL and from N. americanus 0.03 mL. 

  It is one of the main causes of anaemia in the tropics & 

subtropics. A. duodenale is endemic in the Far East & 
Mediterranean coastal regions & is also present in Africa, 
while N. americanus is endemic in West, East & Central 
Africa & Central & South America, as well as in the Far East. 

 

  Clinical features 

1)  An allergic dermatitis, usually on the feet (ground itch), 

may be experienced at the time of infection.  

2)  The passage of the larvae through the lungs in a heavy 

infection causes a paroxysmal cough with blood-stained 
sputum, associated with patchy pulmonary consolidation 
and eosinophilia. 

3)  When the worms have reached the small intestine, 

vomiting and epigastric pain resembling peptic ulcer 
disease may occur.  

4)  Sometimes frequent loose stools are passed.  
5)  The degree of iron and protein deficiency which develops 

depends not only on the load of worms but also on the 
nutrition of the patient and especially on the iron stores. 
Anaemia with high-output cardiac failure may result. 

6)  The mental and physical development of children may be 

retarded in severe infection. 

  Investigations 

1)  There is eosinophilia. 
2)   The characteristic ovum can be recognised in the stool. 
3)   If hookworms are present in numbers sufficient to cause 

anaemia, faecal occult blood testing will be positive and 
many ova will be present. 

 

  Management 

1)  A single dose of albendazole (400 mg) is treatment of choice.  
2)  Alternatively, mebendazole 100 mg 12-hourly for 3 days 

may be used.    3) Anaemia and heart failure associated 
with hookworm infection respond well to oral iron, even 
when severe; blood transfusion is rarely required. 
 

Strongyloidiasis 

Strongyloides stercoralis is a very small nematode (2 mm 
× 0.4 mm) which parasitises the mucosa of the upper part 
of the small intestine, often in large numbers, causing 
persistent eosinophilia. 
Strongyloidiasis occurs in the tropics and subtropics, and 
is especially prevalent in the Far East. 

 

 

 

  Clinical features 

  The classic triad of symptoms consists of abdominal pain, 

diarrhoea and urticaria.  

  Cutaneous manifestations, either urticaria or larva currens 

(a highly characteristic pruritic, elevated, erythematous 
lesion advancing along the course of larval migration), are 
characteristic and occur in 66% of patients. 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

46 

  Systemic strongyloidiasis (the Strongyloides hyper-

infection syndrome), with dissemination of larvae 
throughout the body occurs in association with immune 
suppression (intercurrent disease, HIV& HTLV-1 infection, 
corticosteroid treatment). Patients present with severe, 
generalised abdominal pain, abdominal distension &shock. 
Massive larval invasion of the lungs causes cough, wheeze 
and dyspnoea; cerebral involvement has manifestations 
ranging from subtle neurological signs to coma. Gram-
negative sepsis frequently complicates the picture. 

 

  Investigations 

1)  There is eosinophilia.  
2)  Serology (ELISA) is helpful, but definitive diagnosis 

depends upon finding the larvae. 

3)  The faeces should be examined microscopically for motile 

larvae; excretion is intermittent so repeated examinations 
may be necessary.  

4)  Larvae can also be found in jejunal aspirate or detected 

using the string test.  

5)  Larvae may also be cultured from faeces. 

 

  Management 

1)  Ivermectin 200 µg/kg as a single dose, or two doses of 

200 µg/kg on successive days, is effective.  

2)  Alternatively, albendazole is given orally in a dose of 15 

mg/kg body weight 12-hourly for 3 days. A second course 
may be required.  

3)  For the Strongyloides hyperinfection syndrome, 

ivermectin is given at 200 µg/kg on days 1, 2, 15 and 16. 

 

Ascaris lumbricoides (roundworm)  

This pale yellow nematode is 20–35 cm long. 
Humans are infected by eating food contaminated with 
mature ova. 
Ascaris larvae hatch in the duodenum, migrate through 
the lungs, ascend the bronchial tree, are swallowed and 
mature in the small intestine. This tissue migration can 
provoke both local and general hypersensitivity reactions, 
with pneumonitis, eosinophilic granulomas, bronchial 
asthma and urticaria. 

 

  Clinical features 

1)  Intestinal ascariasis causes symptoms ranging from 

occasional vague abdominal pain through to malnutrition. 

2)   The large size of the adult worm & its tendency to 

aggregate & migrate can result in obstructive complications 

3)   Tropical and subtropical areas are endemic for ascariasis, 

and in these areas it causes up to 35% of all intestinal 
obstructions, most commonly in the terminal ileum.  

4)  Obstruction can be complicated further by 

intussusceptions, volvulus, haemorrhagic infarction and 
perforation. 

5)  Other complications include blockage of the bile or 

pancreatic duct and obstruction of the appendix by adult 
worms. 

 

  Investigations 

1)  The diagnosis is made microscopically by finding ova in 

the faeces.  

2)  Adult worms are frequently expelled rectally or orally.  
3)  Occasionally, the worms are demonstrated 

radiographically by a barium examination. 

4)  There is eosinophilia. 

 

  Management 

  A single dose of albendazole (400 mg), pyrantel pamoate 

(11 mg/kg; maximum 1 g), piperazine (4 g) or 
mebendazole (100 mg 12-hourly for 3 days) is effective 
for intestinal ascariasis. 

  Patients should be warned that they might expel numerous 

whole, large worms.  

  Obstruction due to ascariasis should be treated with 

nasogastric suction, piperazine and intravenous fluids. 

 

  Prevention 

  Community chemotherapy programmes have been used to 

reduce Ascaris infection.  

  The whole community can be treated every 3 months for 

several years.  

  Schoolchildren can be targeted; treating them lowers the 

prevalence of ascariasis in the community. 
 

Enterobius vermicularis (threadworm) 

This helminth is common throughout the world. It affects 
mainly children. After the ova are swallowed, 
development takes place in the small intestine, but the 
adult worms are found chiefly in the colon. 

 

  Clinical features 

The gravid female worm lays ova around the anus, 
causing intense itching, especially at night. The ova are 
often carried to the mouth on the fingers and so 
reinfection or human-to-human infection takes place 
In females the genitalia may be involved. The adult 
worms may be seen moving on the buttocks or in the stool 

 

  Investigations 

Ova are detected by applying the adhesive surface of 
cellophane tape to the perianal skin in the morning. This 
is then examined on a glass slide under the microscope.  


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

47 

  Management 

A single dose of mebendazole 100 mg, albendazole 400 mg  
,pyrantel pamoate (11 mg/kg) or piperazine (4 g) is given & 
may be repeated after 2 weeks to control auto-reinfection. 
If infection recurs in a family, each member should be 
treated as above. During this period all nightclothes and 
bed linen are laundered. Fingernails must be kept short 
and hands washed carefully before meals. Subsequent 
therapy is reserved for those family members who 
develop recurrent infection. 
 

Trichuris trichiura (whipworm) 

  Infections with whipworm are common all over the world 

under unhygienic conditions. 

  Infection is contracted by the ingestion of earth or food 

contaminated with ova which have become infective after 
lying for 3 weeks or more in moist soil. 

  The adult worm is 3–5 cm long and has a coiled anterior 

end resembling a whip.  

  Whipworms inhabit the caecum, lower ileum, appendix, 

colon and anal canal.  

  There are usually no symptoms, but intense infections in 

children may cause persistent diarrhoea or rectal prolapse, 
and growth retardation.  

  Diagnosis is readily made by identifying ova in faeces. 

  Treatment mebendazole in doses of 100 mg 12-hourly 

for 3–5 days or a single dose of albendazole 400 mg. 

 

Tissue-dwelling human nematodes 

 

Filarial worms are tissue-dwelling nematodes. 
Disease is due to the host’s immune response to the 
worms (both adult and microfilariae (larva)), particularly 
dying worms.  
The worms are long-lived; microfilariae survive 2–3 years 
and adult worms 10–15 years. The infections are chronic 
and worst in individuals constantly exposed to reinfection. 

 

Lymphatic filariasis 

Infection with the filarial worms Wuchereria bancrofti 
and Brugia malayi is associated with clinical outcomes 
ranging from subclinical infection to hydrocele and 
elephantiasis. 
The infection is widespread in tropical Africa, the North 
African coast, coastal areas of Asia, Indonesia and 
northern Australia, the South Pacific islands, the West 
Indies and also in North and South America. 

  Pathology 

Several factors contribute to the pathogenesis of the disease. 

1)  Toxins released by the adult worm cause 

lymphangiectasia; this dilatation of the lymphatic vessels 
leads to lymphatic dysfunction and the chronic clinical 
manifestations of lymphatic filariasis, lymphoedema and 
hydrocele. 

2)   Death of the adult worm results in acute filarial 

lymphangitis.Lymphatic obstruction persists after death of 
the adult worm.  

3)  Secondary bacterial infections cause tissue destruction.  
4)  The host response to microfilariae is central to the 

pathogenesis of tropical pulmonary eosinophilia.  
 

  Clinical features 

  Acute filarial lymphangitis presents with fever, pain, 

tenderness and erythema along the course of inflamed 
lymphatic vessels.Inflammation of the spermatic cord, 
epididymis and testis is common.  

  The whole episode lasts a few days but may recur several 

times a year. Temporary oedema becomes more persistent 
and regional lymph nodes enlarge.  

  Progressive enlargement, coarsening, corrugation, fissuring 

and bacterial infection of the skin and subcutaneous tissue 
develop gradually, causing irreversible ‘elephantiasis’.  

  Tropical pulmonary eosinophilia  

It is a complication seen mainly in India and is likely to be 
due to microfilariae trapped in the pulmonary capillaries 
and destroyed by allergic inflammation.  
Patients present with paroxysmal cough, wheeze & fever. 
If untreated, this progresses to debilitating chronic 
interstitial lung disease. 
 

  Investigations of lymphatic filariasis 

1)  In the earliest stages of lymphangitis the diagnosis is 

made on clinical grounds, supported by eosinophilia and 
sometimes by positive filarial serology.  

2)  Microfilariae can be found in the peripheral blood at 

night, and either are seen moving in a wet blood film or 
are detected by microfiltration of a sample of lysed blood. 
By the time elephantiasis develops, microfilariae become 
difficult to find.  

3)  Movement of adult worms can be seen on scrotal ultrasound.  
4)  PCR-based tests for detection of W. bancrofti DNA from 

blood. 
 

  Management 

1)  Treatment of the individual is aimed at reversing and 

halting disease progression. Diethylcarbamazine (DEC) 
kills microfilariae and adult worms. 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

48 

2)   A single dose of either ivermectin (200 µg/kg) or 

albendazole (400 mg) in combination with DEC (300 mg) 
also eliminates microfilariae for 1 year. 

 

Trematodes (flukes)

 

Schistosomiasis 

There are five species of the genus Schistosoma which 
commonly cause disease in humans: S. haematobiumS. 
mansoni
S. japonicumS. mekongi and S. intercalatum 
S. haematobium 
was discovered by Theodor Bilharz in 
Cairo in 1861 and the disease is sometimes called 
bilharzia or bilharziasis.  

 

Habitat 

Adult worms live in the mesenteric veins (S. mansoni, S. 
japonicum, S. mekongi, and S. intercalatum)
 or in the 
venous plexus around the lower ends of the ureters & the 
urinary bladder (S. haematobium). In these sites, they start 
their sexual reproduction by releasing eggs. Once deposited 
in the host, eggs may stay in the mesenteric vein, be trapped 
in the intestines, escape to the intestinal lumen, and migrate 
by portal blood to the liver (S. mansoni, S. japonicum).  
Eggs of S. haematobium may be trapped in the intestines & 
bladder and may escape to the intestinal or bladder lumen. 

 

Life cycle  

After the egg being excreted with feces or urine into fresh 
water, the eggs hatch and release ciliated motile miracidia 
that penetrates into the snail intermediate host. Following 
asexual multiplication in the snail, the development of 
cercariae, the infective forms for humans, takes 4 to 7 
weeks. After leaving the snails, the cercariae can survive 
in fresh water for almost 72 hours. When penetration of 
the skin in the human host occurs, the cercariae lose their 
tails and change into schistosomula. Schistosomula 
migrate to the lungs and, in about 6 weeks, mature to 
adult worms and descend to their final habitat.  

 

  Pathology 

  This depends on the species and the stage of infection. 

Most disease is due to: 
1)  The passage of eggs through mucosa . 
2)   Granulomatous reaction to eggs deposited in tissues. 

  The eggs of S. haematobium pass mainly through the wall 

of the bladder, but may also involve rectum, seminal 
vesicles, vagina, cervix and uterine tubes. Eggs of S. 
haematobium 
may leave the vesical plexus and be carried 
directly to the lung 

S. mansoni and S. japonicum eggs pass mainly through 
the wall of the lower bowel or are carried to the liver and 
then reach the lungs after the development of portal 
hypertension and consequent portasystemic collateral 
circulation. In both circumstances egg deposition in the 
pulmonary vasculature, and the resultant host response, 
can lead to the development of pulmonary hypertension. 
 

  Clinical features 

1)  During the early stages of infection there may be itching 

lasting 1–2 days at the site of cercarial penetration 
(swimmers itch). 

2)   Acute schistosomiasis (Katayama syndrome) develops 

after a symptom-free period of 3–5 weeks, may present 
with allergic manifestations such as urticaria, fever, 
muscle aches, abdominal pain, headaches, cough and 
sweating. 

  On examination hepatomegaly, splenomegaly, 

lymphadenopathy and pneumonia may be present. These 
allergic phenomena may be severe in infections with S. 
mansoni 
and S. japonicum, but are rare with S. 
haematobium
. The features subside after 1–2 weeks. 
Chronic schistosomiasis is due to egg deposition and 
occurs months to years after infection. The symptoms and 
signs depend upon the intensity of infection and the 
species of infecting schistosome. 

 

  Schistosoma haematobium 

As adult worms can live for 20 years or more. It  is highly 
endemic in Egypt and East Africa, and occurs throughout 
Africa and the Middle East  

1)  Painless terminal haematuria is usually the first and most 

common symptom. 

2)   Frequency of micturition due to bladder neck obstruction. 
3)   Later the disease may be complicated by frequent urinary 

tract infections, bladder or ureteric stone formation, 
hydronephrosis, and ultimately renal failure with a 
contracted calcified bladder. 

4)  Pain is often felt in the iliac fossa or in the loin, and 

radiates to the groin. 

5)   In several endemic areas there is a strong epidemiological 

association of S. haematobium infection with squamous 
cell carcinoma of the bladder
.         6) Intestinal 
symptoms may follow involvement of the bowel wall. 

 

  Schistosoma mansoni 

  S. mansoni is endemic throughout Africa, the Middle 

East, Venezuela, Brazil and the Caribbean. 

  Characteristic symptoms begin 2 months or more after 

infection. 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

49 

  They may be slight, no more than malaise, or consist of 

abdominal pain and frequent stools which contain blood-
stained mucus. 

  With severe advanced disease,increased discomfort from 

rectal polyps may be experienced.  

  The early hepatomegaly is reversible, but portal hyper-

tension may cause massive splenomegaly, fatal haema-
temesis from oesophageal varices, or progressive ascites. 

  Liver function is initially preserved because the pathology 

is fibrotic rather than cirrhotic. 

 

  Schistosoma japonicum, S. mekongi and S. 

intercalatum 

The clinical features resemble those of severe infection 
with S. mansoni, with added neurological features. The 
small and large bowel may be affected, and hepatic 
fibrosis with splenic enlargement is usual. Deposition of 
eggs or worms in the CNS, especially in the brain or 
spinal cord, causes symptoms in about 5% of infections, 
notably epilepsy, blindness, hemiplegia or paraplegia. 

 

  Investigations 

1)  There is marked eosinophilia.  
2)  Serological tests (ELISA) are useful as screening tests but 

remain positive after chemotherapeutic cure. 

3)   In S. haematobium infection, dipstick urine testing shows 

blood and albumin.  

4)  The eggs can be found by microscopic examination of the 

centrifuged deposit of terminal stream urine . Ultrasound 
is useful for assessing the urinary tract; bladder wall 
thickening, hydronephrosis and bladder calcification can 
be detected. 

5)  Cystoscopy reveals ‘sandy’ patches, bleeding mucosa and 

later distortion. 

6)  Sigmoidoscopy may show inflammation or bleeding. 

Biopsies should be examined for ova. 

 

  Management 

1)  The object of specific treatment is to kill the adult 

schistosomes and so stop egg-laying.  

2)   Praziquantel is the drug of choice for all forms of 

schistosomiasis.  

3)  Surgery may be required to deal with residual lesions such 

as ureteric stricture, small fibrotic urinary bladders, or 
granulomatous masses in the brain or spinal cord. 
 

 

 

Cestodes (Tapeworms) 

  Cestodes are ribbon-shaped worms which inhabit the 

intestinal tract. They have no alimentary system and 
absorb nutrients through the tegumental surface. The 
anterior end, or scolex, has suckers for attaching to the 
host. From the scolex arises a series of progressively 
developing segments, the proglottides, which, when shed, 
may continue to show active movements. Cross- 
fertilization takes place between segments. Ova, present 
in large numbers in mature proglottides, remain viable for 
weeks and during this period they may be consumed by 
the intermediate host. Larvae liberated from the ingested 
ova pass into the tissues, forming larval cysticerci. 

  Tapeworms cause two distinct patterns of disease either  

1-Intestinal infection    2- Systemic cysticercosis. 

  Taenia saginata (beef tapeworm) and Diphyllobothrium 

latum (fish tapeworm) cause only intestinal infection, 
following human ingestion of intermediate hosts that 
contain cysticerci (the larval stage of the tapeworm).  

  Taenia solium causes intestinal infection if a cysticerci-

containing intermediate host is ingested, and cysticercosis 
(systemic infection from larval migration) if ova are ingested. 

  Echinococcus granulosus (dog tapeworm) does not cause 

human intestinal infection, but causes hydatid disease 
(which is analogous to cysticercosis) following ingestion 
of ova and subsequent larval migration. 

 

Intestinal tapeworm 

  Humans acquire tapeworm by eating undercooked beef 

infected with the larval stage of T. saginata, undercooked 
pork containing the larval stage of T. solium, or 
undercooked freshwater fish containing larvae of D. 
latum
. Usually only one adult tapeworm is present in the 
gut but up to ten have been reported.  

  The ova of T. saginata and T. solium are indistinguishable 

microscopically. However, examination of scolex and 
proglottides can differentiate between them. T. solium has a 
rostellum and two rows of hooklets on the scolex, and 
discharges multiple proglottides (3–5) attached together 
with lower degrees of uterine branching (approximately 
10); T. saginata has only four suckers in its scolex, and 
discharges single proglottids with greater uterine branching. 

Taenia saginata 

  Infection with T. saginata occurs in all parts of the world. 

The adult worm may be several meters long and produces 
little or no intestinal upset in human beings, but 
knowledge of its presence, by noting segments in the 
faeces or on underclothing, may distress the patient. 
Ova may be found in the stool.  


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

50 

  Praziquantel is the drug of choice; niclosamide or 

nitazoxanide are alternatives. 

  Prevention depends on efficient meat inspection and the 

thorough cooking of beef. 

 

Taenia solium 

  T. solium, the pork tapeworm, is common in central 

Europe, South Africa, South America and parts of Asia. It 
is not as large as T. saginata. The adult worm is found 
only in humans following the eating of undercooked pork 
containing cysticerci.  

  Niclosamide, followed by a mild laxative (after 1–2 hours) 

to prevent retrograde intestinal autoinfection, is effective 
for intestinal infection. Cooking pork well prevents 
intestinal infection. Great care must be taken by nurses and 
other adults while attending a patient harbouring an adult 
worm to avoid ingestion of ova or segments.  

 
Cysticercosis 

Human cysticercosis is acquired by ingesting T. solium 
tapeworm ova, from either contaminated fingers or food 
The larvae are liberated from eggs in the stomach, 
penetrate the intestinal mucosa and are carried to many 
parts of the body where they develop and form cysticerci, 
0.5–1 cm cysts that contain the head of a young worm. 
They do not grow further or migrate.  
Common locations are the subcutaneous tissue, skeletal 
muscles and brain. 

 

  Clinical features 

  When superficially placed, cysts can be palpated under 

the skin or mucosa as pea-like ovoid bodies. Here they 
cause few or no symptoms, and will eventually die and 
become calcified.  

  Heavy brain infections, especially in children, may cause 

features of encephalitis. More commonly, however, 
cerebral signs do not occur until the larvae die, 5–20 years 
later. Epilepsy, personality changes, staggering gait or signs 
of internal hydrocephalus are the most common features. 

 

  Investigations 

1)  Calcified cysts in muscles can be recognised radiologically.  
2)  In the brain, however, less calcification takes place and 

larvae are only occasionally visible by plain X-ray; 
usually CT or MRI will show them.  

3)  Epileptic fits starting in adult life suggest the possibility 

of cysticercosis if the patient has lived in or traveled to an 
endemic area.  

4)  The subcutaneous tissue should be palpated and any 

nodule excised for histology.      

5)  Radiological examination of the skeletal muscles may be 

helpful.  

6)  Antibody detection is available for serodiagnosis. 

 

  Management 

1)  Albendazole, 15 mg/kg daily for a minimum of 8 days, 

has now become the drug of choice for parenchymal 
neurocysticercosis.  

2)  Praziquantel is another option, 50 mg/kg in three divided 

doses daily for 10 days. 

3)  Prednisolone, 10 mg 8-hourly, is also given for 14 days, 

starting 1 day before the albendazole or praziquantel.  

4)  In addition, anti-epileptic drugs should be given until the 

reaction in the brain has subsided.  

5)  Operative intervention is indicated for hydrocephalus.  
6)  Studies from India and Peru suggest that most small 

solitary cerebral cysts will resolve without treatment.  
 

Echinococcus granulosus (Taenia echinococcus) 
& hydatid disease 

 

Dogs are the definitive hosts of the tiny tapeworm E. 
granulosus
. The larval stage, a hydatid cyst, normally 
occurs in sheep, cattle, camels and other animals that are 
infected from contaminated pastures or water. By 
handling a dog or drinking contaminated water, humans 
may ingest eggs. The embryo is liberated from the ovum 
in the small intestine and gains access to the blood stream 
and thus to the liver. The resultant cyst grows very slowly, 
sometimes intermittently. 

Hydatid cyst structure  

  It is composed of an enveloping fibrous pericyst, 

laminated hyaline membrane (ectocyst) and inner 
germinal layers (endocyst) which gives rise to daughter 
cysts, or germinating cystic brood capsule in which larvae 
(protoscolices) develop. Over time some cysts may calcify 
and become non-viable. 

  The disease is common in the Middle East, North and 

East Africa, Australia and Argentina.  

  E. multilocularis, which has a cycle between foxes and 

voles, causes a similar but more severe infection, ‘alveolar 
hydatid disease’, which invades the liver like cancer. 

 

  Clinical features 

A hydatid cyst is typically acquired in childhood and may, 
after growing for some years, cause pressure symptoms. 
These vary, depending on the organ or tissue involved. In 
nearly 75% of patients with hydatid disease the right lobe 
of the liver is invaded and contains a single cyst. In others a 
cyst may be found in lung, bone, brain or elsewhere. 


background image

Unit 4 - Infectious disease

 

 

 

51 

  Investigations 

1)  The diagnosis depends on the clinical, radiological and 

ultrasound findings in a patient who has lived in close 
contact with dogs in an endemic area.  

2)  Complement fixation and ELISA are positive in 70–90% 

of patients. 

 

  Management 

1)  Hydatid cysts should be excised wherever possible. Great 

care is taken to avoid spillage and cavities are sterilized 
with 0.5% silver nitrate or 2.7% sodium chloride.  

2)  Albendazole (400 mg 12-hourly for 3 months) should also 

be used.  

3)  Albendazole is now often combined with PAIR 

(percutaneous puncture, aspiration, injection of scolicidal 
agent and re-aspiration) to good effect.  

4)  Praziquantel 20 mg/kg 12-hourly for 14 days also kills 

protoscolices 
 

 

 


background image

 

52 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

53 

Lecture 1 - Introduction 

 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

54 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

55 

Lecture 2 - Headache 

 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

56 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

57 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

58 

Lecture 3 – Chest pain 

 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

59 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

60 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

61 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

62 

Lecture 4 – Abdominal pain 

 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

63 

 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

64 

 

 


background image

Unit 5 - Pain

 

 

 

65 

 


background image

 

66 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

67 

Lecture 1 – Cough & Hemoptysis 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

68 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

69 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

70 

Lecture 2 – Breathlessness (Dyspnea) & Cyanosis 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

71 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

72 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

73 

Lecture 3 – Dysphagia 

 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

74 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

75 

Lecture 4 – Hematemesis, Melena & Diarrhea 

 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

76 

 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

77 

Lecture 5 – Constipation & Jaundice  

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

78 

 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

79 

Lecture 6 – Oedema & Ascites 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

80 

 

 

 


background image

Unit 6 – Common diseases

 

 

 

81 

 

 


background image

 

82 

 


background image

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism

 

 

 

83 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism

 

 

 

84 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism

 

 

 

85 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism

 

 

 

86 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism

 

 

 

87 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism

 

 

 

88 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism

 

 

 

89 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism

 

 

 

90 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism

 

 

 

91 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Unit 7 - Clinical biochemistry and metabolism

 

 

 

92 

 

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 39 عضواً و 581 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل