background image

 

/Immunology  

_____________________________________________________ 

Lec. 3  

                                                                                     د. عائدة الدرزي

Immunologic mechanisms of tissue damage  

(hypersensitivity reactions) 

Although  the  immune  system  generally  is  protective,  the  same 

immunologic  mechanisms  that  defend  the  host  may  at  times  result  in 

severe  damage  to  tissues  &  occasionally  may  cause  death.  This 

inappropriate immune response is termed hypersensitivity or allergy. 

Gell & Coombs (1963) have classified hypersensitivity reactions into four 

major types: 

-  Type I     : Anaphylaxis Hypersensitivity (H.S.)  

-  Type II    : Antibody-dependent cytotoxic H.S. 

-  Type III   : Immune-complex mediated H.S. 

-  Type IV   : Cell-mediated (delayed) H.S. 

 

Type I hypersensitivity:  Which is also referred to as: 

-  Anaphylaxis H.S. -- (A Latin- word opposite to prophylaxis). 

-  Immediate  H.S.  --(  The  reaction  occurs  within  minutes  after 

exposure to Ag). 

-  Atopy  --  (A  hereditary  predisposition  to  the  development  of 

immediate  hypersensitivity  reaction  against  common  environmental 

antigens).  

This  reaction  results  from  the  release  of  pharmacologically  active 

substances from mast cells & basophils following interaction between Ag 

& Ab which present on surface of these cells. The reaction may be mild 

&  localized  one,  e.g.  allergic  conjunctivitis,  or  it  may  be  severe 

generalized reactione.g. anaphylactic shock. 


background image

 

Requirements of anaphylaxis: 

1- IgE:  It is referred to as: 

   Reagenic AbHomocytotropic Ab 

   IgE is named so because it possesses specific receptors on   

   cell membrane of mast cell & basophiles. 

 

IgE receptors: 

Fc epsilon receptor I (FcεRI) 

  These are high affinity IgE receptors expressed on cell   

   Membrane   of  Basophils & mast cells (Langerhans cells). 

Fc epsilon receptor II (FcεRII) CD23 

  These are low affinity IgE receptors 

  Expressed on: T & B lymphocytes, monocytes, eosinophil, & platelets. 

   

2-  Allergenes:  These  are  antigens  capable  of  stimulating  type  I  H.S. 

responses in allergic individuals, & they include: 

aInhalants 

 animal danders, plant pollens, fungal spores,                          

     houst dust, houst dust mites. 

bIngestants 

 (foods, drugs ... etc.) egg albumin, fish, cheese,     

    Nuts, milk, food additive,  penicillin, aspirin.  

cContactants 

 pollen, food, drugs ... ect 

 

3- Mast cells & Basophils 

    They  represent  a  major  source  of  potent    chemical  mediator 

implicated  in  a  wide  spectrum  of  inflammatory  &    immunological 

processes. 

    

In  addition,  they  express  membrane  receptors  (FcεRI)  that  

specifically bind the Fc portion of IgE (binding site) Ab. 

   Immediate  H.S.  reactions  are  mediated  or  initiated  when  allergen 


background image

 

molecule crosslink the Fab components of adjacent IgE molecule on the 

surface of mast cells & basophils 

 degranulation of the cells & release 

vasoactive amines. 

    Complements are not involved in this type of reaction. 

 

4- Intra-cellular biochemical events (mast cell degranulation):                                                                           

The initial exposure to an allergen results in production of specific IgE & 

its ultimate fixation to mast cells & basophils; subsequent exposure to 

the allergen will trigger an Ag-Ab reaction on the cell membrane. A 

critical step is the bridging of adjacent membrane-bound IgE molecules 

by the allergen (one allergen molecule crosslink two adjacent FAB 

components of IgE on mast cells). This is followed by: 

a- Influx of calcium ions into the mast cells.  

b- Cytoplasmic phosphodiesterase is activated,  

c- Increase level of 3,5 GMP & decreased level of cAMP.  

d- Solublization & release of mediators stored in mast cells & basophils. 

 

 

 


background image

 

 

 

 

 

Mast cell & basophil mediators of atopic disease 

(vasoactiveamines): 

1- Preformed (stored) mediators: 

  -Histamine 

  -ECF-A 

  Eosinophil chemotactic factor of anaphylaxis 

2- Synthesized mediators 

  -PAF 

  -SRS-A  

  -Bradykinin 


background image

 

 

5- Vasoactive amines: 

a- Histamine

  - It causes smooth muscle contraction of human bronchioles. 

  - It increases permeability of capillaries (vasodilatation). 

  - It increase secretions by nasal & bronchial mucous glands. 

  - max. Reaction 1-2 min 

 Duration 10 min. 

  - Responsible for symptoms of hay fever, angio-oedema, bronchospasm 

of acute anaphylaxis. 

 

b- ECA-A (Eosinophil Chemotactic Factor of Anaphylaxis) 

  - preformed in basophils & mast cells. 

 

  -  causes  influx  of  eos.  to  area  of  allergic  inflammation.  (eosin  Phil 

chemotaxis) 

 

*  role  of  eosinophils  in  allergy:  They  control  allergic  reactions  by 

releasing histaminase and arylsulfatase , which degrade two important 

mediators,  histamine  and  SRS-A,  respectively.  Eeosinophils  may 

therefore reduce the severity of type I response.  

 

 c- HMW-NCF (High Molecular Wt. Neutrophil Chemotactic Factor) 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

dKinin-Generating proteases

 

-  Smooth muscles contraction of bronchioles. 

↑ vascular permeability 

↑ secretion of mucous glands 

-  Stimulate pain fibers 

-   

e-  PAF  (Platelet  Activating  Factor)  -  This  factor  enhances  platelet 

aggregation & release vasoactive amines----increase vascular       

                                                                           permeability 

                                                           ---- contraction of smooth muscles 

 

                     ---- bronchoconstriction 

 

f-  Arachidonic  acid  metabolites  (slow  reacting  substances  of 

anaphylaxis SRS-A) 

 


background image

 

 

Clinical manifestations: 

Clinical manifestations of immediate H.S. reaction begin very shortly (10-

20  minutes)  after  allergen  exposure,  &  vary  greatly  in  severity  & 

depending on the target organ or tissue:  

- Skin 

urticaria , angioneurotic oedema , atopic dermatitis 

- Respiratory system 

Hay fever, asthma , allergic conjunctivitis 

- Gastro-intestinal tract 

Vomiting , abdominal pain , diarrhoea 

- Urinary tract 

Frequency , dysuria , hematuria 

-  Vascular involvement 

 CNS 

 headache , personality disorder 

 

Factors predisposing to type I H.S.: 

-  Genetic  factors  (atopic  allergies  -hay  fever,  asthma,  food  allergy) 

Atopic individuals have IL4-gene coding for high level for IL4 

a- IL4 gene ---- IL4     

     

↑ no. Th2 

                                            

↑isotype switching 

   

                                            

↑IgE level  

 

b- HLA allele at (maternal & paternal) DR loci  

e.g. allergy to grass pollen 

 HLA-DR3 

    allergy to rag pollen 

 HLA-DR2 , HLA-DR5 

 

 


background image

 

- Environmental Factors 

Air  pollutants  (S02,  car  exhaust,  fumes,  passive  cigarette  smoking) 

increase permeability of epithelial cells of respiratory tract for allergens. 

 

 

 

Diagnosis: 

- In Vitro      

    PRIST (Paper Radio Immunosorbent Test) 

                            RAST  (Radio Allergosorbent Test) 

These  are  radioimmunoassay  tests  to  measure  total  IgE  in  serum  & 

specific serum IgE respectively 

 

-   In vivo (skin test) 

A  series  of  potential  allergens  are  administered  via  a  scratch  test  or 

intradermal, & the injection sites are examined within 15-20 min. for the 

appearance of wheal (edema) & flare (erythema) reaction. 

 

 

Treatment & Prevention: 

1- 

Avoidance  of  responsible  allergens.

 

This 

can 

be 

accomplished  easily  with  food  allergies,  however  it  may  be  difficult  with 

inhalant allergens. 

2- Immunotherapy 

a- Desensitization , Hyposensitization (IgG-blocking Abs)                                            

This involves injecting the patient, over time, with gradually increasing 

doses of responsible allergens. This stimulates Th1 subsets rather than 

Th2, cytokines secreted by Thl including y-INF causing class switch in B 

-cell to produce allergen specific IgG-blocking Abs, these Abs diffuse in 


background image

 

tissues, bind to allergen molecules & the IgG-allergen complex is 

removed by opsonisation , & no further allergen molecules bind IgE on 

mast cells. 

bImmunotolerance 

By injecting the patient with synthetic peptides which bind T cell receptors 

directly  &  causing  T  cell  anergy  (T  cell  unresponsiveness).  So  T  cell 

cannot produce help to B cells for further activation. 

 

3

- Drugs

 

a- Anti-histamins 

 Tavist-D (clemastin fumerate)                                                               

b- Mast cell & basophil stabilizing drugs: 

1-  Adrenaline 

 increase intracellular level of cAMP 

2-  Theophylline 

 inhibits brake down of cAMP by phosphodiesterase 

3-Sodium chromoglycate 

 inhibits calcium influx 

c- General anti-inflammatory agents 

 corticosteroids 

 

Anaphylactoid reactions: 
The clinical manifestations of anaphylaxis can occur in the absence 
of any evidence for an allergen-lgE antibody event. 
These  reactions  are  believed  to  arise  through  the  non-immunologic 
release  of  vasoactive  &  inflammatory  mediators  from  mast  cells  and 
basophils in certain susceptible individuals. The inciting agents are: 
-  I.V. radiographic contrast media 

-  Aspirin 

-  Venom 

-  Exercise induce anaphylaxis 

-  Other causes 

 idiopathic 

B

rought  

t

o  

y

ou  

b

y :      

A

li 

K

areem 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 25 عضواً و 306 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