background image

1

 

 

Third stage 

Medicine 

Lec-2

 

د

.

زين

 

العابدين

 

1/1/2014

 

 

IMMUNE DEFICIENCY 

 

Aims of the lecture 

1. To study the different type of immune deficiency disorders. 

2. To know the clinical manifestations, diagnosis and management of these disorders. 

3. To elaborate on IVIg and ScIg infusions.  

 

IMMUNE DEFICIENCY 

The immune deficiency (ID) status is characterized by three important consequences. These 
are recurrent infections, autoimmunity, and susceptibility to malignancy. The immune 
deficiency disorders are either primary (with intrinsic defect/usually genetic or acquired, 
rare, and of >100 types most of which are genetically determined and present in childhood 
or adolescent), or secondary (common, secondary/iatrogenic to infections, drug therapy, 
malignancy or aging). 

 

Types of immune deficiency 

1. Antibody deficiency 

2. T-lymphocyte deficiency 

3. Combine B- and T-cell deficiency 

4. Complement deficiency 

5. Phagocyte deficiency 

 

General presenting problems of immunodeficiency 

These infections are severe, caused by unusual, low virulent or commensal organisms that 
occur at unusual sites.  

Humoral immune deficiency: Extracellular bacteria, Giardia lamblia or enteroviruses 

Cellular immune deficiency: Viruses, fungi, protozoa, or intracellular bacteria 

 


background image

2

 

 

Primary antibody deficiency  

Infancy or early childhood 

X-Linked agammaglobulinaemia (Bruton’s disease) 

This disease occurs in male only during infancy or early childhood. There arrest of the B cell 
development at pre-B cell stage due to tyrosine kinase enzyme defect which results in very 
low IgG level and absence of other immunoglobulins (IgM, IgA, IgD, and IgE) and mature B-
cells/plasma cell. Patients usually present with recurrent infections of the respiratory tract, 
bronchiactasis and very tiny tonsils (a major diagnostic feature). Treatment by intravenous  
(IVIg) or subcutaneous (ScIg) immunoglobulin replacement therapy  

 

Adulthood Antibody Deficiency 

Selective IgA deficiency 

This is the most common ID since it occurs in about 1:600 of the population (in Europe). The 
IgA is absent or very low (< 50 mg/dl), with compensatory high serum IgG level, and normal 
numbers of both B- and T-cells. This form of ID is usually discovered accidentally, or in 1/3 
of the patients present with recurrent mild respiratory and gastrointestinal infections. The 
patients are susceptible to allergic and autoimmune diseases and malignancy 

Management: Antibiotics; NOT immunoglobulin 

 

Common Variable Immune Deficiency (CVID)  

This ID is a heterogeneous form and of unknown cause. There is defect in B-cells 
maturation related to genetic susceptibility and T-cells regulatory function. It affects both 
sexes equally and present usually at the age of 15-35 yeays.  It is characterized by low 
serum total immunoglobulin (<350 mg/dl) and low IgG levels (<250 mg/dl), and failure to 
make antibodies to exogenous pathogens; low or absent IgA and IgE, but normal or low 
IgM. The numbers of B- and T-cells are variable. The CVID is frequently accompanied by 
antibody-mediated autoimmune diseases such as idiopathic thrombocytopenic purpura 
(ITP), autoimmune haemolytic anaemia. Furthermore, CVID is also associated with 


background image

3

 

 

increased risk of malignancy (e.g. lymphoproliferative disease). The patient is frequently 
develop bronchiactasis and should be checked by CT scan every 5 years. 

 

Investigations of primary antibody deficiency 

1. Total serum immunoglobulin concentration 

2. Measure specific antibody response against H. influenza, 
and Strep. Pneumonia; if low,  

3. vaccinate by killed vaccine and repeat measurement after 
6-8 weeks. 

4. Protein and urine electrophoresis 

5. Flow cytometry for quantitation of B- and T-cells numbers 

 

Management of primary antibody deficiency  

1. Therapeutic and prophylactic antibiotics specially in cold season (e.g. azithromycin thrice 
weekly “once every other day”) 

2. The mainstay of treatment is immunoglobulin intravenous replacement (IVIgG) by 
infusion every 3-4 weeks, or sometimes subcutaneously (ScIgG) using a special pump every 
2 weeks.  

The IVIgG and ScIgG are given in the hospital (Day Clinic) or self-administered at home for 
life-long replacement. 

 

Secondary antibody deficiency (SAD) 

Secondary antibody deficiency is due to other diseases such as: 

1. Multiple myeloma, chronic lymphocytic leukaemia (CLL) leading to susceptibility to 
bacterial infections (e.g. pneumonia). 

2. Splenectomy/hyposplenism which may prone the patient to an acute life- threatening 
septicaemia. This is due to loss of splenic macrophages (clear circulation from m.o.) and 
inadequate antibody response to polysaccharide antigens. Therefore, asplenic patients 
have to be vaccinated against polysaccharide encapsulated bacteria such as H. influenza, 
and Strep. meningitides/pneumoniae , and put on prophylactic penicillin-V. 

 

 

 


background image

4

 

 

Primary T-lymphocyte deficiencies (PTLD) 

These deficiencies are characterized by recurrent viral, protozoal and fungal infections. 
Many of these deficiencies are also associated with antibody deficiency due to the control 
of B-cells by T-cells. Defects in T-cells function may result in: 

1. Reactivation of latent viral infections (e.g. Herpes simplex, Cytomegalovirus (CMV), 
Varricella zoster virus “VZV”). 

2. Mucocutaneous candidiasis and systemic fungal infection caused by Candida albicans and 
other fungi such as Aspergillus or Cryptococcus. 

3. Pneumocystis jirovicii (carinii) pneumonia. 

4. Mycobacterium tuberculosis/ or atypical ones 

5. Protozoa infections caused by Toxoplasma and Cryptosporidium 

 

DiGeorge’s syndrome 

This syndrome results from failure of development of the 3rd/4th pouches usually caused 
by deletion of 22q11 gene. It is associated with abnormalities of the aortic arch, 
hypocalcaemia, trachea-oesophageal (TO) fistulae, cleft lip and palate and absence of the 
thymus (has the same origin). It is characterized by very low numbers of mature T-cells in 
spite of normal bone marrow  

 

Bare lymphocyte syndrome  

There is failure of expression of class I HLA in the thymus which affect CD8 development, 
and class II HLA which affect CD4 maturation. Failure of HLA class II expression results in 
systemic vasculitis due to uncontrolled NK cells activation. 


background image

5

 

 

Investigations of PTLD 

1. Flow cytometry for total and subpopulation lymphocyte count 

2. Functional tests for T-cell activation and proliferation 

3. Test for HIV if T-cells are deficient 

4. Serum immunoglobulin measurement for associated antibody deficiency. 

 

Management of PTLD   

1. Anti-Pneumocystis and anti-fungal prophylaxis 

2. Aggressive anti-microbial therapy 

3. Immunoglobulin replacement therapy (see above) 

4. Stem cell transplantation for Bare lymphocyte syndrome 

5. Thymic transplantation for DiGeorge syndrome 

 

Complement pathway deficiencies (CPD) 

Genetic deficiencies of almost all complement proteins are described. These patients are 
susceptible to capsulated microorganisms, high prevalence of autoimmune disease such as 
SLE. 

Investigation of CPD 

1. Measurement of serum C3 and C4 level 

2.Classical haemolytic pathway 50 (CH50) is a screening test for determination of the 
function of the classical complement pathway 

3. AP50 for the alternative complement pathway function. 

Management of CPD 

1. Long life prophylactic penicillin to prevent meningococcal infection 

2. Vaccination against Strep. Meningitides or pneumonia, and H. influenza 

3. For C1 INH deficiency discussed in Lecture 1results in hereditary angioedema (see 
Lecture 1). 

 

Primary phagocyte deficiencies (PPD) 

These defects are presented by recurrent bacterial and fungal infections of unusual sites 
usually in childhood and milder forms in adulthood: 


background image

6

 

 

1. Leucocyte Adhesion deficiencies (LAD) 

These disorders are of phagocyte cells migration by failing to express adhesion molecules 
on themselves and on the vascular endothelium. These patients present with recurrent 
bacterial infections without pus formation and neutrophil infiltration. This is reflected on by 
a very high count of these cells in the peripheral blood. Specialized tests for adhesion 
molecules: Reduced /absent on neutrophils. 

 

2. Chronic Granulomatous Disease (CGD)   

There is a failure of oxidative killing of phagocyte cells due to mutations in the genes 
encoding the NADPH. This leads to susceptibility to infections mentioned above in the form 
of granuloma formation in the lungs, lymph nodes, soft tissues, bone, skin, and urinary 
tract. 

The best test for this disorder is Nitro blue tetrazolium reduction test (NBT) which measures 
the phagocytic activity of phagocytes.  

 

3. Defects in cytokines and cytokine receptors 

Deficiency of cytokines such as IFN-gamma, IL-12 or their receptors results in failure of 
intracellular killing. This leads in particular to susceptibility to infections by Mycobacterium. 

Special tests are available for cytokines and their receptors by ELISA , and PCR 

 

Management of PPD 

1. I.V. antibiotic for infections (aggressive treatment) 

2. Prophylactic cotrimoxazole, and anti-fungal agents 

3. INF-gamma may also be used 

4. Surgical drainage of abscesses 

5. Bone marrow transplantation is conducted during childhood 

6. Gene therapy is under trial   

 

Secondary phagocyte defects 

Neutropenia due to bone marrow diseases such as leukaemia and aplastic anaemia, or 
induced by cytotoxic chemotherapy (common cause). 

Abnormal phagocyte functions in certain conditions such as diabetes mellutis, chronic renal 
failure or alcoholic individuals.  


background image

7

 

 

EXTRA INFORMATION (NOT for 3

rd

 Year-Medical Students) 

 

Organisms in immune deficiency 

In antibody deficiency the main organisms are those causing extracellular infections 
(respiratory or gastrointestinal) such as Haemophilus influenza, Streptococcus pneumoniae, 
or Staphylococcus aureus, and Giardia lamblia. 

In T-lymphocyte deficiency the main organisms causing infections are Mycobacterium 
tuberculosis/ or atypical ones, fungi (Candida, Pneumocystis jirovecii or Aspergillus), viruses 
(CMV, EBV, Enteroviruses, or Herpes zoster), of protozoa (Toxoplasma gondii, or 
Cryptosporidia).   

In complement deficiency the main microorganisms encountered are Neisseria 
gonorrhoeae or meningitides, Haemophilus influenza, or Streptococcus pneumonia. 

In phagocyte deficiency the organisms causing infection are either bacteria (Staphylococcus 
aureus, Mycobacterium tuberculosis/ or atypical ones, Pseudomonas aeruginosa, Serratia 
marcescens, or Burkholderia cenocepacia), or fungi (Candida or Aspergillus). 

 

Cont…/primary antibody deficiency 

Functional IgG deficiency/Specific antibody deficiency (previously called : IgG subclass 
deficiency)  

This condition is characterized by low levels of IgG2 (more common) or IgG4 subclass due to 
defective response to polysaccharide antigens. However, other immunoglobulins, and B- 
and T-cell numbers are normal. 

 

Cont…/Primary T-cell  immune deficiency 

Autoimmune lymphoproliferative syndrome 

In this condition there is failure of the process of deletion (apoptosis) of the autoreactive 
lymphocytes. This would result in causing lymphadenopathy, splenomegaly and different 
autoimmune diseases.  

 

Chronic Mucocutaneous Candidiasis 

This condition occurs with or without endocrinopathy (e.g., hypoparathyroidism). It is an 
inherited condition (autosomal recessive/chromosome 2 defect) and affects  both males 
and females. 


background image

8

 

 

It presents at the age of 1 year, but may be delayed up to second decade of age as chronic 
Candidal infection of the  skin and m.m. It is poorly defined collection of  syndromes 
associated with a selective defect in the functioning T cells. Patients have normal T CMI to 
m.o. other than Candida and normal antibody production to all m.o. including Candida.  
Candidin test is negative in spite of chronic infection. 

Management by topical and systemic antifungal agents  together with specific 
immunotherapy (transfer factor). 

 

Combined B- and T-lymphocytes ID (SCID) 

SCID is caused by defects in lymphoid precursors that result in failure of maturation of both 
B- and T-cells. This major defect of adaptive immunity results in recurrent bacterial, viral 
and fungal infections. It is very serous condition, it presents very early in life, and the infant 
dies without treatment. 

Treatment is by bone marrow transplantation, and specific gene therapy is proved 
successful. Immunoglobulin replacement and antibiotic cover are also required.  

 

Hereditary angioedema  

Due to C1-INH deficiency with increased bradykinin and low C4 concentration, autosomal 
dominant condition, not associated with urticaria, but may cause life-threatening 
respiratory tract obstruction, abdominal pain, and swellings. It could be spontaneous or 
triggered by local trauma, infection or mild antigenic stimulation. It may resolve 
spontaneously within 48 hours. Patients usually present in adolescence, and diagnosis may 
be delayed for many years.  Treated with attenuated androgen (e.g. danazol “ethisterone 
derivative” starting with 200 mg capsules twice or thrice daily) and pure C1-INH 
concentrate infusion or fresh frozen plasma for acute attacks. 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 95 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