مواضيع المحاضرة: Types of Allergy
background image

 

 

Course: Immunology 
Lecturer: Dr. Weam Saad  
Lecture: Hypersensitivity 

 

Hypersensitivity 

 
Allergy is inappropriate or disturbing immune response against certain antigens. 
Hypersensitivities are immunological reactions; they were classified for the first 
time by the scientists Gell and Coombs into four major types according to their 
immunological mechanisms: 

1.  Type I: Immediate Hypersensitivity. 
2.  Type II: Cytotoxic Hypersensitivity. 
3.  Type III: Immune complex Hypersensitivity. 
4.  Type IV: Delayed type Hypersensitivity. 

 

Type I Hypersensitivity: 

Usually  called  immediate  ,  anaphylactic  or  atopic  allergy.  Has  3  arms  or 
components; IgE/Mast cells/Allergen. 
Allergen:  is  an  antigen  that  stimulates  Hypersensitivity,  it  is  commonly 
innocuous environmental antigen (not harmful for normal peoples). 
 

1. Causes or Motives: 

1) Genetic susceptibility, this type of Hypersensitivity is usually hereditary. 
2) Re-exposure to the same allergen. 

 

  2. Target

 Soluble Ag or allergen. Some of them are able to induce allergy directly after 
exposure  e.g.  house  dusts  and  grass  pollens.  Other  allergens  need  to  combine 
with  certain  body  proteins  (act  like  haptens)  e.g.  pencillin  antibiotic.  While 
others  may  be  changed  inside  human  body  and  turn  to  allergic  Ag  like  some 
foods after digestion. 
 
 


background image

 

 

   3. Immunological

 

Mechanisms: 

          First exposure or previous exposure: 

1) Allergen  (Ag)  processed  by  APCs  and  certain  Ags  will  be 

expressed on APCs surface. 

2) B-cells  response  to  APCs  by  producing  specific  IgE  antibodies 

against that allergic Ag. 

3) Binding of these IgE to the Fc reseptors of mast cells (or basophils). 

 

     Second exposure or re-exposure: 
When the same Ag or allergen enters the body again; it will bind to the specific 
IgE on mast cells surface that stimulate the degranulation process to release the 
vasoactive  and  inflammatory  mediators  after  series  intracellular  signal.  The 
granules contain the mediators: 

 Histamine 
 Serotonin 
 Lysosomal enzymes 
 Heparin 
 Eosinophils chemotactic factor ECF 
 Prostaglandine 
 Others 

 
These  mediators  will  be  released  to  the  neighboring  tissues  and  fluids  after 
degranulation.  Then  clinical  signs  appear  depending  on  allergen  type  and 
allergic response either systemic or local. e.g. in asthma the symptoms or signs 
are:  nausea,  sneezing,  hard  to  breath,  asphyxia  coughing,  tearing  eyes  and 
others. (Figure 1)

 

Mast  cells:  they  are  basophils  with  more  specification  found  in  mucosa  of 
airways and gut as well as in connective tissues. They have specialized surface 
receptors for the Fc portion of IgE antibodies. 
 

   4.Characteristics of this type of allergy

Acute  allergic  reaction,  starts  immediately  after  exposure  to  allergen  (within 
minutes) and lasts for 4-5 hrs. 


background image

 

 

Cause  Eosinophilia  (increase  Eosinophils  number  in  blood)  and  IgE  levels 
increase. 
Severity depends on the type of allergen, dose of exposure and immune system 
state. Most of these allergy kinds are seasonal e.g. Hey fever. 
 
Examples: 

 Hey fever 
 Atopic dermatitis 
 Asthma 
 Pollen Allergy 
 Food and drugs Allergy 
 Vaccines Allergy 

 
  Clinical Example: 
Anaphylaxis:  
A  systemic  sever  type  I  hypersensitivity,  life  threatening  condition.  Occurs 
when  the  allergy  mediators  are  released  in  high  amounts  and  mixed  to  form 
leukotrines  mixture  SRS-A  (slow-  reacting  substance  of  anaphylaxis).  This 
mixture is 1000 times powerful than histamine or prostaglandins in contracting 
bronchi. 
This  response  physiological  symptom  starts  with  sudden  anaphylactic  shock, 
hard to breath, abdominal cramps (some time), diarrhea, vomiting and may end 
with death because of respiratory and cardiac failure. 
Rapid  administration  of  adrenaline  (epinephrine)  can  stop  shock  progress. 
Epinephrine  raises  blood  pressure  and  reverses  the  action  of  SRS-A  (SRS-A 
drops  down  blood  pressure),  then  restore  respiratory  and  heart  function.  The 
important  exampleis  the  systemic  anaphylaxis  that  occurs  after  drugs  like 
penicillin  and  bees  biting.  Blood  pressure  drops  due  to  vasodilation  after 
mediators’  release.  Also  occurs  in  animals  after  injection  with  prepared  Ags 
during immunization experiments.  
 
 
 
 
 


background image

 

 

Type II Hypersensitivity

 

It  is  usually  called  Antibody-Mediated  or  antibody-dependent  cytotoxic 
hypersensitivity. 
 

1. Causes or Motives: 

Combination  of  surface  Ag  of  the  cell  with  specific  Abs  (IgG,  IgM  classes), 
resulting in the death of that cell by stimulating phagocytic attack or starting the 
complement pathway that leads to cell lysis. These cells are usually foreign cells 
e.g. RBCs during blood transfusion. 
 

2. 

Target

Antigens on cell surface (part of the cell membrane), not against soluble Ag. 
 

3. Immunological

 

Mechanisms: 

When  IgG  or  IgM  antibodies  bind  to  cell  surface  antigen  forming  Ag-Ab 
complex, this will cause cellular damage by many ways: 

1) Activation of complement system (classical pathway).C3b deposition with 

anaphylatoxins  C3a,  C4a  and  C5a.  then  membrane  attack  complex 
formation which cause lysis of target cell. 
 

2) Antibody-dependant cell-mediated cytotoxicity occurs when the Abs (Fab 

portion)  bound  to  the  surface  Ag  of  the  target  cell.  Then  this  bound  Ab 
will  also  bind  to  the  phagocytic  cells  and  natural  killer  cells  (NK)  by  Fc 
portion.  Here  the  antibody  works  as  a  bridge  between  target  cells  and 
effector cells of the immune system. (Figure 2) 

 

4. 

Characteristics of this type of allergy

1) Clinical  signs  depend  on  the  type  of  the  cell  that  has  the  target 

antigen  which  induced  this  type  of  allergy.  e.g.  blood  group 
hypersensitivity differ from graft rejection. 

2) Need specific immune response and specific antibody. 
3) Cause necrosis because of cells lysis. 
4) Life threatening some times. 

 


background image

 

 

Examples: 

 Blood grouping compatibility. 
 Rh Incompatibility 
 Graft rejection 
 Newborn hemolytic disease 

 
Clinical Example

Hemolytic disease of newborn: 

Rh incompatibility occurs when Rh- negative mother and Rh+ father. When the 
first  fetus  is  Rh+  and  during  giving  birth;  the  mother  will  expose  to  the  Rh 
antigens of the fetus. During second child Rh+; the anti-Rh antibodies (IgG) that 
formed  after  the  first  child  will  cross  the  placenta  and  attack  the  Rh+  cells 
(RBCs)  of  the  fetus.  After  birth  the  infant  develops  Jaundice  or  hemolytic 
disease  of  newborn.  Before  birth  mothers  liver  filters  the  fetus  blood.  The 
treatment  is  by  remove  fetal  Rh+  blood  and  replaced  by  Rh-  blood  to  stop 
reaction between child Rh+ and antibodies of mother in child circulating blood 
that crossed placenta.  
Mothers with Rh- negative avoid these cases by passive artificial immunization 
with Rhogam injections (anti-Rh antibodies commertialy called Anti-D). That to 
avoid memory immune response in mothers' blood.   
 
 

Type III Hypersensitivity: 

Called  immune  complex  hypersensitivity.  Results  after  some  infections  e.g. 
bacteria and during autoimmune diseases. 
 

1.Causes or Motives: 

1) High antigen load. 
2) Weak or ineffective immune response. 
3) Not enough function of macrophage to remove immune complexes 

from blood. 

2.Target

The  antigen-antibody  complex  (Ag-Ab  complex)  which  escape  or  avoid  clear 
(engulfment) by macrophages and deposited in body tissues. 


background image

 

 

3. Immunological

 

Mechanisms: 

1) This type is also mediated by Abs(IgG or IgM) after forming, they bind to 

soluble Ag(resulting from bacterial infection for example). 

2) Ag-Ab complex that formed will be cleared by MФ. 
3) Excess complex will deposit in any tissue and accumulate there. 
4) Deposited  complex  will  induce  a  number  of  inflammatory  pathways  or 

reactions to clear tissues like attraction of PMNLs, releasing of proteolytic 
enzymes  causing  local  necrosis,  vascular  damage,  odema,  redness  and 
attraction  of  more  PMNLs  because  of  activation  of  complement  system 
which release of C3a, C4a and C5a anaphylatoxins, all these reactions end 
with tissues necrosis. 

 

4. 

Characteristics of this type of allergy

1) The  painful  inflammatory  lesions  will  appear  during  this  type  of 

hypersensitivity  in  any  tissue  or  organ  that  Ag-Ab  complex  deposited. 
That will lead to this organ disorder within 7-10 days after exposure to 
antigen. 

2) Abs  in  this  type  formed  during  normal  immune  response  against  either 

exogenic Ag (infectious or environmental) or endogenic Ag (self Ag in 
autoimmune responses). 

Examples: 

 Rheumatoid Arthritis (Joints) 
 Glomerulonephritis (Kidneys) 
 Lymphodenitis (Lymph Nodes) 
 Vasculitis (Blood Vessels) 

 
 
Clinical Example

Serum Sickness: 

A  disease  occur  because  of  type  III  hypersensitivity  when  a  person  get  larg 
doses  of  foreign  serum  e.g.  horse  serum  antitoxins  to  protect  against  Tetanus 
and Diphtheria. 
 
 


background image

 

 

Type IV Hypersensitivity:

 

Called Delayed type or cell-mediated type. Caused by a type of T-cells(CD4+) 
Lymphocytes which called T 

DTH 

(Delayed Type Hypersensitivity). This type is 

classified according to the clinical manifestations or signs and the body site that 
involved. 
 

1.Causes or Motives:

 

Cell  mediated  immune  response  against  certain  Ags    resulting  from  long 
standing infections or poisons exposure. 
 

2.Target

Ag coated cells of the body, the Ags are: 

1) Natural  products,  mostly  Haptens  of  low  molecular  weight,  like  poisons 

(ivy and oak) or industrial agents (Nickel compounds). 

2) Prolonged  infections  (long  standing)  Ags  like  Leprosy,  Tuberculosis, 

Brucellosis and fungal infections. 
 

3.Immunological

 

Mechanisms

1) Need first exposure and second exposure to form memory T-cells. 
2) Engulfment, processing and presenting allergic or foreign Ag. 
3) Sensitization  and  activation  of  T 

DTH

  and  the  production  of  cytokines  or 

lymphokines  that  involved  in  CMI  e.g.  Macrophage-activating  factor 
MAF. 

4) MФ  response  and  destroy  Ag  coated  cells  causing  inflammation  and 

necrosis. 

 

4.Characteristics of this type of allergy

1) It  is  called  delayed  because  it  occurs  after  24-48  hr  after  exposure  to 

allergic Ag. 

2) Cell-mediated immune response involving MФ, T-lymphocytes (T

DTH

) and 

cytokines. 

3) Cause Eosinophilia. 

 
 


background image

 

 

Examples: 

 Contact Dermatitis (Eczema) 
 Tuberculin reaction. 

 
Clinical Examples: 

 Contact Dermatitis: 

When  allergic  compounds  penetrate  to  skin  (Hapten),  they  will  bind  to  self 
protein  and  become  immunogenic  Ag  ,  then  expressed  on  APCs  surface 
(langerhance).  During  second  exposure  to  same  Ag  it  will  induce  type  4 
hypersensitivity  causing  itching,  redness,  rash  and  swallow  of  skin  site  of 
exposure. 

 Tuberculosis: 

Mycobacterium  tuberculosis  infection  is  long  standing  intracellular  infection. 
When  the  Ag  persist  for  long  time,  Granuloma  will  be  formed.  It’s  the  most 
sever  type  of  type  4  hypersensitivity.  It  is  a  type  of  chronic  inflammation  that 
involves tissues transformation or damage. Leprosy infections are the same. 
Granuloma: 
It  is  a  cyst  include  phagocytic  cells  which  turned  to  Giant  cells(large 
multinucleus MФ) , and intracellular pathogen with some epithelial cells. This 
can occur in lungs, heart and kidneys and cause tissues damage because of high 
amounts of lysosomal enzymes released to surrounding tissues. 
  




رفعت المحاضرة من قبل: Dr Weam Al-Hmadany
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 289 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