background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

 

Hyper sensitivity reactions (Type II, III, and IV) 

 Objectives: 

The main objectives of this lecture are to: 

 

  Understand the mechanism of  TYPE II, III, and type IV HSR 

  Explain examples for diseases caused by the above 3 types of HSR. 

Type II Hyper sensitivity reaction: (Tissue-specific, 
or Cytotoxic hypersensitivity).  

Mechanism of Type II HSR includes: 

A.

 Antibodies produced by the immune response bind to the antigens on the patient’s own cell 

surfaces such as circulating red blood cells, and extracellular materials (basement membrane).  

  The resulting Ag-Ab complexes 

EITHER:

   

1.

    Activate complement (via the classical pathway), leading to cell lysis or extracellular tissue 

damage, OR opsonization of the target cell via C3b. 

 

In this diagram, a red blood cell has 
antigen  fixed  on  its  surface  to 
which  antibody  attaches.  The 
attached  antibody  activates  the 
complement  cascade,  which  ends 
with  the  formation  of  the 
"Membrane Attack Complex“ MAC 
of  C5-9  which  causes  lysis  of  the 
cell. 

Other 

complement 

components  may  be  generated, 
such  as  the  opsonin  C3b  Induces 
phagocytosis (1).

 


background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

Diseases under this category include: 

•  Transfusion reactions: incompatibility reaction. 

•  Autoimmune hemolytic anemia: antibodies made against one's own RBC's. 

•  Erythroblastosis fetalis:  due to Rh incompatibility between maternal and fetal blood. 

•  Goodpasture's syndrome: due to presence of anti-glomerular membrane antibodies.  

2

  The Ab-Ag reaction be independent from complement activation and dependent on cellular 

activation and called (Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC)): 

 Low concentrations of Abs coat target cells. Inflammatory cells as NK cells, monocytes, and 
granulocytes then bind to the immunoglobulin Fc receptors and lyse, but do not phagocytize, 
the target cells. 

 

  

  Diseases of ADCC include: 

•  Transplantation  rejection 

•  Immune reactions against neoplasms 

•  Immune reactions against parasites 

 

 

ADCC  Complement  independent 
cytotoxic  HSR.

 

In  the  given 

diagram,  a  macrophage  with  Fc 
receptors  on  its  surface  is  able  to 
recognize a target cell coated with 
antibody  via  the  Fc  receptor 
portion  of  the  attached  antibody. 
The 

macrophage 

can 

then 

demolish  the  targeted  cell  by 
elaboration of proteases.  

This  reaction  is  complement 
independent (1) 

 


background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

B

. Anti-receptor antibodies: 

 IgG antibody is directed against receptors in target cells, either resulting in complement-
mediated destruction of the receptors, blocking or activation of receptors. 

 

Diseases caused by this mechanism include: 

  Myasthenia gravis: acetylcholine receptor antibody (blocking Ab). 
  Graves’ disease (thyrotoxicosis): anti-TSH receptor antibody  ( Activating Ab) 
  Pernicious anemia: anti-parietal cell antibody causing B12 deficiency 

Complement activation in type II HSR: 

•  Activated C3 forms opsonin (C3b and C4b) recognized by phagocytes 

•  Formation of membrane attack complex (lytic enzymes) 

•  Formation of anaphylatoxins C3a and C5a. 

 

 

 

 

Anti-receptor Antibodies  

In  this  diagram,  antibody  is  directed 
against acetylcholine receptors at the 
motor end plate of a muscle, blocking 
the  receptors  and  diminishing  the 
muscular  response.  This  is  the 
mechanism  for  muscle  weakness  in 
myasthenia gravis (1). 

 


background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

Type III HSR:

 

Immune Complex–Mediated (ICM HSR). 

  Soluble circulatory antigens (not bound to any cell surface) causing immune complex 

mediated injury. They are either exogenous or endogenous Ags.  

  The reaction may occur 3 - 10 hours after exposure to the antigen. 

Type III HSR can cause:  

   Localized   reactions as in: 

  Hypersensitivity pneumonitis 

  Post streptococcal glomerulonephritis 

  Local vasculitis after vaccination ( Diphtheria and tetanus)  

   Systemic reactions as in: 

  Serum sickness 

  Systemic lupus erythematosus 

  Rheumatoid arthritis 

Mechanism of Type III Hypersensitivity: 

  Antigens bind to antibodies within circulation forming immune complexes.  

  The formed immune complexes will be deposited any where in the body organs.  

   Complement system will be activated and polymorph nuclear cells will be recruited  

  The activated complement system leads to: 

   Release of  anaphylatoxins ( C3a and C5a)  

  Production of C3b and C4b which are opsonizing and chemotactic factors 

  MAC formation (membrane attack complex C5b-C9). 

  The recruitment of the Polymorph nuclear cells resulting in inflammation and tissue 

injury. 

   Activation of platelets and Hagmen (Factor XII) leading to thrombosis of the micro 

circulation and necrosis. FXII also can cause vasodilation through activation of kinins  


background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

 

 

 

Diagram for mechanism of Type III HSR and role of Hagman factor (2) 


background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

Local Reactions (

Arthus Reaction):

 

Inflammation caused by the deposition of immune complexes at a localized site. 

 Exogenous Ag may cause the Arthus reaction as in:  Intrapulmonary Arthus-like 
reactions in human which occurs due to inhaled antigen associated with farmer’s lung 
and extrinsic allergic alveolitis. 

Systemic form of Type III reaction (Serum Sickness): It may take place in these situations: 

A. Introduction of: 

1. Equine serum therapy, which is usually given as anti-toxin 

 2. Vaccines 

3. Anti-lymphocyte globulins 

4. Streptokinase 

 5. Hymenoptera venoms  

 6. Penicillin or other antibiotics. 

B. After infections as bacterial infections, e.g. post-streptococcal glomerulonephritis or 
after viral infections as   Hepatitis B or post malarial infections.  

C. It may occur after disseminated malignancies & autoimmune diseases 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Clinical picture includes: 

  Fever 
  Lymphadenopathy 
  Splenomegaly 
  Arthritis 
  Glomerulonephritis 
  Endocarditis 
  Vasculitis 
  Urticarial rashes 
  Abdominal pain 
  Nausea and vomiting. 

 

 

 

 


background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

Type IV hypersensitivity reaction (Cell-mediated HSR, 
Delayed type HSR):  

It is mediated by antigen-specific effector T cells. 

  The term “delayed” refers to the cellular response that generally becomes apparent 48–

72 h after antigen exposure 

Examples of type IV HSR: 

   Tuberculin and leishmanin tests.  

   Cellular responses to intracellular pathogens such as mycobacteria, fungi, and 

intracellular parasites. 

  Graft rejection and graft versus host reactions. 

  Granulomatous inflammation as occurs in Crohn’s disease and sarcoidosis. 

  Tumor immunity 

   Some autoimmune reactions 

  Contact allergy and allergic contact dermatitis: A well-known example of allergic contact 

dermatitis is the reaction provoked by the lipid-soluble chemicals as  urushiol oil , and 
Ivy poison  . 

Intracellular microorganisms and contact Ags. associated with DTHSR: 

  Bacterial  infections 
  Mycobacterium tuberculosis 
  Mycobacterium leprae 
  Listeria monocytogen 
  Brucella abortu 

 

  Fungal infections 
  Candida albicans 
  Pneumocyctis carinii 
  Histoplasma capsulatum 
  Cryptococcus neoformans 

 

  Viral infections 
  Herpes simplex virus 
  Small pox 
  Measles 

  Parasitic infections  
  Leishmania SPP 
  Toxoplasma gondii 

 

   Contact Ags 
  Hair dyes 
  Nickle SALTS 
  Poison Ivy 
  Poison oak 

 
 
 
 
 
 
 


background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

 

Mechanism of Type IV HSR: 

Sensitization stage: 

A.  Memory Th1 cells against DTH antigens are generated by dendritic cells during the 

sensitization stage. 

B.  These Th1 cells can activate macrophages and trigger inflammatory response.   

Effector stage: 
Secondary contacts yield what is called DTH. 

  Th1 memory cells are activated and produce cytokines as : 
•  IFN –gamma and TNF, which cause tissue damage and inflammation. 
•  IL-2 activates T-cells and CTL. 
•  Chemokines act for macrophages recruitment. 
•  IL-3, GM-CSF increase the monocyte/macrophage. 
  Inflamed area becomes red and fluid filled. 
  Due to tissue damage there is activation of clotting cascades and tissue repair 
  Continued exposure to antigen can cause chronic inflammation and result in granuloma 

formation  

 

Mechanism of Type IV HSR (5) 
 
 
 


background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

 

 
Abbreviations and their meaning: 

  MCAF : Monocyte chemotactic and  activating factor 
  CTLs : cytotoxic T-lymphocytes 
  TH1 : T-helper 1 
  GM-CSF: granulocyte macrophage colony stimulating factor 
  MIF : Macrophage migration inhibitory factor 
  MHC : Major histocompatibility complex 
  APCs antigen presenting cells 

 
 Contact dermatitis 

  The response to poison oak is a classic type IV HSR. 
  Small molecules act as haptens and complex with skin proteins to be taken up by APCs 

and presented to Th1 cells to get sensitization.  

  During secondary exposure Th1 memory cells become activated to cause DTH. 

 
 
 
 
 
 
 
 
Contact dermatitis (5, 6) 


background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

10

 

 
 

 

 
 
Time required by number of DTH examples to appear 
Delayed Reaction 

   Maximal reaction time 

 

Contact dermatitis       48-72 hours 
Tuberculin test 

    48-72 hours 

Granuloma formation     at least 14 days 
 

Patch test: 

  Any individual suspected of having allergic contact dermatitis may need patch test.  
  Patches with specific allergens will be applied on skin for 2-3 days. 
  Patch testing helps identify which substances may be causing a delayed-type allergic 

reaction in a patient, and may identify allergens not identified by blood testing or skin 
prick testing.  

  It is intended to produce a local allergic reaction on a small area of the patient's back, 

where the diluted chemicals are planted. The chemicals included in the patch test kit are 
the offenders in approximately 85–90 percent of contact allergic eczema, and include 
chemicals, food, drink, preservatives----- etc. 

 

Patch test (7) 


background image

College of Medicine University of Mosul /Department of:         Microbiology                               
Subject:   Microbiology-Immunology                                Stage:        3

rd

                                          2021-2022 

  

Lecturer: Dr. Ahmed Alharbi           Date:     22/12/2021                                          No. 2 

Pag

e

11

 

References: 

1.  webpath.med.utah.edu/IMMHTML/IMM102. 
2.  Robbins pathologic basis of diseases, 6

th

 ed. 

3.  Jui-Hung Ko and Chung W(2012). Serum sickness. The Lancet. Clinical picture

 VOLUME 

381, ISSUE 9862

, E1, JANUARY 19, 2013 

4. 

www.onlinebiologynotes.com/type-iv-hypersensitivity-reaction-or-delayed-type-
hypersensitivity-dth

 

5.  Wkidoctors.com 
6.  Healthjade.net%2fallergic-contact-dermatitis 
7. 

https://tylercwithee.blogspot.com/2011/04/patch-test-results.html

 

8.  Davidson’s principles and practice of medicine 23

rd

 edition.  

9.  Kuby immunology 8th edition 

 
 

  

 




رفعت المحاضرة من قبل: Yahia Ziead
المشاهدات: لقد قام عضو واحد فقط و 100 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