Alergie - historie Hippokrates (460 – 370 př. Kr.) – asthma, eczema Botallo (1565) – senná rýma, alergie na květy růží Pirquet (1910) – termín alergie Coca a Cooke (1923) – atopie (vliv dědičnosti) Coombs a Gell (1963) – 4 typy imunopatologických reakcí

Atopické choroby kazuistiky

Atopie výskyt alergického onemocnění v rodině tvorba IgE protilátek proti inhalačním a některým potravinovým alergenům hyperreaktivita kožní, nosní, bronchiální, střevní, cévní

Prevalence alergických onemocnění počet atopiků 30 – 40 % klinické projevy alergie 25 – 30 % vliv dědičné zátěže a prostředí

Pravděpodobnost výskytu atopického onemocnění při genetické zátěži v rodině sourozenec atopik 30 % 1 rodič 40 % oba rodiče 50 % oba rodiče stejný projev alergie 70 %

gen/gen, gen/prostředí Komplexní nemoci G E N T I K A Gen 1 FENOTYP A Gen 2 Gen 3 FENOTYP B ……. P R O S T Ř E D Í FENOTYP C Faktor 1 Faktor 2 FENOTYP D Faktor 3 KLINICKÉ FENOTYPY ……. INTERAKCE gen/gen, gen/prostředí

Genetické dispozice pro atopickou reaktivitu Cytokiny, HLA systém Krejsek et al. 2004

Vlivy prostředí nízká expozice bakteriálním antigenům v časných fázích ontogeneze tzv. „hygienická hypotéza“ silná, předčasná expozice alergenům v časných fázích ontogeneze – význam kojení, potravní zvyky, „nové“ alergeny, „agresivní“ alergeny znečištění zevního prostředí vně budov (saze, výfukové plyny aj- Diesel Exhaust Particles DEP), částice z gumy (pneumatiky) uvnitř budov (formaldehyd, tabákový kouř aj.)

Mechanizmus vzniku změn u chorob typických IgE přecitlivělostí Allergic mechanisms. In predisposed individuals, initial exposure(s) of professional antigen-presenting cells PCs) to allergen leads mainly to the activation of allergen-specific T helper 2 (TH2) cells and IgE synthesis, which is known as allergic sensitization. Subsequent exposures to allergen cause inflammatory-cell recruitment and activation and mediator release, which are responsible for early (acute) allergic responses and late allergic responses. In the early allergic response, within minutes of contact with allergen, IgE-sensitized mast cells degranulate, releasing both pre-formed and newly synthesized mediators in sensitized individuals. These include histamine, cysteinyl leukotrienes and cytokines, which promote vascular permeability, smooth-muscle contraction and mucus production. Chemokines released by mast cells and other cell types direct the recruitment of inflammatory cells that contribute to the late allergic response, which is characterized by an influx of eosinophils and TH2 cells. Eosinophils release a large number of pro-inflammatory mediators, including cysteinyl leukotrienes and basic proteins (cationic proteins, eosinophil peroxidase, major basic protein and eosinophil-derived neurotoxin), and they might be an important source of pro-inflammatory cytokines such as interleukin‑3 (IL‑3), IL‑5 and IL‑13. There is now evidence that TH1-cell responses might also be responsible for some of the pathogenic features in patients suffering from chronic forms of atopy, including epithelial apoptosis and smooth-musclecell activation. Regulatory T (TReg) cells are another important subset of CD4+ T cells with implications for the suppression of TH2-cell responses in humans involving the inhibitory cytokines IL‑10 and transforming growth factor-β (TGFβ). Another newly identified CD4+ T-cell subset, known as TH17 cells on the basis of secretion of IL‑17A and IL‑17F, seems to be specifically associated with the neutrophilic inflammatory events that occur during disease exacerbation and in tissue remodelling. FceRI, high-affinity receptor for IgE; IFNγ, interferon-γ; TCR, T-cell receptor; TNF, tumour-necrosis factor.

Venkovské domy, dobytek Stabilní střevní mikroflóra Velké rodiny Venkovské domy, dobytek Stabilní střevní mikroflóra Nízká frekvence užití antibiotik Vysoká zátěž parazity Slabá sanitace, vysoká orofekální zátěž Malé rodiny Městské, „kultivované „domy Střevní mikroflóra - variabilní, přechodná Vysoká frekvence užití antibiotik Nízká nebo nepřítomná zátěž parazity Dobrá sanitace, nízká orofekální zátěž Th1 Increases in allergy prevalence have occurred primarily in 'westernized' societies over the past few decades. Although both genetic and environmental factors influence the aetiology of asthma, changes in the genetic make-up of stable populations does not occur in this time frame. The recent rise in the prevalence of allergies and asthma is therefore thought to be primarily due to changes that have taken place in the environment in developed countries as a result of modernization. A comparison of environmental conditions in developed and underdeveloped countries has provided insight into possible causes. Th2 Hygienická hypotéza vzniku atopických chorob 11

Role Treg u alergie T regulační lymfocyty ovlivňují přecitlivělost I. typu typu - IgE V průběhu choroby dochází k změnám zastoupení a aktivitě Metoda detekce – CD4+CD25+CD127- populace lymfocytů

Nově formované mediátory Preformované mediátory PAF PGs LTs TNF-a GM-CSF IFN-g IL-3 IL-4 IL-5 IL-6 IL-10 HISTAMIN Enzymy Hydrolázy Proteoglykany Nově formované mediátory Preformované mediátory Cytokiny

Data on file

Diagnostika v alergologii anamnéza – projevy v rodině i během života rozbor nynějšího onemocnění – sezonnost, vazba na prostředí objektivní vyšetření kožní testy – prick test laboratorní diagnostika – alergen specifické IgE, příp. další metody

Metody zjištění senzibilizace kožní prick test (SPT) průkaz specifické reakce kožních mastocytů nemoci, léky, aktuální stav ovlivňuje výsledek

SPT a IDT IDT má vyšší senzitivitu, ale větší riziko, traumatizaci a menší reproducibilitu

Alergická rýma IgE mediovaný zánět nosní sliznice po expozici alergenu Příznaky: vodnatá sekrece, svědění, kýchání, obstrukce, reverzibilita Sezonní x celoroční Intermitentní x perzistující Lehká, středně těžká, těžká Prevalence až 19 % Doprovázena konjunktivitidou (rhinokonjunktivitida)

Prevalence alergické rinitidy - ISAAC I a III Mapa světa - směr změn v prevalenci příznaků alergické rinokonjunktivitis (věk 6–7 let a 13–14 let) Symbol = centrum Modrá – prevalence snížena ≥1 SE/rok Zelená – malé změny (<1 SE) Červená – prevalence vzrostla ≥1 SE/rok Background Data for trends in prevalence of asthma, allergic rhinoconjunctivitis, and eczema over time are scarce. We repeated the International Study of Asthma and Allergies in Childhood (ISAAC) at least 5 years after Phase One, to examine changes in the prevalence of symptoms of these disorders. Methods For the ISAAC Phase Three study, between 2002 and 2003, we did a cross-sectional questionnaire survey of 193 404 children aged 6–7 years from 66 centres in 37 countries, and 304 679 children aged 13–14 years from 106 centres in 56 countries, chosen from a random sample of schools in a defi ned geographical area. Findings Phase Three was completed a mean of 7 years after Phase One. Most centres showed a change in prevalence of 1 or more SE for at least one disorder, with increases being twice as common as decreases, and increases being more common in the 6–7 year age-group than in the 13–14 year age-group, and at most levels of mean prevalence. An exception was asthma symptoms in the older age-group, in which decreases were more common at high prevalence. For both age-groups, more centres showed increases in all three disorders more often than showing decreases, but most centres had mixed changes. Interpretation The rise in prevalence of symptoms in many centres is concerning, but the absence of increases in prevalence of asthma symptoms for centres with existing high prevalence in the older age-group is reassuring. The divergent trends in prevalence of symptoms of allergic diseases form the basis for further research into the causes of such disorders. Worldwide time trends in the prevalence of symptoms of asthma, allergic rhinoconjunctivitis, and eczema in childhood: ISAAC Phases One and Three repeat multicountry cross-sectional surveys M Innes Asher, lancet 2006, 368, 733-744 Asher I, 2006

Alergeny - charakteristiky neškodné antigeny vnějšího prostředí reagující s IgE protilátkami na povrchu efektorových buněk a mající schopnost vyvolat přecitlivělost I. typu. různorodá skupina – téměř vše, co člověka obklopuje část alergenů byla izolována, strukturně analyzována i připravena synteticky rekombinantní technikou – byla zavedena speciální nomenklatura: první 3 písmena charakterizují rod, další písmeno druh a číslo popisuje pořadí, v jakém byly jednotlivé alergeny purifikovány Např. : Betula verrucosa (bříza) má alergen Bet v1, Bet v2... Artemisia vulgaris (pelyněk) má Art v1, Art v2 a Art v3

Nejvýznamnější inhalační alergeny pyly větrosprašných rostlin roztoči alergeny srsti a exkrementů zvířat plísně

Zkřížená reaktivita, ko-senzibilizace cross-reactivity - IgE proti jednomu alergenu rozpoznává podobný protein z jiného zdroje, se kterým se organizmus nesetkal (může spustit projevy nebo je irrelevantní). Důvodem je sekvenční identita >70 % co-recognition - rozpoznání většího počtu epitopů, kdy nelze rozeznat primární senzitizer

3-D struktura zkříženě reagujících alergenů Allergen Function Pollens Fruits and vegetables Legumes, nuts and seeds Trees Grasses Weeds Fagales, group 1 Plant steroid hormone transporter, PR-10 Aln g 1*   Api g 1* Cor a 1.04* Bet v 1* Dau c 1* Gly m 4* Car b 1* Mal d 1* Cas s 1* Pru ar 1* Cor a 1* Pru av 1* Fag s 1 Pyr c 1* Que a 1* Cartoon representation of the three-dimensional structure of cross-reactive allergens. List of allergens with their PDB codes in parenthesis: birch pollen Bet v 1 (1BV1), cherry Pru av 1 (1EO9), birch pollen Bet v 2 (1CQA), latex Hev b 8 (1G5U), timothy grass pollen Phl p 7 (1K9U), maize thaumatin (1DU5), timothy grass pollen Phl p 1 (1N1O), timothy grass pollen Phl p 5 (1L3P), mugwort pollen Art v 1 (54), Saccharomyces cerevisae enolase (3ENL), Aspergillus fumigatus Asp f 6 (1KKC), latex Hev b 6.02 (1HEV), maize Zea m 14 (1MZL), kiwi Act c 1 (2ACT), oilseed rape Bra n 1 (1PNB), soyabean conglycinin (1IPK), soyabean glycinin (1OD5), turkey egg ovomucoid (1OMU), chicken egg Gal d 2 (1OVA), chicken egg Gal d 3 (1OVT), chicken egg Gal d 4 (1E8L), bovine milk Bos d 4 (1F6S), bovine milk Bos d 5 (1GXA), house dust mite Der f 2 (1AHK), house dust mite Der p 2 (1KTJ), carp Cyp c 1 (1B8R), bee venom Api m 1 (1POC), bee venom Api m 2 (1FCV), yellow-jacket venom Ves v 5 (1QNX). For single chain allergen molecules, secondary structure elements are displayed in red (helices), yellow (beta sheets), blue/white (loops and turns), with the exception of Der f 2. Each chain of oligomeric allergens is displayed in a different colour. Ferreira F, Allergy, 2004

Sezónnost pylových alergenů v různých oblastech

Významné pylové alergeny v různých oblastech

Alergická rýma a astma bronchiale Astma ve 28 – 78 % provázeno alergickou rýmou Alergická rýma v 19 – 38 % provázena astmatem Alergická rýma ve 49 – 64 % přechází v astma!

Léčba alergické rýmy eliminace alergenu medikamentozní léčba – antihistaminika, stabilizátory membrány žírných buněk, glukokortikoidy, dekongestiva specifická alergenová imunoterapie

Specifická alergenová imunoterapie přímá souvislost mezi expozicí alergenu a vznikem potíží inhalační alergeny, projevy respiračních alergií alergeny hmyzího jedu, projevy anafylaxe nově latex, projevy I. typu hypersenzitivity potraviny - zatím experimentálně efekt na onemocnění preventivní účinek: astma, nové senzibilizace standardizované vakcíny, dlouhodobá léčba: 3 - 5 let s.c., s.l.

Alergenová imunoterapie mechanizmy účinku Noon, 1911 , pelyněk, empirická terapie Balance (Th1), Th2 a Treg Indukce T regulačních lymfocytů → sekrece TGFβ a IL-10 → Navození periferní tolerance: Suprese APC, Th1, Th2 B lymfo IgE→ IgG, IgA suprese bazofilů a mastocytů, eosinofilů a jejich mediátorů interakce s tkáňovými buňkami a remodelací

Suppression and regulation of B cells, dendritic cells (DCs), and Th1 and Th2 cell-mediated features of allergic inflammation by TReg cells. TReg cells utilize multiple suppressor factors to regulate the undesired activity of effector Th2 cells. IL-10 and TGF-b suppress IgE production and induce non-inflammatory Ig isotypes IgG4 and IgA, respectively. Furthermore, these two cytokines directly suppress allergic inflammation induced by effector cells such as mast cells, basophils and eosinophils. In addition, Th2 cells are suppressed by TReg cells and can therefore no longer provide cytokines such as IL-3, IL-4, IL-5, IL-9 and IL-13. These cytokines are required for the differentiation, survival and activity of mast cells, basophils, eosinophils and mucus-producing cells, as well as for the tissue-homing of Th2 cells. Suppression of DCs that support the generation of effector Th2 and Th1 cells and the induction of TReg cell-inducing DC subsets is one of the key features. The Th1 cytokine, IFN-g, in combination with TNF-a and/or FasL induces activation, chemokine production and apoptosis of skin keratinocytes and bronchial epithelial cells, which represent essential tissue injury events in atopic dermatitis and asthma. TReg cells might be involved in tissue remodeling via TGF-b in asthma. TReg cells suppress the stimulation of Th0/Th1 cells, leading to the abrogation of tissue injury mechanisms (red line, suppression; black arrow, stimulation). Rovnováha mezi reaktivitou Treg a Th2 se u senzibilizovaných a zdravých liší Treg využívací mnohočetné tlumící faktory - IL-10 a TGF- β potlačuje produkci IgE a podporuje tvorbu nezánětlivých izotypů IgG4 a IgA Akdis M, 2006 37

T regulační lymfocyty Treg CD4+25+127- transkripční faktor FOXP3(forkhead box p3) mutace genu pro Foxp3 IPEX syndrome Immune dysregulation, Polyendocrinopathy, Enteropathy, X-linked Výzkum hledá uplatnění v terapii autoimunitních on., alergie, infekcí, nádorových onemocnění.

Atopický ekzém Prevalence AE 20-30% v rozvinutých zemích Nárůst 4x za posledních 60 let Etiologie nejasná Rizikové faktory vnitřní vnější Vývoj: 80% do 1. roku, do 10.roku 70 % vymizí 20-50% rozvoj astmatu 50% rozvoj alergické rýmy „ atopický pochod “

Atopický ekzém - patogeneze Porucha kožní bariéry: mutace genu pro filaggrin, změna profilu spektra ceramidů , vysoká koncentrace kožních proteáz, poruchy hydratace Funkcí filaggrinu je agregace inter-mediálních filament keratinocytů ve stratum granulosum. Při poruše filaggrinového genu (mutací v části genu 2282de14 nebo R501X) je narušen proces keratinizace a epidermální bariéra se stává vysoce propustnou, čímž dochází nejen k transepidermální ztrátě vody, ale i ke zvýšenému průniku alergenů přes porušenou epidermis Kůže jako vstupní brána alergenů - senzibilizace???? → atopický pochod

Stadia atopického ekzemu stadium kojenecké – tváře, čelo, před boltci papulovezikulky, krusty, erytematosní spodina, mokvání, impetiginizace stadium předškolního a školního věku flexurální ekzem – loketní a podkolenní ohbí, flexorová strana předloktí, krk, šíje, zápěstí a dorsum rukou, okolí očí, víček, úst lichenifikace, exkoriace, impetiginizace ekzem adolescentů - generalizace postižení obličej, krk, hrudník, ruce, flexory končetin suchá, svědící kůže

Lokalizace kožních projevů v závislosti na věku

SCORADindex Severity Scoring of Atopic Dermatitis Skóre závažnosti atopické dermatitidy A rozsah B intenzita C subjektivní hodnocení SCORAD index : A/5 + 7xB/2 + C =

SCORAD Objektivní kritéria Rozsah Intenzita 6 kritérií erytém edém / papuly mokvání / krusty exkoriace lichenifikace suchost Subjektivní kritéria svědění poruchy spánku

SCORAD erytém 0 bez erytému 1 mírný 2 středně těžký 3 těžký

SCORAD edém / papuly 0 bez edému 1 mírný edém 2 středně těžký 3 těžký

SCORAD mokvání / krusty 0 žádné 1 mírné 2 středně těžké 3 těžké

SCORAD exkoriace 0 žádné 1 mírné 2 středně těžké 3 těžké

SCORAD lichenifikace 0 žádná 1 mírná 2 středně těžká 3 těžká

SCORAD suchost kůže Suchost kůže se vyšetřuje na plochách bez zánětlivých změn a bez aplikace emoliencií 0 normální kůže 1 mírně suchá 2 středně suchá 3 výrazně suchá

SCORAD

Atopický ekzém klinické projevy erytrodermie pupínky, puchýřky xerodermie, šupinatění svědění → exkoriace lichenifikace, fisury mokvání stafylokoková, mykotická, herpetická infekce bílý dermografismus, autonomní nerovová dysbalance

Atopický ekzém v obličeji Exsudativní léze na víčkách, cheilitis Lichenifikace v podkolenní

Xerosa, lichenifikace, exkoriace Atopická cheilitis

Atopický ekzém - terapie prevence: eliminace alergenů, oblečení, dieta, vhodný sport, výběr vhodné profese fototerapie, balneoterapie rehydratace: emoliencia farmaka lokálně: kortikosteroidy, tacrolimus, primecrolimus systémově: antihistaminika, imunosupresiva (kortikoidy, cyklosporin A)

Astma bronchiale Definice: chronické zánětlivé onemocnění dýchacích cest. Hlavními buňkami, které se na tomto zánětu účastní jsou eozinofilní granulocyty a žírné buňky, méně se uplatňují neutrofilní a bazofilní granulocyty. Tento zánět zvyšuje hyperreaktivitu průdušek, jejímž výsledkem jsou projevy bronchiální obstrukce reverzibilní spontánně nebo vlivem léčby.

AB, epidemiologie Prevalence 6-8% 78 % má zároveň alergickou rýmu Celosvětová prevalence 300. 000. 000 jedinců V ČR 2005 99 úmrtí

Astma bronchiale - patogeneze Genetika – polygenní dědičnost Faktory zevního prostředí: alergeny, profesní látky polutanty outdoor, indoor kouření, matky v těhotenství, i pasivní virová infekce - RSV, obstrukční bronchitida

Patologické změny u astmatu Zánětlivá infiltrace stěny bronchu eosinofily MBP, ECP, EDN, EPO, LT destrukce epitelu, hypersekrece hlenu mastocyty: IgE, histamin, LT, neutrofily ??? těžká froma AB lymfocyty Th2, produkce cytokinů Remodelace bronchiální stěny Odloučení epitelu Ztluštění bazální membrány Hypertrofie svalových vláken Hyperplazie hlenových žlázek

Eozinofil – aktivační faktory a produkty Špičák et al. 2004

Patologický obraz astmatu Alergen Sekrece hlenu Hyperplasie žlázek Vasodilatatace Angiogeneze Únik plasmy Edém Bronchokonstrikce Hypertrofie/hyperplasie hl. sv. buněk Cholinergní reflex Subepiteliální fibróza Aktivace senzorických zakončerní Eosinofily Mastocyty Th2 buňky Neutrofily Makrofágy/ Dendritické buňky Hlenová zátka Epiteliální deskvamace Neuroaktivace Leukotrieny C4, D4 & E4 Barnes PJ

Patofyziologické změny u astmatu

Patologické změny průdušky u astmatu a mucus plug containing cells and debris; b mooth muscle hypertrophy and hyperplasia; c thickening of basement membrane and subepithelial fibrosis; d damaged epithelium; e hypertrophied mucous gland. Figure 20-8. Pathologic features of the asthmatic airway. This postmortem specimen depicts most of the characteristic features of an asthmatic airway caused by chronic inflammation. Hypertrophied and hyperplastic smooth muscle, mucosal edema, and increased mucus secretion contribute to the bronchoconstriction. Thickening of basement membrane and subepithelial fibrosis decreases the usual elasticity of the airway, leading to ineffective bronchodilation with treatment. These structural changes are collectively known as ?airway remodeling.” Biopsy studies have shown increased numbers of activated eosinophils, mast cells, and T lymphocytes in the airway mucosa and lumen. These changes may be present even when asthma is asymptomatic, and their extent appears to be correlated with the clinical severity of the disease [3]. a—mucus plug containing cells and debris; b—smooth muscle hypertrophy and hyperplasia; c—thickening of basement membrane and subepithelial fibrosis; d—damaged epithelium; e—hypertrophied mucous gland. © Current Medicine, Inc

Diagnostika bronchiálního astmatu Anamnéza Fyzikální vyšetření Funkční vyšetření plic Bronchomotorické testy Monitorování PEF Koncentrace eNO ve vydechovaném vzduchu ECP v séru Bronchoskopie: laváž, biopsie

Symptomy bronchiálního astmatu dušnost pocit tíhy na hrudníku pískoty ve výdechu kašel (kašel jako astmatický ekvivalent) variabilní bronchiální obstrukce, reverzibilní spontánně nebo farmakologicky

Spouštěče astmatu GER Inhalační alergeny Profesní látky Léky (aspirin senzitivní astma) Změna teploty, meteotropní vlivy Fyzická zátěž Kouření a zněčištěné prostředí Virové respirační infekce Stres, emoce GER

Cíl léčby astmatu Předcházet chronickým změnám Zachovat normální plicní funkce Udržet normální schopnost tělesné aktivity Předcházet exacerbacím, akutní péči a hospitalizaci Zajistit optimální farmakoterapii, málo n.ú. Uspokojit pacienta i jeho rodinu z hlediska úrovně péče a kvality života

Terapie AB

Kazusitiky

Kazuistika 1 Dívka, 10 let , OA: atopický ekzém v dětství přichází pro rýmu, svědění očí, dušnosti v nočních hodinách doprovázené pískoty potíže se opakují již 5 let vždy v měsíci březnu a dubnu Jaké diagnostické testy použijete? Jaké terapeutické postupy doporučíte?

alergeny

Kazuistika 2 Muž 45 let Od 15ti let opakované hospitalizace pro exacerbace bronchiálního astmatu na JIP Opakovaně intubován a na UPV Poslechově difusní spastické fenomeny, Spirometrie FVC 85 % n.h., FEV1 54 % n.h. eNO 250 ppb

Kazuistika 2 Popište princip bronchomotorických testů Bronchodilatační x bronchoprovokační test obstrukce reverzibilní, částečně reverzibilní, ireverzibilní