La risposta allergica Alberto Tommasini, Laboratorio Immunologia Pediatrica, IRCCS Burlo Garofolo tommasini@burlo.trieste.it

Dalla variolizzazione … … ai vaccini 1796

Vaiolo … difterite, polomielite, tetano, pertosse … , TBC, sifilide, tifo, influenza …

Berlino, Natale 1891 1890, Behring: siero di soggetti immunizzati può essere utilizzato per proteggere altri animali esposti alla malattia (antitossina) Il siero antitossina difterica viene per la prima volta utilizzato in un bambino con difterite. Da allora portò a una drastica diminuzione della mortalità per difterite. Terapia … profilassi …

Berlino 1896 Primo decesso per l’utilizzo di siero. Particolarmente grave perché utilizzato per profilassi.

Clemens Von Pirquet Studia teologia a Innsbruck e filosofia a Leuven Poi Medicina a Graz - Ospedale pediatrico di Vienna all’inizio del ‘900

1903 Arthus Iniezioni ripetute di siero in conigli provocano reazioni gravi Le reazioni sono specifiche per il siero utilizzato 1903, Pirquet and Schick Sottolineano il fattore temporale della malattia da siero - Malattia da siero come una “collisione tra antigeni e anticorpi” Paradosso protezione - malattia He introduced a new concept: “a pathogenic agent causes signs of illness in the organism only when modified by the presence of antibodies; the incubation time is thus the time which elapses before the formation of antibody”

La risposta allergica 1903 (29 aa) invia una lettera sigillata all’accademia delle Scienze di Vienna La lettere verrà aperta nel 1908 in presenza dell’autore Paradosso: protezione = malattia ? I sintomi di malattie esantematose come il morbillo sarebbero dovuti alla risposta immune, ma alla reazione dell’anticorpo contro il patogeno. La lettera preannunciava la pubblicazione di dati su questa teoria

La risposta allergica La malattia da siero Malattia da siero Dinamica della risposta immune Le antitossine (difterite, tetano) di cavallo. Febbre con brivido rash cutaneo di tipo orticarioide artrite glomerulonefrite

La risposta allergica La malattia da siero la formazione di anticorpi circolanti dopo l’infusione di grandi quantità di siero eterologo è ritardata c’è un ritardo simile nella comparsa dei sintomi della malattia da siero Una seconda infusione successiva porta a un calo degli anticorpi circolanti e alla comparsa immediata di sintomi La reazione è specifica: la seconda infusione deve contenere lo stesso siero Piccole dosi di siero inducono anticorpi ma non sintomi clinici. SIERO ANTICORPI

Per il rash del morbillo la teoria è corretta anche se approssimata (secondario all’effetto citotossico del CTL), in altri casi come per la varicella no (effetto citotossico diretto del virus) Nel soggetto con immunodeficienza il morbillo non fa rash, ma una grave polmonite a cellule giganti.

La risposta allergica 1910: Il sistema può rispondere con una risposta normale: immunità alterata reattività (allos-ergon): allergia, in cui è la risposta immune che diventa la causa dei sintomi La seconda categoria include: malattia da siero, anafilassi, reazione di Arthus, febbre da fieno, asma … e successivamente le malattie autoimmuni. Oggi sappiamo che a volte queste reazioni di alterata risposta immune sono paradossalmente favorite da complesse immunodeficienze.

(reazione mediata da immuno-complessi, IC) La risposta allergica e le altre reazioni di ipersensibilità Malattia da siero: Simile al Lupus Eritematoso Sitemico Tipo III (reazione mediata da immuno-complessi, IC) IC Ag-Ab eliminati dal sistema fagocitario Deposizione nei tessuti e nell’endotelio vascolare  liberazione amine vasoattive   permeabilità vasale Risposte di tipo ritardato (ore o giorni) Legate ad IgG e IC IgG

Dal difetto di apoptosi al LES RAsh malare Butterfly rash con fotosensibilità

Ipersensibilità di tipo III I test Ipersensibilità di tipo III Ricerca di anticorpi specifici (anti-siero, anti-DNA, anti-Ig) Dosaggio delle frazioni del complemento Dosaggio di immunocomplessi circolanti Evidenza istologica di depositi di immunocomplessi e complemento

(ipersensibilità immediata, da IgE o reagine) La risposta allergica e le altre reazioni di ipersensibilità Tipo I (ipersensibilità immediata, da IgE o reagine) entro due ore dal contatto con gli allergeni si legano ad anticorpi IgE già attaccati a: mastcellula granulocita basofilo Rilascio di mediatori chimici dell’infiammazione: Istamina Fattori chemiotattici eosinofili

Tipo I (ipersensibilità immediata) La risposta allergica e le altre reazioni di ipersensibilità Tipo I (ipersensibilità immediata) I sintomi allergici, legati all’ubicazione della mastcellula: Cute, apparato respiratorio, apparato digerente Congestione sinusale Broncocostrizione, crisi asmatica Orticaria ed eczema Artrite Infiammazione mucosa intestinale  malassorbimento Cefalea, disturbi della memoria e mancanza di concentrazione a livello nervoso

Reazioni allergiche acute IgE legate alla membrana Istamina, leucotrieni, PAF Reazioni allergiche acute Broncospasmo Orticaria Starnuti, rinorrea, congiuntivite IL-5 IL-4 IgE Allergene IL-5 PBE, PAF, leucotrieni IL-4 Reazione allergiche croniche Peggioramento broncospasmo Rinite cronica Eczema PAF = fattore attivante le piastrine PBE = proteina basica eosinofila IL-5 = interleuchina 5 IL-4 = interleuchina 4 Istamina, lipidi, citochine Fattore di rilascio dell’istamina, neuropeptidi Neurotrofine MHC classe II T cell receptor Neuropeptidi Modificato da: Mackay, NEMJ, 2001

Meccanismi d’azione dell’istamina Vasodilatazione (eritema)  Permeabilità vasale Fuoriuscita di plasma Edema L’istamina stimola le terminazioni nervose Prurito Rilascio di neuropeptidi Risposta cutanea (eritema)

Ipersensibilità di tipo I I test Ipersensibilità di tipo I Conta degli eosinofili Dosaggio delle IgE totali Valutazione della risposta cutanea rapida ad antigeni purificati (prick test) + No wheal, 3 mm flare ++ 2.3 mm wheal with flare +++ 3-5 mm wheal with flare ++++ >5 mm wheal, may have pseudopodia Dosaggio di anticorpi specific IgE: RAST

RAST Radioallergosorbent test I test Ipersensibilità di tipo I RAST Radioallergosorbent test Dosaggio delle IgE specifiche con metodica RIA dà indicazioni sulla causa dell'allergia valuta spt la sensibilità immediata IgE mediata migliore specificità e sensibilità per gli inalanti che per gli alimenti può dare falsi negativi non influenzato da farmaci usati nelle allergie spesso usato impropriamente (raccomandazioni OMS) mirato solo verso allergeni sospetti evitare prescrizioni di RAST generico contro tutti gli inalanti e/o alimenti Per quanto riguarda le allergie alimentati, alcuni studi hanno dimostrato una scarsa correlazione dei risultati del RAST con la reazione individuale agli alimenti, altri hanno dimostrato il contrario. Possono utilizzare Ag adesi a supporto solido o in fase liquida

RAST Radioallergosorbent test I test Ipersensibilità di tipo I RAST Radioallergosorbent test allergeni sospetti associati a una matrice solida applicato un campione di siero del paziente  se il siero contiene un Ab specifico per l’antigene  legame alla matrice solida aggiunta di Ig radioattiva policlonale antireaginica Rilevazione: incubazione e successivo lavaggio misurazione della radioattività residua  determinazione della quota Ig radioattiva ancora legata al complesso Ag-Ab  radioattività   Ab specifico per l’allergene testato

Tipo II (reazione citotossica e ADCC) La risposta allergica e le altre reazioni di ipersensibilità Tipo II (reazione citotossica e ADCC) Legame degli anticorpi IgG e IgM all’antigene localizzato sulla superficie cellulare Il complesso Ag-Ab attiva la cascata complementare o la citotossicità cellulare dipendente da anticorpi Distruzione della cellula alla quale è legato l’Ag.

Tipo IV (dipendente dai linfociti T) La risposta allergica e le altre reazioni di ipersensibilità Tipo IV (dipendente dai linfociti T) Reazione di tipo ritardato Contatto tra l’allergene e la superficie mucosa  T sensibilizzati  cascata infiammatoria 36-72 ore dal contatto Assenza coinvolgimento di Ab Esantema maculopapulare da amoxicillina Dermatite da contatto

I test Ipersensibilità di tipo IV Test intradermici: quasi abbandonati Patch test: dermatiti allergiche da contatto applicazione di cerotti contenenti le varie sostanze sulla schiena devono essere tenuti per almeno 48 ore Test in vitro: - Indagano la produzione di interferone gamma (in citometria o in ELISPOT)

Livelli diagnostici sequenziali La risposta allergica e le altre reazioni di ipersensibilità Livelli diagnostici sequenziali Anamnesi e test cutanei Test di laboratorio Test di provocazione - valutazione clinica - valutazione di laboratorio - eventuale ricorso al doppio cieco

Malattie allergiche e problemi Esempi Cause Dermatite atopica Alimenti Rinite allergica Enterite allergica Asma Cause Alimenti Inalanti Farmaci Sostanze a contatto Localizzazioni Cute Mucose app. digerente app. respiratorio congiuntiva Sistemiche Terapie Attive sui vasi e sul circolo adrenalina attive sui bronchi beta agonisti attive sulle molecole anti-istaminici cortisonici anticorpi anti-IgE vaccinazioni induzione della tolleranza

La risposta allergica Allergia al latte Diffusione (2-10%) Espressione multiforme (dermatite, enterite, asma etc …) Spesso sovradiagnosticata Test di scatenamento come prova diagnostica

facilmente riconoscibile difficilmente riconoscibile La risposta allergica Allergia al latte IgE MEDIATA NON IgE MEDIATA FAMILIARITÀ +++ +-- SINTOMI ACUTI CRONICI ALIMENTI PICCOLE QUANTITÀ facilmente riconoscibile GRANDI difficilmente riconoscibile REMISSIONE RAPIDA LENTA PRICK / RAST --- IgG-IgA SPECIFICHE ++- TEST SENSIBILITÀ LINFOCITARIA DURATA LUNGA BREVE

Elevata prevalenza del problema nei primi mesi di vita. La risposta allergica Allergia al latte Elevata prevalenza del problema nei primi mesi di vita. Persistenza di reazioni gravi in una minoranza dei casi / potenziale rischio di vita. Difficoltà e rischi di una dieta di eliminazione a lungo termine.

attesa dell’acquisizione spontanea della tolleranza Allergia al latte I super-allergici 100% Prick - 50% Prick + 1 2 3 4 5 anni Ma si guarisce meglio con la dieta o con l’esposizione all’antigene? Quali sono i problemi? Quali i meccanismi? Dieta di esclusione e attesa dell’acquisizione spontanea della tolleranza

Penalizzazione nutrizionale e sociale Allergia al latte Dieta di esclusione Dubbi sui tempi e modi della reintroduzione (Test di scatenamento annuali) Penalizzazione nutrizionale e sociale Necessità di adrenalina autoiniettiva sempre pronta Rischio di reazioni gravi per assunzioni inavvertite (“alimenti nascosti”) Dubbi sull’efficacia è possibile la tolleranza senza l’antigene? è possibile che in assenza di antigene l’allergia peggiori? (ad es. l’eliminazione dell’alimento nella madre che allatta conduce ad un’allergia più grave)

Dieta: la storia di Anita Allergia al latte Dieta: la storia di Anita 18 anni: decesso dopo nuovo episodio anafilattico per inalazione durante una gita in un’industria casearia. Dermatite atopica nei primi mesi di vita; Asma dai 6 anni con allergia all’acaro dermatofagoide. Desensibilizzazione per acaro (9 - 13 anni); Risoluzione dell’asma. …………….. persa di vista………………….. 14 anni persiste lieve eczema flessurale prick positivi per acaro, latte, uovo. DIETA DI ESCLUSIONE! Episodi sempre più frequenti e gravi di angioedema e broncospasmo per piccoli “errori dietetici” o contatto con latticini. Continui ricoveri in rianimazione.

Anafilassi durante dieta di eliminazione Allergia al latte Dieta: altre storie Anafilassi durante dieta di eliminazione TJ David, Arch. Dis. Child 59,983-6, 1984 Case 1 4y, m Case 2 2y 1/2, m Case 3 5m, m Case 4 12m, m IgE tot U/L 25000 1750 28 32 FOOD SOY CHICKEN WHEAT MILK +++ +++ - - RAST URTICARIA VOMITING LARINGEAL OEDEMA REACTION SHOCK ANGIOEDEMA SHOCK VOMITING SHOCK

Dieta di eliminazione nella madre e sintomi allergici nel figlio. Allergia al latte Dieta: per la mamma … Dieta di eliminazione nella madre e sintomi allergici nel figlio. Falt-Magnusson J Allergy Clin Immunol 1996 7 years follow up Any preventive efficacy Acute , severe reactions to egg ( 6 cases ) only in children whose mother avoided egg during breast feeding

Allergia al latte Desensibilizzazione

Quali procedure? Quali meccanismi? Allergia al latte Protocollo Aumento graduale della dose Accesso venoso Adrenalina pronta all’uso Giorno Quantità di latte 1 1 goccia e raddoppio ogni 30’-1h 2 Dalla dose del giorno prima al massimo incremento tollerato 3 = 4 5 6 7 8 Da pochi mL a 1 bicchiere Quali procedure? Quali meccanismi?

Precedenti reazioni anafilattiche Allergia al latte: desensibilizzazione La nostra esperienza Pazienti tra i 4 - 14 anni con diagnosi di allergia alle proteine del latte vaccino Precedenti reazioni anafilattiche Gravi (orticaria + edema laringeo, broncospasmo, dispnea, ipotensione, bradicardia) per piccole dosi di alimento Moderate (orticaria + sintomi respiratori lievi) per inalazione o per contatto cutaneo Positività del prick test RAST di classe V - VI La possibilità di ottenere una desensibilizzazione per mezzo della somministrazione di antigene è di fatto già stata confermata sia dal nostro gruppo che da altri e riproduce forse in qualche misura quello che già è noto per l’anafilassi da veleno di imenotteri o nella desensibilizzazione da pollini. La casistica studiata nel presente lavoro è composta da pazienti selezionati in base alla presenza di reazioni anafilattiche gravi (interessamento oltre che della cute e dell’apparato digerente anche dell’apparasto respiratorio e/o circolatorio e/o nervoso) verificatesi in seguito all’assunzione di piccole quantità di latte vaccino. Oltre al dato anamenstico, tutti i pazienti selezionati avevano una dimostrata reattività specifica verso l’alimento, testimoniata dalla positività dei test di sensibiità epidermica (prick test) e dalla presenza di un elevato titolo di IgE specifiche anti-latte (RAST V-VI classe).

Allergia al latte: desensibilizzazione Il laboratorio IgE Eosinofili Immunofenotipo Citochine Proliferazione in vitro da antigeni del latte Il primo obiettivo ha riguardato la valutazione dei comuni indicatori di allergia in questi soggetti rispetto ai controlli. Come prevedibile, si è registrato un significativo aumento sia delle IgE totali che degli eosinofili. Più originale è però il dato riguardante il fenotipo linfocitario nei soggetti con anafilassi, dove viene identificata un’aumentata percentuale di linfociti B atipici, caratterizzati dall’espressione dell’antigene CD5 che potrebbe esprimere un aumentato turnover di queste cellule e del CD23. Quest’ultimo è il recettore del frammento Fc delle IgE e avrebbe il significato di marcatore di attivazione.

OBIETTIVO 1 RISULTATI 1 A C B

Allergia al latte: desensibilizzazione Il laboratorio: le IgE

Allergia al latte: desensibilizzazione Gli eosinofili A questo proposito, abbiamo registrato un trend (???) di aumento sia degli eosinofili che delle IgE, dato non del tutto inatteso, ove si consideri che questi soggetti erano a dieta rigorosamente senza latte. L’aumento osservato rispecchierebbe quindi la persitenza di una risposta allergica specifica richiamata dalla somministrazione dell’atigene. In realtà, le cose non sono così semplici, perché accanto a questi dati si osserva una sintomatologia clinica modesta e, accanto a questa, una minore risposta proliferativa T cellulare nei confronti dell’antigene. Questi dati suggeriscono che, a fronte della persistenza di un armamentario di risposta effetrice allergica (eosinofili, IgE) vi sia un controllo della risposta immune specifica T cellulare anti-latte, che permette di attendersi in tempi più lunghi anche una riduzione della risposta allergica eosinofila e anticorpale. Infatti, è noto che la risposta allergica anafilattica è governata da una reazione cellulare specifica da parte di linfociti T caratterizzati da una produzione di citochine pro-anafilattogene (citochine cosiddette di tipo Th2) ed è ragionevole aspettarsi che una riduzione nella risposta T allergica sia seguita in tempi più o meno lunghi anche da una riduzione dell’infiammazione allergica eosinofila e della produzione di IgE.

Allergia al latte: desensibilizzazione Il laboratorio: citochine

a-lattoalbumina b-lattoglobulina total milk Allergia al latte: desensibilizzazione La risposta T cellulare a-lattoalbumina b-lattoglobulina total milk

Prima Dopo Reazioni allergiche gravi anche per quantità minime di latte assunto Tolleranza di variabili quantità di latte (3–110 mL) senza reazioni allergiche significative Più rapido raggiungimento della tolleranza Innalzamento della dose soglia che produce reazioni a rischio di vita Riduzione del ricorso all’adrenalina come salvavita

Prima Dopo Elevati livelli di eosinofili 1 settimana Elevati livelli di eosinofili Elevati livelli di IgE totali e specifiche Tendenza all’aumento dei segni di attivazione allergica “aspecifica” (IgE e eosinofili) Diminuzione della risposta T cellulare specifica anti-latte Elevata risposta T cellulare anti-latte

Eliminazione dei linfociti T anti-latte Allergia al latte: desensibilizzazione Tolleranza? Tolleranza per: Eliminazione dei linfociti T anti-latte Anergia dei linfociti T anti-latte Potenziamento dei linfociti T regolatori anti-latte

Allergia al latte: desensibilizzazione Tolleranza?

Allergia al latte Nuove prospettive Immunoterapia iniettiva con antigeni alimentari (J Allergy Clin immunol 1992;90:256-62; Pediatr Allergy Immunol 1997;8:103-105; J Allergy Clin Immunol 1997;99:744-751): efficace ma con gravi reazioni; non percorribile nella pratica clinica   Immunoterapia con antigeni alimentari digeriti (peptidi) (J Allergy Clin Immunol 1999;104:473-477): ancora nessun trial clinico Immunoterapia con epitopi modificati ( J Allergy Clin Immunol 2000;106:150-158): sperimentata solo sull’animale Immunoterapia orale o sottocutanea con vettori plasmidici codificanti gli epitopi alimentari : sperimentata solo nell’animale (Nature Med 1999;4:387-391)