Stru%uradelgranulomatubercolareIl granuloma tubercolareèunaggregatocompa1odimacrofagimaturichesisviluppa in risposta adunos8molopersistente.Altre cel lule qual i imonoci8 e i linfoci8circondano imacrofagi. Ilgranuloma è delimitatoda una capsula fibro8cacos8tuita da collagene ea l t re prote ine del lamatrice extracellulare.Questa risposta 8ssutaleè 8pica della fase dic o n t e n i m e n t odell’infezione

Ilgranulomatubercolare

I mac ro f a g i ma tu r i d e lgranuloma possono andareincontro a modificaz ion imorfologiche. Si possonofondere per formare cellulegigan8. Possono differenziarein cellule schiumose che sonocara1erizzate da un accumulodi lipidi. Possono trasformarsiin cellule epiteliodi in cui lecellule sono stre1amenteassociate fra loro a1raversodelle interdigitazioni dellamembranaplasma8ca.

Funzionedelgranuloma

Diverse evidenze indicano che i lgranuloma tubercolare rappresenta unastru1ura finalizzata al contenimentodell’infezione.•  Presenza di granulomi guari8 e

calcifica8inindividuisani

•  Associazione fra ipersusceEbilitàall’infezione da M. tuberculosis, inindividui con immunodeficienze in IFN-γ,IL-12escarsapresenzadigranulomi

MaturazionedelgranulomaNel modello classico laformazione del granulomar i c h i e d e l ’ i m m u n i t àada1a8va.Inseguitoallamigrazionedeilinfoci8 Th1 dal linfonodo als i t o d e l l ’ i n f e z i o n e i lgranuloma si organizzas t r u1u ra lmen te con im a c r o f a g i i n f e 1 a 8all’interno circonda8 dalinfoci8Tall’esterno.Per questo la r ispostaa d a 1 a 8 v a è s t a t aconsiderata essenziale allaformazionedelgranuloma.

Laformazionedelgranulomaavvieneindipendentementedallaimmunitàada%a;va

Studi nell’embrione di zebrafishhanno permesso di visualizzare glieven8cellularinellaformazionedelgranuloma. Tali studi hannodimostrato che nell’embrione dizebrafish, M. marinum induce laf o rmaz i one de l g r anu l omaindipendentemente dall’immunitàada1a8va e sfru1a il nascentegranuloma per proliferare ediffondere nell’ospite aumentandolasuavirulenza.

Il Mycobacterium Marinum è un patogenonaturaledeipesci,anfibiereEliincuicausaunamalaEasimileallatubercolosi.Ne l l ’ uomo p roduce una i n f e z i onegranulomatosa che è istologicamente simileallatubercolosimaristre1aalleestremitàdelcorpo.Lo zebrafish rappresenta unmodello dellatubercolosi che presenta mol8 vantaggi.InfaEperme1edidissezionare il contributodell’immunità innata e ada1a8va allapatogenesi e alla protezione della malaEagrazie all’u8lizzo di mutan8 gene8ci eall’analisimicroscopicadell’interoanimale.

Ilmodellodellozebrafishperlostudiodellatubercolosi

Laformazionedelgranulomaavvieneindipendentementedallaimmunitàada%a;va

Studi nell’embrione di zebrafishhanno dimostrato che in seguitoallaesposizioneaunbasso inoculodiM.marinumilba1erioreplicaneimacrofagi e mol8 macrofagi noninfe1a8 sono recluta8 nell’aread e l l ’ i n i z i a l e i n f e z i o n e . I lreclutamentodialtrimacrofagielaloro aggregazione e organizzazionerappresenta la fase iniziale dellaformazionedelgranuloma.Ques8 da8 dimostrano che ilgranuloma si forma anche inassenza della risposta immuneada1a8va. Nello zebrafish i lsistema immune ada1a8vo èm o r f o l o g i c a m e n t e efunzionalmente maturo dopo 4-6seEmanepost-fer8lizzazione.

Proliferazioneediffusionedelba%erioa%raversoilgranuloma

Immaginidinamichenelle larvedizebrafishhanno dimostrato che i macrofagi simuovonoaEvamentea1ornoalgranulomain formazione. Inizialmente i macrofagiinfe1a8daiM.tuberculosisreclutanonuovimacrofagi.Lecelluleinfe1atevannoincontroamorteesonofagocitatedaimacrofagineorecluta8.Dopounaulteriorecrescitaba1ericaanchequestecelluleandrannoincontroamorteesarannofagocitatedaaltrimacrofagi.Nellaformazionedelgranulomaimacrofagiinfe1a8vannoincontroadapoptosi.

Formazionedelgranuloma

Il richiamo dei macrofagi non infe1a8 ède1ato dalla presenza del locus di virulenzaRD1.LaproteinaESAT-6secretadalsistemadisecrezione ESX-1 codificato dal locus divirulenzaRD1,agiscesullecelluleepitelialiperindurre l’espressione della metalloproteasiMMP9 per oEmizzare il reclutamento dimacrofaginoninfe1a8.

Nature Reviews | Immunology

M. tuberculosis

Inner membrane

RD1 locus

ESX-1secretion system

Outer membrane

ESAT6

Infected macrophage

↑ MMP9

↑ ESAT6

ESAT6

Increased recruitmentand motility ofuninfected macrophages

RD1-dependentinfected cell deathand phagocytosis

MMP9

Chemokine activation and/or ECM degradation?

Consistent with this idea, ESAT6-mediated induc-tion of MMP9 expression in epithelial cells is independ-ent of pro-inflammatory MYD88 and TNF signalling and probably involves a pathway distinct from pro-inflammatory responses23. This MMP9 induction path-way might be unique to mycobacterial granulomatous infection; infection of zebrafish larvae with Salmonella spp. induces MMP9 production in a MYD88-dependent manner, although the cell types in which induction occurred were not reported89. Zebrafish mutants that are defective in granuloma formation have been identi-fied in a forward genetic screen and should yield further information about this pathway90.

These findings from innate granulomas in zebrafish larvae are probably relevant for advanced tubercu-lous granulomas. Mmp9-knockout mice infected with M. tuberculosis have decreased macrophage recruitment to the lungs and poor granuloma development that is associated with decreased bacterial loads91. Importantly, human studies show that MMP9 expression is induced in lung epithelia surrounding tuberculous granulomas, and implicate MMP9 as a pathogenic factor in tuber-culous meningitis92–95. The zebrafish model provides a mechanistic explanation for the involvement of MMP9 in human tuberculosis — that is, MMP9 enhances

granuloma formation through macrophage recruit-ment and therefore increases bacterial proliferation. Thus, inhibition of MMP9 expression or activity could represent a new therapy for tuberculosis and poten-tially also for non-infectious granulomatous diseases. The zebrafish studies could also explain the longstand-ing observation that, although tuberculosis can affect most organs, tuberculosis of skeletal or cardiac muscle is extremely rare22. In zebrafish, if a granuloma begins in muscle, the closest epithelium expressing MMP9 could be at some distance from the infected macrophages23. Perhaps as a consequence of this imposed distance, granulomas forming in muscle generally fail to grow96.

Promoting dissemination of infection. Serial monitoring of infection in whole zebrafish larvae shows that some infected macrophages leave the primary granuloma and participate in the establishment of secondary granu-lomas at other sites64. Indeed, seeding of macrophages from the primary granuloma is the main, if not only, means of dissemination during infection. Again, these observations are incompatible with the view of granu-lomas as static barriers and are consistent with the increasing appreciation that human tuberculosis is a disseminated infection97.

Figure 3 | Mechanism of cell recruitment to granulomas through MMP9 induction in epithelial cells. This figure shows the steps by which matrix metalloproteinase 9 (MMP9) can be induced in the epithelial cells surrounding a forming granuloma. The Mycobacterium tuberculosis protein ESAT6 can be released from infected macrophages through their apoptotic death (which it causes) and/or through its pore-forming activity. It then causes the transcriptional induction of Mmp9 in neighbouring epithelial cells; increased levels of MMP9 production in turn result in the enhanced chemotactic recruitment of uninfected macrophages to the granuloma, by as yet unknown mechanisms. Possible mechanisms include the activation of a macrophage-specific chemokine, and chemokine release from the extracellular matrix (ECM). Image is modified, with permission, from REF. 23 © (2010) The American Association for the Advancement of Science.

REVIEWS

358 | MAY 2012 | VOLUME 12 www.nature.com/reviews/immunol

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Meccanismodireclutamentodeimacrofagialgranuloma

La proteina ESAT-6r i l a s c i a t a d a imacrofagi agisces u l l e c e l l u l eepiteliali adiacen8i n d u c e n d ol ’espressione diMMP9.M M P 9 a g i s c er i c h i a m a n d o im a c r o f a g i a lg r a n u l o m aa1raverso o ladegradazione dellam a t r i c eextracel lulare oa 1 r a v e r s ol ’ aEva z i one d ichemochine.

L’assenzadelfa%oredivirulenzaRD1inM.tuberculosisritardalaformazionedelgranulomaeriducelaproliferazionedelba%erionell’ospite

La formazione del granulomaavvienesindall’iniziodell’infezioneda parte diM. tuberculosis. Talestru1ura è cos8tuita inizialmenteda da un aggregato dimacrofagiinfeE che il ba1erio sfru1a perpoter proliferare nell’ospite. Inseguito all’induzione della rispostaada1a8va il granuloma acquisiscel’azionedicontenimento.

Funzionidelgranuloma

La formazione del granulomaavvienesindall’iniziodell’infezioneda parte diM. tuberculosis. Talestru1ura è cos8tuita inizialmenteda da un aggregato dimacrofagiinfeE che il ba1erio sfru1a perpoter proliferare nell’ospite. Inseguito all’induzione della rispostaada1a8va il granuloma acquisiscel’azionedicontenimento.

Funzionidelgranuloma

Beneficiobiologicodelgranuloma

Il granuloma beneficia sia ilba1erio garantendo l’infezionepersistente sia l’ospite perchéperme1e il conta1o fra cellulepresentan8 l’an8gene infe1ate(macrofagieDC)ecelluleimmunic h e p o s s o n o c o n t r o l l a r el’infezione.Il primo stadio nella formazionedel granuloma non è di per seproteEvo anzi si pensa possafavorire la diffusione del ba1erio.Il granuloma tardivo diventaproteEvoperl’ospite.

Possibiliesi8

Possibilievoluzionidelgranulomatubercolare

Da8 epidemiologici indicanoche in seguito allo sviluppodellarispostaTquestapossaina l cun i cas i determinarel’eliminazionedelmicoba1erionelgranuloma.In altri casi il ba1erio puòpers i s tere in uno s ta todormiente.L’infezione nella tubercolosilatente può r iaEvars i eprogredire in TB aEva. Da8epidemiologici indicano che latrasmissione del micoba1eriodella tubercolosi avviene piùfrequentementenegli individuicon granulomi organizza8 chepresentano una necros iall’interno.

Laro%uradelgranulomainseguitoaqualsiasicondizionecheriducelecelluleTCD4+facilitaladiffusioneaereosol

delba%erio

L’azione di contenimentosvolta dal granulomatubercolare fallisce inquelle condizioni cheriducono o alterano lefunzioni delle cellule TCD4+ (malnutr i z ione,invecchiamento, infezioneda HIV). In seguito a talicambiamen8 dello statodel sistema immune ilgranuloma va incontro acaseazione si rompe elibera migliaia di ba1eriv i v i ne l l e v i e ae reedell’individuoinfe1o.

CiclovitalepatogenicodiM.tuberculosis

LareazioneDTHrappresentaildanno;ssutalescatenatodaimacrofagiaLva;inrispostaaimicrorganismiintracellulari

I m a c r o f a g i aEva8innescano il processoinfiammatorio a1raversolaproduzionediIL-1,TNF-α p r o s t a g l a n d i n e ,leucotrieni. Essi medianoanche il rimodellamento8ssutale.

LareazioneDTHindo1adall’inoculointradermicodelPPD inun individuosensibilizzatosi sviluppa in24-48ore.Viene u8lizzata per verificare se un individuo hasviluppatounarispostaimmunecontroilMicoba1eriodellatubercolosi(Skintest;tuberculintest).Nelle prime 4 ore si accumulano nelle venule postcapillaridelsitodiinoculoineutrofili.Dopo12orecompareuninfiltratolinfomonocitarioinsede perivasale. Le cellule endoteliali che rivestono icapillari si rigonfiano e diventano più permeabili allemacromolecole presen8 nel plasma. In seguito allafuoriuscitadelfibrinogenosiavràlasuaconversioneinfibrina. L’infiltrato e la deposizione di fibrinadeterminano il rigonfiamento e l’indurimento deltessuto. Il TNF e l’IFN-γ provocano alterazionimorfologiche nelle cellule endoteliali favorendo lafuoriuscitadalle1ocapilllaredimacromolecolequaliilfibrinogeno.

Sequenzadieven;dellereazioniDTH

Nuovisaggiperladiagnosidell’infezionedaM.tuberculosis

Il TST (tuberculin skin test) èstato inizialmente effe1uatou8lizzando un estra1o diM.tuberculosis, successivamentel’estra1o è stato sos8tuitocon i l p ro te in pur ifiedde r i va8ve ( PPD ) d i M .tuberculosis.Tu1aviapoichèilPPD con8ene più di 200an8geni che sono in comunec o n m o l 8 m i c o b a1 e r iambientali e non tubercolariquesto saggio ha una bassaspecificità.

Più recentemente sono sta8 sviluppa8 saggi (IGRAtest=test di rilascio dell’IFN-gamma) che u8lizzanoan8genispecificidiM.tuberculosis(ESAT-6).La reaEvità a ques8 an8geni è valutata in termini diproduzione dell’IFN-γ da parte dei linfoci8 Tdell’individuo.

Derma;tedaconta%oLaderma8teallergicadaconta1oèunacomunepatologiadellapellecausatadallarispostadiipersensibilitàritardatadire1acontroan8genicheentranoinconta1oconlapelle.La derma8te allergica da conta1o è cara1erizzata da unareazioneinfiammatoria(derma8te)conunintensoeritema,edemaevesciche.Fra lemalaEe professionali è la patologia della pelle piùfrequente(20%)edèresponsabiledellaperditadi4milionidi giorni di lavoroedhaun costodi 400milioni di dollariall’anno.Lamaggior parte dei compos8 che causano derma8te daconta1o con una rilevanza clinica sono piccole molecolecon un PM<500 Dalton chimicamente reaEve. Questemolecole reagisconoconproteineautologhepergenerareneo-an8geni(hapteniza8on).

Gliallergenidaconta1osonocomunemente presen8 neicosme8ci, nella gioielleria,nei prodoE per l’igienepersonale, ma anche nellepianteenell’ambiente.Possono essere compos8inorganici come il Nickel oo r g a n i c i c ome a l c u n icoloran8ofragranze.

Contacthypersensi;vity

L’ipersensibilitàdaconta1oèunsistemasperimentaleu8lizzatoperstudiareladerma8teallergica da conta1o umana. Questo modello u8lizza i topi e consiste nell’applicazionesull’addome di apteni che sono compos8 lipofilici (es: dinitrofluorobenzene) in solven8organici.Dopo5-7giorni lostessocompostovieneapplicatosull’orecchioosullazampadell’animale.Ilrigonfiamentochesiosservaèindicedellarispostaeffe1ricegenerata.

Contacthypersensi;vity

Nell’uomo la derma8te allergica da conta1o si sviluppa dopo ripetute esposizioni alcomposto sensibilizzante. Nelmodello animale sono applica8 compos8 lipofilici per 1-2giornieadistanzadi5giornivieneri-applicatoilcomposto.L’ipersensibilitàdaconta1oèconsideratounesempiodirispostadiipersensibilitàdi8poIVerappresentaunmodellodistudioappropriatodiderma8teallergicadaconta1o.

Cara%eris;chedegliapteni

sensibilizzan8u8lizza8nelmodelloanimale

sensibilizzan8nell’uomo

DNFB

NickelCromolimonene

Gli apteni sono piccoli compos8 in grado dipenetrarenellapelleedireagireconproteineselfsiaa1raversomodificazionicovalen8chenon.

TNCB

Gliaptenisonocompos8ingradodiformarelegamicovalen8conproteinedell’ospite.Ipro-apteni non sono chimicamente reaEvi ma devono essere conver88 da enzimidell’ospite per diventare chimicamente reaEvi (citocromo P450, alcol deidrogenasi). Ipre-aptenisonotrasforma8inaptenia1raversounasemplicetrasformazionechimica(es:ossidazionedell’aria).

Fasichecara%erizzanolosviluppodelladerma;teallergicadaconta%o:i)sensibilizzazione;ii)faseeffe%rice

Fase di sensibil izzazione(induzione,faseafferente):in questa fase avviene ilriconoscimento del complessoaptene-proteina autologa daparte del sistema immunedell’individuo e questa fasedetermina la generazione dilinfoci8 T CD4+ e T CD8+specifici per il complessoaptene–proteinaneilinfonodi.Fase effe%rice (fase efferente)in questa fase i linfoci8 Tspecifici per il complessoaptene-proteina autologamigrano nella pelle inducendola morte dei chera8noci8 epromuovendo il processoinfiammatorio.

DCFDC

FasedisensibilizzazioneQuestafasehaluogoalprimoconta1odell’apteneconlapelle.Lacapacitàdell’aptenediindurresensibilizzazionedipendedaduecara1eris8che:i)capacitàdiaEvarelecelluledell’immunitàinnata inducendole a secernere citochinepro-infiammatorie ingradodiaEvarelecellule dendri8che.ii)  capacitàdigenerarenuovian8geni

interagendoconmolecoleautologhe.gli apteni devono a1raversare lo stratocorneo dellapelleperpoter reagirecon lecellule dell’immunità innata e con leproteine

Fasedisensibilizzazione

Nellafasedisensibilizzazionel’aptenepenetranellapelle.

L’aptenereagisceconlemolecoleMHCoconaltreproteinedell’individuomodificandoil“self”in“nonself”

L’apteneaEvalecelluledell’immunitàinnatacondizionenecessariaaffinchepossanoessereaEva8ilinfoci8Tspecificipericomplessiproteina-aptene.

Il Nickel è un potenteaEvatore del le cel luledendri8che. Nella fase dis e n s i b i l i z z a z i o n el’interazione Nickel-TLR4s e r v e a d a E v a r e emobilizzare le DC che neilinfonodi presenterannol’Ni2+ailinfoci8T.IToll likereceptorsonounafamigliadi rece1oriespressidalle cellule dell’immunitài nna t a ( ep i t e l i a l i , DCm o n o c i 8 , m a c r o f a g i ,neutrofili) che riconoscono ip a t h o g e n a s s o c i a t e dmolecularpa1erns(PAMPs).La s8molazione dei TLRinduce la secrezione dicitochinepro-infiammatorie.

ALvazionedellecellulepresentan;l’an;genedapartedelNickel

GliapteniaLvanoiTolllikereceptors

Non tuE i compos8 che causanoderma8te da conta1o aEvanodire1amente iTLR.Nelmodellomurinoè stato dimostrato che in assenza diTLR2 e TLR4 gli animali non sonosensibilizza8 e non sviluppano lareazione al TNCB. I TLR2 e TLR4riconoscono deriva8 a basso pesomolecolare dell’acido ialuronico chesono forma8 in seguito alla produzionedi specie reaEve dell’ossigeno indo1edall’aptene.

Stru%uradeiTLR

I toll like receptor sono glicoproteineintegrali di membrana contenen8 nellaregione extracellulare ripe8zioni disequenze ricche in leucina definite Leucinrichdomain(LRC).Laregioneintracitoplasma8cacon8eneundominio responsabile dell’aEvazionecellularedefinitoTIR(Toll-IL-1receptor)

N e l l a f a s e d isensibilzzazionelecelluledendri8che della pelle lecui proteine sono statem o d i fi c a t edall’interazione con ilNickel (aptene) sonoaEvate dal Nickel chelega il TLR4. In seguitoal l ’aEvazione le DCmigrano nei linfonodidoveaEvanolecelluleT.

L’evento fondamentale nell’iniziodella derma8te da conta1o è ilprimingdeilinfoci8TCD4+eCD8+specificiperl’aptenecheinseguitoad aEvazione proliferano e sidifferenzianoincelluleeffe1rici.Nell’epidermide sono presen8 lecellule dei Langerhansmentre nelderma sono presen8 le celluledendr i8che de l derma chepossono essere dis8nte in baseall’espressione della molecolaLangerin.

So%opopolazionidicelluledendri;chenelladerma;tedaconta%o

L’assenzadellecelluledelLangheransaumentalareazionediipersensibilitàdaconta%o

U8lizzandotopichecos8tu8vamentemancanodicelluledelLangerhans(espressionedellatossinadirericaso1oilcontrollodelpromotoredellalangerinumana)èstatodimostratounaumentodellareazionediipersensibilitàdaconta1o.Unaumentoditalereazionesiosservaancheneitopichemancanodell’espressionedellemolecoleMHCdiclasseIIodell’IL-10solonellecellulediLangerhanssuggerendochetalicellule sopprimono le reazioni di ipersensibilità a1raverso un meccanismo mediatodall’IL-10.DiversamenteleDCdeldermasvolgonounafunziones8molatoriadellareazionediipersensibilitàdaconta1o.

Faseeffe%riceI l danno 8ssuta le ne l l aderma8teallergicadaconta1oo ipersensibilità da conta1o è8picamente mediato dailinfoci8TCD8+.Nel modello murino è statodimostratoche:i)  i topi KO per le molecole

MHC di classe I nonsviluppano ipersensibilitàdaconta1o

ii)  i topi deficien8 nellemolecole MHC di classe IIsviluppano ipersensibilitàda conta1o in modo piùpronunciato.

L’infiammazionenellafaseeffe%rice

Il processo infiammatorioall’iniziodellafaseeffe1riceè mediato dal l ’az ionedell’aptene sulle celluledell’immunità innata inpar8colaresuichera8noci8,ineutrofilieimastoci8.Talicellule rilasciano citochinequali il TNF-α e l’IL-1β cheag iscono su l le ce l lu leendote l ia l i i nducendol’espressione di molecoled’adesionecomeICAMeleP / E s e l e E n e . L emodificazioni dell’endoteliog u i d ano i l i n f o c i 8 Tcircolan8 a trasmigrare neltessuto.

Inseguitoallamigrazionedeilinfoci8 T nel tessuto, hai n i z i o l ’ i n fi ammaz i o n emediata dai linfoci8 T. Inpar8colare i linfoci8 cheinfiltrano il tessuto inseguitoall’interazione con le cellulep r e s e n t a n8 l ’ a n 8 g en esecernono IFN-γ s8molando ichera8noci8 a produrrechemochine che richiamanoaltrilinfoci8T.

KeracK

I linfoci8 T CD8+ mediano il danno8ssutalenella ipersensibilitàda conta1omediante ladistruzionedei chera8noci8a1raversol’interazioneFAS-FASL.Inoltre i linfoci8 T CD8+ contribuisconoinsieme ai l infoci8 T CD4+ al laproduzionedicitochinequaliTNF-α,IFN-γ.L’IFN-γ èunaEvatoredei chera8noci8nei quali induce l’espressione dellemolecole HLA di classe II, molecole diadesione ed il rilascio di citochine pro-infiammatorie.

Kera8nocytes

La derma8teda conta1oè unamalaEa infiammatoria dellapelle cara1erizzata da lesioni eczematose. Il Nickelrappresenta il più comuneallergeneda conta1oconpiùdel10% di individui posi8vi allo skin test. Il Nickel induce unaderma8te da conta1o causata da una reazione diipersensibilità ritardata. Nelle reazioni di ipersensibilità daconta1o causate da compos8 chimici applica8 alla pelle, ildanno8ssutaleèmediatodall’azioneli8cadeilinfoci8TCD8+e dalla amplificazione del processo infiammatorio a1raversolaproduzionediIFN-γeTNF-adapartedeilinfoci8TCD4+eCD8+.

Derma;tedaconta%oindo%adalNickel

Ilnickelèunmetalloampiamentepresenteinnaturachedevelegarsia p r o t e i n e p e r d i v e n t a r eimmunogenico. I meccanismia1raverso i quali l’Ni2+ vienepresentato includono il legamedell’Ni2+ alla molecola MHC o illegame a proteine cellulari chesono processate e presentate inassociazioneallemolecoleMHC.

MeccanismodipresentazionedelNickel

Le cellule DC della cute sonoaEvate dal nickel e migranonei linfonodi dove aEvano lecelluleTh1eilinfoci8TCD8+.

Fasedisensibilizzazione

I linfoci8 T CD8+ e Th1specificiper icomplessiN i c k e l p r o t e i n aautologa migrano nellazona dove è penetratoil Nickel e causano lisideichera8noci8chehannolegatoilnickel.Ilinfoci8TCD4+eCD8+a 1 r a v e r s o l aproduzione di citochineaEvanoichera8noci8ea l t r e c e l l u l edell’immunità innatac h e a l o r o v o l t aa 1 r a v e r s o l aproduzione di citochinesostengono il processoinfiammatorio.

Nelmodellomurinoèstatodimostratochenellereazioniallergichedaconta1oildanno8ssutaleèmediatoprincipalmentedallecelluleTCD8+chesonoingradodilisareichera8noci8chepresentanoilmetalloinassociazioneallemolecolediclasseIdelMHC.Anchenell’uomounaccumulodicelluleTCD8+èstatodimostratoinreazionidiipersensibilitàdaconta1o.LecitochineTh1rilasciatedailinfoci8TCD4+eCD8+sonocoinvoltenell’amplificazionedelprocessoinfiammatorio.Inpar8colarel’IFN-γaEvaichera8noci8chealorovoltaproduconocitochineechemochineresponsabilidelreclutamentodilinfoci8T.

Malgradoilripetutoconta1oconilmetallolamaggiorpartedegliindividuinonsvilupparisposteimmuniclinicamenteeviden8.•Negliindividuinonallergicilinfoci8TCD4+specificiperilmetallosonofacilmenteisola8.•Linfoci8TCD8+sonorarinegliindividuinonallergici.•Circail20%dellecelluleNickelspecifichenegliindividuinonallergiciproduceIL-10cheèingradodibloccarelamaturazionedellecelluledendri8che.•CelluleTregolatorieCD4+CD25+potrebberomodularelarispostaalNickelnegliindividuinonallergici.

Patchtest

Il patch test è una procedurad i a g no s8 c a s t a nda r d i z z a t anecessaria per confermare laderma8tedaconta1o.In questo test i potenz ia l isensibilizzan8 sono applica8 sullaschienadelpaziente.Dopo2giorniil sito di applicazione di ciascunsensibilizzantevienevalutato.Un patch test posi8vo è indicatodalla presenza di derma8te chericapitola la fase effe1rice delladerma8tedaconta1o.Questotestperme1ediiden8ficareilsensibilizzante.Il tra1amento della derma8te daconta1o consiste nell’evitare ilsensibilizzante. La derma8te vienetra1ataconcor8costeroidi.

Reazionidiipersensibilitàindo%edaan;bio;ci

Pharmacy 2019, 7, 122 2 of 14

leukotrienes, among others, to cause vasodilation and increased capillary permeability [1–6]. Type II, III,and IV reactions are delayed in onset. Specifically, type II hypersensitivities are the result of antibodiesbinding to cell surface antigens, leading to an antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity. Type IIIhypersensitivities are due to the development of an immune complex formation which deposits invasculature and tissues, activating the complement that releases inflammatory mediators [1–6]. Lastly,type IV hypersensitivity is mediated by T cells and occurs when T cells are sensitized to an antigen.These antigens may be the drug itself or its metabolite. Such products may then bind to serum or cellbound proteins, creating an immunogenic molecule, which is subject to the antigen processing pathwayand presentation to T cells. Type IV reactions are further subcategorized into four groups (IVa, IVb, IVc,IVd) depending on the specific T cell type involved [1–7].

Hereby, we review the various types of antibiotic hypersensitivity, clinical presentation, diagnosis,and treatment plans. A general description and common features of four hypersensitivity types aresummarized in Table 1.

Table 1. Summary of immune-mediated antibiotic hypersensitivity reactions [1–7].

Type Description Pathogenesis Onset ofReaction

Typical ClinicalFindings

CommonlyAssociatedAntibiotics

I (Immediate) IgE-mediatedhypersensitivity

Antibiotic-specific IgEbinds to Fc-epsilon-RIreceptors on mast cells

and basophils.Subsequent antibiotic

exposure leads to mastcell and basophil

degranulation

<1 h

Anaphylaxis, hives,angioedema, N/V,

abdominal pain, SOB,wheezing, anxiety,

confusion, chest pain,palpitations, syncope,

cardiac arrest

Cephs, FQs, PCNs,

II (Delayed) Antibody-mediatedhypersensitivity

Antibiotic binds to WBC,RBC, or platelet and acts

as antigen leading toantibody (usually IgG orcomplement) mediated

cell destruction

7–14 dHemolytic anemia,thrombocytopenia,

neutropenia

Cephs, PCNs,SMX/TMP

III (Delayed)Immune complex

mediatedhypersensitivity

Antibiotic and IgG/IgMbind to form immune

complex activatecomplement

7–14 d Serum sickness *,vasculitis

Cephs (esp cefaclor),cipro, PCNs,SMX/TMP

IV (Delayed) Delayed typehypersensitivity

Antigen specific T-cellactivation

IVa Monocytic inflammation(Th1 and IFN-�) 10–15 d Allergic contact

dermatitis

Topical neomycin,bacitracin,polymyxin

IVbTh2-mediatedeosinophilic

inflammation

2–8 wk (forDRESS) DRESS

PCNs, Cephs,Dapsone,

MinocyclineSMX/TMP,Vanco

IVc CD8 T cell-mediatedcytotoxicity 4–28 d SJS, TEN FQs, Nevirapine,

PCNs, SMX/TMP

IVdT-cell-mediated

neutrophilicinflammation

24–48 h AGEPAmpicillin,

Antifungals, FQs,SMX/TMP

AGEP: Acute generalized exanthematous pustulosis. Cephs: cephalosporins. d: days. DRESS: drug rash witheosinophilia and systemic symptoms. FQ: flouroquinolones. h: hours. N/V: nausea/vomiting. PCNs: penicillins. RBC:red blood cell. WBC: white blood cell. SJS: Steven Johnson Syndrome. SMX/TMP: sulfamethoxazole/trimethoprim.SOB: shortness of breath. TEN: Toxic epidermal necrolysis. Vanco: vancomycin. wk: week. * Antibiotics in this groupmimic serum sickness and cause a serum sickness-like reaction that is very similar based on symptoms but does notinvolve the production of immune mediated complexes.

2. Type I Reactions

Anaphylaxis is a severe and potentially life-threatening hypersensitivity reaction that typicallyinvolves multiple organ systems. The incidence of anaphylaxis is estimated to range between 3 to50 per 100,000 person-years and a lifetime prevalence of less than 2% [8]. Antibiotics are one of the

Ceph:cefalosporine;PCN:penicillina;SMX/TMP:Sulfametoxazolo/Trimetoprim;FQ:fluorochinoloni;WBC:globulibianchi;RBC:globulirossi.

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Corticosteroids are frequently administered to prevent biphasic reactions, but evidence on their benefitis limited [21–23].

Table 3. Diagnosis of anaphylaxis [21].

Anaphylaxis Is Highly Likely If at Least One of the Following Three Criteria Is/Are Met:

1. Acute onset of symptoms with involvement of skin, mucosal tissue, or both (e.g., urticarial, pruritus or flushing,swollen lips–tongue–uvula) AND at least one of the following:

a. Respiratory compromise (e.g., dyspnea, wheezing, bronchospasm, stridor, reduced PEF, hypoxemia)b. Reduced BP or symptoms of end-organ dysfunction (e.g., hypotonia, syncope, incontinence)

2. Two or more of the following that occur rapidly after exposure to a likely allergen (minutes to several hours):

a. Involvement of the skin–mucosal tissueb. Respiratory compromisec. Reduced BP or associated symptomsd. Persistent GI symptoms (e.g., crampy abdominal pain, vomiting)

3. Reduced BP after exposure to known allergen for that patient (SBP <90 mmHg or >30% reduction from baseline)

BP: Blood pressure. PEF: peak expiratory flow. SBP: systolic blood pressure.

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and is further outlined in Figure 1. Short-acting beta-2 agonists and antihistamines are considered second-line interventions to alleviate bronchoconstriction and cutaneous symptoms, respectively. Corticosteroids are frequently administered to prevent biphasic reactions, but evidence on their benefit is limited [21–23].

Table 3. Diagnosis of anaphylaxis [21].

Anaphylaxis Is Highly Likely If at Least One of the Following Three Criteria Is/Are Met: 1. Acute onset of symptoms with involvement of skin, mucosal tissue, or both (e.g., urticarial, pruritus or

flushing, swollen lips–tongue–uvula) AND at least one of the following: a. Respiratory compromise (e.g., dyspnea, wheezing, bronchospasm, stridor, reduced PEF, hypoxemia) b. Reduced BP or symptoms of end-organ dysfunction (e.g., hypotonia, syncope, incontinence)

2. Two or more of the following that occur rapidly after exposure to a likely allergen (minutes to several hours): a. Involvement of the skin–mucosal tissue b. Respiratory compromise c. Reduced BP or associated symptoms d. Persistent GI symptoms (e.g., crampy abdominal pain, vomiting)

3. Reduced BP after exposure to known allergen for that patient (SBP <90 mmHg or >30% reduction from baseline)

BP: Blood pressure. PEF: peak expiratory flow. SBP: systolic blood pressure.

Figure 1. Treatment overview of anaphylaxis [21,22]. CV: cardiovascular. ICU: intensive care unit. IM: intramuscular. IV: intravenous. Resp: respiratory. SABA: short-acting beta2 agonist.

Figure 1. Treatment overview of anaphylaxis [21,22]. CV: cardiovascular. ICU: intensive care unit. IM:intramuscular. IV: intravenous. Resp: respiratory. SABA: short-acting beta2 agonist.

Reazionidiipersensibilitàdi;poIcausatedaan;bio;ci

G l i a n8b i o8 c iquali penicillina ec e f a l o s p o r i n esono una causap r i n c i p a l e d ianafilassi.

Reazionidiipersensibilitàdi;poIIcausatedaan;bio;ci

Nel caso degli an8bio8ci lad i s t r u z i o n e c e l l u l a r emediata da an8corpi èd o v u t a a l l e g a m edell’an8bio8co conproteinecellulari che crea nuovian8geni (l’an8bio8co sicomporta da aptene). Inseguito alla produzione diIgGcontroilnuovoan8genesi può avere distruzione didiversi 8pi cellulari qualieritroci8(anemia),neutrofili(neutropenia),piastrine.

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leukotrienes, among others, to cause vasodilation and increased capillary permeability [1–6]. Type II, III,and IV reactions are delayed in onset. Specifically, type II hypersensitivities are the result of antibodiesbinding to cell surface antigens, leading to an antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity. Type IIIhypersensitivities are due to the development of an immune complex formation which deposits invasculature and tissues, activating the complement that releases inflammatory mediators [1–6]. Lastly,type IV hypersensitivity is mediated by T cells and occurs when T cells are sensitized to an antigen.These antigens may be the drug itself or its metabolite. Such products may then bind to serum or cellbound proteins, creating an immunogenic molecule, which is subject to the antigen processing pathwayand presentation to T cells. Type IV reactions are further subcategorized into four groups (IVa, IVb, IVc,IVd) depending on the specific T cell type involved [1–7].

Hereby, we review the various types of antibiotic hypersensitivity, clinical presentation, diagnosis,and treatment plans. A general description and common features of four hypersensitivity types aresummarized in Table 1.

Table 1. Summary of immune-mediated antibiotic hypersensitivity reactions [1–7].

Type Description Pathogenesis Onset ofReaction

Typical ClinicalFindings

CommonlyAssociatedAntibiotics

I (Immediate) IgE-mediatedhypersensitivity

Antibiotic-specific IgEbinds to Fc-epsilon-RIreceptors on mast cells

and basophils.Subsequent antibiotic

exposure leads to mastcell and basophil

degranulation

<1 h

Anaphylaxis, hives,angioedema, N/V,

abdominal pain, SOB,wheezing, anxiety,

confusion, chest pain,palpitations, syncope,

cardiac arrest

Cephs, FQs, PCNs,

II (Delayed) Antibody-mediatedhypersensitivity

Antibiotic binds to WBC,RBC, or platelet and acts

as antigen leading toantibody (usually IgG orcomplement) mediated

cell destruction

7–14 dHemolytic anemia,thrombocytopenia,

neutropenia

Cephs, PCNs,SMX/TMP

III (Delayed)Immune complex

mediatedhypersensitivity

Antibiotic and IgG/IgMbind to form immune

complex activatecomplement

7–14 d Serum sickness *,vasculitis

Cephs (esp cefaclor),cipro, PCNs,SMX/TMP

IV (Delayed) Delayed typehypersensitivity

Antigen specific T-cellactivation

IVa Monocytic inflammation(Th1 and IFN-�) 10–15 d Allergic contact

dermatitis

Topical neomycin,bacitracin,polymyxin

IVbTh2-mediatedeosinophilic

inflammation

2–8 wk (forDRESS) DRESS

PCNs, Cephs,Dapsone,

MinocyclineSMX/TMP,Vanco

IVc CD8 T cell-mediatedcytotoxicity 4–28 d SJS, TEN FQs, Nevirapine,

PCNs, SMX/TMP

IVdT-cell-mediated

neutrophilicinflammation

24–48 h AGEPAmpicillin,

Antifungals, FQs,SMX/TMP

AGEP: Acute generalized exanthematous pustulosis. Cephs: cephalosporins. d: days. DRESS: drug rash witheosinophilia and systemic symptoms. FQ: flouroquinolones. h: hours. N/V: nausea/vomiting. PCNs: penicillins. RBC:red blood cell. WBC: white blood cell. SJS: Steven Johnson Syndrome. SMX/TMP: sulfamethoxazole/trimethoprim.SOB: shortness of breath. TEN: Toxic epidermal necrolysis. Vanco: vancomycin. wk: week. * Antibiotics in this groupmimic serum sickness and cause a serum sickness-like reaction that is very similar based on symptoms but does notinvolve the production of immune mediated complexes.

2. Type I Reactions

Anaphylaxis is a severe and potentially life-threatening hypersensitivity reaction that typicallyinvolves multiple organ systems. The incidence of anaphylaxis is estimated to range between 3 to50 per 100,000 person-years and a lifetime prevalence of less than 2% [8]. Antibiotics are one of the

Reazionidiipersensibilitàdi;poIiieIVcausatedaan;bio;ci