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24.7: Allergische Reaktionen
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Allergic Reactions
 
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24.7: Allergic Reactions

24.7: Allergische Reaktionen

Overview

We speak of an allergy when the immune system triggers a response against a benign foreign structure, like food, pollen or pet dander. These elicitors are called allergens. If the immune system of a hypersensitive individual was primed against a specific allergen, it will trigger allergic symptoms during every subsequent encounter of the allergen. Symptoms can be mild, such as hay fever, to severe, such as potentially fatal anaphylactic shock.

Sensitization Is the First Step of an Allergy

The immune system is crucial for defending an organism against bacteria, viruses, fungi, toxins, and parasites. However, in a hypersensitive response, it can be triggered by harmless substances and cause unpleasant or potentially life-threatening overreactions, called allergies. The first step toward establishing an allergy is sensitization. For instance, an individual becomes allergic to the pollen of ragweed when, for the first time, immune cells in the respiratory passage take up the pollen and degrade the allergens into fragments. These immune cells are called antigen-presenting cells, or APCs, because they display the degraded allergen fragments on their surface. Examples of APCs are dendritic cells, macrophages and B cells.

Subsequently, APCs activate encountered Type 2 helper T cells (Th2). The activated Th2 then release chemical signals (e.g., cytokines) that cause B cells to differentiate into antibody-producing plasma cells. Plasma cells, in turn, produce immunoglobulin E (IgE), a class of antibodies.

Once created, IgE binds to the surface of mast cells. Mast cells are especially prevalent in tissues that separate the outside and inside of an organism, such as the skin, mucosa of the lungs, digestive tract, mouth, and nose. The binding of IgE to the mast cells finalizes sensitization.

Repeated Allergen Exposure Induces an Inappropriate Immune Response

The next time the body encounters ragweed pollen, the IgE stimulates the mast cells to produce inflammatory chemicals, such as histamines, leukotrienes, and cytokines. These chemicals produce the typical allergic symptoms of hay fever: sneezing, runny nose, and nasal passage inflammation. Allergen exposure also causes mast cells and Th2 to release chemical signals that recruit and activate other inflammation-inducing immune cells, such as eosinophils and basophils, further amplifying symptoms.

The IgE that have been produced in response to ragweed pollen during sensitization are specific to ragweed. This means that these IgE will trigger an immune response (i.e., allergic reaction) whenever they encounter ragweed pollen. In some cases, the ragweed pollen-specific IgE might also trigger an allergic reaction in response to other allergens. This process is called cross-reactivity.

An Anaphylactic Shock Is a Potentially Fatal Systemic Allergic Reaction

While some allergic episodes may present merely a nuisance, others have potentially fatal consequences if not treated quickly. Although the prevalence of anaphylaxis varies regionally, an estimated 0.05-2% of people suffer from an anaphylactic shock—the rapid onset of a systemic allergic response. Triggers can be food, medication, latex, and venom from insects. Within minutes of allergen exposure, mast cells release a large number of mediators into the bloodstream. The mediators, such as histamines, leukotrienes, and tryptase, lead to restriction of airways (bronchoconstriction), widening of blood vessels (vasodilation), increased mucus production, changes in heart rate, and vascular permeability.

To diagnose anaphylaxis, one should, therefore, look for rashes, a rapid increase of mucus, difficulty breathing, reduced blood pressure and gastrointestinal symptoms over a time course ranging from several minutes to hours after allergen exposure. Epinephrine is the only potent medication known to counteract the complex physiological changes during anaphylaxis. It initiates constriction of blood vessels, increases heart rate, stabilizes heart contractility, and increases airflow through the airways. Epinephrine is usually auto-applied using an EpiPen, as a fast response after the onset of anaphylaxis is critical.

Überblick

Wir sprechen von einer Allergie, wenn das Immunsystem eine Reaktion gegen eine gutartige Fremdstruktur wie Nahrungsmittel, Pollen oder Tierhaare auslöst. Diese Auslöser werden als Allergene bezeichnet. Ist das Immunsystem einer überempfindlichen Person gegen ein bestimmtes Allergen vorbereitet worden, löst es bei jedem weiteren Auftreffen des Allergens allergische Symptome aus. Die Symptome können wie bei Heuschnupfen relativ leicht oder wie bei einem potenziell tödlichen anaphylaktischen Schock sehr schwer sein.

Die Sensibilisierung ist der erste Schritt einer Allergie

Das Immunsystem ist entscheidend für die Verteidigung eines Organismus gegen Bakterien, Viren, Pilze, Toxine und Parasiten. Bei einer überempfindlichen Reaktion kann es jedoch durch harmlose Substanzen ausgelöst werden und unangenehme oder potenziell lebensbedrohliche Überreaktionen, so genannte Allergien, hervorrufen. Der erste Schritt zur Feststellung einer Allergie ist die Sensibilisierung. Eine Person wird zum Beispiel gegen die Pollen der Ambrosia allergisch, wenn erstmals Immunzellen in den Atemwegen die Pollen aufnehmen und die Allergene in Fragmente zerlegen. Diese Immunzellen werden als antigenpräsentierende Zellen oder APZs bezeichnet, weil sie die abgebauten Allergenfragmente auf ihrer Oberfläche anzeigen. Beispiele für APZs sind dendritische Zellen, Makrophagen und B-Zellen.

Nachfolgend aktivieren APZs angetroffene Typ-2-Helfer-T-Zellen (Th2). Die aktivierten Th2 setzen dann chemische Signale (z.B. Zytokine) frei, die die B-Zellen zur Differenzierung in Antikörper produzierende Plasmazellen veranlassen. Die Plasmazellen wiederum produzieren Immunglobulin E (IgE), eine Klasse von Antikörpern.

Sobald es gebildet wird, bindet IgE an die Oberfläche von Mastzellen. Mastzellen sind besonders häufig in Geweben zu finden, die das Äußere und das Innere eines Organismus trennen. Dazu gehören die Haut, die Lungenschleimhaut, der Verdauungstrakt, der Mund und die Nase. Durch die Bindung von IgE an die Mastzellen wird die Sensibilisierung abgeschlossen.

Wiederholte Allergen-Exposition induziert eine unangemessene Immunreaktion

Wenn der Körper das nächste Mal auf Ambrosiapollen trifft, regt das IgE die Mastzellen zur Produktion von Entzündungschemikalien wie Histaminen, Leukotrienen und Zytokinen an. Diese Chemikalien erzeugen die typischen allergischen Symptome des Heuschnupfens: Niesen, laufende Nasen und Nasenwegsentzündung. Die Allergenexposition führt auch dazu, dass Mastzellen und Th2 chemische Signale freisetzen, die andere entzündungsauslösende Immunzellen, wie Eosinophile und Basophile, anregen und die Symptome weiter verstärken.

Die IgE, welche als Reaktion auf Ambrosiapollen während der Sensibilisierung produziert wurden, sind spezifisch für Ambrosienkraut. Das bedeutet, dass diese IgE eine Immunantwort (d.h. eine allergische Reaktion) auslösen, wenn sie auf Ambrosiapollen treffen. In einigen Fällen kann das Ambrosiapollen-spezifische IgE auch als Reaktion auf andere Allergene eine allergische Reaktion auslösen. Diesen Vorgang nennt man Kreuzreaktivität.

Ein anaphylaktischer Schock ist eine potenziell tödliche, systemische allergische Reaktion

Während einige allergische Episoden lediglich eine nervige Belastung darstellen können, haben andere potenziell tödliche Folgen, wenn sie nicht umgehend behandelt werden. Obwohl die Prävalenz der Anaphylaxie regional unterschiedlich ist, leiden schätzungsweise 0,05-2% der Menschen an einem anaphylaktischen Schock—dem raschen Einsetzen einer systemischen allergischen Reaktion. Auslöser können Nahrungsmittel, Medikamente, Latex und Insektengift sein. Innerhalb von Minuten nach der Allergenexposition setzen Mastzellen eine große Anzahl von Mediatoren in den Blutkreislauf frei. Mediatorische Histamine wie Leukotriene und Tryptase führen zu einer Verengung der Atemwege (Bronchokonstriktion), einer Erweiterung der Blutgefäße (Vasodilatation), einer erhöhten Schleimproduktion, Veränderungen der Herzfrequenz und der Gefäßdurchlässigkeit.

Um eine Anaphylaxie zu diagnostizieren, sollte man daher nach Ausschlägen, einem raschen Anstieg der Schleimbildung, Atembeschwerden, reduziertem Blutdruck und gastrointestinalen Symptomen über einen Zeitraum von einigen Minuten bis zu Stunden nach der Allergenexposition Ausschau halten. Epinephrin ist das einzige wirksame Medikament, das den komplexen physiologischen Veränderungen während der Anaphylaxie entgegenwirkt. Es löst eine Verengung der Blutgefässe aus, erhöht die Herzfrequenz, stabilisiert die Herzkontraktilität und erhöht den Luftstrom durch die Atemwege. Epinephrin wird in der Regel automatisch mit einem EpiPen appliziert, da eine schnelle Reaktion nach dem Einsetzen der Anaphylaxie äußerst wichtig ist.


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