Patch testing with palladium and aluminium, epidemiological and experimental studies

Abstract

Abstract
The aim of this thesis was to investigate the prevalence and significance of contact allergy to palladium from a Swedish perspective. Our initial findings made it necessary to also explore the importance of the metal aluminium used in test chamber systems and the effect of aluminium chloride (Al-Cl) in patch test preparations.
A retrospective study (study I), with 18,306 patch test results obtained from 1995-2016 showed that the prevalence of contact allergy to palladium is following that of nickel. After the introduction of the EU Nickel Directive in 2001, there was a significant decrease in contact allergy to sodium tetrachloropalladate (Na-PdCl), palladium chloride (Pd-Cl), and nickel sulphate (Ni) among younger females, age six to 30 years. Regression analysis revealed that women with contact allergy to Ni were approximately 36 times more likely to have contact allergy to Pd-Cl compared to females with no allergy to Ni.
The prevalence of isolated palladium (Pd) allergy in the whole study population (men and women) was 1.4% and remained stable from 1995 to 2016.
In study II, Na-PdCl showed less variability in patch test results, compared to Pd-Cl. When re-testing the same 15 participants with known contact allergy to Ni, Na-PdCl, and Pd-Cl, a seasonal variation was seen. In wintertime, there were significantly higher summarised test scores compared to in late summertime for the three metal salts Pd-Cl, Na-PdCl, and Ni.
A retrospective study (study III) showed that the use of Finn Chambers in patients with contact allergy to aluminium could be a risk for false-positive patch test reactions to Na-PdCl and Pd-Cl. No such risk was seen in patients tested with Finn Chamber Aqua.
In study IV, the use of Al-Cl in test preparations with Ni seemed to increase the sensitivity for detecting Ni allergy. When adding 30.0% Al-Cl to Ni 15.0% aqua, the sensitivity increased to 91% from 50.0% in Ni 5.0% in petrolatum. This increase in sensitivity was only seen when adding Al-Cl to Ni and was not seen when adding Al-Cl to methylisothiazolinone and to fragrance mix I.
 

Abstract (Swedish)

Lapptestning med palladium och aluminium (Swedish popular science summary)
Lapptestning är standardmetoden för påvisning av kontaktallergi. Metoden har använts i över 100 år och utvecklas fortfarande. På 80-talet började flera kliniker i USA och Europa, inklusive Yrkes-och miljödermatologisk avdelning i Malmö, att lapptesta med palladiumklorid for att kunna påvisa palladiumallergi.
Palladium är en metall som började användas mycket i metallegeringar i tandmaterial på 70-talet. Även i industrin, i elektronik och i katalysatorer i bilar, ökade användningen av palladium. Vid lapptestning kunde man sedan konstatera att kontaktallergi för palladium var relativt vanligt, och framför allt var det mycket vanligt att samtidigt ha båda palladium- och nickelallergi. Nickelallergi var då känt för att ge många problem med eksem, särskilt hos kvinnor. Förklaringen var håltagning i öronen, användning av oäkta örhängen och andra smycken samt andra föremål som var tänkt att ha en långvarig kontakt med huden. 2001 infördes ett europeiskt nickeldirektiv – en lagstiftning kring hur höga halter nickel avseende föremål, som var tänkta att vara i långvarig kontakt med huden, fick innehålla och utsöndra. Direktivet var tänkt att begränsa uppkomsten av nickelallergi, men också att minska exponeringen för de som redan var allergiska, så att de fick mindre besvär av sin allergi. Palladiumallergi gav inte lika många symptom från huden, däremot rapporterades det från utlandet att symptomgivande palladiumallergi oftast var relaterad till metallegeringar i munhålan. I Malmö fanns det dock många patienter där lapptestning tydde på kontaktallergi för palladium, utan att de hade palladiumlegeringar i munhålan. På 90-talet började man förstå, att palladiumallergin, troligen i många fall, representerade en så kallad korsreaktion till nickel. Nickel och palladium är nämligen två metaller som kemiskt liknar varandra. När en person med nickelallergi lapptestas med palladium känner immunförsvaret igen palladiummetallen som nickel, och reagerar. Resultatet blir ett positiv test, trots att patienten kanske aldrig har varit exponerad för palladium.
2009 visade den holländska tandläkaren Joris Muris att lapptestning med en annan palladiumsalt än palladiumklorid, nämligen natriumtetrakloropalladat (Na-PdCl), kunde hitta flera individer med palladiumallergi. Man noterade då att förekomsten av palladiumallergi ökade, särskilt i Nederländerna och Schweiz där palladium i tandmaterial är mycket vanligare än i Sverige.
Under de senaste 20 åren har användningen av palladium ökat i Sverige, som en ersättning för vitguld och platina i smycken, men det är fortfarande inte vanligt i tandmaterial.
I avhandlingens första studie undersöktes förekomsten av kontaktallergi mot palladiumklorid och Na-PdCl bland patienter som utreddes för kontaktallergi på Yrkes- och miljödermatologisk avdelning i Malmö. Nästan 10% av alla de patienter som testades i Malmö från 1995–2016 hade palladiumallergi och cirka 90% av dessa var kvinnor. Det visade sig att på 90-talet var förekomsten bland yngre kvinnor, 6–30 år, cirka 16% medan förekomsten av palladiumallergi var 9% när samma åldersgrupp testades 2012–2016. Liknande nedgång i förekomst noterades även hos de som testades positiv för nickel. På 90-talet var förekomsten av nickelallergi 33% bland yngre kvinnor, 6–30 år, medan förekomsten av nickelallergi var cirka 20% när samma åldersgrupp testades 2012–2016. Denna nedgång tolkas som en direkt effekt av det europeiska nickeldirektivet. I hela materialet av patienter, var sannolikheten för att ha palladiumallergi 36 gånger högre om man även var allergisk mot nickel, vilket tyder på ett mycket starkt samband, d.v.s. korsreaktion, mellan nickel och palladium. När palladiumallergi utan samtidig nickelallergi studerades, var förekomsten mycket lägre, endast 1,4% och även densamma 1995 och 2016. Fortfarande noterades en liten högre andel kvinnor med denna form av palladiumallergi, 1,6% respektive 1% för männen.
I andra studien undersöktes reproducerbarheten (ett tests förmåga att visa samma resultat varje gång) av lapptestreaktionerna till palladium och nickel. 15 kvinnor, alla kända för att vara allergiska mot båda nickel och palladium, lapptestades med nickel och palladium i fyra omgångar med 12 veckors intervall. Av resultaten kunde man se, att det nya testsaltet Na-PdCl hade högre reproducerbarhet än palladiumklorid. Det fanns en variation i lapptestresultaten som kunde förklaras med en årstidsvariation, eftersom alla tre metallsalter (nickel, palladiumklorid och Na-PdCl) uppvisade kraftigast reaktioner vintertid. Laboratorieundersökningar av blodprov från dessa 15 kvinnor, visade att immunförsvaret reagerade kraftigare när det stimulerades med nickel och svagare eller inte alls, när det stimulerades med palladium. Detta tolkades som att kvinnorna i studien hade utvecklat en allergi mot nickel och att immunförsvaret reagerade med en korsreaktion till palladium.
Vid lapptestning läggs testämnen i en beredning med vaselin i små testkammare som sedan tejpas fast på huden. Olika testkammarsystem är tillgängliga och på Yrkes-och miljödermatologisk avdelning i Malmö, har Finn Chamber-systemet används sedan 70-talet. I avhandlingens tredje studie undersöktes om användningen av detta testkammarsystem kan ha haft någon betydelse för risken att få diagnostiserad palladiumallergi. Finn Chamber är gjort av aluminium. Ytan består av aluminiumoxid som anses mycket hållbart och som sällan interagerar med andra ämnen. Dock vet man, från när Finn Chamber utvecklades och började användas i lapptestning, att vissa ämnen såsom nickel, cobalt och kvicksilver kan skapa korrosion i aluminiumytan vilket kan leda till utsöndring av aluminiumjoner i testberedningen. Vaselinet som används tillsammans med testämnena vid lapptestning har dock en tillräcklig skyddande effekt. Kammarna har därför ansetts mycket säkra och används vid lapptestning både i Malmö och vid många andra kliniker runt om i Europa. Nyare laboratorieanalyser har visat att de två palladiumsalterna, palladiumklorid och Na-PdCl skapar ökad korrosion, faktiskt så mycket att en patient med samtidig aluminiumallergi skulle kunna reagerar på aluminiumjonerna som frisätts. Det visade sig att bland patienter med aluminiumallergi var förekomsten av palladiumallergi nästan 19%, jämfört med cirka 9% hos patienter utan aluminiumallergi. Förekomsten av isolerad palladiumallergi, d.v.s. utan samtidig nickelallergi, bland patienter med aluminiumallergi var över 10%, jämfört med förekomsten på cirka 1,4% för patienter utan aluminiumallergi. Det finns därför bra underlag för att misstänka att en del av palladiumreaktionerna hos patienter med aluminiumallergi är falsk positiva, och snarare är en reaktion på de aluminiumjoner som utsöndrats från kammaren.
I avhandlingens sista studie undersöktas effekten av aluminiumklorid som tillsats till tre testberedningar som vanligtvis används vid lapptestning. När aluminiumklorid tillsattes till nickelberedningen i koncentrationerna 20–30% identifierades dubbelt så många individer med nickelallergi. De extra allergiska individerna som hittades med denna nickel-aluminiumberedning hade alltså en mycket svag nickelallergi som inte upptäcktes med den vanliga standardtestberedningen med nickel. Man kan fråga sig om det är relevant att diagnosticera en så svag allergi, men det kan finns situationer när patienter har en svag men ändå symptomgivande allergi där koncentrationerna i de vanliga testberedningarna inte räcker till för påvisning av allergi. Resultaten väckte funderingar kring effekten av aluminiumklorid i hygienartiklar. Aluminiumklorid finns i antiperspiranta deodoranter, som i sig kan innehålla andra allergener som parfym och konserveringsmedel. Det blev därför intressant att undersöka om aluminiumklorid som tillsats till parfymberedningen, Fragrance mix I, som används vid lapptestning och testberedningen med konserveringsmedlet methyliso-thiazolinone (MI) kunde ge kraftigare reaktioner. Cirka 20 individer med allergi mot Fragrance mix I respektive MI lapptestades med beredningar innehållande Fragrance mix I samt aluminiumklorid respektive MI samt aluminiumklorid. I försöket med Fragrance mix 1 noterades ingen skillnad med eller utan aluminiumklorid. I försöket med MI visade det sig bättre att testa utan aluminiumklorid än med.
I avhandlingen konkluderas det bland annat att palladiumallergi i södra Sverige framför allt är relaterat till nickelallergi och att det europeiska direktivet kring nickel har haft effekt på förekomsten av båda nickel- och palladiumallergi. Förekomsten av palladiumallergi utan samtidig nickelallergi är mycket lägre i befolkningen, och har inte påverkats av det europeiska nickel-direktivet. Om palladiumallergi misstänks bör lapptestning utföras med testsaltet Na-PdCl, då detta ger det mest tillförlitliga resultatet. Viktigt är dock att använda ett testkammarsystem med en yta som inte kan interagerar med palladiumsaltet. Användningen av aluminiumklorid som tillsats i testberedningar med nickel är än så länge experimentell.

• author: Rosholm Comstedt, Lisbeth
• supervisor: Cecilia Svedman; Magnus Bruze; JAKOB DAHLIN
• opponent: Professor Anderson, Chris, Department of Clinical and Experimental Medicine, Linköping University, Sweden
• organization: Occupational and Environmental Dermatology (research group)
• publishing date: 2022
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Dermatology and Venereal Diseases
• keywords: Contact allergy to palladium, prevalence of metal allergy, patch testing with palladium, natrium tetrachloropalladate, palladium chloride, Finn Chamber, patch testing with aluminium, isolated palladium allergy, patch test system, adjuvants in patch testing, delayed hypersensitivty reaction
• in: Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• issue: 2022:166
• pages: 85 pages
• defense location: Lilla aulan, Jan Waldenströms gata 5, Skånes Universitetssjukhus i Malmö. Join by Zoom: https://lu-se.zoom.us/j/65333834988
• defense date: 2022-12-02 13:00:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-8021-328-8
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 69e15100-7b37-4e98-aae3-4f3274adcec3
• date added to LUP: 2022-11-11 11:59:07
• date last changed: 2022-11-16 12:19:12