Panalergény– široko distribuované a evolučne staré proteíny z potravín rastlinného pôvodu. Proteíny s podobnou funkciu v rôznych rastlinných druhov môžu mať viac či menej podobnú molekulárnu štruktúru. Štrukturálna podobnosť medzi proteínmi klesá so znižujúcim sa stupňom vzťahu medzi biologickými druhmi. Pravdepodobnosť skríženej reaktivity medzi alergénmi záleží od ich chemického zloženia a biologickej funkcie. Peptidové epitopy natívnych proteínov môžu byť veľmi variabilné, v závislosti od rozdielov v aminokyselinových sekvenciách a konformácii zložitých molekúl. Z tohto dôvodu je nepravdepodobné, že by došlo k skríženej reaktivite medzi nehomologickými proteínmi, alebo medzi podobnými – homologickými proteínmi pochádzajúcich z veľmi vzdialene príbuzných druhov. Sacharidové epitopy nevykazujú rovnakú variabilitu ako peptidové epitopy. Preto je bežná skrížená reaktivita medzi nehomologickými alergénmi a to  dokonca aj medzi veľmi vzdialenými nepríbuznými druhmi : napríklad medzi rastlinami a bodavým hmyzom. Sekvencie aminokyselín profilínu majú veľmi jednoduchú štruktúru, ktorá je podobná s celým radom príbuzných i vzdialených rastlinných epitopov. Preto špecifické protilátky proti profilínu v triede IgE vykazujú vysoký stupeň skríženej reaktivity na rôzne druhy rastlinnej potravy (napr. Bet v 1).  

Faktory dôležité pre klinický prejav alergie

Expozícia alergénom u citlivého pacienta vyvolá klinické alergické príznaky. Vysoká koncentrácia alergénu môže vyvolať príznaky okamžite, nízka koncentrácia môže spôsobiť zápal bez zjavných klinických príznakov. Tento subklinický zápal však môže zosilnieť v priebehu času, a to aj pri vystavení  veľmi nízkou koncentráciou alergénu, čo sa prejaví klinickými príznakmi. Stabilita alergénových molekúl v gastrointestinálnom trakte, je dôležitá pre klinické prejavy alergie z potravy. Existuje veľká variabilita medzi alergénovými komponentami s ohľadom na stabilitu voči teplu a tráviacim proteázam. Medzi stabilné alergény patria napríklad nsLTPs (nešpecifické proteíny pre prenos lipidov) a zásobné proteíny. Klinické prejavy alergie voči týmto alergénovým komponenntom môžu byť systémové (urtika, dýchavičnosť a anafylaxia). Profilínové komponenty a ich homológne proteíny, ktoré sú teplom a tráviacími enzýmami ľahko zničené môžu navodiť orálny alergický syndróm. Koncentrácia špecifických protilátok IgE je rozhodujúcim faktorom pre spustenie klinických príznakov. Hoci väčšina IgE protilátok necirkuluje v krvnom riečisku, ale je viazaná na efektorové bunky (žírne bunky) v tkanive, existuje medzi nimi určitá rovnováha. Preto koncentrácia IgE protilátok u pacienta v sére odráža množstvo alergén – špecifických IgE protilátok viazaný na bunkovom povrchu efektorových buniek. Premostenie väzieb protilátok IgE na povrchu buniek s alergénmi je predpokladom pre ich aktiváciu, ktorá sa zvyšuje s ich počtom. To znamená, že na alergéne  musia byť minimálne dva epitopy (môžu byť zhodné alebo rôzne), na ktoré sa môžu viazať dve rôzne molekuly IgE na povrchu efektorovej bunky. Ak majú iba jedno väzobné miesto nemôže dôjsť k prepojeniu a aktivácii bunky napr. niektoré CCD obsahujúce alergény. V prípade, že sú epitopy rôzne, ide o polysenzibilizáciu. Ako z uvedeného vyplýva, treba si uvedomiť, že pre polysenzibilizovaného pacienta sa s každou expozíciou alergénmi zvyšuje riziko, pretože sa zrýchľuje proces aktivácie efektorových buniek.  

Alergia na potraviny rastlinného pôvodu

Bol popísaný celý rad alergických symptómov na rôzne potraviny a zostavené schémy združujúce alergény vyvolávajúce tieto symptómy. Napríklad ambrózia – banán – melón , breza – ovocie – zelenina , breza –  palina –  lieskové oriešky, banán –  latex, palina – zeler – korenie. Pri polysenzibilizácii, keď sa testujú špecifické IgE na rôzne druhy potravinových a inhalačných alergénov je na základe nových poznatkov možné identifikovať panalergény a tým vysvetliť skrížené reakcie. Alergénové komponenty môžeme v súčasnosti rozdeliť do nasledujúcich skupín : v  PR-10 proteíny (Bet v 1 homológne) v  nešpecifické proteíny pre prenos lipidov (nsLTPs) v  Profilíny v  Zásobné proteíny v  Krížovo reagujúce karbohydrátové determinanty (CCD)

PR-10 proteíny (pathogenesis – related protein 10)

Hlavnou alergénovou komponentou týchto senzibilizujúcich rastlinných alergénov je Bet v 1 z peľu brezy (Betula verrucosa). Proteíny homologické s Bet v 1 sú široko distribuované v rastlinnej ríši. U pacientov s alergiou na peľ brezy je často pozorovaná potravinová alergia, ktorá sa dá primárne vysvetliť práve skrížene reagujúcimi protilátkami na homologické proteíny s Bet v 1 v rôznych potravinách. Bet v 1 homológy sú primárne lokalizované v dužine ovocia na rozdiel od nsLTPs, ktoré sú lokalizované do kôry a zásobných proteínov (semená /orechy/ jadrá). V oblastiach s častým výskytom brezy v strednej a severnej Európe je väčšina pacientov alergických na peľ, citlivých na Bet v 1, ktorá dominuje. V južnej Európe, kde sa breza vyskytuje zriedkavo, alebo vôbec, pozitivita v testoch na brezu dokazuje precitlivelosť na homológy Bet v 1 v iných stromoch (jelša,  lieska, hrab, buk a gaštan), alebo senzibilizáciu na ďalšie peľové alergény ako napríklad profilíny (Bet v 2 homológy) v tráve a burine.

Klinické aspekty

U 50-90% pacientov s alergiou na peľ brezy bola zistená aj potravinová alergia, ktorá je v súvislosti s  Bet v 1 úzko spojená s orálnym alergickým syndrómom pri lieskových orieškoch a rôznych potravinách pochádzajúcich z čeľade Rosaceae napríklad jablká, broskyne a čerešne. Klinická citlivosť však môže byť rozšírená na iné rastlinné potraviny z čeľade Apiaceae (zeler, mrkva) a Fabaceae (arašídy, sója). Bet v 1 homológne proteíny z čeľade Rosaceae sú veľmi citlivé na teplo a proteázy. Preto sa alergická reakcia na čerstvé ovocie z tejto čeľade prejavuje hlavne v ústach. V prípade konzumácie tepelne spracovaného ovocia (šťava, kompóty) sa alergická reakcia neobjaví. Bet v 1 homologické proteíny z lieskového orecha, zeleru, arašidov, či sóje sú viac tepelne stabilné, čo môže v niektorých prípadoch vyvolať viac závažných systémových reakcií. Alergické reakcie na Apiaceae a Fabaceae  sú spojené s vyššími koncentráciami špecifických protilátok IgE na homológy Bet v 1. Tepelná úprava ničí prirodzenú trojrozmernú molekulárnu štruktúru, ktorá je dôležitá pre väzbu na molekuly IgE (akútna alergická reakcia), ale nemá vplyv na lineárne peptidy, ktoré sú dôležité pre oneskorenú fázu bunkových reakcií. Tento mechanizmus vysvetľuje, prečo hladiny IgE protilátok na peľové alergény zostávajú vysoké aj mimo peľovej sezóny.

Sumár PR-10 proteíny (Bet v 1 homológy)

• Tepelne labilné proteíny, primárne lokalizované v dužine ovocia
• Varené a spracované potraviny sú tolerované
• Lokálne klinické príznaky najčastejšie orálny alergický syndróm
• Bežné alergické reakcie na ovocie a zeleninu u obyvateľov severnej Európy

 

nsLTP (non-specific lipid transfer proteins)

Nešpecifické proteíny pre prenos lipidov sú veľmi stabilné malé molekuly nachádzajúce sa   v rastlinách. IgE senzibilizácia na nsLTP bola opísaná u pacientov v južnej Európe s ťažkou alergickou reakciou na broskyne a ďalšie ovocie patriace do čeľade Rosaceae,  ktorá však nebola spojená s peľovou alergiou. Cesta senzibilizácie ešte nie je úplne známa, ale reakcia už bola popísaná aj v prípade paliny a platanu. Boli už popísané aj prípady senzibilizácie na nsLTP u pacientov v strednej a severnej Európe, avšak neboli detailnejšie preskúmané.

Klinické aspekty

LTP – alergia bola primárne popísaná na broskyne, čerešne a jablká, rastliny patriace do Rosaceae, ale tiež na lieskové orechy. Závažné klinické symptómy na báze protilátok IgE nsLTP bolo preukázané aj na potraviny, medzi ktorými sa zatiaľ nenašla súvislosť napríklad kukurica, arašidy, jačmeň, hrozno, kapusta a ďalšie. Dôležitou charakteristikou nsLTP, čo vysvetľuje jeho klinický význam je vysoká odolnosť voči teplote a proteázam. Molekula nebude zničená žalúdočnou šťavou, čím bude imunologicky funkčná v zažívacom trakte s možnosťou vyvolať systémové alergické reakcie ako anafylaxia, žihľavka, angioedém a astmu.  Chemická stabilita nsLTP, na rozdiel od Bet v 1 a profilínom, je vysvetlenie, prečo majú pacienti prejavy alergie po konzumácii spracovanej šťavy, alebo varených potravín. Vzhľadom k tomu, že alergénová zložka je primárne lokalizovaná v šupkách ovocia, prejavuje sa u pacientov menej príznakov po zjedení olúpaného ovocia ako u pacientov s alergiou na základe Bet v 1 homológov, alebo profilínov. Riziko klinických príznakov je závislé od koncentrácie protilátok IgE nsLTP.

Sumár nsLTP

• Proteíny stabilné voči teplote a tráviacim enzýmom, primárne lokalizované v šupkách ovocia a zeleniny
• Alergická reakcia je spustená aj po konzumácii spracovanej, varenej strave
• Často vyvolávajú závažné systémové reakcie
• Vyvolávajú alergickými reakciami na ovocie a zeleninu hlavne v južnej Európe

Profilíny

Profilín sú malé proteíny v cytoplazme jadrových buniek a sú zapojené do funkcie intracelulárnych fibríl buniek. Rastlinné profilíny sú popisované ako malé peľové alergény väčšiny druhov rastlín a alergény potravín, pričom vykazujú veľkú homológiu a krížovú reaktivitu so vzdialene príbuznými druhmi. Prevalencia profilínovej senzibilizácie pacientov s peľovou alergiou v strednej a južnej Európe  sa odhaduje na 10 až 35%, no v severnej Európe je skôr raritná. U pacientov s polyvalentnou peľovou senzibilizáciou, v ktorej dominuje peľ tráv  sa môže zvýšiť až na 55%. Expozícia peľom je závislá od geografických podmienok. V severnej Európe dominuje peľ brezy, v južnej peľ tráv. Profilíny sú dôležitou zložkou alergénu paliny, ambrózie a rodu Parietaria. Oliva, platan a cyprus sú ďalšie dôležité zdroje profilínov v oblasti Stredomoria.

Klinické aspekty

Vzhľadom k vysokej homológii profilínov, bolo navrhnuté testovanie na jeho senzibilizáciu použitím  profilínu len z jedného druhu rastlín. Brezový profilín – Bet v 2 a/alebo profilín timotejky –  Phl p 12. Takáto rozsiahla skrížená reaktivita nie je iba medzi botanicky nepríbuznými peľmi, ale aj medzi peľom a potravinami, rovnako ako medzi peľom a latexom. Bolo dokázané, že hladina špecifických protilátok IgE proti profilínom v sére, koreluje s klinickými príznakmi u pacientov. Potvrdený bol súvis pri senzibilizácii na zemiaky, mrkvu, zeler, pohánku, papriku a paradajky. U niektorých typov potravinových alergií je prevalencia senzibilizácie IgE na profilín je veľmi vysoká. Príkladom tohto je alergia na paradajky s 44% profilínovou senzibilizáciou a alergia na citrusy s 95% profilínovou senzibilizáciou.  Klinické prejavy alergie na citrusové plody, melón, banán a/alebo paradajku môžu byť  znakom profilínovej senzibilizácie. Profilín sú, rovnako ako Bet v 1 homológy, citlivé na teplo a proteázy a klinicky sa prejavujú predovšetkým orálnym alergickým syndrómom.

Sumár Profolíny

• Panalergény s veľkou homológiou a skríženou reaktivitou i medzi vzdialenými rastlinnými druhmi
• Senzibilizácia zriedka spojená s klinickými príznakmi, no v niektorých prípadoch je preukázateľná (citrusové plody, melón, banán a/alebo paradajka)
• Alergia na veľkú skupinu rastlín i potravín môže byť vysvetlená senzibilizáciou na homológne profilíny

Zásobné proteíny

Zásobné proteíny sú heterogénna skupina proteínov patriacich do dvoch rôznych skupín. Cupíny a prolamíny. Rozdelenie do skupín je na základe ich sedimentačnej rýchlosti. Globulíny s 7/8S a 11S patria medzi cupíny. Albumíny s 2S medzi prolamíny. Zásobné proteíny sú dominantnými alergénmi semien, orechov a jadier. Ich molekulárne štruktúry sú zložité a ich vzťah k alergii ešte nie je úplne objasnený.  Senzibilizácia zásobnými proteínmi je významná pri alergii na arašidy, sóju, orechy, rôzne semená a obilniny. Zásobné proteíny sú v porovnaní s Bet v 1 homológmi a profilínmi stabilnejšie voči teplu a proteázam. Vzhľadom k tomu, že albumín S2 je veľmi stabilná molekula, má značný klinický význam. Bet v 1 homologické proteíny, profilíny a nsLTPs sú v orechoch tiež prítomné, ibaže v oveľa nižších koncentráciách.

Klinické aspekty

IgE senzibilizácia na zásobné proteíny je považovaná za dôležitý rizikový marker závažných systémových reakcií. Existujú však veľké geografické rozdiely. V južnej Európe môže senzibilizácia na nsLTP komponentovú zložku alergénu lieskového orechu mať za následok systémovú reakciu hoci samotný LTP nie je zásobný proteín, ale patrí do rovnakej superrodiny prolaminov ako 2S albumíny. Albumíny 2S sa javí ako dominantná komponenta v  alergénoch orechov, semien a arašidov. Preto si musíme byť vedomí častej polysenzibilizácii s klinickými prejavmi napriek ich botanickej nepríbuznosti. Skrížená reaktivita sa často zvyšuje s vekom. U viac ako  polovice pacientov alergických na arašidy bola dokázaná senziblizácia aj na orechy. U ľudí s dokázanou alergiou na arašidy od detstva je riziko klinických príznakov závislé od hladiny špecifických protilátok IgE, a to s vysokou prediktívnou hodnotou. V nedávnej európskej štúdii bolo potvrdené, že u  všetkých pacientov s dokázanou alergiou na arašidy prevažovala senzibilizácia na 2S albumínovu komponentu (Ara h 2) a menej bola zastúpená komponenta 7/8S globulín (Ara h 1) a 11S globulín (Ara h 3). Pacienti polysenzibilizovaní zásobnými proteínmy majú závažnejšie klinické prejavy. Neexistuje žiadny zrejmý vzťah medzi senzibilizáciou na zásobné proteíny a peľovou senzibilizáciou. U pacientov citlivých na peľ môže byť pozitivita testu na arašidy spôsobená profilínmi, Bet v 1 alebo CCD, ale vo väčšine prípadov bez klinického významu.

Sumár Zásobné proteíny

• Proteíny stabilné voči teplu a tráviacim enzýmom
• Lokalizované v semenách, orechoch a jadrách
• Alergická reakcia môže nastať aj na varené potraviny
• Senzibilizácia je považovaná za významný rizikový marker závažných systémových reakcií
• Skrížená reaktivita je častá

 

CCD (Cross-reactive Carbohydrate Determinant)

Glykoproteíy  v rastlinách a bezstavovcoch nesú sacharidy s uhľovodíkovými determinantami, ktorí neexistujú u cicavcov. Vzhľadom k tomu, že tieto determinanty fungujú ako cudzie epitopy sú pre ľudí vysoko imunogénne  a môžu navodzovať tvorbu špecifických IgE protilátok. Podľa typu väzby, ktorou sú sacharidy na proteiny naviazané, delíme glykoproteiny na N-glykoproteiny, O-glykoproteiny, C-glykoproteiny a fosfoglykoproteiny. V súvislosti s alergickou reakciou u ľudí sú najviac študované dva uhľovodíkové determinanty na fruktózu alebo xylózu viazaný N-glykán, často sa vyskytujúci u rastlín a bezstavovcov, nie však u cicavcov, čo vysvetľuje vysoký stupeň skrížených reakcií. Špecifické protilátky proti nim sú nazvané anti-CCD IgE. Približne 20 % pacientov s peľovou alergiou má protilátky triedy IgE na alergény s molekulovou hmotnosťou nad 30 kDa a veľká časť ich IgE väzieb je závislá na uhľovodíkových determinantoch.

Klinické aspekty

O klinickom význame špecifických IgE protilátok proti CCD sa stále diskutuje. Na jednej strane sú názory, že sú bez klinickej relevantnosti a na druhej strane sa upozorňuje, že môžu vyvolať anafylaktické reakcie. Dôležitým faktorom pre klinický význam protilátok IgE CCD je, či sú alergénne zložky monovalentné, alebo polyvalentné. Pokiaľ je alergénna komponenta monovalentná, ako hlavný alergén arašídov (Ara h 1), nemôže nastať tzv. premostenie anti – IgE CCD viazaných na žírnych bunkách. Teda nevyvolávajú uvoľnenie histamínu  a klinické príznaky. Avšak, ak súčasne existuje aj IgE odpoveď na iné proteínové determinanty alergénu, môže dôjsť k premosteniu a uvoľňovaniu histamínu. Pre vyhodnotenie klinického významu anti-CCD šIgE, je dôležité určiť proteínové epitopy senzibilizujúceho alergénu. Napr. ak je pacient s anti-CCD IgE testovaný na alergén arašidu môže nastať situácia, že ak je ním senzibilizovaný, test zachytáva IgE súčasne proteínovej aj karbohydrátovej časti alergénu arašidu a pozitívny výsledok takéhoto testu bude oveľa silnejší. V prípade, že pacient nie je arašidom senzibilizovaný a test zachytí anti-CCD šIgE, výsledok testu bude falošne pozitívny. Tieto fakt treba zvážiť hlavne pri testovaní alergénov potravín rastlinného pôvodu, latexu a hmyzieho jedu.

Sumár CCD

• CCD epitopy sú široko distribuované v rastlinách a bezstavovcových živočíchoch
• Senzibilizácia je zriedka spojené s klinickými príznakmi, hoci v nízkom percente pacientov môže dôjsť aj k závažnejším reakciám (zeler, paradajka, cuketa)
• Môžu vysvetľovať početné pozitívne výsledky šIgE na rôzne alergény u jedného pacienta