MOLEKULARNA DIAGNOSTYKA ALERGII

diagnostyka molekularna możliwość oceny ryzyka wystąpienia silnych reakcji alergicznych

WŁAŚCIWOŚCI BIAŁEK

Jedną z istotnych zalet molekularnej diagnostyki alergii jest możliwość oceny ryzyka wystąpienia silnych reakcji alergicznych. Alergeny (białka) pokarmowe wykazują różną wrażliwość na działanie temperatury i działanie enzymów trawiennych. Alergeny (białka) odporne na te czynniki zaliczane są do grupy białek trwałych. Białka, które pod wpływem tych czynników tracą swoje właściwości alergogenne zaliczane są do grupy białek nietrwałych.

W przypadku uczulenia na alergeny należące do białek trwałych, ryzyko wystąpienia silnych reakcji alergicznych jest znacznie większe niż w przypadku uczulenia na alergeny wrażliwe na temperaturę.

Jako przykład – molekularna diagnostyka uczulenia na orzech ziemny. Test tradycyjny oparty na ekstrakcie nie daje odpowiedzi na które alergeny orzecha ziemnego pacjent jest uczulony. Diagnostyka molekularna rozróżnia rzeczywiste uczulenie na alergeny orzecha ziemnego od uczulenia spowodowanego przez alergeny reagujące krzyżowo.

Alergeny orzecha ziemnego swoiste gatunkowo zaliczane są do grupy białek nazywanych rodziną białek zapasowych. Białka zapasowe zgromadzone w nasionach, ziarnach orzechach. Białka te charakteryzują się szczególną odpornością na działanie wysokiej temperatury (np.gotownanie, prażenie).

Alergeny reagujące krzyżowo należą do dwóch grup białek: Białka PR-10/homologicznych z alergenem pyłku brzozy Bet v 1 oraz białek ns LTP. Te grupy białek różnią się wrażliwością na działanie temperatury i enzymów trawiennych.

Wynik testu z zastosowaniem molekularnej diagnostyki przedstawia indywidualny profil uczulenia pacjenta, który pomaga w ocenie ryzyka wystąpienia silnych reakcji alergicznych.

MOLEKULARNA DIAGNOSTYKA ALERGII

źr

Diagnostyka alergii- rys historyczny.

W latach 80 i 90 XX wieku nastąpił dynamiczny rozwój technik z zakresu biotechnologii które umożliwiły dokładną analizę uczulającej  cząsteczki.  Szczegółowe badania  doprowadziły do wyodrębnienia poszczególnych grup alergizujących białek.

Nowa era diagnostyki alergii została nazwana komponentową (Component resolve diagnosis- CRD). Obecnie określana jest terminem diagnostyka molekularna – (Molecular Allergy Diagnosis – MAD).

Zmienia się terminologia. To co dotychczas nazwaliśmy alergenem (np. pyłek brzozy, zwierzę np. pies czy kot, roztocza)  obecnie nazywamy źródłem pochodzenia alergenów.

Źródło pochodzenia alergenu / rodziny białek

Alergenem jest cząsteczka białka wyizolowana z określonego źródła, której alergenne właściwości zostały potwierdzone. Alergeny te mogą pochodzić z naturalnego źródła lub otrzymywane są w drodze repilkacji DNA

Podstawową zaletą diagnostyki molekularnej jest możliwość rozróżnienia uczulenia spowodowanego alergenem swoistym gatunkowo (uczulenie pierwotne) od uczulenia spowodowanego reakcją krzyżową.

Informacje te pomagają lekarzowi określić, czy należy wziąć pod uwagę jedno źródło uczulenia czy  kilka z nich ściśle powiązanych ze sobą,  czy też kilka bardzo różnych źródeł alergenów.

PYŁKI ROŚLIN

pyłki roślinne

Reakcje alergiczne na pyłki  roślin stanowią najczęstszy typ alergii, dotykający  niemal 30 % populacji w krajach uprzemysłowionych.

OBJAWY UCZULENIA NA PYŁKI ROŚLINNE

  • Zaczerwienienie , świąd oczu
  • Świąd nosa
  • Kichanie
  • Zatkany cieknący nos / Wodnista wydzielina z nosa
  • Duszność

JAK OBSERWOWAĆ OBJAWY ?

Jeżeli  objawy występują  w określonym okresie czasu , sezonowo to można  przypuszczać że ich przyczyną pyłki roślin.

Jeżeli  nasilenie objawów przypada na  miesiąc kwiecień to prawdopodobną przyczyną uczulenia jest pyłek brzozy. Okres maja i czerwca to czas kwitnienia traw.

Uczula pyłek roślin wiatropylnych. Pyłek tych roślin jest lekki i może być przenoszony przez wiatr na duże odległości.

Osoby reagujące na pyłki roślin są często zdezorientowane,  bowiem trudno im połączyć  czas występowania  objawów  z czasem pylenia konkretnej rośliny , ponieważ  okresy pylenia różnych roślin  wzajemnie się pokrywają. 

Ponadto osoba odczuwająca  określone dolegliwości może reagować na pyłki kilku roślin czy też na takie alergeny pyłków które są odpowiedzialne za występowanie reakcji krzyżowych.

Obecnie diagnostyka alergii opiera się na wykonaniu testu  skórnego czy też testu z krwi w celu potwierdzenia reakcji na określony alergen.

Na ogół testy te wykonuje się przy użyciu tzw. ekstraktu czyli odpowiedniego preparatu otrzymanego z określonego źródła np. pyłku brzozy czy pyłku traw.  Preparaty te oprócz swoistych alergenów zawierają również alergeny reagujące krzyżowo  jak również reszty węglowodanowe CCD,  co może powodować trudności interpretacyjne.

Dobrze scharakteryzowane, oczyszczone alergeny pochodzące z naturalnego źródła lub produkowane jako rekombinowane wykorzystuje się w ramach diagnostyki molekularnej, która już od ponad 10 lat jest przydatnym narzędziem w rutynowej pracy specjalisty.

W ramach tej diagnostyki można wykonać  pojedynczy test na jedne alergen lub też test wieloparametrowy ISAC .  Szeroki zakres testu wieloparametrowego  pozwala uzyskać szczegółowy indywidualny profil uczulenia,  co pomaga  specjaliście w zastosowaniu najodpowiedniejszego sposobu leczenia pacjenta.

PYŁEK BRZOZY:

BIAŁKA PR-10 ALERGENY

U ponad 70% pacjentów uczulonych na pyłki brzozy występują niepożądane reakcje na pokarmy takie jak owoce ( Rosaceae), warzywa ( Apiaceae)  orzechy ( laskowy ), rośliny strączkowe ( orzech ziemny, soja). Dolegliwości jakie zazwyczaj opisują pacjenci  to: swędzenie lub mrowienie w ustach lub ustach, pieczenie i obrzęk w jamie ustnej lub gardła. Opisywane objawy najczęściej występują po zjedzeniu u świeżych owoców lub warzyw.

Taki stan określa się jako zespół pyłkowo-pokarmowy, w którym  pierwotną przyczyną uczulenia jest pyłek roślinny.

Za te reakcje odpowiedzialne są białka które są podobne ( ale nie identyczne)  z głównym alergenem pyłku brzozy Bet v 1. Pomiędzy tymi alergenami  zachodzą reakcje krzyżowe.

Grupa tych białek  ma podobne właściwości. Są nieodporne na działanie temperatury i enzymów trawiennych, dlatego po ugotowaniu czy upieczeniu takie pokarmy są najczęściej dobrze tolerowane. Białka te występują w pulpie owoców.

Wysoki poziom swoistych przeciwciał  IgE  dla alergenu pyłku brzozy – Bet v 1 stwarza ryzyko wystąpienia reakcji po spożyciu orzecha laskowego, soji, orzecha ziemnego nawet jeżeli  zostały przetworzone termicznie.

ELIMINACJA POKARMÓW

Kwestia eliminacji pokarmów  powinna być konsultowana ze specjalistą.  Nie w każdym przypadku  eliminacja całej grupy pokarmów  zawierających alergeny homologiczne z alergenem pyłku Brzozy jest zasadna.

Pyłki drzew

Bet v 1 alergen pyłku brzozy

Rozpoczyna się nowy sezon pylenia drzew. Od stycznia kwitną rośliny cyprysowate (cedr, jałowiec, cyprys). Rozpoczyna się pylenie olchy i leszczyny.

Alergeny pyłku leszczyny oraz pyłku olchy należą do rodziny alergenów – o nazwie PR-10. Najważniejszym przedstawicielem tej rodziny białek jest alergen pyłku brzozy (Bet v 1). Ten alergen uznawany jest za marker uczulenia na pyłki drzew według systematyki botanicznej, należących do rzędu Fagales. Jeżeli badanie serologiczne wykazało obecność swoistych przeciwciał dla alergenu Bet v 1, można się spodziewać reakcji krzyżowych z podobnymi strukturalnie molekułami z rodziny białek PR-10.

Bet v 1
ALERGEN PYŁKU BRZOZY –

ISAC 112i. Nowa tabela alergenów.

Nowa tabela alergenów testu ISAC 112i

ImmunoCAP ISAC test w nowej odsłonie. Do panelu testu wprowadzono nowe aeroalergeny istotne dla diagnostyki alergii i astmy.

Szczególną uwagę zwrócono na alergeny zwierzęce. Alergeny zwierząt domowych uważane są za główny czynnik ryzyka rozwoju astmy i nieżytu nosa.

Ponadto wprowadzono alergen: Alfa -Gal, marker ryzyka alergii na czerwone mięso; alergen orzecha laskowego Cor a 14, orzecha nerkowca Ana o 3.

Nowa tabla alergenów testów ISAC 122ihttps://alergiabielsko.files.wordpress.com/2019/07/isac-112i.pdf

MOLEKULARNA DIAGNOSTYKA ALERGII

Diagnostyka molekularna daje odpowiedź na pytanie, na które alergeny obecne w tych źródłach pochodzenia jest uczulony pacjent

ŻEBY ZROZUMIEĆ ALERGIĘ TRZEBA POZNAĆ ALERGEN

Diagnostyka alergii oparta na ekstraktach alergenów daje odpowiedź na pytanie czy pacjent jest uczulony na dane źródło pochodzenia alergenów np. pyłek brzozy, trawy.

Diagnostyka molekularna daje odpowiedź na pytanie, na które alergeny obecne w tych źródłach pochodzenia jest uczulony pacjent.

Na kliniczne konsekwencje uczulenia na te składniki ma wpływ kilka aspektów. Alergeny mogą być swoiste gatunkowo (unikalne dla danego gatunku), reagujące krzyżowo, mieć różną stabilność, być obecne w różnych ilościach w źródłach alergenu. Istotna jest również ilość wdychanego/ połkniętego alergenu.

W oparciu o schemat budowy cząsteczki (sekwencja aminokwasów), białka zostały pogrupowane i przypisane do określonej rodziny białek.

źródła pochodzenia alergenów

Alergeny swoiste gatunkowo są unikalne dla danego źródła alergenów. Alergeny reagujące krzyżowo są szeroko rozpowszechnione.

ŹRÓDŁO POCHODZENIA ALERGENÓW/ ORZECH ZIEMNY
Stabilność białek jest różna w różnych rodzinach białek, co stanowi podstawę do oceny ryzyka wystąpienia objawów klinicznych wywołanych uczuleniem na nie.
Białka nietrwałe są nieodporne na działanie temperatury i enzymów trawiennych.

Białka trwałe są odporne na działanie temperatury ( obróbka termiczna, gotowanie)
i na działanie enzymów trawiennych.

NIETOLERNACJE POKARMOWE TESTY IgG

W 2018 roku  Journal of Allergy and Clinical Immunology In Practice opublikowano artykuł ” Unproven Diagnostics Tests for Adverse Reactions to Foods”  MD John M.Kelso. 

W artykule czytamy:

„Podobnie jak ilościowe testy immunoenzymatyczne mogą być stosowane do pomiaru przeciwciał IgE przeciwko żywności, te same testy mogą być stosowane do pomiaru przeciwciał IgG lub przeciwciał IgG4 w żywności. Testy te są przeprowadzane w wielu renomowanych laboratoriach i nie ma powodu, aby wątpić w ich wiarygodność i wiarygodność, to znaczy, że testy są w rzeczywistości dokładnym i powtarzalnym pomiarem przeciwciał IgG skierowanych przeciwko białkom spożywczym.

Jednak pomiar IgG w żywności jest promowany w celu zdiagnozowania „wrażliwości pokarmowej”, która może objawiać się, według stron internetowych promujących testowanie, jako trądzik, wyprysk, sucha i swędząca skóra, nietolerancja pokarmowa, wzdęcia po jedzeniu, zmęczenie, zespół jelita drażliwego ( IBS), ból stawów, migreny, problemy z oddychaniem, przyrost masy ciała i / lub trudności z utratą wagi, infekcje ucha, zapalenie zatok lub pokrzywka. Takie reakcje są często opisywane jako opóźnione lub chroniczne. Teorie zaawansowane na tych samych stronach internetowych, aby wyjaśnić, w jaki sposób takie przeciwciała IgG mogą prowadzić do tych stanów, obejmują przewlekłe zapalenie, być może przez tworzenie kompleksów immunologicznych.
Jednakże wytwarzanie przeciwciał IgG przeciwko żywności jest normalnym zjawiskiem immunologicznym.

Przeciwciała IgG przeciwko żywności znajduje się u praktycznie wszystkich zdrowych osób. W rzeczywistości, w przeciwieństwie do koncepcji, że rozwój przeciwciał IgG lub IgG4 może prowadzić do nietolerancji pokarmowej, rozwój takich przeciwciał jest szczególnie związany z rozwojem odczulania lub tolerancji pokarmowej.”

Stanowisko przedstawione przez Europejską Akademię Alergologii i Immunologii Klinicznej,  poparte przez Amerykańską Akademię Alergii, Astmę i Immunologię,  stwierdza, że „specyficzne dla pokarmu IgG4 nie wskazuje (nieuchronnie) na alergię lub nietolerancję pokarmową, ale raczej odpowiedź fizjologiczną. układu odpornościowego po ekspozycji na składniki żywności.

W oświadczeniu złożonym przez Canadian Society of Allergy and Clinical Immunology stwierdza się, że” dodatnich wyników testu dla swoistych dla pokarmu IgG należy się spodziewać u zdrowych, zdrowych dorosłych i dzieci. Ponadto niewłaściwe wykorzystanie tego testu tylko zwiększa prawdopodobieństwo fałszywych diagnoz, co powoduje niepotrzebne ograniczenia dietetyczne i obniżenie jakości życia.”

DIAGNOSTYKA ALERGII

Zaproponowano  podejście  U-shaped polegające  na tym że pacjent „przechodzi” drogę diagnostyczną  tak jak w podejściu TOP-DOWN , a następnie wykonywane są badania molekularne , wyselekcjonowane  na podstawie poprzednich wyników badań.

bottom-up 1
top-down 1
u shaped 1

Postępowanie diagnostyczne  „ TOP-DOWN”  obejmuje wywiad kliniczny , testy skórne  (ekstrakt) lub testy z krwi określające poziom swoistych przeciwciał IgE (ekstrakt), w dalszej kolejności  etap diagnostyki  dla wyselekcjonowanych molekuł alergenu.

Podejście TOP-DOWN oparty jest na wyborze lekarza jaki alergen powinien być użyty. Lekarz  po przeprowadzeniu wywiadu i badania podejmuje decyzje jak zakres badań należy wykonać.

Podejście „BOTTOM-UP” obejmuje wywiad kliniczny  i przejście do diagnostyki oznaczania swoistych sIgE  przy użyciu testów molekularnych ( panel alergenów). Wynik badania dla panelu alergenów (molekuł) tworzy indywidualny profil uczulenia pacjenta.

Ta droga diagnostyczna polega na tym że lekarz po przeprowadzeniu wywiadu i badania decyduje o wykonaniu szerokiego panelu  molekuł (microarray). Wynik testu odzwierciedla indywidualny profil uczulenia pacjenta.

Z uwagi na trwającą debatę wskazującą na zalety jak i ograniczenia zaproponowanych rozwiązań diagnostyki , grupa ekspertów EAACI zasugerowała rozwiązanie które polega na integracji  obydwu postępowań . Zaproponowano  podejście  U-shaped polegające  na tym że pacjent „przechodzi” drogę diagnostyczną  tak jak w podejściu TOP-DOWN , a następnie wykonywane są badania molekularne , wyselekcjonowane  na podstawie poprzednich wyników badań.

Argumenty przemawiające za podejściem U-SHAPED:

  1. Test microarray w większości krajów nie jest refundowany.
  2. Większość lekarzy będzie nadal używać ekstraktów alergenowych i stosować podejście TOP-DOWN. Rozwiązanie łączące podejście TOP-DOWN i BOTTOM-UP powinno spowodować iż molekularna diagnostyka będzie szerzej stosowana , nie tylko przez „entuzjastów” molekuł.
  3. Nowe podejście diagnostyczne ( Bottom-up) należy wprowadzać krok po kroku.