Issues of specific  in vitro  allergological diagnosis of atopic conditions

Anna A. Barilo; Барило Анна Александровна; Svetlana V. Smirnova; Смирнова Светлана Витальевна; V. D. Belenyuk; Беленюк Василий Дмитриевич; Andrei A. Savchenko; Савченко Андрей Анатольевич; Aleksandr G. Borisov; Борисов Александр Геннадьевич

doi:10.46235/1028-7221-1156-IOS

Issues of specific in vitro allergological diagnosis of atopic conditions

Authors: Barilo A.A.¹, Smirnova S.V.¹, Belenyuk V.D.¹, Savchenko A.A.¹, Borisov A.G.¹
Affiliations:
1. Research Institute of Medical Problems of the North, Federal Research Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 26, No 1 (2023)
Pages: 69-76
Section: SHORT COMMUNICATIONS
Submitted: 17.06.2022
Accepted: 08.11.2022
Published: 22.12.2022
URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/1156
DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-1156-IOS
ID: 1156

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

There is a steady increase in the prevalence of allergic diseases of atopic origin worldwide, e.g., atopic bronchial asthma (ABA) and atopic dermatitis (AD). Identification of a causally significant allergen in allergic patients is crucial for the diagnosis, therapy and prevention of allergic diseases. Korea has developed the Allergy-Q^® multiplex test to detect specific IgE. Allergy-Q^® is based on an immunoblotting method using a nitrocellulose membrane as a solid phase for allergen immobilization and can detect allergen-specific IgE simultaneously to 107 allergens. Our aim was to conduct a comparative analysis for detectable allergen-specific IgE antibodies to food, fungal, pollen, household, epidermal allergens in blood serum by immunoblotting method using the Allergy-Q^® test system in patients with atopic dermatitis, atopic bronchial asthma and psoriasis.

The study included patients with atopic dermatitis (AD, group 1, n = 9), atopic bronchial asthma (ABA, group 2, n = 14) and psoriasis (PS, group 3, n = 17). The concentration of total immunoglobulin E and allergen-specific immunoglobulins of class E in blood serum to 32 most common food, fungal, pollen, household, epidermal allergens was determined by the immunoblotting method using the Allergy-Q^® test system (Korea).

We have found that sensitization of atopic origin was observed in all patients with AD (n = 9), in 85.7% (n = 12) of patients with atopic bronchial asthma, and in 47.1% (n = 8) of patients with psoriasis. Polyvalent sensitization was shown to prevail in all groups of the examined persons. When studying the spectrum of sensitization to food allergens, a significantly increased frequency of positive reactions to cow’s milk protein was found in the group of patients with AAA as compared with AD and PS groups. Among all studied groups, sensitization to the Alternaria fungi was found at the highest frequency in the group of patients with ABA. Sensitization to ragweed pollen was very common in all groups of patients. Sensitization to household and epidermal allergens in the groups with AD and AAA was noted for all studied allergens with the highest positivity rates for the feline epithelium and dog dander.

In the present study, the Allergy-Q^® system showed an agreement with preliminary data from a specific allergological examinations. This relationship suggests a potential for usage of the Allergy-Q^® immunoblotting method as a highly effective alternative to other in vitro tests for diagnosing atopy. An advantage of the Allergy-Q^® Multiplex Serum Allergen-Specific IgE Detection Kit is a short processing time, small amount of blood sample, and broader clinical information on the causative allergens.

Keywords

Allergy-Q, atopy, immunoblotting, allergen, hay fever, atopic bronchial asthma, atopic dermatitis, psoriasis

Full Text

Введение

В мире отмечается неуклонный рост распространенности аллергических заболеваний респираторного тракта (бронхиальная астма, аллергический ринит) и кожи (атопический дерматит, крапивница) [14]. При этом распространенность аллергической патологии различается в зависимости от возраста, пола, наследственной предрасположенности и климато-географических особенностей региона [1, 5, 9, 12]. Выявление причинно-значимого аллергена имеет решающее значение для диагностики, терапии и профилактики аллергии [9]. В структуре аллергической патологии ведущее место занимают заболевания с атопической иммунопатологической основой запуска аллергии: атопическая бронхиальная астма (АБА) и атопический дерматит (АтД) [4, 14]. В качестве скринингового метода выявления и идентификации причинного аллергена при атопии может быть использовано определение аллерген-специфических иммуноглобулинов Е (IgE) в сыворотке крови [7, 13]. В настоящее время в клинической практике широко используются иммунохимические методы, основанные на иммуноферментном или иммунофлюоресцентном анализе [7]. Одним из самых популярных методов диагностики атопии in vitro является тест ImmunoCAP^®, основанный на методике флуоресцентного иммуноферментного анализа с целью выявления специфических IgE к определенным аллергенам [7, 10, 11]. Однако время прохождения этого метода продолжительнее и стоимость тестирования выше, чем у мультиплексных тестов. В Корее разработан мультиплексный тест Allergy-Q^® для выявления специфических IgE. Allergy-Q^®, который основан на методе иммуноблотинга с использованием нитроцеллюлозной мембраны в качестве твердой фазы для иммобилизации аллергена и может обнаруживать аллерген-специфические IgE одновременно к 107 аллергенам [6, 8]. Система Allergy-Q^® имеет внутреннюю калибровочную настройку, которая позволяет пользователю регулировать концентрацию специфических IgE по отношению к общему уровню IgE в сыворотке крови [8]. В связи с чем оценка эффективности применения нового метода диагностики атопии in vitro является актуальной.

Цель исследования – провести сравнительный анализ наличия аллерген-специфических IgE к пищевым, грибковым, пыльцевым, бытовым и эпидермальным аллергенам в сыворотке крови методом иммуноблотинга с помощью тест-системы Allergy-Q^® у больных атопическим дерматитом, атопической бронхиальной астмой и псориазом.

Материалы и методы

В исследование включены больные атопическим дерматитом (АтД, 1-я группа, n = 9), атопической бронхиальной астмой (АБА, 2-я группа, n = 14) и псориазом (ПС, 3-я группа, n = 17). Средний возраст больных 1 группы составил 29,6±2,9 года, 2 группы – 11,2±1,3 лет, 3 группы – 36,9±3,3 года. Больные псориазом включены в настоящее исследование поскольку проведенное нами ранее специфическое аллергологическое обследование (включая prick-тестирование) показало наличие сенсибилизации к ряду аллергенов [2]. Исследования одобрены на заседании этического комитета НИИ медицинских проблем Севера обособленного подразделения ФИЦ КНЦ СО РАН (НИИ МПС). Протокол обследования больных соответствовал этическим стандартам и был разрешен комитетом по биомедицинской этике НИИ МПС (Протокол № 12 от 10.12.2013 г.). Право на проведение обследования юридически закреплялось информированным согласием пациента.

Концентрацию общего иммуноглобулина Е и аллерген-специфических иммуноглобулинов класса Е в сыворотке крови к 32 наиболее распространенным пищевым, грибковым, пыльцевым, бытовым и эпидермальным аллергенам определяли методом иммуноблотинга с помощью тест-системы Allergy-Q^® (Корея). Система Allergy-Q^® позволяет выявить концентрацию аллерген-специфических IgE в сыворотке крови при уровне антител от 0,15 МЕ/мл. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью прикладных программ Statistica 8.0 с расчетом обобщающих коэффициентов: средняя величина (М) и ошибка средней (m). Полученные результаты представлены в виде: Me (Q_0,25-Q_0,75) %. Статистически значимыми считались различия при достигнутом уровне р < 0,05.

Результаты и обсуждение

В результате проведенного исследования установлено, что сенсибилизация атопического генеза отмечена у всех больных атопическим дерматитом (n = 9), у 85,7% (n = 12) больных атопической бронхиальной астмой и у 47,1% (n = 8) больных псориазом.

При изучении спектра сенсибилизации к пищевым аллергенам установлено статистически значимое повышение частоты встречаемости положительных реакций к белку коровьего молока в группе больных АБА в сравнении с группами больных АтД и ПС (табл. 1). Кроме того, во всех группах определена высокая частота встречаемости сенсибилизации к персику. Наибольшее разнообразие сенсибилизации к пищевым аллергенам определено в группах больных АтД (к 9 аллергенам) и больных АБА (к 6 аллергенам) в сравнении с больными ПС (к 2 аллергенам).

ТАБЛИЦА 1. ОСОБЕННОСТИ ВЫЯВЛЕНИЯ АЛЛЕРГЕН-СПЕЦИФИЧЕСКИХ IgE К ПИЩЕВЫМ АЛЛЕРГЕНАМ БОЛЬНЫХ АТОПИЧЕСКИМ ДЕРМАТИТОМ, АТОПИЧЕСКОЙ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ И ПСОРИАЗОМ, % (n)

TABLE 1. FEATURES OF THE CONCENTRATION OF ALLERGEN-SPECIFIC IgE TO FOOD ALLERGENS, % (n)

Наименование аллергенов

Allergens

1-я группа АтД

1^st group AD

(n = 9)

2-я группа АБА

2^nd group АBА

(n = 12)

3-я группа ПС

3^rd group PS

(n = 8)

Пищевые аллергены / Food allergens

Коровье молоко

Cow’s milk

22,2%

(n = 2)

66,7%

(n = 8)

12,5%

(n = 1)

р_{1, 2} = 0,04

р_{1, 3} = 0,6

р_{2, 3} = 0,02

Мясо говядины

Beef meat

(n = 0)

8,3%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,4

р_{2, 3} = 0,4

Куриное яйцо (белок)

Chicken egg (protein)

(n = 0)

–

Мясо курицы

Chicken’s meat

(n = 0)

–

Мясо свинины

Pork meat

(n = 0)

–

Рис

Rise

11,1%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,6

р_{1, 3} = 0,3

Пекарские дрожжи

Baker’s yeast

(n = 0)

–

Картофель

Potato

11,1%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,6

р_{1, 3} = 0,3

Персик

Peach

44,4%

(n = 4)

41,7%

(n = 5)

37,5%

(n = 3)

р_{1, 2} = 0,9

р_{1, 3} = 0,8

р_{2, 3} = 0,9

Яблоко

Apple

11,1%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,6

р_{1, 3} = 0,3

Соевые бобы

Soya beans

(n = 0)

8,3%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,4

р_{2, 3} = 0,4

Арахис

Peanut

11,1%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,6

р_{1, 3} = 0,3

Мидии/устрицы

Mussels/oysters

(n = 0)

–

Крабы

Crabs

11,1%

(n = 1)

8,3%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,8

р_{1, 3} = 0,3

р_{2, 3} = 0,4

Креветки

Shrimps

11,1%

(n = 1)

8,3%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,8

р_{1, 3} = 0,3

р_{2, 3} = 0,4

Скумбрия

Mackerel

11,1%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,6

р_{1, 3} = 0,3

Примечание. % (n) – относительное и абсолютное количество сенсибилизированных больных.

Note. % (n), relative and absolute number of sensitized patients.

В группе больных АтД определена сенсибилизация ко всем изученным пыльцевым аллергенам (7 аллергенов) (табл. 2). Чаще отмечена сенсибилизация к пыльце дуба и амброзии.

ТАБЛИЦА 2. ОСОБЕННОСТИ ВЫЯВЛЕНИЯ АЛЛЕРГЕН-СПЕЦИФИЧЕСКИХ IgE К ПЫЛЬЦЕВЫМ, ГРИБКОВЫМ, БЫТОВЫМ, ЭПИДЕРМАЛЬНЫМ АЛЛЕРГЕНАМ БОЛЬНЫХ АТОПИЧЕСКИМ ДЕРМАТИТОМ, АТОПИЧЕСКОЙ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ И ПСОРИАЗОМ, % (n)

TABLE 2. FEATURES OF DETECTION OF ALLERGEN-SPECIFIC IgE TO POLLEN, FUNGAL, HOUSEHOLD, EPIDERMAL ALLERGENS IN PATIENTS WITH ATOPIC DERMATITIS, ATOPIC BRONCHIAL ASTHMA AND PSORIASIS, % (n)

Наименование аллергенов

Allergens

1-я группа АтД

1^st group AD

(n = 9)

2-я группа АБА

2^nd group АBА

(n = 12)

3-я группа ПС

3^rd group PS

(n = 8)

Пыльцевые аллергены / Pollen allergens

Пшеница

Wheat

11,1%

(n = 1)

16,7%

(n = 2)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,7

р_{1, 3} = 0,4

р_{2, 3} = 0,2

Хмель

Hop grass

11,1%

(n = 1)

8,3%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,4

р_{1, 3} = 0,4

р_{2, 3} = 0,8

Ольха

Alder

22,2%

(n = 2)

8,3%

(n = 1)

(n = 0)

р_1,2 = 0,4

р_{1, 3} = 0,2

р_{2, 3} = 0,2

Береза

Birch

22,2%

(n = 2)

(n = 0)

р_{1, 3} = 0,2

р_{1, 2} = 0,09

Дуб

Oak-tree

44,4%

(n = 4)

33,3%

(n = 4)

12,5%

(n = 1)

р_{1, 2} = 0,6

р_{1, 3} = 0,1

р_{2, 3} = 0,3

Амброзия

Ambrosia grass

44,4%

(n = 4)

58,3%

(n = 7)

75,0%

(n = 6)

р_{1, 2} = 0,5

р_{1, 3} = 0,2

р_{2, 3} = 0,4

Полынь

Grass wormwood

33,3%

(n = 3)

8,3%

(n = 1)

(n = 0)

р_1,2 = 0,1

р_1,3 = 0,07

р_2,3 = 0,4

Грибковые аллергены / Fungal allergens

Alternaria alternate

22,2%

(n = 2)

50,0%

(n = 6)

37,5%

(n = 3)

р_{1, 2} = 0,2

р_{1, 3} = 0,5

р_{2, 3} = 0,6

Aspergillus fumigatus

11,1%

(n = 1)

16,7%

(n = 2)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,2

р_{1, 3} = 0,4

р_{2, 3} = 0,7

Бытовые и эпидермальные аллергены / Household and epidermal allergens

Dermatophagoides pteronyssinus

22,2%

(n = 2)

16,7%

(n = 2)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,7

р_{1, 3} = 0,2

р_{2, 3} = 0,2

Dermatophagoides farinae

22,2%

(n = 2)

25,0%

(n = 3)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,9

р_{1, 3} = 0,2

р_{2, 3} = 0,1

Домашняя пыль

House dust

22,2%

(n = 2)

33,3%

(n = 4)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,6

р_{1, 3} = 0,2

р_{2, 3} = 0,07

Эпителий кошки

Cat epithelium

44,4%

(n = 4)

75,0%

(n = 9)

37,5%

(n = 3)

р_{1, 2} = 0,1

р_{1, 3} = 0,8

р_{2, 3} = 0,09

Перхоть собаки

Dog dandruff

44,4%

(n = 4)

75,0%

(n = 9)

87,5%

(n = 7)

р_{1, 2} = 0,1

р_{1, 3} = 0,06

р_{2, 3} = 0,5

Таракан

Cockroach

11,1%

(n = 1)

41,7%

(n = 5)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,1

р_{1, 3} = 0,4

р_{2, 3} = 0,04

Куколка шелкопряда

Silkworm chrysalis

11,1%

(n = 1)

8,3%

(n = 1)

(n = 0)

р_{1, 2} = 0,4

р_{1, 3} = 0,4

р_{2, 3} = 0,8

Примечание. См. примечание к таблице 1.

Note. As for Table 1.

В группе больных АБА также отмечен широкий спектр сенсибилизации – практически ко всем аллергенам (6 аллергенов). Чаще отмечена сенсибилизация к пыльце амброзии.

В группе больных ПС положительный тест отмечен лишь к 2 пыльцевым аллергенам: дуб и амброзия.

Следует отметить, что сенсибилизация к пыльце амброзии была самой распространенной среди всех групп больных.

Сенсибилизация к грибкам рода Alternaria обнаружена во всех изучаемых группах больных с наибольшей частотой встречаемости в группе больных АБА.

Сенсибилизация к бытовым и эпидермальным аллергенам в группах больных АтД и АБА отмечена ко всем изученным аллергенам с наибольшей частотой встречаемости к эпителию кошки и перхоти собаки. В группе больных АБА определена высокая частота встречаемости сенсибилизации к аллергенам таракана. В группе больных ПС выявлена лишь сенсибилизация к эпителию кошки и перхоти собаки.

Определено, что во всех группах обследованных преобладала поливалентная сенсибилизация: 66,7% (n = 6), 83,3% (n = 10) и 75,0% (n = 6), соответственно. Моновалентная сенсибилизация отмечена чаще в группе больных АтД (33,3%) в сравнении с группой больных АБА (8,3%) и ПС (25%). Бивалентная сенсибилизация отмечена лишь в группе больных АБА – 8,3% (n = 1) случаев.

Таким образом, в проведенном исследовании определено наличие аллерген-специфических IgE к пищевым, грибковым, пыльцевым, бытовым, эпидермальным аллергенам в сыворотке крови методом иммуноблотинга с помощью тест-системы Allergy-Q^® в основном в группах больных классическими аллергическими заболеваниями атопического генеза (атопическим дерматитом и атопической бронхиальной астмой) и реже в группе больных псориазом. Высокая частота положительных тестов свидетельствует об эффективности данного метода диагностики атопии in vitro.

Атопическая основа запуска аллергии при псориазе подтверждена в 47,1% случаев (аллерген-специфические IgE) в структуре сенсибилизированных больных по результатам предварительного специфического аллергологического обследования, включая кожное prick-тестирование [2]. Больные ПС с установленной атопией имели отягощенный аллергологический анамнез, сезонные проявления аллергии и положительные результаты кожного prick-тестирования. Следовательно, аллергическое повреждение кожи при псориазе может быть связано с участием в его патогенезе и других иммунопатологических (не-IgE опосредованных) механизмов запуска аллергии [2, 3]. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что больным ПС при наличии диагностических эквивалентов аллергии для выявления причинно-значимого аллергена предпочтительно использовать кожное prick-тестирование с последующей диагностикой атопии in vitro

Заключение

Система Allergy-Q^® – это скрининговое исследование определения аллерген-специфических IgE к различным аллергенам методом иммуноблотинга [6, 8]. Отличительными особенностями данного метода по сравнению с мультиплексными анализами являются внутренняя калибровка с использованием 5 стандартных измерений уровня содержания аллерген-специфического иммуноглобулина Е и снижение требований к образцу. Измерение концентрации специфического иммуноглобулина Е с целью детекции причинно-значимого аллергена должно быть максимально точным. Allergy-Q^® можно использовать для количественного измерения специфического иммуноглобулина Е. Стандартный иммуноферментный анализ на аллергены имеет пороговую концентрацию антител на уровне 0,35 МЕ/мл. Преимуществами мультиплексного набора Allergy-Q^® для обнаружения аллерген-специфических IgE в сыворотке крови являются небольшое количество образца крови и короткое время проведения теста [6, 8]. В исследованиях, проведенных в корейской популяции, система Allergy-Q^® продемонстрировала высокий процент соответствия (> 85%) в сравнении с флуоресцентным иммуноферментным анализом ImmunoCAP^® [6, 8].

В настоящем исследовании система Allergy-Q^® показала совпадение с предварительными данными специфического аллергологического обследования. Все это позволяет предположить, что использование метода иммуноблотинга с помощью системы Allergy-Q^® может быть высокоэффективным альтернативным другим методам диагностики атопии in vitro.