Modern problems of sensitization to panallergens

T. M. Zheltikova; Желтикова Т. М.; I. G. Akhapkina; Ахапкина И. Г.; A. B. Antropova; Антропова А. Б.; A. Yu. Konishcheva; Конищева А. Ю.; S. A. Mazurina; Мазурина С. А.; M. A. Mokronosova; Мокроносова М. А.

doi:10.46235/1028-7221-16598-MPO

Modern problems of sensitization to panallergens

Authors: Zheltikova T.M.¹, Akhapkina I.G.¹, Antropova A.B.¹, Konishcheva A.Y.¹, Mazurina S.A.¹, Mokronosova M.A.¹
Affiliations:
1. Mechnikov Research Institute for Vaccines and Sera
Issue: Vol 27, No 4 (2024)
Pages: 907-912
Section: SHORT COMMUNICATIONS
Submitted: 18.03.2024
Accepted: 02.04.2024
Published: 25.10.2024
URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/16598
DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-16598-MPO
ID: 16598

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Pan-allergens are molecules, mainly proteins of various families, responsible for cross–reactivity to a wide range of related and unrelated allergens. The clinical significance of having sensitization to some pan-allergens, for example, nsLTP, parvalbumins, storage proteins grows from the fact that severe, generalized reactions can develop, for example, nsLTP syndrome. Sensitization to pan-allergens depends on many factors, such as geographical location, age, food preferences, socioeconomic characteristics of the patient. The aim of the study is to identify the pattern of the sensitization to various molecules of pan-allergens in patients with allergic diseases living in the central part of Russia.

We analyzed the sera of a total of 556 patients with allergic diseases in a multiplex enzyme immunoassay. Six profilin molecules, 2 polcalcin molecules, 12 – nsLTP, and 7 parvalbumin molecules were used.

The frequency of IgE-ab to profilins in patients in central Russia is low (5-7%). At the same time, almost all patients with IgE-ab to profilins have IgE-ab to Bet v 1 (PR-10) and concomitantly to other profilins. In this regard, Bet v 1 can be considered as a primary sensitizer. The peculiarity of sensitization to polcalcins and LTPs was the low frequency of detection of IgE-ab to them (from 0.2% to 3%). At the same time, neither the nsLTP molecules of a peach, nor even apples, which are often consumed in central Russia, provoke the development of nsLTP syndrome. The detection rate of IgE-ab to parvalbumin in the sera of all patients with allergic reactions is also relatively not high and is 7-10%. Whereas the frequency of detection of IgE-ab to parvalbumins in the sera of patients with fish allergy is very high and reaches 63-90%. As a rule, IgE-ab are detected to all molecules, i.e., for parvalbumins of all studied fish species.

The sensitization profile to profilins, polcalcins, nsLTP and parvalbumins in patients living in central Russia has its own unique characteristics. One of the primary sensitizers in patients with sensitization to pollen of wind-pollinated trees is Bet v 1 (PR-10 homologue), IgE-ab to which was detected in 42% of patients. The detection rate of IgE-ab for various molecules of pan-allergens in general was low as follows: profilins – 5-7%, polcalcins – 0.5%, nsLTP – 0.2-3%, and parvalbumins – 7-10%.

Keywords

allergy, pan-allergens, profilins, polcalcin, parvalbumin, nsLTP, allergy molecular diagnostics

Full Text

Введение

Паналлергены – молекулы, преимущественно белков различных семейств, ответственные за перекрестную реактивность к широкому спектру родственных и неродственных аллергенов. Часто это минорные аллергены. Однако есть и исключения, например Bet v 1. Сенсибилизация к паналлергенам, как правило, протекает как ко- или полисенсибилизация, причем моносенсибилизация паналлергеном формируется редко. Сенсибилизация к паналлергенам зависит от многих факторов: географического проживания, возраста, пищевых пристрастий, социально-экономических особенностей пациента.

В настоящее время происходит переосмысление, переоценка общепринятых представлений о клинической значимости различных аллергенных молекул, в том числе и паналлергенов: профилинов, тропомиозинов, полкальцинов и др. Аллергические реакции на паналлергены различны: от орального синдрома до тяжелых, немедленно развивающихся системных реакций вплоть до анафилаксии. К таким белкам относятся белки хранения, белки, неспецифические переносчики липидов (nsLTP), тропомиозины, парвальбумины и др. К другим белкам развиваются локальные, преимущественно, местные, оральные симптомы (профилины, PR-10 и др.). Однако не все так однозначно. В настоящее время в научных публикациях появляются данные о тяжелых анафилактических реакциях у пациентов с моносенсибилизацией к Bet v 1-гомологам (PR-10), которые сразу после физической нагрузки пили яблочный сок [2, 3, 5, 8]. Происходит переосмысление клинического значения сенсибилизации к профилинам. Так, и у пациентов с моносенсибилизацией к профилину, проживающих в районах с высокой экспозицией пыльцы, были зарегистрированы тяжелые аллергические реакции [5].

Таким образом, актуальность исследования обусловлена фрагментарностью данных, а то и их отсутствием, о сенсибилизации пациентов, проживающих в средней полосе России, к различным молекулам пищевых и ингаляционных аллергенов, в том числе и паналлергенов.

Цель исследования – оценить особенности сенсибилизации к молекулам ингаляционных и пищевых паналлергенов у пациентов в средней полосе России.

Материалы и методы

Всего было исследовано 556 сывороток больных с аллергопатологией от 6 до 58 лет. Среди пациентов 256 мужчин (46%) и 300 женщин (54%) в возрасте от 5 до 58 лет. Эти сыворотки были исследованы на выявление IgE-aT к профилинам, полкальцинам, nsLTP. Для изучения частоты выявления IgE-aT к парвальбуминам были использованы 440 сывороток пациентов (из них 211 мужчины (48%) и 229 женщины (52%)) в возрасте от 7 до 52 лет с аллергопатологией. Все пациенты были с диагнозами «атопический дерматит» и/ или «аллергический ринит» и/или «бронхиальная астма», «атопический фенотип» и/ или «пищевая аллергия». Критерии исключения пациентов из исследования: прием цитостатиков или системных стероидов на момент взятия сыворотки крови. В сыворотках пациентов с использованием диагностикума – аллергочипа ALEX² (MacroArrayDX, Вена, Австрия), выявляли IgE – аТ к 300 аллергенам (120 экстрактов и 180 молекул), а также общие IgE-аТ.

Работа одобрена Локальным советом по этике при ФГБНУ НИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова. Выписка из протокола № 8 от 22 ноября 2022 г.

Статистическую обработку количественных данных выполняли с помощью статистических формул программы Microsoft Office Excel 2010 и Statistiсa 6.0.

Результаты и обсуждение

В сыворотках крови 556 пациентов были изучены IgE-аТ к профилинам, полкальцинам и неспецифическим белкам переноса липидов (nsLTP). Была изучена частота выявления IgE-аТ к 6 молекулам профилинов растительного происхождения: Bet v 2 (береза), Cuc m 2 (мускусная дыня), Hev b 8 (латекс), Mer a 1 (пролесник многолетний), Phl p 12 (тимофеевка), Pho d 2 (финиковая пальма). Частота выявления IgE-aT к профилинам у обследованных пациентов невысока и варьирует от 5% до 7% (рис. 1). При этом практически у всех пациентов есть IgE-аТ как к Bet v 1 (гомолог PR-10), так и другим профилинам. При анализе профиля сенсибилизации к профилинам у пациентов только с сенсибилизацией к пыльце, частота выявления IgE-aT к профилинам была выше и варьировала от 11% до 17%.

Рисунок 1. Частота выявления (%) IgE-аТ к PR-10 (Bet v 1), профилинам (Bet v 2, Cuc m 2, Hev b 8, Mer a 1, Phl p 12, Pho d 2) и полкальцинам (Aln g 4, Phl p 7) у пациентов с респираторной аллергией (n = 556)

Figure 1. Frequency (%) of IgE-aT to PR-10 (Bet v 1), profilins (Bet v 2, Cuc m 2, Hev b 8, Mer a 1, Phl p 12, Pho d 2) and polcalcins (Aln g 4, Phl p 7) in patients with respiratory allergies (n = 556)

Были изучены IgE-аТ к 2 молекулам полкальцинов растительного происхождения – Aln g 4 (ольха) и Phl p 7 (тимофеевка). Частота выявления IgE-aT к полкальцинам у обследованных пациентов невысока – всего 0,5% (n = 556) (рис. 1). При анализе больных только с сенсибилизацией к пыльце (n = 235), частота выявления IgE-aT к полкальцинам не превышала 1,3%, что ниже, чем в северной и центральной Европе [5, 8]. Наиболее часто выявляли IgE-аТ к Bet v 1 (гомологу PR-10) мажорному, клинически значимому аллергену пыльцы березы – у 42% пациентов. Это сопоставимо с профилем сенсибилизации пациентов с аллергией на пыльцу деревьев в некоторых странах, в первую очередь в странах северной и центральной Европы [5].

Таким образом, географической особенностью профиля сенсибилизации пациентов средней полосы России к профилинам являются невысокая частота выявления IgE-aT к ним (5-7%). При этом практически у всех пациентов с IgE-аТ к профилинам есть IgE-аТ как к Bet v 1 (PR-10), так и профилинам других растений. В этой связи можно рассматривать Bet v 1 в качестве первичного сенсибилизатора.

Были изучены IgE-аТ к 12 молекулам nsLTP: Act d 10 (киви), Api g 2, 6 (cельдерей), Ara h 9 (арахис), Art v 3 (полынь), Cor a 8 (фундук), Fra a 1+3 (земляника), Jug r 3 (грецкий орех), Pru p 3 (персик), Mal d 3 (яблоко), Sola l 6 (томаты), Vit v 1 (грейпфруты). Частота выявления IgE-аТ к молекулам nsLTP невысока и варьирует от 0,2% до 3% (рис. 2). Наиболее часто в 33% сывороток регистрировали IgE-аТ к молекуле земляники (Fra a 1+3). Однако это, по сути, две объединенные молекулы. Fra a 1 – это гомолог Bet v 1 (PR-10) и только Fra a 3 – nsLTP. В этой связи основной IgE-ответ идет, по-видимому, на Fra a 1 гомолог Bet v 1.

Рисунок 2. Частота выявления (%) IgE-аТ к PR-10 (Bet v 1) и nsLTP у пациентов с респираторной аллергией (n = 556)

Figure 2. Frequency (%) of IgE-aT to PR-10 (Bet v 1) and nsLTP in patients with respiratory allergies (n = 556)

Таким образом, особенностью IgE-ответа наших пациентов является низкая частота выявления nsLTP-антител. При этом ни nsLTP персика, ни даже яблок, которые часто едят в средней полосе России не провоцируют развитие nsLTP-синдрома. Наиболее часто пациенты реагируют на PR-10 пыльцы березы (Bet v 1), который и в этих случаях также можно рассматривать, как первичный сенсибилизатор.

Из 440 сывороток в 48 (11%) были выявлены IgE-аТ против парвальбуминов. Всего в исследовании было использовано 7 молекул парвальбуминов: из сельди (Clupea harengus) – Clu h 1, карпа (Cyprinus carpio) – Cyp c 1, атлантической трески (Gadus morhua) – Gad m 1, лосося (Salmo salar) – Sal s 1, атлантической макрели (Scomber scombrus) – Sco s 1, тунца (Thunnus albacares) – Thu a 1, рыбы-меч (Xiphias gladius) – Xip g 1.

Частота выявления IgE-aT к парвальбуминам в сыворотках всех пациентов с аллергическими реакциями не высока и составляет 7-10% (рис. 3). Тогда как частота выявления IgE-aT к парвальбуминам в сыворотках пациентов с аллергией на рыбу очень высока и достигает 63-90%. Как правило, выявляют IgE-aT сразу ко всем молекулам, т. е. к парвальбуминам всех исследуемых видов рыб. Концентрация IgE-aT к парвальбуминам варьирует от 0,3 kU_A/L до 49,13 kU_A/L. При этом у 44% пациентов (21 из 48) выявляют очень высокие концентрации IgE-aT к парвальбуминам – больше 15 kU_A/L.

Рисунок 3. Частота выявления (%) IgE-аТ к парвальбуминам у пациентов с респираторной аллергией (n = 440)

Figure 3. Frequency (%) of IgE-aT to parvalbumins in patients with respiratory allergies (n = 440)

Профилины, полкальцины, парвальбумины и nsLTP-белки, паналлергены, ответственные за перекрестную реактивность. Клиническое значение сенсибилизации к молекулам nsLTP и парвальбуминам связано с тем, что могут развиваться тяжелые, генерализованные состояния, например, nsLTP-синдром [5, 8, 9]. Однако в настоящее время пересматривают значение сенсибилизации к профилинам и полкальцинам, которую ранее считали не имеющей большого клинического значения. Поступает все больше сведений о тяжелых, системных аллергических реакциях на эти белки [1, 9]. Однако особенность сенсибилизации к этим белкам зависит от разных факторов, в том числе и климато-географических, социально-экономических и т.д. [1, 7].

Профилины отвечают за перекрестную реактивность между пыльцой, латексом и растительной пищей [5]. В первую очередь сенсибилизация к профилинам ассоциируется с аллергией на пыльцу трав и на плоды растений семейства тыквенных (огурцы, тыквы, цукини, дыни, арбузы и т. д. Ранее его не считали клинически значимым аллергеном. Современные данные меняют эту ситуацию и убедительно подтверждают необходимость пересмотра ранее принятой парадигмы в отношении профилинов [10]. Полученные данные свидетельствуют о том, что в ряде случаев сенсибилизация к профилинам может проявиться в виде системных, жизнеугрожающих аллергических реакций. Профилины способны вызывать IgE-реакцию у 10-60% пациентов с аллергией на пыльцу [8]. Как правило, сенсибилизация к профилинам следует за сенсибилизацией к первичному, основному аллергенному компоненту пыльцы, часто это аллергены пыльцы трав. Однако, в зависимости от географических регионов, аллергены пыльцы березы могут действовать как первичные сенсибилизаторы [10]. В средней полосе России первичным сенсибилизатором также являются аллергены березы, в первую очередь Bet v 1.

Роль профилинов как пищевого аллергена долгое время недооценивали. В настоящее время до ٥٠٪ пациентов с пищевой аллергией на растительную пищу имеют сенсибилизацию к профилинам [5, 8]. Так, например, в северо-западных регионах Испании, где частота выявления IgE-аТ к аллергенам пыльцы трав достигает 76% и выше, сенсибилизация к профилинам также высока – до 50% [1]. У пациентов в средней полосе России частота выявления IgE-аТ к профилинам, в том числе и березы (Bet v 2) невысока и варьирует от 5% до 7%. Тогда как частота выявления IgE-аТ к Bet v 1 достигает 42%.

Полкальцины – это белки, которые присутствуют только в пыльце деревьев и трав, но не фруктах и овощах, т. е. не связаны с пищевой аллергией в отличие от профилинов и nsLTP [5, 8]. Одним из наиболее клинически значимых полкальцинов является Phl p 7 из Phleum pratense (тимофеевка). Полкальцины, как и профилины, в некоторых регионах считаются второстепенными аллергенами. Частота выявления сенсибилизации к полкальцинам варьирует в разных странах от 5% до 46% [5, 8]. В нашем исследовании частота выявления пациентов с IgE-аТ к полкальцинам не превышала 0,5%. Сенсибилизация к полкальцинам в настоящее время рассматривют как маркер более длительной, медленной сенсибилизации и более тяжелого течения аллергических заболеваний.

nsLTP – неспецифические белки переноса липидов присутствуют в яблоках, персиках, абрикосах, вишне, сливе, груше, малине, клубнике и шелковице и т. д. Они являются клинически значимыми аллергенами и в основном находятся во внешних тканях, кожуре фруктов. Клиническое значение nsLTP связано с тем, что эти молекулы являются как пыльцевыми, так пищевыми аллергенами и провоцируют тяжелые, генерализованные состояния – nsLTP-синдром [8, 9]. Специфическим аспектом синдрома nsLTP является выраженные географические особенности в сенсибилизации. Тяжелые клинические проявления, вызванные IgE-aT к nsLTP, обычно выявляют у пациентов, проживающий в регионах Средиземного моря. В центральной и северной Европе, как и средней полосе России, наиболее часто регистрируют легкие клинические проявления синдрома оральной аллергии, которые связаны с IgE-aT на пыльцу березы (Bet v 1 и Bet v 2). Частота выявления IgE-aT к nsLTP у наших пациентов была невысока и варьировала от 0,2% до 3,0%.

В разных странах распространенность пищевой аллергии на различные виды рыб варьирует от 10% до 40% среди пациентов с пищевой аллергией [5, 8]. Парвальбумин – мажорный аллерген рыб, обладающий высокой аллергенностью. IgE-аТ на парвальбумины выявляют у 90-95% пациентов с аллергией на рыбу [5, 8]. Однако у разных видов рыб аллергенность парвальбуминов различна [11]. Парвальбумины содержатся в мускульной ткани и кожных покровах рыб и являются паналлергенами, ответственными за перекрестную реактивность между различными видами. В Международной номенклатуре аллергенов (Allergen Nomenclature) [12] представлены 22 молекулы парвальбуминов из 20 видов рыб. Эти белки устойчивы к действию высоких температур и пищеварительных ферментов. Однако аллергические реакции вызывают и термически обработанная рыба. Зачастую парвальбумины провоцируют не только оральный аллергический синдром, но и более тяжелые (в том числе системные) аллергические реакции, вплоть до анафилаксии [7]. В многочисленных исследованиях, проведенных в различных странах, было продемонстрировано, что сенсибилизация к одному и тому же пищевому продукту, в том числе и парвальбуминам рыб, в различных странах имеют различные клинические проявления [5, 8]. Безусловно, в основе этого феномена лежит как генетическая предрасположенность к развитию того или иного типа ответа на аллерген, так и социальные, экологические, культурные и экономические факторы [11]. Так, особенностями сенсибилизации у наших пациентов были невысокая частота выявления аллергии на рыбу (11%), в том числе и на парвальбумины, которая составляла 7-10%. При этом частота выявления IgE-aT к парвальбуминам среди пациентов с аллергией на рыбу была очень высока и достигала 63-90%, что сопоставимо с данными других исследователей [5, 8]. Почти у половины пациентов с аллергией на рыбу (44%) выявляют очень высокие концентрации IgE-aT к парвальбуминам.

Заключение

Таким образом, характер сенсибилизации к профилинам, полкальцинам, nsLTP и парвальбуминам у пациентов, проживающих в средней полосе России имеет свои особенности. Одним из первичных сенсибилизаторов у пациентов с сенсибилизацией на пыльцу ветроопыляемых деревьев является Bet v 1 (гомолог PR-10), IgE-aT к которому выявляли у 42% пациентов. Частота выявления сенсибилизации к различным молекулам паналлергенов была невысока и составляла: к профилинам – 5-7%, полкальцинам – 0,5%, nsLTP – 0,2-3%, и парвальбуминам – 7-10%.

About the authors