Jian Yi Soh

1 Departamentul de Pediatrie, Institutul Național de Copii Khoo Teck Puat, Spitalul Național Universitar, Singapore 119228, Singapore.

alergeni

2 Departamentul de Pediatrie, Școala de Medicină Yong Loo Lin, Universitatea Națională din Singapore, Singapore 119077, Singapore.

Chiung Hui Huang

1 Departamentul de Pediatrie, Institutul Național de Copii Khoo Teck Puat, Spitalul Național Universitar, Singapore 119228, Singapore.

2 Departamentul de Pediatrie, Școala de Medicină Yong Loo Lin, Universitatea Națională din Singapore, Singapore 119077, Singapore.

Bee Wah Lee

1 Departamentul de Pediatrie, Institutul Național de Copii Khoo Teck Puat, Spitalul Național Universitar, Singapore 119228, Singapore.

2 Departamentul de Pediatrie, Școala de Medicină Yong Loo Lin, Universitatea Națională din Singapore, Singapore 119077, Singapore.

Abstract

INTRODUCERE

Alergia alimentară mediată de IgE este o reacție imunitară imediată declanșată de expunerea, de obicei prin ingestie, la alergeni ai alimentelor ofensatoare. Partea alergenului responsabilă de legarea IgE sau epitopul alergenic este de obicei conformațională. Astfel, proteina pliată în forma sa tridimensională contribuie la legarea IgE și la secvențe de aminoacizi care sunt la o anumită distanță în sens liniar, se cuplează cu anticorpul pentru a forma complexul antigen-anticorp responsabil de reacția alergică. Rareori, epitopii sunt pur secvențiali, ceea ce înseamnă că o scurtă secvență liniară de aminoacizi consecutivi între ei este în întregime responsabilă pentru formarea complexului antigen-anticorp.

În schimb, glucidele pe cont propriu sunt slab imunogene. Glucidele se atașează covalent de proteine ​​pentru a forma glicoproteine. Porțiunea glicană a glicoproteinelor mamifere nu este, în general, imunogenă. Acestea sunt comune majorității mamiferelor și, prin urmare, propriul sistem imunitar al mamiferelor dezvoltă toleranță la aceste porțiuni de carbohidrați. În schimb, glicoproteinele nemamifere care sunt diferite de glicoproteinele proprii mamiferului pot induce formarea de anticorpi IgG și, uneori, IgE. Primul exemplu de glican nealergenic este reziduul de fucoză legată α1-6, care este comun atât glicanilor de mamifere, cât și celor de la mamifere. În schimb, resturile de fucoză legată de α1-3 și de xiloză legată de β1-2 ale glicoproteinelor vegetale sunt imunogene, deoarece nu se găsesc la mamifere [1].

S-au scris multe despre epitopii carbohidraților în ultimele patru decenii și, în mod tradițional, s-a crezut că nu pot induce reacții alergice. Cu toate acestea, rapoartele din ultimii ani au răsturnat această ipoteză. Aici, oferim o perspectivă asupra istoriei cercetării epitopilor glucidici în alergia alimentară și a dovezilor actuale în acest domeniu.

METODE

Am efectuat o căutare în PubMed folosind termenii „carbohidrați și alergie alimentară”, „determinanți ai carbohidraților reactivi încrucișați” și „galacto-oligozaharidă”. Nu au existat restricții de limbă sau perioadă de timp. Listele de referință ale articolelor recuperate au fost, de asemenea, căutate pentru literatura relevantă pentru subiect. Au fost incluse doar articolele relevante pentru subiectul acestei revizuiri. Au fost identificate 1.607 de articole folosind aceste criterii. După examinarea rezumatelor, 38 de articole relevante au fost recuperate și listele de referințe au fost revizuite pentru a obține alte 24 de articole.

DETERMINANȚI CARBOHIDRATICI REACTIVI

Aalberse și colab. [2] a fost pionierul termenului determinanți ai carbohidraților reactivi încrucișați (CCD). În această lucrare, autorii au demonstrat în mod sistematic că alergenul care cauzează legarea nespecifică a IgE în serul donatorilor lor este probabil un carbohidrat care a fost rezistent la căldură și este puțin probabil să aibă semnificație clinică, observații care, în general, s-au păstrat adevărate de-a lungul deceniilor. Multe studii din [3, 4, 5,6] susțin opinia predominantă că CCD a fost adesea responsabil pentru inducerea IgE specifice la pacienții asimptomatici. Absența simptomelor se datorează lipsei activității biologice a lanțului de zahăr [4, 7, 8, 9].

CCD-urile sunt prezente în multe plante, inclusiv alergeni alimentari, arahide, kiwi, cartofi, orez. S-a demonstrat că îndepărtarea compusului carbohidrat din glicoproteina alergenică reduce legarea IgE în testul in vitro [1]. Cele mai multe anti-CCD IgE sunt induse de expunerea la polen de iarbă și de înțepături de himenoptere [2, 9, 10]. De asemenea, a fost raportată o asociere cu consum semnificativ de alcool [11, 12, 13, 14, 15]. Diverse studii pun prevalența IgE anti-CCD la aproximativ 20-37% dintre pacienții cu alergie la polenul de iarbă și veninul insectelor [9, 16, 17, 18]. De asemenea, pare să existe variații ale prevalenței în funcție de vârstă; Holzweber și colab. [19] au examinat serurile a 6.220 de pacienți cu suspiciune de sensibilizare la polen, alimente sau veninuri de insecte și au constatat că vârful apariției anticorpilor anti-CCD a fost la adolescenți, la 36% din cohortă.

Cu toate acestea, nu se cunoaște adevărata prevalență a IgE anti-CCD în populația generală. Cel mai mare studiu transversal al unei cohorte neselectate până în prezent care implică alergie alimentară și CCD a fost realizat de Amoah și colab. [20] al școlarilor din Ghana, cu scopul de a evalua alergia la arahide într-o populație în care prevalența alergiei la arahide este scăzută. Autorii au descoperit că 17,5% (233/1.328) din cohorta lor testată prezentau IgE specifică pentru arahide; ca și în cazul studiilor anterioare care au găsit CCD responsabil pentru rezultatele fals pozitive ale IgE, majoritatea au avut teste negative ale înțepăturii pielii și doar 21 de copii au raportat simptome la ingestia de arahide. Ei au demonstrat, de asemenea, o corelație puternică între copiii care au avut IgE specifică arahidei, cu IgE anti-CCD; și infecția anterioară cu Schistosoma haematobium fiind un posibil declanșator pentru inducerea reactivității încrucișate, probabil din nou prin intermediul CCD.

Pentru a discuta structurile moleculare ale diferitelor CCD-uri și coroborarea lor cu simptomele lor biochimice și (lipsa) clinice, recomandăm o lucrare de revizuire excelentă, care oferă, de asemenea, o explicație aprofundată a evoluției cunoștințelor privind CCD-ul de-a lungul deceniilor. [21]. Pentru a rezuma, plantele au N-glican comun între ele și care nu se găsesc la oameni pot fi imunogene. Unii dintre acești N-glicani se găsesc și la insecte, viermi paraziți și melci. În ciuda literaturii abundente despre CCD, studiile au susținut conceptul că acestea erau nesemnificative din punct de vedere clinic. Motivele pentru incapacitatea CCD de a provoca reacții clinice includ incapacitatea lor de a lega încrucișat receptorii IgE pe celulele efectoare, mai ales având în vedere că multe CCD sunt monovalente; și imunoterapie incidentală la CCD la pacienți pe parcursul vieții lor, rezultând în inducerea anticorpilor de blocare de tip IgG4.

Principala dificultate pusă de CCD este testarea IgE in vitro, întrucât scopul acestor teste este de obicei determinarea substanțelor la care pacientul are o adevărată alergie. Pacienții cu anticorpi anti-CCD pot prezenta rezultate IgE pozitive la alergeni multipli cu reacție încrucișată și polen în absența oricăror simptome, rezultând în esență multe falsuri pozitive cu toate complicațiile asociate acestora atât pentru pacient, cât și pentru medic. O istorie clinică bună, împreună cu conștientizarea acestei probleme confuze, va elimina dorința de a testa IgE la mai multe substanțe cu relevanță discutabilă - un scenariu cu care se confruntă în mod obișnuit specialiștii în alergii, în care pacientul intră pe ușa clinicii și cere să "testeze pentru tot, pentru că nu sunt siguri la ce sunt alergici ”. Un alt exemplu este în stabilirea imunoterapiei cu venin, întrucât este posibilă distincția între dublă sensibilitate și dublă reactivitate la veninul de albine și de viespe în scopul imunoterapiei, dar presupune o muncă suplimentară - în mod tradițional, testarea inhibiției.

Unele studii anterioare implică faptul că testele de înțepare a pielii par a fi mai specifice decât și, prin urmare, superioare testelor de IgE in vitro [3, 4] într-un scenariu în care este implicat CCD, cu condiția să nu existe contraindicații pentru efectuarea testului de înțepare a pielii la pacient. . Diagnosticul rezolvat de componente este un alt mijloc de depășire a acestei probleme [22, 23, 24, 25, 26], deși există trei avertismente. În primul rând, proteinele recombinante utilizate trebuie să fie lipsite de CCD. În al doilea rând, interpretarea componentelor specifice trebuie să ia în considerare faptul că alergenii la care reacționează pacienții vor varia geografic, așa cum sa descris în alergia la arahide [27]. În cele din urmă, diagnosticarea rezolvată de componente necesită expertiză tehnică specifică și, prin urmare, nu sunt la fel de disponibile în multe părți ale lumii.

Eliminarea implicării CCD în testarea in vitro este ideală. Periodatul, care este un agent oxidant puternic, continuă să fie utilizat pentru a elimina CCD în scopuri de cercetare, dar are efectul nedorit de a reduce posibil efectul antigenic al proteinei cuplate [28, 29]. Studii mai recente care utilizează blocanți CCD [19], plante cu reducere CCD [30] și microarrays de supraveghere a rezonanței plasmonice care utilizează epitopi peptidici și carbohidrați [31] arată promițătoare în îmbunătățirea preciziei diagnostice a testelor IgE in-vitro.

ALERGENII ALIMENTARI ASIATICI: CUIȘUL ȘI OREZUL PĂSĂRILOR

Într-o notă mai regională, descriem doi alergeni alimentari consumați mai frecvent în regiunea asiatică. Epitopii lor alergenici par să implice carbohidrați. Păsările chinezești sunt păsări găsite în regiunea Asiei de Sud-Est, precum și pe insulele Pacificului și oceanelor indiene. Cuiburile lor sunt considerate delicatese alimentare, în special în Asia, și sunt de obicei fierte dublu cu diferite ingrediente, cum ar fi zahărul de piatră, pentru a face supă. Substanța care cimentează cuibul, care provine de la swiftletul masculin, este o glicoproteină care este compusă din 9% acid sialic, 7,2% galactozamină, 5,3% glucozamină, 16,9% galactoză, 0,7% fucoză, iar restul fiind proteine ​​și cenușă anorganică [ 32]. Cazurile de anafilaxie la cuibul de păsări au fost, la un moment dat, cea mai frecventă cauză de anafilaxie în Spitalul Național Universitar din Singapore [33], iar autorii observă în fiecare an cazuri noi în fiecare an.

Studiul ulterior [34, 35] a elucidat o proteină de 66 kDa care și-a pierdut capacitatea de legare a IgE la tratamentul cu periodat, dar nu la încălzire, sugerând că fragmentul carbohidrat a fost necesar pentru a induce o reacție alergică. Datele privind secvențierea aminoacizilor componentului peptidic al proteinei au sugerat omologie precursorului ovoinhibitorului la pui, dar este puțin probabil să fie semnificativ, deoarece puiul este un aliment ingerat în mod obișnuit în țară, totuși niciunul dintre pacienți nu a avut alergie la pui. Structura acestei glicoproteine ​​nu a fost încă elucidată.

Un alt alergen alimentar tipic regiunii asiatice este orezul. Orezul este sămânța Oryza sativa și este un aliment de bază în multe părți ale lumii. În ciuda acestui fapt, au fost foarte puține rapoarte de alergie la orez la ingestie [36, 37, 38, 39]. Recent, Trcka și colab. [40] a caracterizat alergenii din orez responsabili de inducerea anafilaxiei la un pacient german, precum și alți 8 pacienți germani care au avut simptome de hipersensibilitate după ingestia de orez. Autorii au descoperit că CCD a contribuit în mod semnificativ la legarea IgE a tuturor alergenilor supuși, inclusiv a celui al alergenului cel mai probabil, o glicoproteină de 56 kDa. Structura glicoproteinei nu a fost încă elucidată.

BUCĂTURI DE BICI, ALERGIE DE CARNE ROSIE ȘI CETUXIMAB

Adevărul că lanțurile de zahăr de pe glicoproteine ​​nu au nicio semnificație clinică a fost din ce în ce mai contestat în ultimii ani.

Cea mai mare parte a literaturii s-a concentrat asupra alergiilor la carnea roșie, unde consumul acestei cărni are ca rezultat reacții anafilactice, unice pentru tendința lor de a avea o prezentare întârziată la câteva ore după ingestie. Reacțiile apar ca urmare a legării IgE la oligozaharida galactoză-α-1,3-galactoză (α-Gal), care este un lanț de zahăr întâlnit în mod obișnuit ca parte a glicoproteinelor și glicolipidelor la mamifere.

Recunoașterea rolului pe care α-Gal l-a jucat în alergie a apărut pentru prima dată în 2008, când Chung și colab. [41] au investigat serurile pacienților care au prezentat reacții de hipersensibilitate după ce au primit cetuximab. Autorii au demonstrat o corelație aproape perfectă (r = 0,92) între anticorpii IgE împotriva α-Gal cu anticorpii care se leagă de cetuximab. Întâmplător, au observat, de asemenea, coexistența anticorpilor împotriva proteinelor pisicii, câinilor și cărnii de vită și au continuat să arate că legarea anticorpilor IgE împotriva proteinelor pisicii, câinilor, cărnii de vită și a porcului și cetuximab ar putea fi inhibată de α-Gal solubil și ar putea să fie absorbit din ser cu tiroglobulină porcină, care este, de asemenea, glicozilată cu α-Gal.

Anul următor, cercetătorii de la Universitatea din Virginia [42] au publicat o serie de 24 de pacienți care au avut reacții alergice la 3 până la 6 ore după ingestia de carne de vită, porc sau miel, cu experimente de absorbție care indica IgE specific α-Gal ca fiind probabil vinovat. Rezultatele testului de înțepare a pielii au fost disproporționat de mici, în raport cu ceea ce s-ar aștepta în mod normal pentru un alergen proteic. O asociere a alergiilor la carnea roșie cu mușcăturile de căpușe în istoria pacienților a fost remarcată pentru a se potrivi cu un raport anterior de van Nunen și colab. [43] în 2007, înainte de publicarea oficială [44]. Inferența că agentul sensibilizant la α-Gal ar putea fi mușcătura anterioară a căpușei la acești pacienți a fost confirmată de lucrările ulterioare care arată că Amblyomma americanum [45], Ixodes ricinus [46] și Ixodes holocyclus [44] ar putea fi sensibilizatorul principal . Hamsten și colab. [46] a continuat să găsească o asociere puternică între sensibilizarea mușcăturilor de căpușe și grupele sanguine B-negative la pacienții lor.

De atunci, au fost publicate mai multe rapoarte de cazuri și serii mici [47, 48, 49, 50, 51] care descriu asocierea dintre anticorpi la α-Gal și alergia la carnea roșie. Commins și colab. [52] a demonstrat recent reproductibilitatea anafilaxiei întârziate la carnea roșie la pacienții cu IgE la α-Gal prin provocări alimentare deschise. De remarcat este faptul că triptaza serică a fost crescută doar într-o minoritate din provocările pozitive.

ALERGIA GALACTO-OLIGOSACCHARIDE

Alergia la lichidul corporal al stropii de mare, Styela plicata, este o formă de astm profesional întâlnită la lucrătorii de la fermele de stridii din prefectura Hiroshima, Japonia. Inhalarea particulelor din stropul de mare provoacă boli ale căilor respiratorii, care se manifestă ca rinită și astm. Epitopii activi alergenic sunt oligozaharitoli din antigenul H al stropii de mare [53, 54].

Deși altfel s-a crezut că epitopii carbohidrați nu au nicio semnificație clinică în alergie, știm acum că alergia la galacto-oligozaharide (GOS) sfidează această ipoteză; primul raport de alergie la GOS a fost la aceiași shuckers de stridii din Hiroshima, Japonia [55] care au băut o băutură cu acid lactic în noiembrie 1991. GOS sunt carbohidrați nedigestibili, stabili la căldură, care conțin 2-6 unități de zahăr în lungime, produse de β -galactozidaza care transferă galactoza către restul lactozei [56]. Spre deosebire de epitopul α-Gal care este legat de proteine, GOS este un alergen unic, deoarece este un carbohidrat pur. GOS stimulează creșterea lactobacililor și a bifidobacteriei în intestin, care este asociată cu efecte dorite, cum ar fi îmbunătățirea constipației [57] și scăderea riscului de cancer la un model de șobolan [58].

Deși băutura cu acid lactic era o băutură disponibilă în mod obișnuit, consumată în cantități mari în toată Japonia în acel moment, simptomele au fost raportate numai la pacienții care au avut în trecut o expunere la stropirea de mare într-o fermă de cultură de stridii. Toți cei opt pacienți [55] au avut reacții de hipersensibilitate de tip imediat la ingestia băuturii, dintre care patru aveau, de asemenea, alergie activă la stropire de mare în acel moment. 30% din GOS conținute în băuturile ingerate de pacienți au legat 1-3 sau 1-6 de două molecule de galactoză cu glucoză, în timp ce restul de 70% a fost cel de 1-3 sau 1-6 legare de 3 până la 6 molecule de galactoză . Autorii au demonstrat GOS care a dat rezultate pozitive la testele de zgârieturi și testele de eliberare a histaminei au avut mai mult de patru molecule de zaharide legate prin legarea 1-3 sau 1-6. Reactivitatea încrucișată a fost observată între anticorpul GOS și antigenul stropit de mare, sugerând că antigenele stropite de mare au fost sensibilizatorul principal la acești pacienți cu alergie la GOS.

Ulterior, nu au existat alte rapoarte de alergie la GOS până la introducerea unui nou produs cu lapte suplimentat cu GOS. În termen de o lună de la introducerea sa în 2009, medicii pediatri din orașul Ho Chi Minh, Vietnam, au observat că au existat reacții alergice la copiii care au luat această formulă [59]. Aproximativ în același timp, oamenii din Singapore, cunoscuți ca fiind toleranți la laptele de vacă, au început să dezvolte anafilaxie după ce au luat formula de lapte suplimentată cu GOS. Chiang și colab. [60] au evaluat 5 pacienți, toți fiind atopici, și au demonstrat sensibilizarea IgE prin teste de înțepare a pielii și teste de activare bazofilă la GOS și fracțiuni de GOS care conțin 3 unități de zahăr sau mai mult, dar nu la ceilalți vinovați potențiali din formula ingerată: proteine ​​din laptele de vacă și fructo-oligozaharide cu lanț lung. GOS este un amestec de oligozaharide cu până la 7 unități de zahăr în lungime. Numărul de configurații posibile pentru GOS crește exponențial cu fiecare porțiune de zahăr suplimentară. Un exemplu al structurilor posibile ale GOS cu doar 3 unități de zahăr este ilustrat în Tabelul 1 .

tabelul 1

Configurații posibile de legătură ale componentei galacto-oligozaharidei cu 3 unități de zahăr