Charakterisierung von Fleischallergenen zur verbesserten Diagnose von Fleischallergie

Ungefähr 30 % der Bevölkerung der westlichen Welt leiden an IgE-mediierten Allergien. Allergische Reaktion gegen Nahrungsmittel zählen zu den wichtigsten und gleichzeitig gefährlichsten Typ I Allergien, da diese oft mit lebensbedrohlichen anaphylaktischen Reaktionen auslösen. Das Wissen über allergische Reaktionen, die durch Fleisch verursacht werden ist derzeit noch limitiert. Daher ist das Ziel dieses Projekts die Identifizierung und Charakterisierung von Fleischallergenen von verschiedenen Fleischarten (Geflügel, Rind, Schwein und Lamm). Die identifizierten Allergene werden in bakteriellen Expressionssystemen exprimiert, um rekombinante Allergen zu gewinnen. Diese rekombinanten Fleischallergene werden zuerst hinsichtlich ihrer biochemischen und strukturellen Eigenschaften charakterisiert, und danach wird ihre IgE-Bindungskapazität und allergene Aktivität untersucht. Rekombinante Allergene, die vergleichbare immunologische Eigenschaften wie die korrespondierenden natürlichen Allergene aufweisen, stellen gut charakterisierte Einzelkomponenten der jeweiligen Allergenquelle dar, welche zu einer verbesserten Diagnose von Fleischallergien verwendet werden können. Zusätzlich werden die rekombinanten Fleischallergene auch zur Herstellung von Fleischallergen-spezifischen Kaninchenseren verwendet. Diese Seren werden die Basis zur Entwicklung von Sandwich ELISA Systemen darstellen, die zur Evaluierung von kommerziellen Fleischextrakten, welche zurzeit in der Diagnostik verwendet werden, eingesetzt werden können. Diese ELISA Systeme ermöglichen den Nachweis von Fleischallergenen in Nahrungsmitteln, auch im Rahmen von Hochdurchsatz-Verfahren. In weiterer Folge wird dieses Projekt auch zur Entwicklung von Strategien zur Behandlung von Fleischallergikern führen.

Nahrungsmittelallergien gelten als sehr gefährliche Krankheiten, da sie oft mit lebensbedrohlichen anaphylaktischen Reaktionen verbunden sind. Etwa 0,5% bis 8% der Nahrungsmittelallergien werden durch verschiedene Fleischarten verursacht. Bisher war nur sehr wenig über Moleküle bekannt, die Fleischallergien auslösen können. Innerhalb dieses Projektes ist es nun gelungen, Allergene aus Hühnerfleisch (Myosin-Leichte-Kette 1, bezeichnet als Gal d 7; Myosin-Leichte-Kette 3; Parvalbumin) und Säugetierfleisch (Myosin- Leichte-Kette 1 und Myosin-Leichte-Kette 3 aus Rinder- und Schweinefleisch; Parvalbumin aus Schweinefleisch) zu identifizieren. Diese Proteine wurden in einem bakteriellen Expressionssystem in rekombinanter Form hergestellt und gereinigt. Es zeigte sich, dass alle rekombinanten Proteine IgE-reaktive Moleküle darstellen, die nun zur spezifischen Diagnose von Fleischallergikern zur Verfügung stehen. Da Schweinefleisch das weltweit am häufigsten konsumierte Fleisch darstellt und ein Großteil des Schweinefleischs in Form von Fleischprodukten gegessen wird, beschäftigte sich das Projekt auch mit der Frage, ob Schweinefleischprodukte ebenfalls Allergene enthalten können. Mit Seren von Schweinefleischallergikern wurden verschiedene Schweinefleischprodukte sowie rohes, gekochtes und gegrilltes Schweinefleisch auf das Vorhandensein von Allergenen untersucht. Die Seren erkannten verschiedene Allergene in rohem und gegrilltem Schweinefleisch, in Salami, Prosciutto, Speck, in Extrawurst und in Schinken, jedoch nicht in gekochtem Schweinefleisch, in Blutwurst und in Leberwurst. Massenspektrometrische Analysen ermöglichten die Identifizierung der IgE-reaktiven Proteine als Serumalbumin, Myosin-Leichte-Kette 1 und Parvalbumin. In diesen Experimenten konnte somit gezeigt werden, dass auch Fleischprodukte Allergene enthalten. Bei einer Art von Fleischallergie werden die allergischen Symptome nicht durch Proteine verursacht, sondern durch das auf Glykoproteinen und Glykolipiden vorkommende Zuckermolekül alpha-Gal. Charakteristisch für allergische Reaktionen auf alpha-Gal ist das verzögerte Einsetzen der Symptome erst 3-6 Stunden nach Verzehr von Säugetierfleisch. Diese ungewöhnliche Verzögerung der Symptome könnte durch ein verzögertes Auftreten von alpha-Gal im Blutkreislauf entstehen. Um dies zu untersuchen, analysierten wir den Transport von alpha-Gal enthaltenden Glykolipiden und Glykoproteinen durch intestinale Epithelzellen. Hierbei zeigte sich, dass nur Lipid-gebundenes alpha-Gal, aber nicht Protein- gebundenes alpha-Gal, durch Epithelzellen transportiert wird und so allergische Reaktionen auslösen kann. Es ist bekannt, dass Lipide erst 4 - 5 Stunden nach Nahrungsaufnahme im Blut zu finden sind, während Bestandteile von verdauten Proteinen bereits 1-2 Stunden nach dem Essen den Blutkreislauf erreichen. Wir haben somit den Beweis erbracht, dass das verzögerte Eintreten der Symptome nach Fleischkonsum durch alpha-Gal-Glykolipide verursacht wird.