Charakterisierung pollenassoziierter Nahrungsmittelallergene

Hertha-Firnberg-Stelle T 70Charakterisierung pollenassoziierter NahrungsmittelallergeneKarin HOFFMANN- SOMMERGRUBER29.06.1999 Nahrungsmittelallergien stellen ein Gesundheitsproblem von zunehmender Bedeutung in den Industrieländern dar. Neben der Kuhmilchallergie bei Kleinkindern stellen vor allem Nüsse, Erdnüsse, Obst und Gemüse als Allergieauslöser bei Erwachsenen im Vordergrund. Unverträglichkeit gegen pflanzliche Nahrungsmittel tritt am häufigsten als pollenassoziierte Nahrungsmittelallergie auf. Meist sind die Symptome einer pollenassoziierten Nahrungsmittelallergie lokal zu beobachten, wie oropharyngeale Schwellungen, Brennen und Juckreiz im Mund- und Rachenraum, die als "oral allergy syndrome" (OAS) zusammengefaßt sind. Eine pollenassoziierte Nahrungsmittelallergie entsteht, wenn die bei der Sensibilisierung gegen Pollenallergene gebildeten Immunglobuline mit homologen Strukturen in Nahrungsmitteln reagieren. Bei diesen kreuzreaktiven Allergenen handelt es sich meist um hochkonservierte Proteine, die auch in botanisch weit entfernten Spezies strukturell kaum verändert zu finden sind. Ziel dieses Projektes ist es, kreuzreaktive Allergene in Obst- und Gemüsearten nachzuweisen und zu charakterisieren. Vor allem Sellerieallergene mit höherem Molekulargewicht (40 -60kDa) sind von großer Bedeutung für das "Sellerie-Beifuß-Birken-Gewürz-Syndrom". Diese allergenen Strukturen sind kreuzreaktiv und ubiquitär im Pflanzenreich zu finden. Zur Zeit gibt es keine genauen Daten über diese Proteine, die vor allem zur Klärung von Kreuzreaktivitäten und dem Entstehen vom Sellerie-Beifuß-Birken-Gewürz-Syndrom beitragen könnten. Mit proteinchemischen Techniken sollen einzelne Allergene identifiziert und in weiterer Folge cDNA kloniert werden. Weiters sollen diese allergenkodierenden Sequenzen heterolog exprimiert werden. Neben den etablierten Expressionsmethoden in E. coli ist auch die eukaryontische Expression in der Hefe Pichia pastoris geplant und in weiterer Folge die Herstellung von transgenen Tabakpflanzen. Gleichzeitig sollen die entsprechenden rekombinanten Antikörper als "single chain antibodies" aus einer "phage display library" isoliert werden. Mit gereinigten rekombinanten Allergenen und Antikörpern können entsprechende Immunoassays hergestellt werden, die einerseits die Diagnostik der Nahrungsmittelallergie verbessern. Andererseits sind Aussagen über den spezifischen Allergengehalt in verschiedenen Nahrungsmitteln möglich.

In Mitteleuropa tritt Unverträglichkeit gegen pflanzliche Nahrungsmittel häufig als pollenassoziierte Nahrungsmittelallergie auf, das heißt, dass Allergiker, die auf Baum- und Gräserpollenproteine reagieren, häufig diese Proteine, die auch in Obst- und Gemüsesorten vorkommen, ebenfalls erkennen und mit allergischen Symptomen reagieren. Meist sind die Symptome einer pollenassoziierten Nahrungsmittelallergie lokal zu beobachten, wie Schwellungen, Brennen und Juckreiz im Mund- und Rachenraum, die als "oral allergy syndrome" (OAS) zusammengefasst sind. Eine pollenassoziierte Nahrungsmittelallergie entsteht, wenn die bei der Sensibilisierung gegen Pollenallergene gebildeten Immunglobuline der Klasse E - IgE, im Falle einer Typ 1 Allergie, mit homologen Strukturen in Nahrungsmitteln reagieren. Bei diesen kreuzreaktiven Allergenen handelt es sich meist um hochkonservierte Proteine, die auch in botanisch weit voneinander entfernten Spezies strukturell kaum verändert zu finden sind. Bemerkenswert ist auch, dass ein Großteil der bekannten Allergene zu der Gruppe der "pathogenesis-related proteins" gehört, eine Gruppe von Proteinen, die bei Umweltstress und Pathogenbefall in der Pflanze vermehrt exprimiert werden. In dem vorliegenden Projekt wurden kreuzreaktive Allergene aus Obst- und Gemüsesorten identifiziert und charakterisiert. Homologe Proteine zu Bet v 2, dem Birkenprofilin, wurden als Nahrungsmittelallergene von Paprika und Tomate charakterisiert und die Proteine rekombinant in E. coli hergestellt. Zur Gruppe 10 der pathogenesis-related proteins gehört Bet v 1, das Hauptallergen der Birke. Mitglieder dieser Allergenfamilie wurden aus der Edelkastanie identifiziert und einige weitere Isoformen von Api g 1, dem homologen Protein aus Sellerie. Aus der Gruppe der Thaumatin-ähnlichen Proteine (pathogenesis-related proteins Gruppe 5) wurde das Osmotin-ähnliche Protein aus Paprika als Nahrungsmittelallergen identifiziert. Sellerie (Apium graveolens) repräsentiert eine wichtige Ursache für Nahrungsmittelallergie in Mitteleuropa. Es ist auch am bekannten Birken-Beifuß-Gewürz Syndrom beteiligt. Ein neues Allergen, Api g 5, ein 56 kDa, bzw. 58 kDa Protein wurde chromatographisch aus Proteinextrakten gereinigt. Sequenzvergleiche ergaben, dass dieses Protein zur Gruppe der "berberine-bridge forming enzymes" gehört. Auch diese Proteine üben eine Funktion in der Abwehr der Pflanzen bei Stress oder Pathogenbefall aus. Mit Api g 5 ist das erste hochmolekulare Allergen des Birken-Beifuß- Gewürzsyndroms identifiziert worden. Die N-Glykanstrukturen des sind für die Bindung an spezifischen IgE- Antikörper nötig. Diese Karbohydratstrukturen sind auch bei anderen Proteinen von Sellerie, Birkenpollen und Beifußpollen vorhanden und kreuzreaktiv. Die Untersuchungen der N-Glykane und deren Bedeutung bei der IgE Bindung sind von großer Bedeutung für die Allergiediagnostik und es konnte am Beispiel von Api g 5 in in vivo Tests demonstriert werden, dass sie einen relevanten Einfluß auf die IgE-vermittelten Zellvorgänge ausüben. Die klinische Relevanz dieser Zuckerstrukturen soll in zukünftigen Experimenten ermittelt werden. Basierend auf neuen identifizierten pollenassoziierten Nahrungsmittelallergenen sollen entsprechende Immunoassays etabliert bzw. verbessert werden, die dann einerseits zur Optimierung der herkömmlichen Nahrungsmitteldiagnositk beitragen können und andererseits auch ein wertvolles Instrumentarium darstellen, den Allergengehalt in verschiedenen pflanzlichen sowohl herkömmlichen als auch genetisch modifizierten Nahrungsmitteln zu untersuchen.