Titelaufnahme

Titel
Cross-reactive allergens and antibody responses in the birch pollen-plant food syndrome / submitted by Eva Elisabeth Guhsl
Verfasser / VerfasserinGuhsl, Eva Elisabeth
Begutachter / BegutachterinRadauer, Christian
Erschienen2014
UmfangXI, 91 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Bet v 1 / Birkenpollenallergie / Immunglobulin / Kreuzreaktivität / Nahrungsmittelallergie / Vig r 6
Schlagwörter (EN)Bet v 1 / birch pollen allergy / cross-reactivity / food allergy / immunoglobulin / Vig r 6
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-1034 Persistent Identifier (URN)
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Cross-reactive allergens and antibody responses in the birch pollen-plant food syndrome [10.22 mb]
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Zusammenfassung (Englisch)

In Northern and Central Europe, birch pollen allergy is one of the most important causes of allergic rhino-conjunctivitis and bronchial asthma. In addition, birch pollen allergy is frequently associated with food allergies to fruits, legumes and nuts due to IgE cross-reactivity between the major birch pollen allergen, Bet v 1, and homologous food allergens from the pathogenesis-related proteins subfamily PR-10. Up to now, only one allergen with low sequence identity to Bet v 1 outside the PR-10 subfamily, Act d 11 from kiwi fruit, has been published. Therefore, one aim of this thesis was to assess the allergenicity of the cytokinin-specific binding protein from mung bean, which is distantly related to Bet v 1, and the significance of its low sequence identity for cross-reactivity.

Birch pollen allergic patients were recruited in two allergy outpatient clinics in Vienna, interviewed on their allergic reactions and tested for pollen and food allergies by common in vitro and in vivo diagnosis. Allergens were expressed in Escherichia coli and purified through chromatographic methods. Allergen-specific immunoglobulin levels were measured by ELISA and cross-reactivity determined by inhibition assays. Additionally, basophil degranulation assays were performed to evaluate allergenicity.

We identified cytokinin-specific binding protein as a novel allergen in mung bean sprouts. It was designated Vig r 6.0101 by the IUIS Allergen Nomenclature Subcommittee. Vig r 6 bound IgE from 32% of sera from 60 unselected birch pollen allergic patients and from 63% of 19 patients who were additionally sensitised to mung bean sprouts. Furthermore, we demonstrated its cross-reactivity with Bet v 1 and the PR-10 subfamily member from mung beans, Vig r 1, and its capability of activating basophils sensitised with patients' sera.

Diagnosis of food allergy is complicated by the fact that food allergen- specific IgE is often not associated with allergic reactions. Moreover, the role of other immunoglobulins in the birch pollen-plant food syndrome has been rarely investigated. Therefore, another aim of this thesis was to compare antibody binding of Bet v 1-related allergens from different foods and to evaluate the clinical relevance of allergen- specific IgE, IgG and IgA in the context of food allergy.

All 35 tested birch pollen allergic patients' sera contained IgE specific for Bet v 1, Cor a 1 from hazelnut, Mal d 1 from apple and Pru p 1 from peach, which are allergens with high sequence identities to Bet v 1. In contrast, lower sequence identities and lower IgE binding were observed for Gly m 4 from soybean, Vig r 1 and Api g 1.01 from celeriac. Sera from allergic and non-allergic patients contained allergen-specific IgA, although the allergic group showed higher levels. However, we detected no significant correlation between allergen-specific Ig levels and food-associated symptoms with the only exception of elevated Api g 1.01-specific IgE in celeriac allergic patients. In addition, Mal d 1- specific IgA and Api g 1.01-specific IgE, IgG4 and IgA were significantly associated with higher frequencies of the respective food allergies.

To conclude, cross-reactivity can occur among allergens with high and low sequence identity as long as IgE binding epitopes are sufficient similar. Therefore, distantly related proteins are promising targets to study cross-reactivity and IgE binding epitopes regarding future allergy diagnosis.

Zusammenfassung (Deutsch)

In Nord- und Mitteleuropa ist die Birkenpollenallergie eine der häufigsten Ursachen für saisonale allergische Rhinokonjunktivitis und Bronchialasthma. Birkenpollenallergie ist oft mit allergischen Reaktionen auf Nahrungsmittel wie Obst, Gemüse und Nüsse assoziiert. Ursache dafür ist die Kreuzreaktivität zwischen dem Hauptallergen des Birkenpollens, Bet v 1, und homologen Nahrungsmittelallergenen aus der pathogenesis-related subfamily 10. Das Kiwiallergen Act d 11, das nur eine niedrige Sequenzidentität zu Bet v 1 hat, wurde bisher als einziges Birkenpollen-assoziiertes Allergen beschrieben, das nicht aus dieser Subfamilie stammt. Deshalb bestand ein Ziel dieser Dissertation darin die Allergenität eines weiteren Proteins, das zu Bet v 1 nur entfernt verwandt ist, zu bestimmen und die Bedeutung von Sequenzähnlichkeiten zwischen Allergenen für deren Kreuzreaktivität zu ermitteln.

Birkenpollenallergiker wurden in Wiener Allergiezentren rekrutiert, in Interviews nach ihren Allergien befragt und auf Pollen- und Nahrungsmittelallergien mittels in vitro und in vivo Methoden getestet. In weiterer Folge wurden die für die Studie relevanten Allergene rekombinant hergestellt und mit chromatographischen Methoden aufgereinigt. Allergenspezifische Immunglobulinlevels und Kreuzreaktivitäten zwischen den einzelnen Allergenen wurden mittels ELISA und Inhibitionstests ermittelt. Zusätzlich wurden auch Basophilenaktivierungstests durchgeführt.

Im Rahmen der ersten Studie wurde das cytokinin-specific binding Protein als ein neues Allergen in Mungobohnen identifiziert und erhielt vom IUIS Allergen Nomenklatur Subkomitee die Bezeichnung Vig r 6. Vig r 6 zeigte die Fähigkeit IgE von 32% der Seren unselektierter Birkenpollenallergiker und von 63% zusätzlich Mungosprossen- sensibilisierter Patienten zu binden. Darüber hinaus wurde die Kreuzreaktivität von Vig r 6 mit Bet v 1 und mit einem weiteren Mungobohnenallergen, Vig r 1, gezeigt und seine Fähigkeit demonstriert mit Patientenseren sensibilisierte Basophile zu aktivieren.

Im Serum von Pollenallergikern wird oft nahrungsmittelallergenspezifisches IgE nachgewiesen, das nicht mit allergischen Reaktionen assoziiert ist und somit die Diagnose von Nahrungsmittelallergien erschwert. Die Bedeutung von anderen Immunglobulinen für das Birkenpollen-Frucht-Syndrom wurde bisher kaum beschrieben. Deshalb bestand ein weiteres Ziel dieser Arbeit darin Antikörperbindungen von Bet v 1-homologen Nahrungsmittelallergenen zu vergleichen und die klinische Relevanz von allergenspezifischem IgE, IgG und IgA zu ermitteln.

Ergebnisse der zweiten Studie zeigten, dass alle 35 getesteten Seren der Birkenpollenallergiker IgE spezifisch für Bet v 1, Cor a 1, Mal d 1 und Pru p 1 enthielten. Die Sequenzen dieser Allergene haben große Ähnlichkeit mit der Sequenz von Bet v 1. Im Gegensatz dazu wurden niedrige IgE Bindungslevels für Gly m 4, Vig r 1 und Api g 1.01 gemessen, die nur eine niedrige Sequenzidentität mit Bet v 1 aufweisen. Seren von sowohl allergischen als auch nicht-allergischen Personen enthielten allergenspezifisches IgA, wobei die Levels in der Allergikergruppe höher waren. Insgesamt gesehen konnte keine Korrelation zwischen allergenspezifischen Immunglobulinlevels und nahrungsmittelassoziierten Symptomen beobachtet werden. Nur Api g 1.01- spezifisches IgE war in den Seren von Sellerieallergikern signifikant höher. Zusätzlich waren Mal d 1-spezifisches IgA und Api g 1.01- spezifisches IgE, IgG4 und IgA mit einem häufigeren Auftreten der entsprechenden Nahrungsmittelallergien assoziiert.

Auch Allergene mit niedriger Sequenzidentität können kreuzreaktiv sein, vorausgesetzt ihre IgE bindenden Epitope sind von ausreichender Ähnlichkeit. Somit könnten entfernt verwandte Allergene zu einem besseren Verständnis von Kreuzreaktivität und einer Weiterentwicklung der Diagnostik von Nahrungsmittelallergien beitragen.