wykład 4.docx

Alergeny pokarmowe pochodzenia roślinnego

Plan wykładu

· Rodziny alergenów pochodzenia roślinnego

-prolaminy

-kupiny

-profiliny

-białka PR

•Panalergeny

•Alergeny poszczególnych grup pokarmów

-zboża

-rośliny strączkowe

-warzywa i owoce

-orzechy

-cytrusy

-owoce egzotyczne

Program PROTALL

· PROTALL, FAIR-CT98-4356 - zakładał zbadanie alergenów pochodzenia roślinnego. Prace koncentrowały się na trzech najważniejszych celach:

· Pogłębienie wiedzy na temat czynników mogących w istotny sposób wpływać na białka pokarmów roślinnych, czyniąc je alergenami.

· Opracowanie sposobów i strategii pozwalających na zwiększenie efektywności metod przetwórczych pod względem eliminacji alergenów, a tym samym wpływających na poprawę jakości produktów żywnościowych.

· Opracowanie bazy danych pozwalającej na wyszukanie danych biochemicznych i klinicznych na temat alergenów roślinnych.

· Badania dowiodły, że niemal wszystkie alergeny roślinne to białka ochronne i zapasowe.

· Baza danych - 77 alergenów oraz 48 gatunków roślin

Alergeny pokarmowe

DZIECI

Białka mleka krowiego

Soja

Jaja kurze

Ryby

DOROŚLI

Zależnie od zwyczajów żywieniowych

USA – orzeszki ziemne, orzechy, ryby, skorupiaki

Europa – pszenica, jabłko, seler, kiwi, wiśnia, marchew

Australia – owoce morza

Alergeny roślinne

· Powszechna zdolność do wzbudzania produkcji IgE wśród pokarmów roślinnych

· Duże możliwości wystąpienia reakcji krzyżowych – wspólne lub podobne alergeny

· Duża odporność na ogrzewanie i trawienie enzymatyczne

· Ukierunkowane leczenie – szczepionki przeciwko konkretnych cząsteczkom o aktywności alergogennej

Rodziny białek

· Rodziny białek - białka można zaliczyć do jednej grupy, jeśli są: identyczne w 30% lub więcej, jeśli ich mniejsze jednostki są identyczne lub jeśli ich funkcja i struktura są podobne.

· Nadrodziny białek - mają identyczne mniejsze podjednostki, lub których struktura i funkcja sugeruje możliwość wspólnego ewolucyjnego pochodzenia.

· Większość alergenów pochodzenia roślinnego została zgrupowana w cztery główne nadrodziny, które łączenie obejmują około 60% tych alergenów:

· nadrodzina prolamin

· nadrodzina kupin

· profiliny

· białka związane z głównym alergenem brzozy Bet v 1

Prolaminy

- główna grupa alergenów roślinnych, o dobrej rozpuszczalności w mieszaninie alkohol/woda oraz dużej zawartości proliny i glutaminy.

- 2S albuminy: główna grupa białek obecna w przyprawach; niektóre alergeny orzechów (np. orzechów brazylijskich – Ber e 1) i ziaren (np. sezamu – Ses i 2, żółtej gorczycy – Sin a 1, gorczycy orientalnej – Bra j 1)

- Niespecyficzne białka przenoszące lipidy: w większości odporne na proteolizę, skrajne wartości pH i działanie skrajnych temperatur. Obecne w jabłkach (Mal d 3), orzechach (np. alergen orzechów laskowych Cor a 8, który wykazuje silną krzyżową reaktywność z alergenem brzoskwini Pru p 3), ziarnach i warzywach

- Inhibitory α-amylazy i trypsyny: to białka uczestniczące w mechanizmach obrony roślin przed szkodnikami. Są produkowane przez pszenicę, jęczmień (Hor v 15), żyto (Sec c 1), ryż i kukurydzę.

- Prolaminy zbóż: glutenina i gliadyna pszenicy, secalina żyta i hordeina jęczmienia

- α-globuliny oraz rodzina A9/FIL 1, białka bogate w zhybrydowaną prolinę i indoliny

Białka zapasowe, rodzina Prolamin (2 S albuminy)

Ses i 1 Sezam, Ara h 2 Orzech ziemny,

Bre e 1 Orzech brazylijski

Migdał, Gryka, Orzech nerkowca, Ciecierzyca, Gorczyca, Pistacje, Rzepak, Soja, Słonecznik ziarno, Rzepa, Orzech włoski

Lipidowe białka transferowe

· LTPs nie są trawione przez pepsynę - należą do groźnych alergenów.

· Struktura stabilizowana przez 4 mostki dwusiarczkowe co daje dużą stabilność i indukuje pierwotne uczulenie na surowe owoce jak komercjalne soki z całych owoców, tłumaczy alergenność skórki owoców rodziny Rosaceae zawierającej LTP - reakcje systemowe po spożyciu.

· Odporne na działanie temperatury. Reakcje alergiczne u osób na nie uczulonych mogą wystąpić po zjedzeniu ugotowanego pokarmu.

· Występują w jarzynach i owocach w tym: w jabłku, w gruszce, w śliwce, marchwi, kiwi, melonie, pomidorze, wielu rodzajach orzechów.

· pulpa owocowa może być dobrze tolerowana, ale skórka owoców indukuje pokrzywkę. Indukują uczulenie drogą pokarmową na owoce bez pyłkowicy.

Nadrodzina kupin

· Kupiny to w większości białka termostabilne, odporne na działanie proteaz, o charakterystycznej beczkowatej budowie (łac. cupa = „beczka”). Rdzeń białka zapewnia stabilne rusztowanie, które powoduje, że białko jest zdolne przetrwać nawet w ekstremalnych warunkach.

· Do nadrodziny kupin zaliczyć możemy:

· Wiciliny (7S globuliny): obecne w fasoli zwykłej (faseolina), fasoli „jaś” (kanawalina), soi (β-konglicyna), a także w orzechach (Jug r 2), orzechach nerkowca (Ana o 1) i sezamie (Ses i 3). Najbardziej znanym alergenem należącym do tej rodziny jest alergen orzeszków ziemnych Ara h 1.

· Leguminy (11S globuliny): alergen orzeszków ziemnych (Ara h 3) i orzechów laskowych (Cor a 9).

· Białka wiążące auksynę (hormony odpowiedzialne za wzrost roślin), sferuliny oraz GLP (germin-like protein), które stanowią największą rodzinę w tej grupie i są białkami biorącymi udział w obronie przed patogenami, należą do niej alergeny pieprzu, pomarańczy i mandarynek.

Białka zapasowe, rodzina kupin: viciliny (7 S globuliny)

Ara h 1 Orzech ziemny, Gly m 5 Soja

Gryka, Orzech nerkowca, kokos, fasolka szparagowa, Orzech laskowy, soczewica, Łubin, Pistacje, Sezam, Orzech włoski

Białka zapasowe, rodzina kupin: Leguminy (11 S globuliny)

Cor a 9 Orzech laskowy,

Ara h 3 Orzech ziemny, Gly m 6 Soja

Migdał, Orzech brazylijski, Gryka, Łubin, Orzech nerkowca, Ciecierzyca, Gorczyca, Pistacje,

Sezam, Orzech włoski

Białka zapasowe

-Występują przede wszystkim w ziarnach, orzechach

- Białka odporne na działanie temperatury i enzymów trawiennych

- Uczulenie na te białka wiąże się z ryzykiem wystąpienia silnych reakcji (wstrząs anafilaktyczny)

- Reakcje krzyżowe pomiędzy nie powiązanymi botaniczne orzechami i ziarnami, ryzyko reakcji zwiększa się wraz z wiekiem.

- Występowanie w postaci ukrytych dodatków do wyrobów cukierniczych

Profiliny

- Profiliny zakotwiczone są po cytoplazmatycznej stronie błony komórkowej

- pełnią rolę w dynamice cytoszkieletu - komórki mogą się poruszać oraz zmieniać kształt odpowiednio do potrzeb.

- Profiliny to wspólny pan alergen świata roślinnego (odkryty 1991-1992)

- udział w reakcjach krzyżowych

- białka termolabilne, o masie cząsteczkowej 12-15 kDa, wykazującymi podobieństwo sekwencji ostatnich 9 aminokwasów i są obecne w cytoplazmie prawie wszystkich roślin wyższych oraz komórkach pyłku roślin, stanowiąc dla nich wspólny antygen.

- podobieństwo profilin roślinnych wynosi nawet 70-80 %. Dzięki nim wyjaśniono związek alergii na pyłki roślin i niektóre owoce np.: jabłka, gruszki, brzoskwinie itp. Ich rolę podkreśla fakt, że zostały nazwane mostem łączącym alergię pokarmową i wziewną.

Profiliny – homologiczne z Bet v2

- Wziewne: (brzoza), trawy (Phl p 12), bylica (Art v 4), oliwka (Ole e 2)

- Pokarmowe: marchew, pietruszka, szpinak, ziemniak, pomidor, seler (Api g 4 ), jabłko

(Mal d 4), brzoskwinia, gruszka, wiśnia, kiwi, banan, melon, mak, pieprz, lateks (Hev b 8)

Nadrodzina Bet v1

· Należy do rodziny białek związanych z patogenezą, jednocześnie z systemem obronnym roślin,

· białka stresu, które chronią rośliny przed patogenami, ich stężenie wzrasta w roślinach hodowanych w warunkach ekstremalnych.

· Ekspresja tych białek jest spowodowana patogenami wywołującymi infekcje, hormonami roślinnymi, uszkodzeniem czy zimnem. Mogą one odpowiadać za wystąpienie reakcji krzyżowych między Bet v 1 a innymi pyłkami, nasionami, owocami czy organami przechowalniczymi.

Do nadrodziny Bet v 1 należą 4 rodziny:

- rodzina PR-10

- rodzina głównego białka lateksowego

- rodzina białka przenoszącego cytokiny

- rodzina syntetazy norkoklauryny

Właściwości alergenne wewnątrz nadrodziny Bet v 1 ograniczają się jednak tylko do rodziny PR-10 obejmującej m.in. seler, orzechy, orzeszki ziemne, soję, truskawki, jabłka, wiśnię i pyłek brzozy.

Przykłady występowania białek PR-10 w pokarmach pochodzenia roślinnego: Mel d1, jabłka

Białka PR 10 - homologiczne z Bet v 1

- Białka o dużym stopniu podobieństwa struktury molekularnej. Rozpowszechnione w świecie roślin. Przeciwciała IgE wchodzą w reakcje krzyżowe z homologicznymi alergennymi molekułami pyłków drzew spokrewnionych z Brzozą (rząd Fagales) oraz owoców i warzyw z rodzin Rosaceae, Apiaceae, Fabiaceae.

- ulegają destrukcji pod wpływem pepsyny i tracą właściwości alergenne w ciągu kilku sekund

- nieodporne na działanie temperatury, ugotowane owoce, warzywa są zwykle dobrze tolerowane.

Białka PR 10- homologiczne z Bet v 1

· Brzoza Bet v 1

· Olcha Aln g 1

· Leszczyna Cor a 1.0101

· Orzech laskowy Cor a 1

· Jabłko Mal d 1

· Brzoskwinia Pru p 1

· Czereśnia Pru av 1

· Soja Gly m 4

· Orzech ziemny Ara h 8

· Seler Api g 1

· Marchew Dau c 1

· Kiwi Act d 8

Białka PR (patogenesis related proteins).

· Produkty genowe odporne na choroby wytwarzające się pod wpływem infekcji bakteryjnych, środków chemicznych i zanieczyszczenia atmosfery

· Główne alergeny drzew, głównie brzozy Bet v1 – wykazują w granicach 50-70% strukturę homologiczną z białkami PR

· Białka stresu wg klasyfikacji ISUIS ok. 25% spośród alergenów pochodzenia roślinnego należy do białek stresu roślin alergenów typu PR (patogenesis related proteins).

Białka roślinne PR

Typ białka- cechy

Białko typu PR-2 ß-1,3 glukanazy Wyizolowane z Hevea brasiliensis, alergen Hev b2 lateksu

Białko typu PR-3 Chitynazy klasy IAlergeny owoców, np. bananów i awokado

Białko typu PR-4 Chitynazy podobne do białek WIN ziemniaków Alergeny wyizolowane z liści tytoniu

Białko typu PR-5 Białka podobne do thaumatyny

Białko typu PR-10 Białka homologiczne z Bet v1 Liczne rośliny kwitnące, rodziny Rosaceae, Apiaceae, np. jabłka Mel d1

Białko typu PR-14 Białka transferowe lipidów Rodzina Prunoidae, morele, śliwki, wiśnie, brzoskwinie, ziarna sojowe i jęczmienia

Białka stresu roślin

- białka stresu, które chronią rośliny przed patogenami

- Stężenie wzrastają w roślinach hodowanych w warunkach ekstremalnych

- Czy wrośnie liczba nowych alergenów w tym nowych białek stresu w GMO?

Zmiany środowiska powodują zmiany struktury białek i ich alergogenności

Przewiduje się, że w Unii Europejskiej emisja gazów związana z transportem wzrośnie

o około 50% do 2030 w porównaniu do roku 2000 (EEA) w ostatniej dekadzie emisja gazów wzrosła o około 70%

Ozon jest przyczyną 20,000 przedwczesnych zgonów rocznie i około 200 miliona incydentów niewydolności oddechowej w EU (WHO 2004).

Rośliny zbożowe

- największe spożycie na świecie: kukurydza, ryż, pszenica

- w Polsce: pszenica, jęczmień, żyto

- Ziarna roślin zbożowych – około 72% białek spożywanych na świecie

Działanie glutenu

· Gluten zawiera około 40 alergenów. Połowa wykazuje reakcje krzyżowe z żytem.

· Reakcje alergiczne lub toksyczne

· Etiologia:

· choroba trzewna (celiakia)

· przejściowa nietolerancja glutenu

· alergia IgE-zależna,

· I,II,IV typ alergii

Alergia IgE-zależna na gluten

Objawy:

· wymioty, biegunki, zmiany skórne, nieżyt nosa i spojówek (niemowlęta)

· wymioty, biegunki, kolki, owrzodzenia jamy ustnej, bóle głowy (dorośli)

· towarzysząca alergia na inne alergeny

Diagnostyka:

podwyższone sIgE na gluten, histopatologia jelita cienkiego – niewielkie nacieki komórek jednojądrzastych,

Alergia IgE-zależna na gluten a celiakia

· Celiakia (1%) populacji

· Objawy wiodące – utrata apetytu, niedożywienie, powiększenie obwodu brzucha, przewlekła biegunka o charakterze tłuszczowym, zmiana zachowania i osobowości

· Objawy towarzyszące – niedokrwistość z niedoboru żelaza, krzywica, hipoproteinemia, wtórna nietolerancja dwucukrów, przejściowa nadwrażliwość na białko mleka krowiego

· Dolegliwości ustępują po eliminacji pokarmów zawierających gluten.

· Wyniki badan laboratoryjnych:

· Obecność p/ciał przeciw endomysium i przeciw transglutaminazie tkankowej

· Histopatologia jelita cienkiego, nacieki limfocytów, zniszczenie kosmków jelitowych

Celiakia

· Genetycznie uwarunkowana enteropatia, specyficzna antygenowo reakcja immunologiczna organizmu na gluten

· Uszkodzenie nabłonka jelit

· Uwarunkowania genetyczne

· Postać klasyczna, niema i utajona

Mąka żytnia i jęczmienna

· Zbliżone właściwości jak mąka pszenna

· Uczula mąka i piwo (neoalergeny powstające w procesie warzenia piwa) - pokrzywka

· β-amylaza, alfa-amylaza, inhibitor enzymów z grupy alfa-amylazy i trypsyny

· Alergia wziewna, głównie żyto...