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2015 | Buch

Molekulare Allergiediagnostik

herausgegeben von: Jörg Kleine-Tebbe, Thilo Jakob

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Über dieses Buch

Das Buch bündelt aktuelle Fakten zur molekularen Allergologie und zeigt ihre Vorteile für die moderne Allergiediagnostik. Zunächst werden die wichtigsten Proteinfamilien mit Allergenen ähnlicher Struktur vorgestellt. Einzelallergene verbessern vor allem die Treffsicherheit von IgE-Bestimmungen, deren Testvarianten ausführlich erläutert werden. Anhand häufiger Allergenquellen — Inhalations-, Nahrungsmittel- und Insektengiftallergene — werden dann Nutzen und Grenzen einer molekularen Allergiediagnostik im klinischen Alltag aufgezeigt. Der letzte Abschnitt stellt potenzielle Anwendungen der molekularen Allergologie vor, z. B. die Entwicklung rekombinanter Allergenvakzine oder hypoallergener Nahrungsmittel. Das Buch erweitert die erfolgreiche Beitragsserie „Im Fokus: Molekulare Allergologie“ aus dem Allergo Journal von Springer Medizin und beschreibt die junge Disziplin der molekularen Allergologie als ein sich rasch entwickelndes Fachgebiet. Dabei liefert es wertvolle Hinweise für die Umsetzung im klinischen Alltag und hilft, die Diagnostik, Beratung und Versorgung allergischer Patienten zu verbessern.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Einführung in die molekulare Allergologie: Proteinfamilien, Datenbanken und potenzieller Nutzen
Zusammenfassung
Die Fortschritte der modernen Allergenforschung haben unser aktuelles Allergieverständnis verändert, insbesondere in Hinblick auf Reaktionen und Erkrankungen, die durch Immunogloublin E (IgE) vermittelt werden. Die bisherige, vorwiegend biologische Zuordnung der Allergenquellen – Pollen, Milben, Tierepithelien, Schimmelpilzsporen, Nahrungsmittel oder Insektengifte – wird zunehmend durch eine molekulare Betrachtung der einzelnen Allergene, ihrer molekularen Strukturen und ihrer Zugehörigkeit zu Proteinfamilien ergänzt. Die molekulare Allergologie ermöglicht eine empfindlichere und präzisere allergologische Diagnostik und erfasst individuelle Sensibilisierungsmuster. Dadurch können Kreuzsensibilisierungen, Markersensibilisierungen und prognostisch wichtige Sensibilisierungen gegen Risikoallergene im Detail betrachtet werden.
In diesem Kapitel werden zunächst die Nomenklatur der Soforttypallergene und die Systematik der molekularen Allergologie vorgestellt. Die Prinzipien der Proteinverwandtschaft und der Nutzen verfügbarer Allergendatenbanken werden erörtert, der Einsatz dieser Methoden in der molekularen Epidemiologie und der Allergiediagnostik skizziert und schließlich der Mehrwert und die Interpretationsgrenzen der molekularen Allergologie betrachtet. Die molekulare Allergologie hat dem gesamten Fach bereits wichtige Impulse geben und wird auch in Zukunft die Diagnostik allergischer, IgE-vermittelter Reaktionen und Erkrankungen nachhaltig beeinflussen.
Jörg Kleine-Tebbe, Markus Ollert, Christian Radauer, Thilo Jakob

Abschnitt A: Proteinfamilien und Verwandtschaften

Frontmatter
2. Bet v 1 und Homologe: Verursacher der Baumpollenallergie und Birkenpollen-assoziierter Kreuzreaktionen
Zusammenfassung
Bet v 1, das Majorallergen der Birken (Betula verrucosa), gehört zur Familie der stressinduzierbaren Pflanzenproteine („pathogenesis related protein familiy 10“, PR-10). Durch strukturähnliche Vertreter (Bet v 1-Homologe) in anderen Baumpollen (Hasel, Erle, Buche, Eiche) sind sie die wichtigsten Auslöser einer saisonalen allergischen Rhinokonjunktivitis mit oder ohne Asthma bronchiale in Nord- und Mitteleuropa im Frühjahr. Auch botanisch entfernt verwandte Pflanzen enthalten Spuren thermolabiler Bet v 1-homologer Proteine. Daher entwickeln Patienten mit IgE gegen Bet v 1 häufig allergische Symptome nach Genuss von rohem Kern- und Steinobst (z. B. Äpfel, Kirsche, Pflaumen, Pfirsiche), anderen Obstsorten (z. B. Feige, Kiwi), ungerösteten Nüssen (vor allem Haselnüsse), roh verspeisten Gemüsesorten (Karotten, Sellerie, Tomaten) und unprozessiertem Soja (z. B. Getränk oder Pulver). Aufgrund der Säurelabilität bleiben die Beschwerden (Jucken, Kratzen, Brennen) meist auf Mundhöhle und Rachen beschränkt. In einigen Fällen (z. B. nach Verzehr von Karotten, Sellerie, Soja, Haselnüssen und Kiwi) können jedoch schwere Symptome mit Schwellungen im Kopfbereich oder – sehr selten – auch anaphylaktische Symptome auftreten.
Jörg Kleine-Tebbe, Barbara Ballmer-Weber, Heimo Breiteneder, Stefan Vieths
3. Das Konzept der Pollen-Panallergene: Profiline und Polcalcine
Zusammenfassung
Profiline und Polcalcine zählen wegen ihres ubiquitären Vorkommens und der hohen Kreuzreaktivität zur Gruppe der Panallergene. Bis heute wurden 44 Profilin- und 15 Polcalcinallergene identifiziert. Profiline sind Aktin-bindende Proteine – was Funktionen in einer ganzen Reihe essenzieller, zellulärer Prozesse erklärt – und konnten in diversen Nahrungsmitteln sowie in Pollen und Latex nachgewiesen werden. Die Funktion der Polcalcine beinhaltet die Regulation des Ca++-Haushalts, daher rührt auch ihre Bezeichnung. Ihr Vorkommen ist auf Pollen beschränkt. Reaktionen auf Panallergene verursachen im Hauttest meist ein Bild multipler Sensibilisierungen, wobei spezifisches IgE gegenüber einer Reihe biologisch nicht verwandter Allergenquellen messbar ist. Häufig sind diese Sensibilisierungen oder Kreuzreaktionen jedoch irrelevant, nur in seltenen Fällen stellen Panallergene klinisch relevante Majorallergene dar.
Michael Wallner, Fatima Ferreira-Briza, Heidi Hofer, Michael Hauser, Vera Mahler, Jörg Kleine-Tebbe
4. Stabile pflanzliche Nahrungsmittelallergene I:Lipid-Transfer-Proteine
Zusammenfassung
Lipid-Transfer-Proteine (LTP) kommen im gesamten Pflanzenreich vor (Panallergene) und können IgE-Sensibilisierungen und allergische Reaktionen unterschiedlichen Schweregrades ggfs. bis zum anaphylaktischen Schock auslösen. Die Allergene haben ein Molekulargewicht von ca. 6–10 kDa und sind sowohl thermisch als auch proteolytisch sehr stabil. Neben den Nahrungsmitteln (Früchte und Gemüse) kommen LTPs auch in Pollen vor. Die Sensibilisierung scheint über die Aufnahme der Nahrungsmittel zu erfolgen; die klinische Relevanz der Kreuzreaktivitäten mit Pollen-LTP ist noch unklar. Allergische Reaktionen gegen LTPs treten vorwiegend im Mittelmeerraum auf und sind in Nord- und Mitteleuropa selten. Insbesondere IgE-Reaktivitäten gegen das LTP des Pfirsichs (Pru p 3) werden häufig nachgewiesen, weshalb dieses als Markerallergen eingesetzt wird. Für die Klinik ist die Verbesserung der Diagnostik (Komponenten-aufgelöste Diagnostik) vorrangig zur Karenz möglicher LTPs als Auslöser; eine Therapie ist noch nicht verfügbar.
Arnd Petersen, Jörg Kleine-Tebbe, Stephan Scheurer
5. Stabile pflanzliche Nahrungsmittelallergene II: Speicherproteine
Zusammenfassung
Hülsenfrüchte, Nüsse und Samen sind wichtige Auslöser von Nahrungsmittelallergien und verursachen häufig schwere Symptome bis hin zu lebensgefährlichen anaphylaktischen Reaktionen. Die hauptverantwortlichen Allergene sind Speicherproteine aus drei Familien: 2S-Albumine sowie 7S- und 11S-Globuline. Diese Allergene zeichnen sich durch hohe Stabilität gegen Erhitzen und gastrointestinalen Verdau aus. Sensibilisierungen gegen Speicherproteine führen oft zu serologischer Kreuzreaktivität zwischen Hülsenfrüchten, Nüssen und Samen, die aber häufig ohne klinische Relevanz bleiben. Einen Mehrwert einer molekularen Diagnostik mit Speicherproteinen stellt die Möglichkeit dar, primäre, potenziell gefährliche Allergien von pollenassoziierten, Bet v 1- oder Profilin-assoziierten Allergien zu unterscheiden, die meist nur mit milden Symptomen einhergehen.
Christian Radauer, Jörg Kleine-Tebbe, Kirsten Beyer
6. Kreuzreaktive Kohlenhydratepitope – diagnostische und klinische Bedeutung
Zusammenfassung
Viele Allergene sind Glykoproteine, wobei die IgE-Reaktivität der entsprechenden Kohlenhydratbestandteile selten mit klinischer Relevanz einherzugehen scheint. Das verhält sich für ein in Geweben von Säugetieren (mit Ausnahme der Primaten), bei Neuweltaffen und Halbaffen vorkommendes Kohlenhydratepitop, die Galaktose-α-1,3-Galaktose (α-Gal) anders. IgE-Antikörper gegen α-Gal (Anti-α-Gal-IgE) sind nicht nur mit schweren allergischen Reaktionen assoziiert, sondern auch mit einer verzögert auftretenden Anaphylaxie. Die allergologisch relevanten Kohlenhydratdeterminanten unterscheiden sich somit hinsichtlich ihrer Struktur, ihres Vorkommens, ihrer Assoziation zu klinischen Symptomen und deren Schweregrad erheblich.
Uta Jappe, Monika Raulf

Abschnitt B: Testsysteme, Singleplex-Analyse, Multiplex-Analyse

Frontmatter
7. Molekulare Allergiediagnostik mit IgE-Einzelbestimmungen (Singleplex):Methodische und praktische Aspekte
Zusammenfassung
Allergenmoleküle (Synonyme: Einzelallergene, Allergenkomponenten) eröffnen neue Möglichkeiten für die gezielte allergenspezifische Diagnostik von Immunglobulin E (IgE) in Einzelbestimmungen (Singleplex). Folgende Gründe sprechen für den gezielten Einsatz von Allergenmolekülen und verbessern vor allem die Testeigenschaften:
  • erhöhte Testempfindlichkeit („analytische Sensitivität“), besonders bei unterrepräsentierten oder fehlenden wichtigen Allergenen im Extrakt,
  • verbesserte Testselektivität (analytische Spezifität), besonders wenn das selektierte IgE-Repertoire gegen ein Allergen zusätzliche Aussagen zum potenziellen Risiko, zur möglichen Kreuzreaktivität oder zur primären (Spezies-spezifischen) Sensibilisierung gestattet.
Die richtige Indikation für den Einsatz von Einzelallergenen lässt sich allerdings nur
  • individuell (abhängig vom klinischen Kontext und der Vorgeschichte) und
  • allergenspezifisch (abhängig von der Allergenquelle und verfügbaren Einzelallergenen) und nicht einheitlich begründen.
Die molekulare Allergologie besteht somit aus Konzept- und Detailwissen. Thema dieses Kapitels sind die allgemeinen methodischen und praktischen Konzepte der molekularen Allergologie und ihre Anwendung im klinischen Alltag. Details zu speziellen diagnostischen Fragestellungen werden in den darauffolgenden Kapiteln vorgestellt.
Jörg Kleine-Tebbe, Thilo Jakob
8. „Spiking“ mit rekombinanten Einzelallergenen zur Verbesserung von Allergenextrakten
Zusammenfassung
Allergenkomponenten bieten prinzipiell drei Möglichkeiten, die In-vitro-IgE-Diagnostik zu erweitern: (a) Allergenkomponenten können einzeln zur IgE-Bestimmung verwendet werden, (b) sie können in einem Test als Mix kombiniert werden, (c) einzelne Allergenkomponenten können dem Extrakt gezielt hinzugefügt werden. Option (a) erfährt z. Z. die umfangreichste Anwendung in der Praxis, während (b) eher eine theoretische Möglichkeit darstellt. Das gezielte Hinzufügen („Spiken“) von Allergenkomponenten zum Allergenextrakt (c) wurde in der Vergangenheit für die ImmunoCAP-Tests für Latex (09/2001), Haselnuss (05/2006) und Wespengift (06/2012) durchgeführt. Hierdurch konnten unterrepräsentierte Allergenkomponenten ausgeglichen und die analytische Sensitivität der Testsysteme deutlich gesteigert werden. Im kombinierten Einsatz mit molekularen Singleplex-Tests eröffnen modifizierte Tests neue diagnostische Möglichkeiten. Eine klare Kommunikation seitens des Herstellers, bei welchem Test und ab wann rekombinante Allergene zugesetzt wurden – und wo trotz unterrepräsentierter Allergenkomponenten davon abgesehen wurde – ist wesentlich für die Interpretation der Testergebnisse im klinischen Alltag.
Johannes Huss-Marp, Monika Raulf, Thilo Jakob
9. Molekulare Allergiediagnostik im Multiplex-Verfahren
Zusammenfassung
Die Verfügbarkeit von Einzelallergenen und deren Einsatz in der Mikroarray-Technologie gestattet die simultane Bestimmung von sIgE im Multiplex-Verfahren gegen eine Vielzahl unterschiedlicher Allergene (> 100) aus kleinsten Serummengen. So lassen sich in einer Bestimmung umfangreiche individuelle Sensibilisierungsprofile erstellen. Sie ermöglichen in Zusammenschau mit der Anamnese,
  • Kreuzreaktionen leichter zu erkennen,
  • das Risiko für schwere Reaktionen besser einzuschätzen und
  • die Indikation zur spezifischen Immuntherapie besonders bei Polysensibilisierten gezielter zu stellen.
Strenggenommen handelt es dabei nicht um einen Test, sondern um mehr als 100 Tests mit erheblichen Anforderungen an die Herstellung, Qualitätskontrolle und Interpretation der Daten. Das folgende Kapitel beschreibt die aktuell verfügbaren Multiplex-Testverfahren sowie ihre Eigenschaften und präsentiert Daten zur Leistungsfähigkeit (Performance) sowie zum Vergleich der sIgE-Werte im Multiplex- und Singleplex-Verfahren. Anschließend werden Nutzen und die Grenzen der molekularen Allergiediagnostik mittels Multiplex-Verfahren im klinischen Alltag diskutiert und innovative Möglichkeiten in der klinischen Forschung aufgezeigt.
Thilo Jakob, Peter Forstenlechner, Paolo Matricardi, Jörg Kleine-Tebbe

Abschnitt C: Molekulare Allergiediagnostik im klinischen Alltag

Frontmatter
10. Markerallergene und Panallergene bei Baum- und Gräserpollenallergie
Zusammenfassung
Die molekulare Allergiediagnostik (komponentenaufgelöste Diagnostik, „component resolved diagnostic“, CRD) erlaubt bei Verdacht auf Gräser- und Baumpollenallergie die Identifikation der verantwortlichen Allergenquelle durch den Nachweis von spezifischem IgE. Insbesondere kann mit geeigneten Markerallergenen eine echte Sensibilisierung gegen Baum- oder Gräserpollen von der Kreuzreaktivität durch Pollenpanallergene (Profilin und Polcalcine) unterschieden und die fehlende analytische Spezifität von Allergenextrakten überwunden werden. Vor allem bei scheinbar polysensibilisierten Patienten mit zahlreichen Reaktionen auf Pollenextrakte ermöglicht die CRD somit eine allergenspezifische Diagnose unabhängig von den Panallergenen sowie eine fundierte Entscheidung für oder gegen eine spezifische Immuntherapie und ihre Zusammensetzung. Im folgenden Kapitel werden jene Allergene näher beschrieben, die eine eindeutige Sensibilisierung widerspiegeln und daher als Markerallergene für Baum- und Gräserpollenallergie gelten:
Katharina Gangl, Verena Niederberger, Rudolf Valenta, Andreas Nandy
11. Markerallergene von Kräuterpollen: diagnostischer Nutzen im klinischen Alltag
Zusammenfassung
Der Sammelbegriff Kräuter bezeichnet sowohl Pflanzen, die als Küchenkräuter oder Heilpflanzen Verwendung finden, als auch die ökologisch anpassungsfähigen Beikräuter. In Europa werden allergische Reaktionen gegen Kräuter vorwiegend durch Pollen aus Traubenkraut, Beifuß, Spitzwegerich und Glaskraut ausgelöst. Die Sensibilisierungshäufigkeit unterliegt geografischen Schwankungen und kann in bestimmten Regionen mehr als 50 % der Pollenallergiker betreffen. Aufgrund überlappender Blühzeiten, ähnlicher Habitate, Polysensibilisierungen und kreuzreaktiver (Pan-)Allergene ist eine genuine Kräuterpollensensibiliserung mit Extrakten schwierig zu diagnostizieren. Für alle wichtigen Kräuterpollen stehen jedoch Markerallergene für die Komponentendiagnostik zu Verfügung; es sind dies Amb a 1 (Traubenkraut), Art v 1 (Beifuß), Pla l 1 (Spitzwegerich) und Par j 2 (Glaskraut). Die molekulare Allergiediagnostik erlaubt die Identifizierung des primären Auslösers und unterstützt somit die Auswahl des Kräuterextraktes für die spezifische Immuntherapie.
Gabriele Gadermaier, Teresa Stemeseder, Wolfgang Hemmer, Thomas Hawranek
12. Molekulare Diagnostik bei Erdnussallergie
Zusammenfassung
Allergische Reaktionen gegen Erdnuss (Arachis hypogaea, Ara h) beruhen auf IgE-vermittelten Sensibilisierungen gegen verschiedene Proteine. Ihre Stabilität und ihr relativer Anteil in der Erdnuss bestimmen das Risiko für bedrohliche Reaktionen: S2-Albumine (Ara h 2, 6 u. 7) sind eher relevant als andere Samenspeicherproteine (Ara h 1 u. 3) und (in absteigender Reihenfolge) Oleosine (Ara h 10 u. 11), das Lipid-Transfer-Protein (Ara h 9), das Bet v t-homologe PR-10-Protein (Ara h 8) oder Profilin (Ara h 5). Sensibilisierungen gegen die Speicherproteine Ara 1 und 2 sind charakteristisch für eine früh (im Kindesalter) einsetzende Erdnussallergie, die langfristig über Jahrzehnte persistieren kann. Ein gezielter IgE-Test, z. B. gegen Ara h 2 bei Verdacht auf eine Allergie gegen Erdnuss, kann die Risikoeinschätzung potenziellen systemischen allergischen Reaktionen erleichtern. Die Ergebnisse sind allerdings nur bei korrespondierenden Symptomen klinisch relevant. IgE-Sensibilisierungen gegen Erdnussextrakt ohne bedrohliche Reaktionen beruhen hierzulande häufig auf Bet v 1-bedingten Kreuzreaktionen (bei Birkenpollenallergikern), kreuzreaktiven pflanzlichen Kohlehydratepitopen (CCD) oder Profilinsensibilisierungen. Im Zweifelsfall lässt sich die klinische Relevanz nur durch eine orale Provokation sichern, zumal noch nicht alle Erdnussallergene (z. B. Oleosine) zur Diagnostik verfügbar sind.
Lars Lange, Kirsten Beyer, Jörg Kleine-Tebbe
13. Molekulare Diagnostik bei Allergie gegen Schalenfrüchte
Zusammenfassung
Unter dem Begriff Schalenfrüchte werden Nüsse (Hasel-, Wal-, Macadamia- und Pecannuss), Steinfrüchte (Mandel, Pistazie, Cashew) und die Kapselfrucht Paranuss zusammengefasst. Serologische und klinische Kreuzreaktionen beruhen auf IgE-Sensibilisierungen gegen pflanzliche Allergenfamilien, die in vielen dieser Saaten vorkommen. Zu ihnen zählen stabile Speicherproteine (2S-Albumine, 7S-Globuline, 11S-Globuline) mit dem größten Anteil am Gesamtprotein. Entsprechende IgE-Sensibilisierungen sind mit schweren allergischen Reaktionen assoziiert. Daneben können Oleosine und Lipid-Transfer-Proteine (LTP, vorwiegend bei Patienten aus dem Mittelmeerraum beschrieben) ebenfalls systemische Reaktionen auslösen. Die molekulare Diagnostik bei Verdacht auf eine Allergie gegen Schalenfrüchte ist für die Haselnuss am besten untersucht. Ähnlich wie bei der Erdnussallergie kann hier differenziert werden, ob eine in unseren Breiten häufige, sekundäre Nahrungsmittelallergie mit vorwiegend oropharyngealen Symptomen durch eine Birkenpollen-assoziierte, Bet v 1-bedingte Kreuzreaktion zu anderen PR-10-Proteinen (z. B. Cor a 1 der Haselnuss) vorliegt oder eine primäre Allergie gegen Speicherproteine (z. B. Cor a 9, Cor a 14). Letztere ist eher für das Kindesalter typisch, während erstere bei Jugendlichen und Erwachsenen überwiegt. Bei anderen Schalenfrüchten wie Walnuss und Cashew sind einige Allergene bereits identifiziert worden, die zukünftig ähnliche Risikoabschätzungen gestatten werden.
Lars Lange, Kirsten Beyer, Jörg Kleine-Tebbe
14. Molekulare Diagnostik der Gemüse- und Fruchtallergie
Zusammenfassung
Die häufigsten Nahrungsmittelallergien im Erwachsenenalter richten sich neben Nüssen und Leguminosen gegen Früchte und Gemüse. In einer Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2011 (Ballmer-Weber u. Hoffmann-Sommergruber 2011) wurden die wichtigsten Forschungsergebnisse zur molekularen Diagnostik bei Frucht- und Gemüseallergie der Jahre 2009 und 2010 zusammengestellt. Das folgende Kapitel basiert auf dieser Zusammenfassung und wurde mit neuen Daten zum Thema ergänzt.
Barbara Ballmer-Weber, Karin Hoffmann-Sommergruber
15. Molekulare Diagnostik bei nahrungsmittelabhängiger anstrengungsinduzierter Anaphylaxie
Zusammenfassung
Die nahrungsmittelabhängige anstrengungsinduzierte Anaphylaxie (food-dependent exercise-induced anaphylaxis, FDEIA) ist dadurch charakterisiert, dass Nahrungsmittel nur in Kombination mit Augmentationsfaktoren (u. a. körperliche Anstrengung) eine anaphylaktische Reaktion auslösen. Die am besten charakterisierte FDEIA-Entität ist die Weizen-abhängige anstrengungsinduzierte Anaphylaxie (WDEIA), bei der sich spezifische IgE-Antikörper gegen rekombinantes ω-5-Gliadin bei ca. 80 % der Patienten nachweisen lassen. Weitere Allergene bei WDEIA stellen HMW-Glutenin, α/β-Gliadin und γ-Gliadin dar. Eine Vielzahl weiterer Nahrungsmittel (u. a. Meeresfrüchte, Obst, Gemüse, Nüsse und Soja) wurden als Auslöser einer FDEIA beschrieben. Als Majorallergene fungieren in diesen Fällen Lipid-Transfer-Proteine (LTP; beispielsweise das Pfirsich-LTP Pru p 3), Speicherproteine (z. B. das β-Conglycinin Gly m 5 aus Soja) oder im Falle der FDEIA ausgelöst durch Meeresfrüchte das Tropomyosin Pen m 1. Eine Sonderrolle nimmt die meist verzögert auftretende Allergie gegenüber rotem Fleisch ein, die durch spezifische IgE-Antikörper gegen eine Kohlenhydratstruktur (Galaktose -α-1,3-Galaktose) induziert wird.
Silke C. Hofmann, Thilo Jakob
16. Optimierte Diagnostik der Insektengiftallergie durch rekombinante Allergene
Zusammenfassung
In wenigen Gebieten tritt der Fortschritt der molekularen Allergiediagnostik so klar zutage wie im Bereich der Hymenopterengiftallergien. Für Hymenopterengifte waren lange Zeit lediglich wenige Majorallergene bekannt. Heutzutage ist eine deutlich größere Anzahl von Allergenen identifiziert und hinsichtlich ihrer Funktion, ihrer Natur und ihres allergenen Potenzials charakterisiert. Zudem erlauben moderne Strategien der rekombinanten Herstellung gezielte Modifikationen der Allergene und damit Einblicke in unterschiedliche Arten der IgE-Reaktivität. Der Einsatz einer steigenden Anzahl von rekombinanten Allergenen ermöglicht eine verbesserte diagnostische Präzision, die Erstellung von individuellen Sensibilisierungsprofilen und die Beurteilung von Allergen-spezifischen Immunantworten während der Immuntherapie. Dieser Wissenszuwachs könnte für neue Ansätze in der Evaluierung und Optimierung therapeutischer Strategien genutzt werden.
Thilo Jakob, Simon Blank, Edzard Spillner
17. Molekulare Diagnostik bei Allergie gegen Säugetiere
Zusammenfassung
Aus allergologischer Sicht sind Säugetiere reiche Allergenquellen, deren Proteine sowohl im häuslichen als auch im beruflichen Umfeld häufig zu allergischen Symptomen führen. In Europa und den USA sind Haustiere sehr beliebt: Je nach Region haben 30–60 % aller Haushalte ein Haustier. Die häufigsten Tiere sind Hunde und Katzen, gefolgt von Fischen, kleinen Säugetieren wie z. B. Kaninchen, Meerschweinchen und Hamster, sowie Vögel. Viele der in Tierhaaren vorkommenden Allergene sind mittlerweile gut charakterisiert. Neben den beiden Hauptfamilien, den Lipokalinen und den Serumalbuminen, gibt es einzelne Allergene, die zu anderen Proteinfamilien gehören, wie z. B. Sekretoglobine, Cystatine, Kallikreine oder Latherine. Es ist durchaus wahrscheinlich, dass in Zukunft noch weitere Vertreter dieser Proteinfamilien identifiziert werden.
Die in Hauttests und in der In-vitro-IgE-Diagnose verwendeten Tierhaar- und Epithelienextrakte haben den Nachteil, dass sie nur schwer standardisierbar sind und kreuzreaktive Moleküle enthalten. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Serumalbumine, jedoch wurden neuerdings auch einige kreuzreaktive Lipokaline identifiziert. Die Diagnose mittels Einzelallergenen bietet potenziell den Vorteil, die allergieauslösende Tierspezies gezielt zu bestimmen, um dem Patienten eine bessere Beratung sowie die für ihn geeignete Immuntherapie anbieten zu können.
Christiane Hilger, Jörg Kleine-Tebbe
18. Extrakt-basierte und molekulare Diagnostik bei Fischallergie
Zusammenfassung
Fisch ist einerseits elementarer Bestandteil einer gesunden Ernährung und andererseits ein Lebensmittel mit hohem allergenen Potenzial. Zumeist werden allergische Reaktionen durch Parvalbumine, kleine stabile Proteine des Fischmuskels, ausgelöst. Viele Parvalbumin-positive Patienten erfahren klinische Reaktionen auf verschiedene Fischarten, die sich durch kreuzreagierende IgE-Antikörper erklären lassen. Zur IgE-basierten Routinediagnostik sind bislang Fischextrakte sowie zwei rekombinante Parvalbumine erhältlich. Weitere wichtige Fischallergene sind Enolasen, Aldolasen und Tropomyosin aus Fischmuskel sowie Vitellogenin aus Fischrogen, deren Verfügbarkeit für die Diagnostik eine präzisere Analyse des Sensibilisierungsprofiles des Fischallergikers erlauben würde. Bisher gibt es keine spezifische Immuntherapie für Fischallergie, allerdings hat die molekulare Biotechnologie bereits zur Entwicklung erster hypoallergener Moleküle geführt, die eine risikoarme therapeutische Perspektive für die Zukunft bieten.
Annette Kühn, Christian Radauer, Ines Swoboda, Jörg Kleine-Tebbe
19. Allergene der Hausstaubmilbe und Diagnostik der Hausstaubmilbenallergie
Zusammenfassung
In weiten Teilen der Erde ist Hausstaub der wichtigste Auslöser von allergischen Reaktionen, und mehr als 50 % aller Allergiker sind auf Hausstaubmilben sensibilisiert. Die spezifische Immuntherapie der Hausstaubmilbenallergie wird routinemäßig mit Allergenextrakten durchgeführt. Aufgrund der schlechten Qualität der Hausstaubmilbenextrakte ist diese ist jedoch weniger wirksam als Therapien mit Pollenextrakten. Daher wäre es vorteilhaft, die Diagnose und Immuntherapie der Hausstaubmilbenallergie mit gereinigten natürlichen oder rekombinant hergestellten Hausstaubmilbenallergenen durchzuführen. Obwohl bereits mehr als 20 Allergene der Hausstaubmilbe bekannt sind und die meisten davon als rekombinante Proteine hergestellt wurden, sind bisher nur wenige Hausstaubmilbenallergene für die Routinediagnostik verfügbar. Dieses Kapitel beschreibt Aspekte der Diagnostik und Therapie mit rekombinanten Hausstaubmilbenallergenen.
Susanne Vrtala, Skadi Kull, Jörg Kleine-Tebbe
20. Allergien auf Schaben, Zecken, Vorratsmilben und andere Gliederfüßer: molekulare Aspekte
Zusammenfassung
Gliederfüßer sind ein umfangreicher Stamm des Tierreiches, zu dem sehr unterschiedliche Vertreter wie Insekten, Spinnentiere, Krebse oder Tausendfüßer gehören. Neben häufigen Allergien auf Hausstaubmilben oder Hymenopterengift gibt es seltenere Allergien, die sich auf drei Hauptallergenquellen zurückführen lassen: Schaben, Zecken und Vorratsmilben. Weitere, weniger bekannte Allergenquellen sind Spinnen, Stechmücken, Pferdebremsen, die roten Larven der Zuckmücke, Silberfische, Marienkäfer sowie verschiedene Vorratsschädlinge. Für die IgE-basierte Diagnostik stehen für die meisten Auslöser bisher nur Extrakt-basierte Testsysteme zur Verfügung. Die molekulare Charakterisierung einzelner Allergene ist in vielen Fällen bereits erfolgt. Diese Einzelallergene stehen jedoch nur für wenige Allergenquellen (z. B. Schaben, Vorratsmilben) in der Routinediagnostik zur Verfügung. Besonders bei Allergenquellen, von denen eine hohe Kreuzreaktivität bekannt ist, sollte der Einsatz von Markerallergenen eine Verbesserung der Diagnostik ermöglichen. Die aktuell bekannten Einzelallergene der o. g. Allergieauslöser aus dem Reich der Gliederfüßer werden in diesem Kapitel zusammengefasst und der potenzielle Nutzen in der Allergiediagnostik diskutiert.
Christiane Hilger, Annette Kühn, Monika Raulf, Thilo Jakob
21. Schimmelpilzallergene und ihr Stellenwert in der molekularen Allergiediagnostik
Zusammenfassung
Von den aktuell 107 identifizierten Pilzallergenen, die in der offiziellen Allergendatenbank der WHO/IUIS (www.allergen.org) geführt werden, stammen 77 aus Schimmelpilzen und gehören zu unterschiedlichen Proteinfamilien. Für die molekulare Allergiediagnostik von Schimmelpilzsensibilisierungen stehen bisher nur 8 Schimmelpilz-relevante rekombinante Einzelallergene aus 3 Schimmelpilzarten zur Verfügung. Dazu gehören rAlt a 1, Hauptallergen der Alternaria-alternata-Sensibilisierten, und die Enolase rAlt a 6 mit potenzieller Kreuzreaktivität zu Schimmelpilz-, Nahrungsmittel- und Naturlatexallergenen. Aus Aspergillus fumigatus sind rAsp f 1, 2, 3, 4 sowie 6 für die Diagnostik erhältlich. Die Kombination von spezifischem IgE gegen rAsp f 2, 4 und 6 ist häufig positiv bei Patienten mit einer allergischen bronchopulmonalen Aspergillose (ABPA). Die Dehydrogenase rCla h 8 gilt als Majorallergen von Cladosporium herbarum mit potenzieller Kreuzreaktivität zu anderen Dehydrogenasen. Die beschränkte Auswahl kommerziell verfügbarer Schimmelpilz-Einzelallergene sollte durch Schimmelpilz-typische Markerallergene (z. B. Serinproteasen) erweitert werden. Daneben ist die Standardisierung der Gesamtextrakte zu verbessern, um zukünftig valide Schimmelpilzprodukte mit definiertem Allergengehalt für die Diagnostik und Therapie zu garantieren.
Sabine Kespohl, Monika Raulf
22. Latexallergene: Sensibilisierungsquellen und Einzelallergene
Zusammenfassung
In den letzten Dekaden des 20. Jahrhunderts erreichte die Naturlatexallergie unter latexexponierten Personen insbesondere im Gesundheitswesen ein epidemisches Ausmaß. Die Kreuzreaktivität zu unterschiedlichen Früchten („Latex-Frucht-Syndrom“) und anderen Pflanzen verstärkte das Problem noch. Die gesteigerte Wahrnehmung der Latexallergie führte zur Charakterisierung und Identifizierung der Latexallergene und resultierte u. a. auch in der Herstellung und Nutzung von rekombinanten Allergenen. Mittlerweile sind 17 Latexallergene in der offiziellen Allergendatenbank verzeichnet (Hev b 1–Hev b 15) (http://www.allergen.org). Komponenten-aufgelöste Diagnostik mit rekombinanten Einzelallergenen erwies sich als hilfreiches Instrument zur Diagnostik der Latexallergie, u. a. zur Untersuchung von Sensibilisierungsmustern. Kreuzreaktive Kohlenhydratstrukturen tragen dazu bei, dass zwischen Proteinepitopen (mit klinischer Relevanz) oder Glykoepitopen (mit geringer klinischer Relevanz), die für die IgE-Bindung an Latex verantwortlich sein können, unterschieden werden kann. Die Zugabe von rekombinanten rHev b 5 im Latexextrakt ImmunoCAP verbesserte die serologische Diagnostik. Molekulare Fortschritte ebenso wie Erkenntnisse zu Expositions- und Sensibilisierungsverläufen und die zeitgleiche Einführung von nichtgepuderten Latexhandschuhen mit reduziertem Proteingehalt führten zu einer deutlichen Reduktion der Latexallergien in den späten 1990er Jahren.
Monika Raulf, Hans-Peter Rihs

Abschnitt D: Designer-Allergene, Hypoallergene, Fusionsallergene

Frontmatter
23. Rekombinante Allergene in der spezifischen Immuntherapie
Zusammenfassung
Biotechnologisch hergestellte rekombinante Allergene können die molekulare Allergiediagnostik verbessern und werden als Referenzstandards für analytische Methoden eingesetzt. Daneben wurde der Einsatz von rekombinanten Allergenen auch in der spezifischen Immuntherapie schon seit langem als mögliche Verbesserung gegenüber der Verwendung konventioneller Extrakte gesehen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Ein schwer zu beschreibender, komplexer Naturstoff wird ersetzt durch die relevanten therapieentscheidenden Bestandteile, die in höchster Qualität reproduzierbar hergestellt werden können. Herausforderungen sind dabei die Auswahl der notwendigen Allergenmoleküle und die Etablierung einer Herstellung, die allen regulatorischen Anforderungen der Zulassung entspricht. Neben unveränderten rekombinanten Allergenen lassen sich biotechnologisch auch hypoallergene Varianten mit erniedrigter IgE-Reaktivität herstellen; für beide Konzepte wurde in klinischen Studien bereits das „Proof of Concept“ gezeigt.
Andreas Nandy, Dietrich Häfner, Steen Klysner
24. Definition und Design hypoallergener Nahrungsmittel
Zusammenfassung
Nahrungsmittelallergien im Erwachsenenalter richten sich am häufigsten gegen pflanzliche Nahrungsmittel (Nüsse, Leguminosen, Früchte und Gemüse). Eine Ausschaltung relevanter Allergene in der Pflanze selbst stellt einen neuen Ansatz der Allergenkarenz zur Primär-, Sekundär- und Tertiärprävention von Nahrungsmittelallergien dar. Verschiedene Methoden wurden in den bisherigen Proof-of-Concept-Untersuchungen zum Design hypoallergener Nahrungsmittel mit unterschiedlichem Erfolg eingesetzt. Das folgende Kapitel gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der in verschiedenen Modellallergenpflanzen (Reis, Soja, Apfel, Tomate, Karotte, Erdnuss) generierten hypoallergenen Nahrungsmittel. Perspektiven und Herausforderungen werden aufgezeigt. Zum aktuellen Zeitpunkt ist eine Vermarktung der generierten genmodifizierten hypoallergenen Nahrungsmittel nicht absehbar.
Vera Mahler
Backmatter
Metadaten
Titel
Molekulare Allergiediagnostik
herausgegeben von
Jörg Kleine-Tebbe
Thilo Jakob
Copyright-Jahr
2015
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-45221-9
Print ISBN
978-3-662-45220-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-45221-9

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