Сучасний стан проблеми
Весняна сенсибілізація: пилок дерев як основний тригер
Молекулярна алергологія: від гена до алергену
Географічне поширення алергенних дерев
Основні алергенні дерева та їх молекулярні особливості
Молекулярна діагностика — сучасний підхід до алергології
Можливості лабораторної діагностики: дослідження Молекулярна діагностика алергії з ALEX2
Молекулярна діагностика алергічних захворювань відкриває нові горизонти у веденні пацієнтів з полінозом. У статті розглянуто сучасні підходи до діагностики весняної алергії з акцентом на молекулярний аналіз алергенів пилку дерев. Детально описані основні види алергенних рослин, їхні молекулярні компоненти та механізми перехресних реакцій. Стаття буде корисна алергологам, терапевтам, сімейним лікарям та педіатрам, які стикаються з діагностикою та веденням пацієнтів із сезонними алергічними проявами.
За останнє століття алергічні захворювання перетворилися з досить рідкісних станів на пандемічну проблему охорони здоров'я. Згідно з консервативними оцінками, приблизно півмільярда людей у всьому світі страждають від алергічного риніту. Пилкові алергени вважаються основним фактором ризику як сезонного алергічного риніту, так і бронхіальної астми, тоді як побутові алергени частіше провокують цілорічний риніт. Проте дослідження показують, що понад 50% пацієнтів із цілорічним алергічним ринітом також сенсибілізовані до пилкових алергенів, хоча профілі сенсибілізації значно варіюють залежно від географічного розташування.
Навесні саме пилок дерев стає причиною розвитку патологічних симптомів. Серед алергенних дерев виділяють представників порядків Fagales (Букоцвітні), Lamiales (Ясноткоцвітні), Proteales (Протейні) і Pinales (Соснові). Сенсибілізація до пилку зазвичай обмежується вітрозапильними рослинами, які складають приблизно 10-18% всіх рослин.
Ці рослини еволюціонували таким чином, щоб виробляти дрібний, зневоднений пилок з хорошими аеродинамічними властивостями, що дозволяє йому поширюватися на сотні кілометрів і тривалий час циркулювати в повітрі. Важливо відзначити, що алергенні білки зазвичай легко вивільняються під час регідратації пилку на слизових оболонках дихальних шляхів.
Понад 25 років тому був клонований ген, що кодує основний алерген пилку берези Bet v 1, що стало початком ери молекулярної алергології. З того часу ідентифіковано та визнано підкомітетом з номенклатури алергенів ВООЗ/МСІТ (міжнародний союз імунологічних товариств) 53 алергени пилку дерев.
Молекулярне профілювання алергічної сенсибілізації допомогло з'ясувати імунологічні механізми перехресної реактивності алергенів, а досягнення біохімії виявили структурні та функціональні аспекти алергенних білків. Нові алергенні види дерев та їх алергени постійно ідентифікуються, що робить дослідження в цій галузі висококонкурентними та важливими для клінічної практики.
Алергенні дерева поширені практично по всьому світу:
Цікаво, що в регіонах тропічного клімату алергія на пилок дерев практично відсутня.
Букоцвітні (Fagales)
Пилок Букоцвітних є основною причиною зимово-весняного полінозу в помірному кліматичному поясі Північної півкулі. Більшість видів мають деревоподібний або чагарниковий вигляд з дуже дрібними одностатевими квітками, які часто ростуть у вигляді сережкоподібних або колосоподібних суцвіть.
Основні алергени пилку Fagales:
Ці алергени належать до білків класу 10 (PR-10), які включають велику групу аероалергенів і поширених харчових алергенів. Білки PR-10 кодуються різноманітною мультигенною родиною, мають невеликий розмір (близько 160 амінокислот), схожу вторинну структуру і є переважно внутрішньоклітинними та цитозольними.
Рисунок 1. Білки PR-10 у 3D-моделі
Понад 90% осіб з алергією на березу виробляють антитіла IgE проти Bet v 1, причому 60% з них реагують виключно на цей алерген. Недавні дослідження виявили структурну схожість Bet v 1 з білками сімейства ліпокаліну, до яких належить більшість алергенів тваринного походження.
Перехресні реакції з харчовими продуктами
У 50-93% пацієнтів з алергією на березовий пилок також розвиваються алергічні реакції на деякі продукти порядку Розоцвітних. Симптоми проявляються у вигляді орального алергічного синдрому (ОАС), і його виникнення зазвичай пов'язане з попередньою сенсибілізацією до пилкових алергенів порядку Букоцвітні.
Мінорні алергени пилку берези
Крім Bet v 1, ідентифіковані також мінорні алергени березового пилку:
Сенсибілізація до Bet v 6 серед пацієнтів з алергією на березовий пилок сягає біля третини. Крім того, гомологічні алергени (Cor a 6) були ідентифіковані у пилку ліщини. За даними досліджень ELISA, 14% пацієнтів з алергією на пилок ліщини та берези реагують на рекомбінантний Cor a 6.
Нещодавно глутатіон-S-трансфераза березового пилку (GST) була ідентифікована як новий IgE-зв'язуючий білок, з рівнем сенсибілізації 13% серед пацієнтів з алергією на березовий пилок.
Родина Платанові (Platanaceae)
Представники родини Платанові також містять значущі алергени. Ці листопадні дерева мають редуковані квітки з кулеподібною структурою. Види Platanus є важливими джерелами аероалергенів.
Завдяки стійкості до хвороб і забруднення повітря платани широко використовуються як декоративні дерева в США і Західній Європі. На сьогодні лише види Platanus acerifolia (лондонський платан) та Platanus orientalis (платан східний) визнані алергенними деревами ВООЗ/МСІТ.
Протягом сезону цвітіння рівень пилку платану може досягати 14% від загальної кількості атмосферного пилку в деяких районах, наприклад, в Іспанії.
Алергени пилку платана:
Соснові (Pinales) — актуальність для України
Аналізуючи природну структуру лісів України, можна зрозуміти, що для нашої країни важливими алергенними деревами є представники порядку Соснові.
Рисунок 2. Природна структура лісів України
Соснові належать до голонасінних і включають сім родин: Araucariaceae, Cephalotaxaceae, Pinaceae, Podocarpaceae, Sciadopityaceae, Taxaceae та Cupressaceae. Проте лише деякі роди родини Cupressaceae містять клінічно значущі алергени за визначенням МСІТ.
У Середземноморській зоні та на півдні США Cupressus sempervirens (середземноморський кипарис) і Cupressus arizonica (аризонський кипарис) є значними джерелами пилкових алергенів, викликаючи сенсибілізацію у 2,4-35,4% загальної популяції і до 42,7% осіб з алергіями в Італії.
Основні алергени кипарисових:
Алергени пектатліази демонструють високу перехресну реактивність, проте з певними особливостями: пацієнти часто демонструють ексклюзивний патерн епітопу IgE до алергену тієї пектатліази, з якою вони фактично контактують, з обмеженою перехресною реактивністю між різними кластерами алергенів.
Крім пектатних ліаз, основними алергенами в пилку Соснових є полігалактуронази (Cha o 2, Cry j 2 і Jun a 2) з ідентичністю послідовностей 71-82% та спільними перехресно-реактивними епітопами IgE.
Паналергени: проблема діагностики
Діагностика пилкової алергії, пов'язаної з деревами, може виявитися складною, особливо з урахуванням проблеми сенсибілізації до паналергенів. Паналергенами вважаються всюдисущі експресовані алергенні білки.
Найважливіші паналергени пилку дерев належать до сімейств:
Клінічне значення профілінів і полкальцинів залежить від рівнів впливу, географічних факторів і віку пацієнтів, що ускладнює формулювання загальних висновків. Наприклад, аналіз рівня сенсибілізації до Bet v 2 виявив 5-7% реактивності у пацієнтів з алергією на березовий пилок з країн Північної Європи, тоді як пацієнти з Центральної та Південної Європи демонструють сенсибілізацію до 45%.
Досягнення в галузі молекулярної алергології проклали шлях до діагностики алергії на основі молекул, що виходить за рамки традиційної ботанічної ідентифікації алергенних дерев. Це стало важливим кроком для розуміння алергенів пилку дерев і складної взаємодії алергічної сенсибілізації та перехресної реактивності.
Сучасне розуміння механізмів алергії на пилок дерев підтверджує, що це переважно проблема промислово розвинених суспільств у межах помірних кліматичних поясів, де найбільш потужними алергенами є ендемічні рослини. Однак, поряд з виявленням нових алергенних видів дерев, стає очевидним, що алергія на пилок дерев може стати значною проблемою також і для суспільств у субтропічних кліматичних зонах.
Сучасне дослідження Молекулярна діагностика алергії з ALEX2 дозволяє виявити сенсибілізацію до пилку багатьох видів дерев та їх алергокомпонентів, що є важливим для точної діагностики та подальшого лікувального підходу. Це дослідження включає визначення:
А також дозволяє:
Чому Молекулярна діагностика алергії з ALEX2 важлива для вашої практики?
Перелік алергенів дерев, що доступні для діагностики в лабораторії ДІЛА:
Назва рослини |
Алергокомпоненти для детекції |
Родина |
Акація срібляста |
Aca m |
Fabaceae |
Айлант найвищий |
Ail a |
Simaroubaceae |
Вільха чорна (клейка) |
Aln g 1 (PR-10), Aln g 4 (Polcalcin) |
Березові (Betulaceae) |
Береза повисла |
Bet v 1 (PR-10), Bet v 2 (Profilin), Bet v 6 (Isoflavon Reductase) |
Березові (Betulaceae) |
Шовковиця паперова |
Bro pa |
Moraceae |
Ліщина |
Cor a_pollen, Cor a 1.0103 (PR-10) |
Березові (Betulaceae) |
Криптомерія японська |
Cry j 1 (Pectate Lyase) |
Хвойні (Pinophyta) |
Кипарис аризонський |
Cup a 1 (Pectate Lyase) |
Cupressaceae |
Кипарис вічнозелений |
Cup s |
Cupressaceae |
Бук |
Fag s 1 (PR-10) |
Fagaceae |
Ясен звичайний |
Fra e, Fra e 1 (Ole e 1-Family) |
Маслинові (Oleaceae) |
Волоський горіх |
Jug r_pollen |
Букоцвіті (Fagales) |
Ялівець мексиканський |
Jun a |
Cupressaceae |
Шовковиця червона |
Mor r |
Rosales |
Олива |
Ole e 1 (Ole e 1-Family), Ole e 9 (1,3-β-Glucanase) |
Маслинові (Oleaceae) |
Фінікова пальма |
Pho d 2 (Profilin) |
Phoeniceae |
Платан кленолистий |
Pla a 1 (Plant Invertase), Pla a 2 (Polygalacturonase), Pla a 3 (nsLTP) |
Platanaceae |
Тополя чорна (осокір) |
Pop n |
Malpighiales |
В'яз |
Ulm c |
Rosales |
Розуміння молекулярних механізмів алергії на пилок дерев та виявлення конкретних алергенів, що викликають сенсибілізацію, є критично важливим для розробки точної діагностики та персоналізованих підходів до терапії. Сучасні методи молекулярної діагностики, які пропонує медична лабораторія ДІЛА, дозволяють лікарям не тільки встановити факт сенсибілізації, але й виявити конкретні молекулярні мішені, що розширює можливості алергологів у підборі оптимальної тактики ведення пацієнтів.
Науковий прогрес у сфері молекулярної алергології дозволяє нам сьогодні краще зрозуміти "таємниці весняної алергії" та запропонувати пацієнтам більш точні діагностичні та терапевтичні рішення.