Современное состояние проблемы
Весенняя сенсибилизация: пыльца деревьев как основной триггер
Молекулярная аллергология: от гена к аллергену
Географическое распространение аллергенных деревьев
Основные аллергенные деревья и их молекулярные особенности
Молекулярная диагностика - современный подход к аллергологии
Возможности лабораторной диагностики: исследование Молекулярная диагностика аллергии с ALEX2
Молекулярная диагностика аллергических заболеваний открывает новые горизонты в ведении пациентов с поллинозом. В статье рассмотрены современные подходы к диагностике весенней аллергии с акцентом на молекулярный анализ аллергенов пыльцы деревьев. Подробно описаны основные виды аллергенных растений, их молекулярные компоненты и механизмы перекрестных реакций. Статья будет полезна аллергологам, терапевтам, семейным врачам и педиатрам, которые сталкиваются с диагностикой и ведением пациентов с сезонными аллергическими проявлениями.
За последнее столетие аллергические заболевания превратились из достаточно редких состояний в пандемическую проблему здравоохранения. Согласно консервативным оценкам, примерно полмиллиарда людей во всем мире страдают от аллергического ринита. Пыльцевые аллергены считаются основным фактором риска как сезонного аллергического ринита, так и бронхиальной астмы, тогда как бытовые аллергены чаще провоцируют круглогодичный ринит. Однако исследования показывают, что более 50% пациентов с круглогодичным аллергическим ринитом также сенсибилизированы к пыльцевым аллергенам, хотя профили сенсибилизации значительно варьируют в зависимости от географического расположения.
Весной именно пыльца деревьев становится причиной развития патологических симптомов. Среди аллергенных деревьев выделяют представителей порядков Fagales (Букоцветные), Lamiales (Ясноцветные), Proteales (Протейные) и Pinales (Сосновые). Сенсибилизация к пыльце обычно ограничивается ветроопыляемыми растениями, которые составляют примерно 10-18% всех растений.
Эти растения эволюционировали таким образом, чтобы производить мелкую, обезвоженную пыльцу с хорошими аэродинамическими свойствами, что позволяет ей распространяться на сотни километров и длительное время циркулировать в воздухе. Важно отметить, что аллергенные белки обычно легко высвобождаются во время регидратации пыльцы на слизистых оболочках дыхательных путей.
Более 25 лет назад был клонирован ген, кодирующий основной аллерген пыльцы березы Bet v 1, что стало началом эры молекулярной аллергологии. С тех пор идентифицировано и признано подкомитетом по номенклатуре аллергенов ВОЗ/МСИТ (международный союз иммунологических обществ) 53 аллергена пыльцы деревьев.
Молекулярное профилирование аллергической сенсибилизации помогло выяснить иммунологические механизмы перекрестной реактивности аллергенов, а достижения биохимии выявили структурные и функциональные аспекты аллергенных белков. Новые аллергенные виды деревьев и их аллергены постоянно идентифицируются, что делает исследования в этой области высококонкурентными и важными для клинической практики.
Аллергенные деревья распространены практически по всему миру:
Интересно, что в регионах тропического климата аллергия на пыльцу деревьев практически отсутствует.
Букоцветные (Fagales)
Пыльца Букоцветных является основной причиной зимне-весеннего поллиноза в умеренном климатическом поясе Северного полушария. Большинство видов имеют древовидный или кустарниковый вид с очень мелкими однополыми цветками, которые часто растут в виде сережкообразных или колосовидных соцветий.
Основные аллергены пыльцы Fagales:
Эти аллергены относятся к белкам класса 10 (PR-10), которые включают большую группу аэроаллергенов и распространенных пищевых аллергенов. Белки PR-10 кодируются разнообразным мультигенным семейством, имеют небольшой размер (около 160 аминокислот), схожую вторичную структуру и являются преимущественно внутриклеточными и цитозольными.
Рисунок 1. Белки PR-10 в 3D-модели
Более 90% лиц с аллергией на березу вырабатывают антитела IgE против Bet v 1, причем 60% из них реагируют исключительно на этот аллерген. Недавние исследования выявили структурное сходство Bet v 1 с белками семейства липокалинов, к которым относится большинство аллергенов животного происхождения.
Перекрестные реакции с пищевыми продуктами
У 50-93% пациентов с аллергией на березовую пыльцу также развиваются аллергические реакции на некоторые продукты порядка Розоцветных. Симптомы проявляются в виде орального аллергического синдрома (ОАС), и его возникновение обычно связано с предшествующей сенсибилизацией к пыльцевым аллергенам порядка Букоцветные.
Минорные аллергены пыльцы березы
Кроме Bet v 1, идентифицированы также минорные аллергены березовой пыльцы:
Сенсибилизация к Bet v 6 среди пациентов с аллергией на березовую пыльцу достигает около трети. Кроме того, гомологичные аллергены (Cor a 6) были идентифицированы в пыльце орешника. По данным исследований ELISA, 14% пациентов с аллергией на пыльцу орешника и березы реагируют на рекомбинантный Cor a 6.
Недавно глутатион-S-трансфераза березовой пыльцы (GST) была идентифицирована как новый IgE-связывающий белок, с уровнем сенсибилизации 13% среди пациентов с аллергией на березовую пыльцу.
Семейство Платановые (Platanaceae)
Представители семейства Платановые также содержат значимые аллергены. Эти листопадные деревья имеют редуцированные цветки с шаровидной структурой. Виды Platanus являются важными источниками аэроаллергенов.
Благодаря устойчивости к болезням и загрязнению воздуха платаны широко используются как декоративные деревья в США и Западной Европе. На сегодня только виды Platanus acerifolia (лондонский платан) и Platanus orientalis (платан восточный) признаны аллергенными деревьями ВОЗ/МСИТ.
В течение сезона цветения уровень пыльцы платана может достигать 14% от общего количества атмосферной пыльцы в некоторых районах, например, в Испании.
Аллергены пыльцы платана:
Сосновые (Pinales) - актуальность для Украины
Анализируя природную структуру лесов Украины, можно понять, что для нашей страны важными аллергенными деревьями являются представители порядка Сосновые.
Рисунок 2. Природная структура лесов Украины
Сосновые относятся к голосеменным и включают семь семейств: Araucariaceae, Cephalotaxaceae, Pinaceae, Podocarpaceae, Sciadopityaceae, Taxaceae и Cupressaceae. Однако лишь некоторые роды семейства Cupressaceae содержат клинически значимые аллергены по определению МСИТ.
В Средиземноморской зоне и на юге США Cupressus sempervirens (средиземноморский кипарис) и Cupressus arizonica (аризонский кипарис) являются значительными источниками пыльцевых аллергенов, вызывая сенсибилизацию у 2,4-35,4% общей популяции и до 42,7% лиц с аллергиями в Италии.
Основные аллергены кипарисовых:
Аллергены пектатлиазы демонстрируют высокую перекрестную реактивность, однако с определенными особенностями: пациенты часто демонстрируют эксклюзивный паттерн эпитопа IgE к аллергену той пектатлиазы, с которой они фактически контактируют, с ограниченной перекрестной реактивностью между различными кластерами аллергенов.
Кроме пектатных лиаз, основными аллергенами в пыльце Сосновых являются полигалактуроназы (Cha o 2, Cry j 2 и Jun a 2) с идентичностью последовательностей 71-82% и общими перекрестно-реактивными эпитопами IgE.
Паналергены: проблема диагностики
Диагностика пыльцевой аллергии, связанной с деревьями, может оказаться сложной, особенно с учетом проблемы сенсибилизации к паналергенам. Паналергенами считаются вездесущие экспрессируемые аллергенные белки.
Важнейшие паналергены пыльцы деревьев относятся к семействам:
Клиническое значение профилинов и полкальцинов зависит от уровней воздействия, географических факторов и возраста пациентов, что затрудняет формулировку общих выводов. Например, анализ уровня сенсибилизации к Bet v 2 выявил 5-7% реактивности у пациентов с аллергией на березовую пыльцу из стран Северной Европы, тогда как пациенты из Центральной и Южной Европы демонстрируют сенсибилизацию до 45%.
Достижения в области молекулярной аллергологии проложили путь к диагностике аллергии на основе молекул, что выходит за рамки традиционной ботанической идентификации аллергенных деревьев. Это стало важным шагом для понимания аллергенов пыльцы деревьев и сложного взаимодействия аллергической сенсибилизации и перекрестной реактивности.
Современное понимание механизмов аллергии на пыльцу деревьев подтверждает, что это преимущественно проблема промышленно развитых обществ в пределах умеренных климатических поясов, где наиболее мощными аллергенами являются эндемичные растения. Однако, наряду с выявлением новых аллергенных видов деревьев, становится очевидным, что аллергия на пыльцу деревьев может стать значительной проблемой также и для обществ в субтропических климатических зонах.
Современное исследование Молекулярная диагностика аллергии с ALEX2 позволяет выявить сенсибилизацию к пыльце многих видов деревьев и их аллергокомпонентов, что является важным для точной диагностики и дальнейшего лечебного подхода. Это исследование включает определение:
А также позволяет:
Почему Молекулярная диагностика аллергии с ALEX2 важна для вашей практики?
Перечень аллергенов деревьев, доступных для диагностики в лаборатории ДІЛА:
Название растения |
Аллергокомпоненты для детекции |
Семейство |
Акация серебристая |
Aca m |
Fabaceae |
Айлант высокий |
Ail a |
Simaroubaceae |
Ольха черная (клейкая) |
Aln g 1 (PR-10), Aln g 4 (Polcalcin) |
Березовые (Betulaceae) |
Береза повислая |
Bet v 1 (PR-10), Bet v 2 (Profilin), Bet v 6 (Isoflavon Reductase) |
Березовые (Betulaceae) |
Шелковица бумажная |
Bro pa |
Moraceae |
Лещина |
Cor a_pollen, Cor a 1.0103 (PR-10) |
Березовые (Betulaceae) |
Криптомерия японская |
Cry j 1 (Pectate Lyase) |
Хвойные (Pinophyta) |
Кипарис аризонский |
Cup a 1 (Pectate Lyase) |
Cupressaceae |
Кипарис вечнозеленый |
Cup s |
Cupressaceae |
Бук |
Fag s 1 (PR-10) |
Fagaceae |
Ясень обыкновенный |
Fra e, Fra e 1 (Ole e 1-Family) |
Маслиновые (Oleaceae) |
Грецкий орех |
Jug r_pollen |
Букоцветные(Fagales) |
Можжевельник мексиканский |
Jun a |
Cupressaceae |
Шелковица красная |
Mor r |
Rosales |
Олива |
Ole e 1 (Ole e 1-Family), Ole e 9 (1,3-β-Glucanase) |
Маслиновые (Oleaceae) |
Финиковая пальма |
Pho d 2 (Profilin) |
Phoeniceae |
Платан кленолистный |
Pla a 1 (Plant Invertase), Pla a 2 (Polygalacturonase), Pla a 3 (nsLTP) |
Platanaceae |
Тополь черный (осокор) |
Pop n |
Malpighiales |
Вяз |
Ulm c |
Rosales |
Понимание молекулярных механизмов аллергии на пыльцу деревьев и выявление конкретных аллергенов, вызывающих сенсибилизацию, является критически важным для разработки точной диагностики и персонализированных подходов к терапии. Современные методы молекулярной диагностики, которые предлагает медицинская лаборатория ДІЛА, позволяют врачам не только установить факт сенсибилизации, но и выявить конкретные молекулярные мишени, что расширяет возможности аллергологов в подборе оптимальной тактики ведения пациентов.
Научный прогресс в сфере молекулярной аллергологии позволяет нам сегодня лучше понять "тайны весенней аллергии" и предложить пациентам более точные диагностические и терапевтические решения.