Харчові алергени для науки
Один і той же алерген не завжди викликає однакові реакції у двох різних людей або навіть у однієї і тієї ж людини в різний час: алергія є результатом поєднання генетичної схильності, алергену та навколишнього середовища.
Харчова алергія, як і всі алергічні реакції, вражає лише генетично схильних людей, які становлять незначну частину населення. Насправді харчова алергія - це імунопатологічна реакція на їжу або на компонент їжі, який називається алергеном, генетично схильною людиною, і, як кажуть, він є атопічним. Саме зустріч та асоціація двох «партнерів», продуктів харчування та генетичного фону, визначає алерген, а не суттєву структурну, фізико-хімічну характеристику їжі. Екологічні, соціально-економічні умови та спосіб життя та харчові звички можуть бути факторами, що сприяють появі алергії, але лише за умови, що перші дві умови вже виконуються.
Отже, харчова алергія - це індивідуальна реакція: її відрізняють від отруєнь, які вражають усіх осіб популяції, які зазнали дії токсичної їжі (якщо дозова доза була достатньою). Він також відрізняється від явищ непереносимості, таких як непереносимість лактози, яка вражає багатьох людей з дефіцитом ферментів і які з цієї причини неправильно засвоюють цей цукор. Не слід також плутати з отруєнням гістаміном через ферментовану їжу або з псевдо-харчовою алергією, яка може спричинити ті самі симптоми, але причини яких не пов’язані з імунною реакцією. Згадавши, що таке сама харчова алергія, ми вивчимо структуру алергенів і обговоримо деякі приклади, що ілюструють важливість навколишнього середовища для спровокування алергії. Нарешті, ми вивчимо можливість модифікації або усунення алергенів, коли ми їх знаємо, щоб їжа стала нешкідливою для всіх споживачів.
Всі нерівні перед алергією
Харчова алергія розвивається у два етапи. Під час першого контакту алерген, тобто сенсибілізуюча їжа або одна з її складових, більш-менш розкладається травними ферментами і частково всмоктується через слизову оболонку кишечника. Він представлений імунній системі компетентними клітинами. У генетично схильних людей імунна реакція має тенденцію виробляти надмірну кількість антитіл, відповідальних за алергію: імуноглобулінів е (IgE). Залежно від різних умов і, зокрема, від типу антигенів, яким вони піддаються, лімфоцити можуть або стати лімфоцитами h1 t, які захищають від зовнішніх атак, особливо вірусних чи бактеріальних, або еволюціонувати в лімфоцити h2 t, які виробляють антитіла. для алергічних реакцій (див. Флора: оплот проти алергії, стор. 52).
Схильність до алергічних реакцій значно варіюється від однієї людини до іншої, навіть у межах однієї особи. Крім того, один і той же алерген не є важливим для кожної фази (сенсибілізації та запуску) алергічної реакції: специфічність не є суворою, і ми часто спостерігаємо перехресні реакції між різними алергенами або навіть між харчовими алергенами та алергенами з боку дихальних шляхів, наприклад, пилку., які мають спільні або сусідні епітопи. Крім того, симптоми харчової алергії не обмежуються лише травною системою, але найчастіше з’являються на шкірі та дихальних шляхах. Деякі харчові алергії, такі як алергія на коров’яче молоко, часто проходять самостійно приблизно у віці двох-трьох років, зокрема через дозрівання травної та імунної систем. Інші, такі як алергія на арахіс, зберігаються і можуть викликати серйозні генералізовані реакції у дорослих.
Перелік основних алергенних продуктів харчування не визначений. Він змінюється з часом і в різних географічних районах, залежно від генетичної мінливості популяцій та навколишнього середовища. Харчові звички, тобто дієта та спосіб приготування та споживання їжі, є визначальним фактором виникнення харчової алергії. Цей перелік також змінюється з віком пацієнтів: алергени, про які йде мова, в основному тваринного походження в ранньому дитинстві і поступово замінюються рослинними алергенами, які стають переважаючими у дорослих. Алергенні продукти - це наша повсякденна їжа. Вони здорові, мають хорошу харчову та біологічну цінність, і споживаються більшістю людей, не викликаючи побічних ефектів. Які компоненти, що відповідають за цю гіперреактивність імунної системи, спостерігається у меншості споживачів групи ризику? ?
Молекулами, відповідальними за алергію, є білки - молекули, що складаються з великої кількості елементарних утворень, званих амінокислотами, послідовність та взаємодії яких визначають структуру та властивості білка. Насправді алергенна природа їжі рідко зумовлена одним компонентом, а скоріше великою кількістю білків. Всі білки, які можна розпізнати за допомогою імуноглобулінів чутливих людей, представляють репертуар алергенів у їжі. Через різноманітність і мінливість реакції IgE людини, яка сама по собі пов’язана з генетичною гетерогенністю пацієнтів, лише деякі з цих білків розпізнаються тим чи іншим пацієнтом, тобто такий білок, який є алергеном для одного пацієнта, необов’язково є таким для інший, але алергічний на ту ж їжу. Залежно від частоти розпізнавання ми говоримо про основний алерген (реагує більше 50 відсотків людей, чутливих до їжі) або незначний алерген. Зверніть увагу, що для сенсибілізованої людини вираженість симптомів алергічної реакції після впливу алергену може бути однаковою, незалежно від того, чи є алерген основним або незначним.
Безліч алергенів
Алергени часто є рясними компонентами їжі за своєю масою або концентрацією, але не завжди: деякі молочні білки, хоча і присутні в незначній кількості, викликають серйозні клінічні прояви у багатьох хворих на молочну алергію. Це, як правило, якісно важливі сполуки: хоча апріорі не існує тісного зв'язку між біологічними властивостями білка та його алергенною силою, багато алергени - це ферменти, транспортні білки, резервні білки або білки захисту. Їх фізіологічні або метаболічні функції є важливими для організму (рослини чи тварини), який їх виробляє. Отже, це не дивні, рідкісні елементи, які нещодавно з’явились завдяки деяким сільськогосподарським або технічним інноваціям. Навпаки, харчові алергени мають функції та структури, які дуже зберігаються під час еволюції: вони майже всюдисущі.
За допомогою протеомічного методу аналізу можна ідентифікувати алергени харчового продукту. Візьмемо приклад з арахісу (див. Малюнок 2). У нашій команді Ерве Бернар та Люсі Мондуле витягували білки із насіння, а потім розділяли їх за масою та зарядом за допомогою двовимірної техніки електрофорезу. Виділені таким чином білки переносили на носії та піддавали дії сироваток від хворих на алергію. Імуноглобуліни, присутні в цих сироватках, зв’язуються зі своїми специфічними алергенами, і утворені таким чином комплекси виявляються за допомогою імунохімічної реакції. Помічено, що майже всі запасні білки арахісу є алергенами, і в цьому задіяно багато сімей рослинних білків. Крім того, алергени часто з’являються в декількох ізоформах (тобто з дещо різними молярними масами) або навіть у формі пептидів - невеликих фрагментів, що утворюються природним шляхом гідролізом білка під час дозрівання насіння.
На молекулярному рівні, коли нас цікавлять епітопи, знову з'являється велика різноманітність. У кожному білку домени, здатні зв'язуватися з імуноглобулінами, численні і розподілені по всій молекулі: немає жодної області або структури білка, яка відповідала б за алергенний характер. Тривимірна структура білка є важливою особливістю його алергенної сили. Однак поряд з так званими конформаційними епітопами, а саме пов'язаними зі структурою білка в його природному стані, ми виділили та охарактеризували, використовуючи сироватки від хворих на алергію, багато лінійних епітопів: це невеликі пептиди, імунореактивність яких обумовлена єдиним ланцюг амінокислот у білку. Незалежно від просторової структури, реакційна здатність зберігається навіть тоді, коли білок денатурований або навіть погіршений. Нещодавно команда Х'ю Семпсона, спеціаліста з харчової алергії в Нью-Йорку, показала, що такі лінійні епітопи є маркерами важкої та стійкої алергії.
З огляду на ці дані, чи можна оцінити та передбачити алергенну силу (нового) харчового продукту, або навіть змінити чи видалити частини, що відповідають за алергію? Це був би спосіб задовольнити очікування людей з алергією, виробників та державних органів, які повинні захищати споживачів.
Алергени харчового продукту (наприклад, рослини) різноманітні і можуть змінюватися за своїм складом залежно від фізіологічних умов (стадія дозрівання рослини або режим і тривалість збереження). В межах алергену епітопів, відповідальних за зв’язування з імуноглобулінами, безліч, але не всі вони систематично викликають реакції. Залежно від пацієнта, реакції не завжди включають однакові епітопи, не всі мають однакову інтенсивність і іноді проявляються по-різному. Результат полягає в тому, що важко оцінити алергенну силу харчового продукту в цілому, тобто його здатність викликати часті або важкі алергічні реакції. Більше того, їжа - це не просто додавання компонентів. Зокрема, потенційно алергенні білки ризикують взаємодіяти з іншими складовими їжі, і ці взаємодії, такі як структурні модифікації, вироблені в результаті технічних обробок, можуть посилити або зменшити алергенну силу. Крім того, через наявність загальних або сусідніх епітопів спостерігається перехресна реактивність між продуктами харчування та певним пилком.
Якщо ми згадали, що алергенна сила вводить у дію генетичне поле, специфічне для алергічних індивідуальних та структурних характеристик, характерних для алергенного білка, ми також повинні наполягати на ролі умов навколишнього середовища, які модулюють наслідки цієї взаємодії. Серед факторів, які, таким чином, можуть мати значний вплив, побачимо два приклади.
Перший приклад пов’язаний з географічними умовами та умовами впливу алергену: таким чином, алергічні реакції на фрукти, такі як фундук, різняться залежно від того, „скандинавський” чи „середземноморський”. Фундук може спричинити алергічні перехресні реакції з алергенами пилку берези (див. Рамку на сторінці 64). Це також стосується інших фруктів, таких як яблука.
Береза та фундук
Фундук містить багато алергенів, що належать до різних сімейств білків. Основний алерген, Cor a1, тісно пов'язаний з основним алергеном берези Bet v1. У країнах північної Європи, де берези численні, людина, яка перебуває в групі ризику, може стати сенсибілізованою до Bet v1 шляхом дихання через високий вплив пилку берези. Коли ця людина їсть фундук, виникає алергічна реакція через перехресну реакційну здатність між Cor a1 та Bet v1. Суб'єкт, який страждає алергією на березу, стає алергією на фундук. У цьому випадку він має слабкі симптоми: клінічні прояви локалізуються в роті, викликаючи синдром, який називається оральною алергією. Крім того, він реагує лише на вживання свіжих фруктів. Справді, Cor a1, як і Bet v1, швидко руйнується від температури та травлення; воно зникає з варених або оброблених фруктів (соків, компотів), які підтримує суб’єкт.
Інший приклад стосується впливу технічних процедур та харчових звичок на алергенну силу арахісу. Частота алергії на арахіс різко зросла в західних країнах, де споживання відбувається переважно у формі смаженого арахісу. У таких країнах, як Китай, де арахіс є важливою їжею, але їдять його більше відвареним або смаженим, алергія на арахіс менш розвинена. Чи модифікує спосіб приготування арахісу його алергенну природу? ?
Як відомо, структура білків змінюється при нагріванні. Ці перетворення залежать не тільки від температури та тривалості обробки, але також від фізико-хімічних властивостей білка та середовища, в якому він знаходиться. Ми спостерігаємо модифікацію тривимірної структури білка, який втрачає свою конформацію і стає дезорганізованим. Потім денатуровані молекули можуть поєднуватися, утворюючи агрегати. Наслідки для алергенної сили білка непередбачувані: він знижується, коли конформаційні епітопи руйнуються; вона зростає, коли епітопи, раніше закопані в глобулярну структуру білка, не маскуються; або ж він залишається незмінним. На додаток до цих фізичних перетворень, хімічні реакції можуть також відбуватися при високих температурах (125 ° C і вище): між амінокислотами (лізинами) білка та компонентами їжі утворюються ковалентні зв’язки (наприклад, з цукром у випадку Реакції Майяра). Ці нові сполуки можуть бути асимільовані до неоалергенів. Що з арахісом ?
Арахіс містить багато алергенів, більшість з яких є основними алергенами. Серед них Ara h1 - це глобулін з молекулярною масою близько 63 кілодальтонів, що належить до надродини купінів. Було показано, що смаження арахісу при температурі 140 ° С протягом 40 хвилин збільшує алергенну силу цього білка на 100 (що тут вимірюється його здатністю зв'язуватися з IgE). Це збільшення відбудеться за рахунок утворення сполук Майяра, оскільки цього не спостерігається під час варіння при 120 ° C (температура смаження), де, однак, також відбуваються конформаційні зміни.
З іншого боку, алергенна природа іншого основного арахісового алергену, Ara h2, невеликого білка близько 18 кілодальтонів, що належить до надсімейства проламіну, не піддається або лише незначно модифікується в результаті термічних обробок. Однак ми показали, що при варінні арахісу у воді невеликі алергенні білки, такі як Ara h2, розчиняються і переходять із насіння у воду для готування. Оскільки ця вода не споживається, значна частина алергенної сили усувається. Це пояснювало б різницю в частоті алергій на арахіс, які спостерігаються в західних країнах (де арахіс смажиться) та Китаї (де його їдять смаженим або вареним). Таким чином, механізми дії процедур є складними, але їх вплив, як і харчові звички, є визначальним для алергенної сили їжі.
Дієта, якої слід уникати, яку дотримується пацієнт, що страждає алергією, часто буває складною і обмежувальною. Чи можна було б зменшити або навіть усунути алергенну силу харчових продуктів, видаливши або змінивши алерген (и) під час виробництва або переробки продукту? У цьому напрямку робилися спроби або хімічним шляхом, або шляхом генетичного виробництва «гіпоалергенних» продуктів, таких як рис та соя.
Усунути алергени ?
Отже, алергенна сила не є внутрішньою характеристикою харчового продукту або його складової, що дозволяло б його розпізнавати і виявляти, а то й навіть виводити. Це біологічна та імунологічна активність, яку білок проявляє за певних умов і лише у певних людей. Оцінити алергенну силу нового білка та запобігти алергічному ризику досить складно та невизначено. Вони включають розуміння того, що робить звичайний білок алергенним для деяких людей або стає алергенним, коли раніше він відносно добре переносився. Для цього потрібно буде поглибити молекулярні основи реакцій алергенів з імуноглобулінами e, фізіопатологічні механізми, що сприяють орієнтації імунної відповіді на реакцію алергічного типу, та вказати вплив умов середовища, що взаємодіють з цими факторами і модулювати ефекти.