zur Navigation zum Inhalt
Abb. 1: Unterschiedliche Kreuzreaktionsmuster in Abhängigkeit vom involvierten Allergen am Beispiel der Kiwi-Allergie
 
Innere Medizin 15. Juni 2009

Allergiediagnostik – Extrakte oder Moleküle?

Vor- und Nachteile von Extrakten und Molekülen

Bei den derzeit in der Routine-Al-lergiediagnostik getesteten „Allergenen“ handelt es sich in der Regel um Gesamtextrakte aus verschiedenen Allergenquellen (z. B. Birkenpollen, Hausstaubmilben). Obwohl manche der kommerziell erhältlichen Extrakte durch aufwändige interne Standardisierungsverfahren gute Qualität erreichen, weisen Gesamtextrakte gewisse inhärente Nachteile auf. So enthalten sie neben den eigentlichen Allergenen auch zahlreiche nicht-allergene Proteine, eine Standardisierung der Minorallergene ist schwierig, und nicht selten fehlen wichtige Allergene aufgrund schwieriger Extraktionsbedingungen, Variabilität des Ausgangmaterials oder Instabilität der extrahierten Allergene. Außerdem enthalten die meisten Allergenquellen mehrere verschiedene allergene Moleküle, deren klinische Relevanz hinsichtlich Häufigkeit und Qualität der durch sie ausgelösten allergischen Reaktionen sehr unterschiedlich sein kann (z. B. orales Allergiesyndrom versus Anaphylaxie). Abhängig vom jeweils involvierten Allergen können die möglichen immunologischen Querverbindungen (Kreuzreaktionen) zu anderen Allergenquellen sehr unterschiedlich sein (Abb. 1).

Da sich einzelne Patienten in ihren individuellen Sensibilisierungsmustern unterschieden, bietet die „Komponenten-basierte“ Allergiediagnostik auf Ebene definierter Einzelallergene (Moleküle) erhebliche Vorteile (Tab. 1).

In der rezenten in vitro-Diagnostik finden rekombinant hergestellte oder gereinigte natürliche Einzelallergene zunehmend Anwendung. Bei kompetenter Anwendung ermöglichen diese in vielen Fällen eine vertiefte allergologische Abklärung und letztlich eine verbesserte Patientenversorgung. Mit der Microarray-Technik (Allergenchip) besteht die Möglichkeit, dutzende von Einzelkomponenten gleichzeitig in einem einzigen Screeningtest zu testen.

Allergen-Nomenklatur und Klassifikation

Ausreichend charakterisierte Einzelallergene erhalten von der IUIS (International Union of Immunological Societies) eine Kurzbezeichnung in Form eines auf dem Linné’schen Speziesnamen beruhenden Buchstaben-Zahlen-Codes, z. B.: Phl p 5 (= Phleum pratense/Wiesenlieschgras Allergen Nr. 5), Der p 1 (= Dermatophagoides pteronyssinus Allergen Nr. 1). Aufgrund ihrer funktionellen und strukturellen Eigenschaften können Allergene verschiedenen Proteinfamilien zugeordnet werden. Es stellt sich dabei heraus, dass sich die meisten bekannten Allergene auf relativ wenige Proteingruppen konzentrieren. Viele wichtige Allergene sind Speicherproteine, Enzyme oder sogenannte pathogenesis-related proteins, die von Pflanzen bei diversen physiologischen Stressbedingungen produziert werden (Tab. 2).

Komponenten-basierte Allergiediagnostik in der Praxis

Der Einsatz der Komponenten-basierten Allergiediagnostik bringt in der Praxis nicht in allen Fällen klare Vorteile. Bei Vorliegen einfacher Sensibilisierungsmuster gegenüber häufigen Inhalationsallergenen ist die Verwendung herkömmlicher Extrakte meist ausreichend. Wertvoll ist die Verwendung von Einzelmolekülen z. B. bei Vorliegen einer polyvalenten Pollensensibilisierung, die auf multiplen unabhängigen Sensibilisierungen beruhen oder teilweise oder hauptsächlich Ausdruck von Kreuzreaktionen gegenüber Panallergenen sein kann. Bei der Indikationsstellung der spezifischen Immuntherapie ist mit Hilfe definierter Markerallergene (Tab. 3) eine sichere Diskriminierung möglich, gegen welche Pollen tatsächlich eine genuine Sensibilisierung vorliegt und mit welchen lediglich eine Kreuzreaktivität besteht. Möglicherweise lässt das individuelle Sensibilisierungsmuster auch eine gewisse Prognose hinsichtlich des zu erwartenden Therapieerfolges zu. Erhebliche Vorteile bringt die Komponenten-spezifische Diagnostik auch bei der Abklärung von Nahrungsmittelallergien. Sie ermöglicht beispielsweise bei Patienten mit Nuss-Allergien eine bessere Abschätzung des künftigen Anaphylaxierisikos durch die Abgrenzung von Birkenpollen-assoziierten Kreuzallergien gegenüber Nüssen und „echten“ Nussallergien. Ähnliches gilt für die Diskriminierung zwischen Pollen-assoziierten und durch ns-Lipid-Transfer-Proteine vermittelten genuinen Fruchtallergien. Auch im Fall von Latexallergien bieten rekombinante Allergene die Möglichkeit einer Unterscheidung zwischen einer echten Latex-allergie und einer klinisch nur eingeschränkt relevanten Kreuzreaktivität zwischen Pollenprofilinen und dem Latex-Profilin Hev b 8.

Kreuzreaktive Kohlenhydratdeterminanten (CCDs) – Störfaktor in der in vitro-Diagnostik mit Gesamtextrakten

Ein beträchtlicher Nachteil von Gesamtextrakten ist der Umstand, dass viele der enthaltenen Proteine N-Glykane mit α1-3-verknüpfter Fucose aufweisen. Diese beim Menschen nicht vorkommenden Zuckerstrukturen können IgE induzieren und sind Ursache ausgeprägter Kreuzreaktionen zwischen strukturell gänzlich unähnlichen Proteinen („cross-reactive carbohydrate determinants“, CCDs). Etwa 10–20 % aller Atopiker weisen CCD-spezifische IgE-Antikörper auf. Diese Antikörper haben offensichtlich keine oder nur sehr geringe klinische Relevanz und sind demnach regelmäßige Ursache „falsch-positiver“ in vitro-Befunde.

 

Besonders störend ist dies bei der Abklärung potentiell lebensbedrohlicher Allergienformen, wie z. B. Erdnuss- oder Latexallergien. Im Fall der Insektengift- allergie täuschen CCDs bei schätzungsweise 25 % aller Patienten eine irrelevante Doppelsensibilisierung gegenüber Bienen- und Wespengift vor. CCD-freie rekombinante Allergene bieten hier einen unschätzbaren Vorteil. Sofern noch keine geeigneten Einzelmoleküle für die Testung verfügbar sind, können einfache kommerzielle Screeningtests auf geeignete Gly-kanquellen (z. B. Bromelain, CCD-MUXF3) zumindest wertvolle Hinweise geben, ob im Serum derartige anti-CCD IgE-Antikörper vorliegen.

Multiples Screening mit Einzelallergenen: der Allergenchip

Rekombinante oder hochgereinigte native Allergene sind zunehmend in etablierten kommerziellen Testsystemen (z. B. Phadia CAP o.ä. Verfahren) verfügbar. Die Testdurchführung unterscheidet sich nicht von herkömmlichen Tests, die Kosten des Einzeltests liegen allerdings etwas höher. Eine zukunftsweisende semiquantitative Technologie ist der Phadia ImmunoCAP ISAC (Immuno Solid Phase Allergen Chip), wo mittels Nanotechnologie geringste Mengen von Einzelallergenen (< 1 ng) an einen speziell beschichteten Biochip kovalent gebunden werden. Mit 20 µl Serum können bis zu 150 Einzelallergene gleichzeitig getestet werden. Der Vorteil dieses Systems besteht darin, dass es mittels eines standardisierten Allergenpanels obligat bei allen Patienten Auskunft hinsichtlich lokal relevanter Markerallergene, kreuzreaktiver Allergene sowie seltener, aber wegen ihres Anaphylaxiepotenzials wichtiger Allergene (z. B. LTPs, Tropomyosin) gibt. Zumindest teilweise ist auch die CCD-Problematik eliminiert. Abgesehen von dem zum Teil noch suboptimalen Allergenspektrum liegt ein wesentlicher Nachteil dieses Ansatzes in den höheren Kosten und der Gefahr der Generierung multipel positiver Testbefunde bei gänzlich offener Anamnese. Da außerdem für eine sachkundige Interpretation aufgrund der Komplexität erhebliche Sachkenntnis notwendig ist, erscheint der breite Einsatz des Allergenchip als basales Screeninginstrument außerhalb der allergologischen Fachpraxen bedenklich. Kritisch zu betrachten ist auch die bisweilen propagierte künftige Obsoleszenz von Hauttestungen durch den Chip.

Fazit

Die Komponenten-spezifische Diagnostik bietet im Vergleich zur konventionellen Diagnostik mit Gesamtextrakten neben einer höheren Sensitivität und Spezifität Einsicht in individuelle Sensibilisierungsmuster. Angesichts der wachsenden Komplexität setzt die sinnvolle Verwendung von Einzelmolekülen, insbesondere der verantwortungsvolle Einsatz von Screeningtests (Allergenchip), eine verstärkte Fortbildung der allergologisch tätigen Fachärzte voraus.

Tab. 1: Vor- und Nachteile der Komponenten-basierten Allergiediagnostik mit rekombinanten Allergenen
Vorteile Nachteile
definierte Einzelmoleküle, daher nur relevante Proteine, keine Kontamination mit anderen Allergenen, unabhängig vom Ausgangsmaterial (noch) nicht alle relevanten Allergenen verfügbar
einfache Standardisierung Herstellung korrekt gefalteter rekombinanter Moleküle manchmal schwierig
Erfassung individueller Sensibilisierungsmuster Polymorphismus natürlicher Extrakte schwer abbildbar
Differenzierung zwischen genuiner Sensibilisierung und Kreuzreaktion Interpretationsproblematik, verstärkter Fortbildungsbedarf
bessere Prognose bzgl. klinischer Relevanz und möglicher Symptomatik höhere Kosten
höhere Sensitivität und höhere Spezifität (z.B. keine Interferenz mit CCDs)  
Messung von blockierenden IgG-Antikörpern auf Einzelallergenebene  
Tab. 2: Wichtige Allergengruppen
Pathogenesis-related proteins Relevante Allergene in:
PR-2: β-1,3-Glukanasen Olivenpollen, Latex, Banane, Tomate, Kartoffel
PR-3: Klasse 1-Chitinasen Latex, Früchte (Latex-Frucht-Syndrom), Obecheholz
PR-5: Thaumatin-like proteins Zypressenpollen, Kern- und Steinobst, Kiwi, Banane, Paprika
PR-10: Bet v 1-Homologe Birkenpollen und Verwandte (Fagales), Kern- und Steinobst, Kiwi, Baumnüsse, Erdnuss, Soja, Karotte, Feige, u.a.
PR-14: non-specific Lipid-Transfer-Proteins Beifuß-, Glaskraut-, Platanenpollen, Kern- und Steinobst, Nüsse, Kiwi, u.v.a. Nahrungsmittel
Speicherproteine  
Cupine (Viciline, Legumine) Erdnuss, Soja, Baumnüsse
2S Albumine Erdnuss, Baumnüsse, Senf, Samen
Enzyme  
Papain-artige Cysteinproteasen Hausstaubmilbe, Gräserpollen, Ficus benjamina, Feige, Papaya, Kiwi, Ananas, Soja
Ribonukleasen Majorallergene in Gräserpollen (Gruppe 5)
Pektatlyasen Zypressen- und Ragweedpollen, Früchte
Enolasen Latex, Schimmelpilze
Hyaluronidasen, Phospholipasen Insektengifte
Andere  
Tropomyosin (Muskelprotein) Hausstaubmilbe, Krebstiere, Weichtiere, Insekten
Parvalbumin (Muskelprotein) Fisch
Lipocaline (Transporterproteine) Katze, Hund u.a. felltragende Tiere, Milben, Schaben, Raubwanzen
Tab. 3: Markerallergene für genuine Sensibilisierung vs. Kreuzreaktion
Allergenquelle spezifisch kreuzreaktiv
Birkenpollen Bet v 1 Bet v 2 (Profilin), Bet v 4 (Ca-bindendes Protein)
Gräserpollen Phl p 1, Phl p 5, Phl p 2, Phl p 6 Phl p 12 (Profilin), Phl p 7 (Ca-bindendes Protein)
Eschenpollen Ole e 1  
Beifußpollen Art v 1  
Ragweedpollen Amb a 1  
Hausstaubmilbe Der p 1, Der p 2 Tropomyosin (Der p 10, Pen a 1)
Katze Fel d 1 Fel d 2 (Serumalbumin)
Latex Hev b 1, Hev b 5, Hev b 6, u.a. Hev b 8 (Profilin)
Erdnuss Ara h 1, Ara h 2, Ara h 3, Ara h 9 Ara h 8 (Bet v 1-Homolog)
Haselnuss Cor a 8 Cor a 1 (Bet v 1-Homolog)
Pfirsich Pru p 3 Pru p 1 (Bet v 1-Homolog), Pru p 4 (Profilin)
Zum Autor
Univ.-Doz. Dr. Wolfgang Hemmer
FAZ – Floridsdorfer Allergiezentrum
Franz-Jonas-Platz 8/6 (Stiege 1)
1210 Wien
Fax: ++43/1/270 25 42 78
E-Mail:

Wolfgang Hemmer, FAZ – Floridsdorfer Allergiezentrum, Wien, Wiener Medizinische Wochenschrift Skriptum 8/2009

Zu diesem Thema wurden noch keine Kommentare abgegeben.

Mehr zum Thema

<< Seite 1 >>

Medizin heute

Aktuelle Printausgaben