Grundlagen der Molekularen Allergiediagnostik Dr. Petra Zieglmayer Webinar am 27. Mai 2015

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Typ1- Allergie

• Diagnostische Säulen Anamnese Hauttest: - Skin Prick Test - Intrakutantest

Serologie (spezif. IgE) Provokation • Therapeutische Säulen Allergenkarenz supportive Therapie Immuntherapie Quelle: EAACI Position Paper, Allergy 2006;61 suppl. 82:1-20.

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Wünsche an einen Allergietest

• sensitiv • spezifisch • relevante Kreuzreaktionen anzeigen • einfach interpretierbar • billig

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Bet v 1

andere PR-10

Soy

Peanut

Profilins

Positiv durch kreuzreaktive Allergene (CCD, Profilin, LTP...)?

Ara h 8 PR-10

Ara h 1 β-Conglycinin Ara h 3 Glycinin

Ara h 9 LTP

Ara h 5 Profilin

CCD

Ara h 2 Conglutin

reicht der Hauttest?

W. Aberer, 2013

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Vom Getreide zum Allergen

Allergenextrakt

Allergenquelle

Weizenextrakt

Profilin aus Weizen

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Offizielle Allergen- Nomenklatur

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Marker- und Majorallergene

• Major- Allergene werden von > 50% der Allergiker erkannt • Minor- Allergene werden von < 50% der Allergiker erkannt

• Markerallergene sind speziesspezifisch und kommen nur in einem Organismus

vor - es liegt eine echte Allergie und keine Kreuzreaktivität vor

8 Phadia

Serologische Kreuzreaktivität

Anti-A Antikörper erkennen selbe Struktur auf Bet v 1 und Gly m 4 → Kreuzreaktivität

Anti-B und Anti-D Antikörper erkennen allergenspezifisches Epitop → Keine Kreuzreaktivität

Anti-C Antikörper erkennen auch Epitop E, reagieren mit diesem aber nur schwach

→ Limitierte Kreuzreaktivität

anti-A anti-C

anti-D

A D

E Gly m 4

anti-A anti-C

anti-B

A B

C Bet v 1

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Kreuzreaktive Proteinfamilien

PR-10 Proteine

Speicher- proteine

Profiline

nsLTP nicht-spezifische Lipid-Transfer-Proteine

Polcalcine

CCD

10

Bet v 1

PR-10-Proteine

• Überwiegend hitzelabil • üblicherweise assoziiert mit lokalen Symptomen (OAS) • Hohe Sensibilisierungs- rate in Nordeuropa

Kleine-Tebbe et al. Allergo J 2010

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• Calcium-bindende Proteine • Marker für Kreuzreaktivität zwischen verschiedenen Pollenarten;

Sensibilisierungsraten von 5 – 10 % bei Pollenallergikern • Vorkommen nur in Pollen, nicht in pflanzlichen Nahrungsmitteln

Polcalcine

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Profiline

• Panallergen mit ausgeprägter Kreuzreaktivität auch zwischen entfernten Pflanzenarten • Verantwortlich für breites Sensibilisierungsspektrum • Selten mit klinischen Symptomen assoziiert

Profiline

Nüsse

Gemüse

Obst Blütenpollen

Graspollen

Baumpollen

Mensch

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CCDs = kreuzreaktive Kohlenhydratdeterminanten

• CCDs finden sich in fast allen Pflanzen und wirbellosen Tieren • Etwa 20% der Atopiker sind auf CCDs sensibilisiert • CCDs wird nur eine sehr geringe klinische Relevanz zugeschrieben

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nsLipid-Transfer-Proteine

• Überwiegend hitze- und verdauungsresistent • auch gekochte Nahrungsmittel können Symptome auslösen • Assoziiert mit schweren systemischen Reaktionen • Sensibilisierungsrate ausgeprägter in Südeuropa

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Speicherproteine

• Überwiegend hitze- und verdauungsresistent • auch gekochte Nahrungsmittel können Symptome auslösen • Assoziiert mit schweren systemischen Reaktionen

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Risikobewertung

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In vitro- Diagnostik in der Praxis

→ Screeningtests → Allergenquellen → Allergenspezifische IgE- Bestimmung Inhalative Allergene → Eignung Immuntherapie, Kreuzreaktivität? Nahrungsmittel → OAS oder Anaphylaxie? Insektengifte → Kreuzreaktivität, Auswahl der Immuntherapie?

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Inhalationsallergene

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Inhalationsallergien

werden durch Aeroallergene, d.h. in der Atemluft schwebende Allergene, verursacht Wichtig: die Partikelgröße definiert, wie weit ein Allergen in die Atemwege absteigen kann: Nase>10µ Bronchien> Alveolen

Saisonale Allergene - Pollen: • Bäume: Hasel, Erle, Birke etc. (DM: ca. 15µm) • Gräser und Getreide: Knäuelgras, Lieschgras, Roggen (DM: ca.30-25 µm) • Unkräuter: Beifuß, Spitzwegerich, Ragweed (Traubenkraut) Kreuzreaktivität mit Nahrungsmitteln!

- Schimmelpilze: Cladosporium herbarum, Alternaria tenuis, Penicillium spp., Aspergillus spp. (DM:0,1-100µm→ relevant: 3-10µm)

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Pollenkalender

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Birkenpollenallergie

• Hauptallergen Bet v 1 • Minorallergen Bet v 2 (Profilin) → Panallergen, kreuzreaktiv u.a. mit pflanzl. NM • Minorallergen Bet v 4 (Ca- bindendes Protein) → kreuzreaktiv mit Phl p 7 (Gras) Cave: Bet v 1 ist

• kreuzreaktiv mit Pollen von Bäumen (Erle, Hasel,…), Obst, Gemüse, Nüsse

• hauptverantwortlich für Pollenbedingte Nahrungsmittelallergie (Risiko einer assoziierten Nahrungsmittelallergie: >70%) • Hitze- und säurelabil • Symptome: OAS bis anaphylaktischer Schock (auch: Gly m 4, Api g 1, Dau c 1, Cor a 1)

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Gräserpollenallergie

• Hauptallergene Phl p 1, Phl p 5b • Minorallergen Phl p 7 (Ca- bind. Protein) → kreuzreaktiv mit Bet v 4 (Birke) • Minorallergen Phl p 12 (Profilin) → Panallergen, kreuzreaktiv u.a. mit div. pflanzl. Nahrungsmittel Wichtig zu wissen: Die überwiegende Mehrheit der Gräserpollen- Allergiker ist

hauptallergen- sensibilisiert. Diagnostisch und therapeutisch sind daher auch Extrakte möglich.

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Unkräuterpollen- Allergie

• Minorallergen Art v 3 (nsLipid Transfer- Protein des Beifuß) ( in mediterranen Ländern Hauptallergen) → ? kreuzreaktiv mit div. pflanzl. Nahrungsmittel* „Sellerie- Beifuß- Gewürz- Syndrom“ → jedenfalls hitze- und verdauungsstabil → systemische und schwere Reaktionen möglich

*siehe auch : Hemmer et al. Sekundäre Nahrungsmittelallergien. ÖÄZ 2006;21: 28-38.

• Hauptallergene Art v 1 (Beifuß), Amb a 1 (Ambrosie)

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Inhalationsallergien

Perenniale Allergene • - Milben (DM: >5µm) • Hausstaubmilben, Mehlmilben

• - Tierepitelien (Haar- und Hautschuppen, Sekretstaub): (DM: <5µm) • Katze, Hund, Pferd etc. • Maus, Ratte Hamster etc. • Vögel • Fliegen, Schaben etc.

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Hausstaubmilbenallergie

• Hauptallergene Der p 1, Der p 2

• Insgesamt 24 Allergene bekannt, auch Majorallergene

• Minorallergen Der p 10 (Tropomyosin) → kreuzreaktiv mit Pen a 1 (Shrimps) Etwa zwei Drittel der Milbenallergiker sind Der p 2- sensibilisiert, einige extraktbasierte Immuntherapeutika enthalten aber fast nur Der p 1 Nur gewaschene Kulturen enthalten ausreichend Der p 2, um für Milbenallergiker mit Der p 2- Sensibilisierung effektiv zu sein

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Tierepithelienallergie

-Prävalenz international bei 0,5-15% für Hund & Katze

-Spezifische IgE bereits bei Kleinkindern nachweisbar

-Regelmäßiger Kontakt bereits im Kleinkindalter führt eher zu Toleranz

(evtl. Ausnahme: bestehende Sensibilisierung gegen Katze)

-Cave: dichter Tierpelz dient auch als Milbenreservoir

Wegienka G et al. Lifetime dog and cat exposure and dog- and cat-specific sensitization at age 18 years. Clin Exp Allergy. 2011;41(7):979-86. Lombardi E et al. Effects of pet exposure in the first year of life on respiratory and allergic symptoms in 7-yr-old children. The SIDRIA-2 study. Pediatr Allergy Immunol. 2010;21(2 Pt 1):268-76.

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Relevante Felltierallergene

Lipocaline

Serumalbumine

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Nahrungsmittelallergene

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Risikokomponenten • Ara h 1, Ara h 2, Ara h 3, Ara h 9* (Erdnuß)

• Pru p 3* (Pfirsich)

• Ber e 1 (Paranuß)

• Gly m 4 (PR10 Soja) • Gly m 5 (Vicilin) • Gly m 6 (Legumin)

• Api g 1 (PR 10 Zeller)

• Cor a 8* (Cor a 9) (Haselnuß)

• Tri a 19 (Omega-5 Gliadin Weizen)

*

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Erdnuß

Bisher 15 Allergene sequenziert, die wichtigsten: • Ara h 1 (65 kDa), 7S-Globulin (Vicilin, Speicherprotein) • Ara h 2 (17.5 kDa), 2S Albumin • Ara h 3 (60 kDa) 11S - Globulin • Ara h 4 (60 kDa) 11S- Globulin (Ara h 4= Ara h 3) • Ara h 7, 2S Albumin • Ara h 8 (16.9 kDa), Bet v 1-homolog, OAS, Sensibilisierungsrate 85% • Ara h 9, nsLTP , kreuzreaktiv mit Pru p 3, Sensibilisierungsrate medit.>90%, andere 15% (Lauer 2009)

• Ara h 8 (16.9 kDa), Bet v 1-homolog, OAS, Sensibilisierungsrate 85%

Prävalenz: Kinder 0,4-0,6% (Angloam: 1%), Erwachsene 0,3-0,7%

Klinik: OAS bis schwere system. Reaktionen

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Ein typischer Fall- Sabrina

Es präsentiert sich ein siebenjähriges Mädchen mit einer saisonalen Rhinopathie im Frühling. In letzter Zeit traten bei Genuß verschiedener Nüsse neben oropharyngealen Parästhesien auch Lippenschwellungen und Erbrechen auf. Die Mutter will wissen, worauf sie sich in der Zukunft gefasst machen muß, ist mit einer Progredienz der Symptomatik zu rechnen?

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Sabrina- Basisdiagnostik

• Prick inhalativ: Birke +++ Gräser + Beifuß + • Prick NM: Walnuß + Haselnuß + Erdnuß +++ • CAP Mandel Klasse 3 Pistazie Klasse 6 Erdnuß Ara h 1 Klasse 3 Ara h 2 Klasse 4 Ara h 8 Klasse 4 • tIgE 930 kU/l

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Sabrina- Konsequenz?

• Patientin positiv auf Erdnuß Ara h 1 → Speicherprotein (7S) Ara h 2 → Speicherprotein (2S) CAP Mandel, Pistazie Prick Walnuß, Haselnuß • Weitere mögliche/ erforderliche Tests: Haselnuß Cor a 8 → ns LTP Paranuß Ber e 1 → Speicherprotein (2S) Soja Gly m 4 → PR 10 Gly m 5,6 → Speicherproteine (7S, 11S) → alle Nüsse meiden → Notfall- Set mit Adrenalin- Autoinjektor

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Soja

• Bisher sind 16 Allergene in Soja beschrieben

• Gly m 4 (Bet v 1- Homologes)

→ schwere orale, system. Reaktionen

→ durch Extrakte kaum testbar (wenig Gly m 4)

• Gly m 5/6 (Speicherproteine)

→ schwere system. Reaktionen

(Ballmer- Weber 2008)

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Allergenität von Sojaprodukten

Mittag D et al. JACI 2004

standards

Soja- bohne

Soja-sauce Tofu

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Ein Fallbeispiel

• 55- jähriger Patient mit einer saisonalen Rhinokonjunktivitis im Frühling, Birkenpollenallergie bekannt.

• Endogenes Angioödem in Kopfbereich nach Genuß von Sojaprodukten.

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Fallbeispiel- Diagnostik

• SPT: • Gräser +++ • Birke +++ • Esche + • Beifuß + • Ragweed + • Milbe (der p) +++ • Milbe (der f) +++ • Katze + • Hund +

• CAP: − Der p 1 Klasse 3

− Der p 2 Klasse 4

− Gly m 4 Klasse 3

− Bet v 1 Klasse 4

− tIgE: 525 kU/l

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Fallbeispiel- Interpretation

• Birke: Ana+ Test pos.→ IT andenken • Milbe: Ana neg., Test pos. → dzt. nur Sensibilisierung • Soja: Ana+ Test pos.→ Speicherproteine nachtesten → Soja meiden, Notfall- Set

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Weizen

• Zwei Hauptallergen- Gruppen: - Albumin (wasserlöslich 15%) / Globulin (salzlöslich 5%) → α- Amylase- Inhibitoren - Gluten (wasser- und salzunlöslich 80%)- Fraktion →ω- 5- Gliadin (Tri a 19), alkohollöslich Risikomarker für - schwere allergische Sofortreaktionen (Kinder) - anstrengungsinduzierte Anaphylaxie (WDEIA) Cave: Wasser-, Salzunlösliche Allergene im Extrakt nicht enthalten

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Weizen

• Allergene (Auswahl): Tri a 1-5, pollenassoziiert Tri a 12, Profilin, in Korn und Pollen, kreuzreaktiv (Gräser, Mehle) Tri a 14, nsLTP, in Mehl, kreuzreaktiv LTPs (Pfirsich,) Reis, Mais, Gerste → sens. mediterran 60% Tri a 18, hevein-like protein, kreuzreaktiv mit Latex Tri a 19, ω5- Gliadin, kreuzreaktiv Roggen, Gerste → sens. 66-92%

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Weizen

• Klinik: - OAS - Bäckerasthma - Pollensensibilisierung - WDEIA Wichtig zu wissen: Kreuzreaktiv sind alle Getreidesorten außer Mais, Reis Ursachen für inhalative Beschwerden: Mehl selbst, Zusatzstoffe, Pilzsporen (am häufigsten sind: Rhizopus,

Mucor, Penicillium, Aspergillus spp.) (Quelle: Wurzinger, Graz)

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Kuhmilch Prävalenz: Kinder 2,5%, Erwachsene 0,3%

Klinik: OAS bis schwere system. Reaktionen

Bestandteile: Kaseine 80%, Molke 20%

11 Allergene bekannt, die wichtigsten:

•Bos d 4 α- Laktalbumin, Sensibilisierungsrate > 90%

• Bos d 5 β- Laktoglobulin, Sensibilisierungsrate >90%

• Bos d 6 Serumalbumin

• Bos d 7 Immunglobulin

• Bos d 8 Kasein, Sensibilisierungsrate >85%, hitzestabil, kreuzreaktiv *

*Kreuzreaktiv mit Ziegen-, Schafmilch

Sicherer SH, Sampson HA Cow’s milk protein-specific IgE concentrations in two age groups of milk-allergic children and in children achieving clinical tolerance. Clin Exp Allergy 1999;29(4):507-12. D`Urbano et al. Performance of a component- based allergen- microarray in the diagnosis of cow´s milk and hen´s egg allergy. Clin Exp All 2010;40:1561-70. (NPV 78%/79%)

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Schalentiere

Prävalenz: US Kinder 0,1%, Erwachsene 2%

Klinik: OAS, Asthma bronchiale, Urticaria,

Angioödem, FDEIA, Anaphylaxie

Wichtig: Pen a 1, Tropomyosin Shrimp, Sensibilisierungsrate >80%, kreuzreaktiv u.a. zu Der p10 aus der Haussstaubmilbe Sequenzhomologien von 51-98% zu Tropomyosinen anderer Spezies →repräsentativ zur Diagnostik von Allergien auf Muskelproteine Allergie persistiert auch im Erwachsenenalter hitzestabil, wasserlöslich→ cave: Kochdampf→ Asthmaanfall

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aus : Hemmer et al. Sekundäre Nahrungsmittelallergien. ÖÄZ 2006;21: 28-38

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Insektengiftallergene

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Gesteigerte Lokalreaktionen: bis zu 25% der Bevölkerung IgE- mediierte anaphylaktische Reaktionen: bis zu 3,5% der Bevölkerung (Imker 14- 43%!) 17% der Anaphylaxien bei Kindern (57% NM, 11% Med) Spez. IgE- AK bei bis zu 25% der Allgemeinbevölkerung Spez. IgE- AK bei bis zu 50% der Kinder!

Quelle: Leitlinie Diagnose und Therapie der Bienen- und Wespengiftallergie. Allergo J 2011;20:318-39. Päd. Allergologie 2012;15(3):5-10. Schäfer T. Epidemiologie der Insektengiftallergie. Allergo J 2009; 18: 353–8

Epidemiologie der Insektengiftallergie

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Relevante Insekten- Arten für Allergiker

Häufigkeit: Wespe > Biene > Hornisse > Hummel

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Bienengift versus Wespengift

Quelle: Prof. Dr. Thilo Jakob, Forschergruppe Allergologie, Universitäts-Hautklinik Freiburg; adaptiert nach www.Allergome.org

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Diagnostische Schwierigkeiten

∗ Allergenquelle klar? ∗ Positiver Test- klinisch relevant? Kreuzreaktion über z.B. Hyaluronidase oder CCD ∗ Falsch positive Befunde ∗ Hohes Gesamt- IgE >250 kU/l verursacht positive

IgE- Befunde bei 66,7,% aller Hymenopterentests

Allgemein gilt:

Zuerst Hauttest und Extrakt- CAP CRD nur bei Doppelsensibilisierung

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Biene ODER Wespe?

?

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KLINISCHER FALL

Thomas, 68 Jahre

Anamnese: Stich durch unbekanntes Insekt in die rechte Schulter. Nach ca. 30 Minuten Auftreten von allgemeinem Hitzegefühl, Juckreiz, generalisiertem Exanthem, Gesichtsschwellung, Schwindel. Besserung der Symptomatik nach einer Behandlung durch den Hausarzt mit intravenösen Glukokortikosteroiden und oralem Antihistaminikum. Prick-Testergebnisse: Bienengift (100 μg/ml) + Wespengift (100 μg/ml) +

ImmunoCAP® Testergebnisse: Bienengift (i1) 3,5 kUA/l Wespengift (i3) 4,0 kUA/l Gesamt-IgE 460,0 kUA/l Tryptase 1,1 μg/l

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KLINISCHER FALL

Erweiterte Diagnostik

Die Testergebnisse mit ImmunoCAP® Allergenkomponenten: Bienengift (rApi m 1) 3,9 kUA/l Wespengift (rVes v 1) 1,1 kUA/l Wespengift (rVes v 5) 3,7 kUA/l CCD MUXF3 < 0,1 kUA/l

Diagnose: Bienen- und Wespengiftallergie

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Allgemein gilt = Wir nehmen mit:

Molekulare Allergiediagnostik - ist differenzierte Diagnostik auf Allergenebene - liefert Informationen zu Sensibilisierungsprofilen (Therapieplanung), Kreuzreaktivitäten und Risikoabschätzung Das bedeutet für die Klinik: Sensibilisierung nur bei entsprechender Klinik relevant und therapiebedürftig Befunde aufs Wesentliche reduzieren durch Herausfiltern von Kreuzreaktivitäten → therapiert wird der primäre Auslöser

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Kontakt:

petra.zieglmayer@thermofisher.com

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

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Unser nächstes Webinar

17. Juni 2015, 16:00 Uhr

„Allergie gegen rotes Fleisch - Einführung in das Krankheitsbild unter besonderer Berücksichtigung der Situation in Deutschland“

Referent:

Dr. med. Jörg Fischer Universitätshautklinik Tübingen

Weitere Themen und Termine folgen in Kürze.

www.immunowebinar.de