Аллерген — это чужеродный белок или полуантиген (гаптен), который вызывает выработку специфических IgE-антител и провоцирует аллергическую реакцию. С 1873 года, когда американский врач Чарльз Харрисон Блэкли подтвердил, что пыльца является истинной причиной хитридиомикоза, было открыто все больше и больше аллергенов (Таблица-1). Распространенными аллергенами являются пылевые клещи, пыльца, шерсть животных, лекарства, продукты питания и яд насекомых. Наиболее сложными аллергенами являются грибки, пыльца и пылевые клещи. Самые простые аллергены — шерсть животных. Не все белки в аллергенах являются аллергенами, но в зависимости от индивидуальной генетической восприимчивости и сложности аллергена, множество белков могут быть распознаны чувствительными людьми и вызвать аллергическую реакцию. Белки одного аллергена, которые вызывают выработку IgE более чем у 50% аллергиков, называются «основными белками».
Взаимодействие аллергенов и IgE лежит в основе развития аллергических заболеваний, таких как аллергический риноконъюнктивит, астма, гиперреактивная пневмония, крапивница, экзема, контактный дерматит, атопический дерматит и ангионевротический отек. Большинство аллергенов состоят из белков, которые обладают теми же свойствами, что и обычные антигены, то есть стимулируют организм к выработке иммуноглобулинов, таких как IgG и IgM, а эти аллергены обладают специфическими биохимическими и физико-химическими свойствами, которые вызывают гиперактивный иммунный ответ у чувствительных людей, то есть аллергическую реакцию. Большое количество экзогенных факторов заставляет иммунную систему распознавать эти белки через измененные защитные механизмы хозяина. К таким факторам относятся: генетические факторы, промышленные загрязнители, курение, вирусные инфекции и т.д. Генетические характеристики хозяина очень важны, и хотя гены, связанные с аллергическими заболеваниями, в настоящее время неизвестны, известно, что некоторые пыльцевые аллергены, такие как американская амброзия и райграс, вызывают выработку IgE, который связан с экспрессией основных генов гистосовместимости типа I (HLA-A, -B, -C) и генов типа II (HLA-DR, -DP, -DQ). Последний, в свою очередь, необходим для презентации антигенных фрагментов хелперным Т-клеткам и последующей выработки антител.
Таблица 14-1 Аллергены и соответствующие им заболевания
Астма и/или аллергический ринит
Аллергические реакции (анафилаксия)
Атопический дерматит
Пыльца травы
Яд насекомых
Пылевые клещи
Пыльца деревьев
Наркотики
Пищевые аллергены
Пыльца сорняков
Пищевые аллергены
Профессиональные аллергены
Грибки
Пылевые клещи
Перхоть животных
Профессиональные аллергены
Пищевые аллергены
I. Номенклатура аллергенов
Принципы номенклатуры аллергенов были установлены Подкомитетом по номенклатуре аллергенов Международного союза иммунологических обществ (IUIS). Аллергены называются в соответствии с таксономическим названием их происхождения. Для этого используются первые три буквы названия рода (разделенные пробелом) и первая буква названия вида (разделенная пробелом), за которой следует арабская цифра. Например, основной антиген клеща домашней пыли (Dermatophagoides pteronyssinus), Der p 1, состоит из первых трех букв названия рода Der (пробел) + первая буква названия вида p (пробел) + арабская цифра 1. Где цифра 1 обозначает порядок обнаружения или клиническую важность аллергена.
II. Типы аллергенов
(i) Аллергены, переносимые по воздуху
1. пыльца
Пыльца — это мужская репродуктивная клетка семенных растений. Пыльца образуется и высвобождается в пыльцевых мешках. Они переносятся либо ветром, либо насекомыми, первые называются ветроносными цветами, а вторые — насекомоносными. Цветы, переносимые ветром, отличаются высокой урожайностью, небольшим размером, малым весом и, в некоторых случаях, воздушными мешочками, благодаря чему они могут рассеиваться на большие расстояния. Большая часть пыльцы, используемой в качестве аллергена, переносится ветром.
Разные растения имеют разные периоды цветения, что обуславливает сезонный характер передачи пыльцы. Ботаники делят время цветения на три фазы: начало цветения, пик цветения и конец цветения. В начале цветения, когда рассеивается первая пыльца, в конце цветения, когда большинство цветков увядает, количество рассеиваемой пыльцы резко снижается.
Распространение пыльцы в воздухе также зависит от географических условий. Хотя некоторые виды пыльцы могут разноситься на большие расстояния, обычно она рассеивается в основном в окрестностях цветущего растения. Географическое распределение растений, обусловленное различными географическими условиями и человеческими факторами, также вносит свой вклад в региональный характер рассеивания пыльцы, что имеет эпидемиологическое значение в случае сенной лихорадки.
На рассеивание пыльцы также влияют метеорологические условия. В целом, жаркие, сухие условия окружающей среды наиболее подходят для рассеивания пыльцы. И наоборот, более низкие температуры и высокая влажность не способствуют рассеиванию пыльцы.
Пыльца является основным источником аллергенов, переносимых по воздуху, и ответственна за 10-20% аллергических заболеваний. Ее можно разделить на три основные категории: пыльца трав, пыльца сорняков и пыльца деревьев. Аллергенные компоненты пыльцы в основном состоят из белков. Различные пыльцы имеют разный белковый состав, и их антигенность неоднородна. Может наблюдаться перекрестная реактивность между различными пыльцами.
(1) Пыльца травы: существует множество различных видов пыльцы травы и разнообразных аллергенов. В настоящее время аллергены пыльцы трав классифицируются на десять категорий аллергенов на основе их физико-химических и иммунобиологических свойств. К ним относятся экспансины, экстенсины, рибонуклеазы, протеазные ингибиторы-подобные белки, кальций-связывающие белки и профилины. (2) Пыльца сорняков
(2) Пыльца сорных трав: Основными аллергенами пыльцы сорных трав, которые тесно связаны с аллергическими заболеваниями, являются аллергены из семейства Asteraceae, такие как полынь, амброзия, подсолнечник и ромашка. В Северной Америке и Европе наиболее изученным аллергеном является амброзия, основным белком которой является пектат-лиаза, связанная с расщеплением пектина. Для деградации пектина требуется множество других ферментов, таких как полигалактуроназа, поли(метилгалактуроназа) и экзо-полигалактуронатная лиаза. Эти ферменты также присутствуют в качестве аллергенных компонентов пыльцы деревьев.
(3) Пыльца деревьев: В зависимости от источника происхождения пыльцу деревьев можно разделить на пыльцу ангиоспермов (цветущих деревьев) и пыльцу гимноспермов (сосен и кипарисов). Из пыльцы деревьев были выделены различные аллергены. Наиболее важными аллергенами в пыльце ангиоспермов являются рибонуклеазы, в то время как в пыльце гимноспермов это в основном ферменты, связанные с деградацией пектина. Эти различия видны в разной структуре двух типов пыльцы.
2. грибы
Грибы (fungi) — это класс низших растений, не имеющих различий между корнями, стеблями и листьями и относящихся к филуму Fungi. Не содержат хлорофилла, поэтому не могут использовать неорганические материалы для фотосинтеза, а только паразитическую или сапрофитную жизнь. Большинство грибов имеют мицелий и могут размножаться половым или бесполым путем. Грибок имеет тенденцию расти в теплой и влажной среде, поэтому его распространение варьируется по регионам, чаще встречаясь в прибрежных районах или внутренних влажных районах, но также и в других областях. Распространение гриба меняется в зависимости от сезона, обычно его больше летом и осенью и меньше зимой после выпадения снега. Однако грибки легко перемещаются в помещение и поэтому становятся многолетним аллергеном. Аллергенные грибки — это в основном непатогенные грибки, живущие на разлагающейся материи, но некоторые грибки могут как заражать, так и сенсибилизировать человека.
Грибки обычно состоят из спор и гифов, оба из которых являются антигенными, но споры более антигенны и легко рассеиваются в воздухе, поэтому грибковые аллергические реакции в основном вызываются спорами грибков. На выделение спор различными видами грибов большое влияние оказывают внешние условия. Крайним примером является грибок Didymella exitialis, который выделяет споры только ночью после дождя. Основными аллергенными грибами являются Aspergillus, Mycosphaerella, Penicillium, Streptomyces и Streptomyces. Aspergillus и Streptomyces играют важную роль в развитии астмы.
Большое количество грибков используется в производстве промышленных ферментов, некоторые из которых могут быть потенциальными аллергенами. Профессиональные грибковые аллергены обычно являются гидролитическими ферментами. Напротив, аллергенные компоненты комнатных грибов часто являются ферментами, связанными с гликолизом.
3. пылевые клещи
Пылевые клещи относятся к трибе Arthropoda, классу Arachnida, порядку Настоящие клещи, семейству Ixodes, роду Пылевые клещи. Только некоторые пылевые клещи ассоциируются с аллергическими реакциями, в основном это клещи домашней пыли (Dermatophagoides pteronyssinus), пылевые клещи (Dermatophagoides farinae), пылевые клещи (Euroglyphus maynei) и другие. Клещи разделены на две части: карапакс и пальпус. Карапакс взрослых овальной формы, длиной около 350 мкм, с четырьмя парами ног. Самки живут около 100-150 дней, а самцы — всего 60-80 дней. Вода составляет 81% веса тела клеща, и когда относительная влажность воздуха падает до 50%, пылевые клещи погибают в течение 11 дней, а клещи домашней пыли еще хуже переносят сухость.
Перхоть человека и зерновая пыль идеально подходят для питания клещей, поэтому клещи в изобилии содержатся в пыли постельных принадлежностей и зерновой пыли. Панцирь клеща, его линька и даже экскременты являются антигенами. Клинические исследования показали, что клещи являются важным аллергеном для аллергического ринита и бронхиальной астмы.
4. аллергены животных
Аллергены животного происхождения чаще встречаются в домашней и рабочей среде. Кошки и собаки являются распространенными источниками аллергенов в домашних условиях, а крысы, морские свинки, лошади и кролики могут быть важными источниками аллергенов в специфической рабочей среде. Шерсть, эпителий, перхоть, моча и слюна этих животных могут быть высокоаллергенными. Пациенты с аллергией на кошек и собак часто проявляют перекрестную чувствительность к различным аллергенам животного происхождения. В настоящее время признано, что альбумин в сыворотке крови может выступать в качестве соответствующего перекрестно-реактивного антигена.
(ii) Пероральные аллергены
1. Еда
Теоретически, любой продукт питания может вызвать аллергическую реакцию. К распространенным продуктам, вызывающим аллергические реакции, относятся арахис, орехи, морепродукты, грибы, молоко, фрукты и т.д. Развитие пищевых аллергических реакций является сложным, в процесс вовлечены аллергические реакции от I до IV типа. Аллергические реакции на продукты питания могут вызывать различные симптомы, включая желудочно-кишечные симптомы, такие как боль в животе и диарея, кожные симптомы, такие как крапивница, ангионевротический отек и экзема, и респираторные симптомы, такие как астма и насморк. К наиболее важным пищевым аллергенам относятся малые прозрачные белки, про-миозин, актин и молочные белки. У некоторых пациентов с аллергией на пыльцу также могут развиваться аллергические реакции как на фрукты, так и на овощи. Это особенно касается пыльцы березы и травы. Кроме того, распространенные пыльцы, которые перекрестно реагируют с пищевыми продуктами, включают аллергены пыльцы бука типа 1 и типа 2, которые состоят из рибонуклеазы и актина соответственно.
2. Лекарства
Большинство препаратов, связанных с аллергическими заболеваниями, имеют небольшой молекулярный вес и, как правило, находятся в форме антигенов. Типичные лекарства, связанные с быстро развивающимися аллергическими реакциями, — это антибиотики и анестетики, которые могут вызывать аллергические реакции в небольших дозах. Тяжелые реакции, такие как анафилаксия, обычно связаны с инъекционными препаратами.
(iii) Инъекционные аллергены.
Также часто встречается воздействие аллергенов через инъекции. В большинстве случаев они вызываются укусами насекомых, но могут быть вызваны и инъекционными препаратами. Основными насекомыми, которые могут вызывать аллергические реакции, являются пчелы, шершни, муравьи и комары, причем пчелиный яд является самым важным из этих аллергенов, но вызывает анафилаксию редко. Яд вышеперечисленных насекомых схож по составу и содержит в основном вазоактивные амины, пептиды и несколько воспалительных ферментов, таких как фосфолипаза, гиалуронидаза и кислая фосфатаза.
Таблица 2 Общие источники аллергенов
Тип аллергена
Примеры
Время рассеивания
Аллергены, переносимые по воздуху
Пыльца
Травы
Сорняки
Деревья
Райграс, дикий овес, тимофеевка, бермудаграс, пижма
Полынь, амброзия, подорожник, крапива двудомная, киноа, трава
Береза, ольха, кипарис, лещина, бук, дуб, гамак
Весна/начало лета
Лето/осень
Зима/весна
Микоризные грибы
Aspergillus, Streptomyces, Mycosphaerella,
Многолетние
Зерновая мука
Пшеница, овес, рожь
Многолетние
Продукция растительного происхождения
Каучук, папаин, ананасовая протеаза, лак
Многолетние
Шерсть и моча животных
Кошки, собаки, лошади, крысы, морские свинки, кролики, коровы
Многолетние растения
Птичьи перья
Голуби, куры, утки, попугаи.
Многолетние
Пылевые клещи
Клещ домашней пыли, пылевой клещ,
многолетний
Пероральные аллергены
Продукты питания
Морепродукты, орехи, мука, яйца, фрукты, бобовые, кунжут, грибы, картофель, кофе, шоколад, алкогольные напитки
Не сезонно
Лекарства
Антибиотики, такие как пенициллины и сульфаниламиды, лютетрабеназин, карбамазепин и др.
Не сезонно
Инъекционные аллергены
Насекомые
Пчелы, осы и некоторые перепончатокрылые насекомые, такие как комары
Лето
Наркотики
Продукты крови, сыворотки, вакцины, контрастные вещества, лекарственные препараты (включая противоастматические препараты и антибиотики)
Отсутствие сезонности
Таблица 3 Пыльца, перекрестно реагирующая с пищевыми аллергенами
Пыльца
Продукты питания
Береза
Яблоки, вишни, редис, груши, персики, сливы, фенхель, картофель, арахис, мед, сельдерей, орехи пекан, шпинат, пшеница, гречка
Artemisia absinthium
вишня, морковь, арбуз, ромашка, яблоки, лесные орехи
Травы
Дыня, помидор, апельсин, черри
Wallflowers
Вишня, дыня
Трясогузка
Дыня, ромашка, мед, каучук, семена дыни
Сосна
Сосновые шишки
Фундук
Фундук