"Physiologische" versus "prä-atopische" IgG-Antworten gegenüber Nahrungsmittelallergenen und Aeroallergenen der PR-10 Gruppe in birkenpollen- sensibilisierten und nicht-atopischen Kindern

Abstract

BACKGROUND: The route and dose of exposure are believed to be relevant factors in the sensitization process. Pathogenesis-related group 10 protein (PR-10) molecules are a family of allergenic proteins shared by many pollens (eg, birch and alder) and foods (eg, apple, peach, and soy). Children are exposed to both pollen-derived (inhaled) and food-derived (ingested) PR-10 molecules. OBJECTIVE: We sought to investigate the role of route and dose of exposure in the evolution of IgG and IgE responses to recombinant PR-10 molecules. METHODS: The German Multicentre Allergy Study examined a birth cohort born in 1990. Blood samples were collected at the ages of 1, 2, 3, 5, 6, 7, 10, and 13 years. Participants were included in the present analysis if they had (1) at least 1 serum sample at each of the 4 age periods or time points (1-3 years, 5-7 years, 10 years, and 13 years) and (2) IgE responses to birch (children with birch atopy) or no IgE response at all to 9 common aeroallergens and food allergens (non-atopic children). Therefore serum IgE antibodies to a panel of 4 airborne and 5 foodborne extracts, as well as to Bet v 1, were measured in singleplex assays, whereas IgG and IgE antibodies to a panel of 3 airborne PR-10 molecules (rBet v 1, rAln g 1, and rCor a 1.0101) and 7 foodborne PR-10 molecules (rCor a 1.0401, rMal d 1, rPru p 1, rGly m 4, rAra h 8, rApi g 1, and rDau c 1) were tested by using a multiplex microarray. RESULTS: In the present analyses we included 28 children with birch atopy and randomly selected 28 non-atopic children from the 190 children fulfilling the inclusion criteria. Two different patterns of IgG responses to PR-10 molecules were identified. Among non-atopic subjects, a ‘‘default’’ IgG response was directed mostly against foodborne PR-10, started often before age 2 years, stayed weak, and was mostly transient. Among all atopic subjects, the default IgG response at age 1 year was overwhelmed after age 2 years by an ‘‘pre-atopic’’ IgG response, which started with or shortly before the IgE response and was intense and persistent. This atopic IgG response, as well as the IgE response, involved progressively more foodborne PR-10 proteins with frequencies and levels related to their homology with Bet v 1. CONCLUSIONS: The results suggest that children have a default antibody response to PR-10 molecules, which is early, weak, and transient; does not involve IgE; and is initiated by foodborne PR-10. By contrast, an atopic antibody response to PR-10 molecules is delayed, strong, and persistent; involves both IgG and IgE; and is initiated by airborne PR-10.HINTERGRUND: Es wird angenommen, dass Route und Dosis der Allergenexposition eine besondere Rolle im allergischen Sensibilisierungsprozess einnehmen. Pathogenese-bezogene Proteinmoleküle der Gruppe 10 (PR-10) sind eine Familie allergener Proteine, die in vielen Pollen (z.B. Birke und Erle), sowie Nahrungsmitteln (z.B. Apfel, Pfirsich und Soja) enthalten sind. Kinder kommen so regelmäßig mit Allergenen beider PR-10 Gruppen in Kontakt, sei es durch Polleninhalation (Kontakt über die Atemwege) oder den Verzehr von Nahrungsmitteln (Kontakt über den Gastrointestinaltrakt). ZIELSETZUNG: Das Ziel dieser Studie ist es, die Rolle des Expositionsweges, sowie der Allergendosis in der Entwicklung von IgG und IgE Antworten gegen rekombinante PR-10 Moleküle zu untersuchen. METHODEN: Die deutsche Multizentrischen Allergie Studie (MAS) untersucht eine Geburtenkohorte des Jahrgangs 1990. In ihrem Rahmen fanden Blutentnahmen im Alter von 1, 2, 3, 5, 6, 7, 10 und 13 Jahren statt. Probanden wurden in die Analyse eingeschlossen wenn (1) mindestens eine Serumprobe für je einen der 4 festgelegten Zeiträume (1-3 Jahre, 5-7 Jahre, 10 Jahre, 13 Jahre) vorhanden war und (2) sie eine IgE Antwort auf Birkenpollen (Kinder mit Birkensensibilisierung) oder keinerlei IgE-Antwort auf die 9 gängigen aerogenen und nahrungsmittelassoziierten Allergene (nicht allergische Kinder) zeigten. Hierfür wurden IgE Antikörper gegen 4 inhalative und 5 nahrungsmittelassoziierte Allergenextrakte, sowie gegen Bet v 1 in einer singleplex Untersuchung bestimmt, während die IgG und IgE Antikörper gegen ein Set von 3 aerogenen (rBet v 1, rAln g 1, and rCor a 1.0101) und 7 nahrungsmittelassoziierten (rCor a 1.0401, rMal d 1, rPru p 1, rGly m 4, rAra h 8, rApi g 1, and rDau c 1) PR-10 Molekülen mittels einer Multiplex Microarray Methode getestet wurden. ERGEBNISSE: Die vorliegende Analyse umfasst 28 auf Birkenpollen sensibilisierte Kinder, sowie 28 stichprobenartig ausgewählte, nicht-allergische Kinder aus den 190 Kindern, welche die Einschlusskriterien für diese Gruppe erfüllten. Es wurden zwei unterschiedliche Verläufe der IgG-Antwort auf PR-10 Moleküle identifiziert. Unter den nicht-atopischen Kindern zeigte sich eine “standardmäßige” IgG- Antwort, welche sich hauptsächlich gegen nahrungsmittelassoziierte PR-10 Moleküle richtet, meist vor dem Erreichen des zweiten Lebensjahres begann, niedrige Konzentrationen aufwies und sich oft nur flüchtig zeigte. Unter allen atopischen Kindern wurde diese im ersten Lebensjahr beobachtete, “Standard- IgG-Antwort” im Alter von 2 Jahren von einer “prä-atopischen” IgG-Antwort überdeckt, welche sich zeitgleich mit oder kurz vor der IgE-Antwort zeigte, hohe Konzentrationen zeigte und persistierte. Diese atopische IgG-Antwort, wie auch die IgE-Antwort, bezog mit der Zeit eine zunehmende Anzahl nahrungsmittelassoziierter PR-10 Proteine mit ein, wobei die Häufigkeit der Antworten und deren Konzentration in Bezug zur Homologie der Proteine mit Bet v 1 stand. SCHLUSSFOLGERUNG: Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass Kinder eine standardmäßige Antikörperantwort auf PR-10 Moleküle entwickeln, die früh, schwach und flüchtig ist. Sie beinhaltet nicht die Bildung von IgE-Antikörpern und ist durch nahrungsmittelassoziierte Allergene der PR-10 Gruppe initiiert. Im Gegensatz hierzu existiert eine atopische Antikörperantwort auf PR-10 Moleküle, welche später, stark und beständig ist, wobei sie die Bildung von IgG- und IgE-Antikörpern einschließt und durch aerogene PR-10 Proteine initiiert wird