ALLERGIEDIAGNOSTIEK IN HET LABORATORIUM S.O. Stapel Er bestaat een algemene neiging om elke overgevoeligheidsreactie te bestempelen als "allergie". Het ontstaan van de tot deze conclusie leidende klachten kan echter op uiteenlopende mechanismen gebaseerd zijn. Zo kunnen klinische problemen door consumptie van koemelk ontstaan door een deficiëntie van het enzym lactase (waardoor het melkeiwit lactose in de darm niet omgezet kan worden), maar ook door IgE-antistoffen tegen melkeiwitten. Beide mechanismen kunnen echter tot gelijksoortige klinische problemen leiden. Allergie is een vorm van overgevoeligheid waarbij het immuunsysteem een rol speelt. Met name "Type I"-allergie, ook wel "allergie van het onmiddellijke type" genoemd, neemt onmiskenbaar toe in de westerse wereld. Bekende voorbeelden van dit type allergie zijn de overgevoeligheden voor graspollen, kattenhuidschilfers en pinda. In dergelijke gevallen kan een bepaald type antistof, IgE, specifiek gericht tegen deze componenten (hier verder aangeduid als "allergenen"), in bloed aangetoond worden. Dit type antistoffen kan zich binden aan speciale receptoren op mestcellen, die met name aanwezig zijn in de mucosale oppervlakken. Nadat op zeker moment allergeen-specifiek IgE is gevormd (sensibilisatie-fase), zal bij hernieuwd contact van het allergeen met mestcel-gebonden allergeenspecifiek IgE degranulatie van deze gesensibiliseerde mestcellen kunnen optreden, waarbij fysiologisch-actieve stoffen worden vrijgemaakt die klinische problemen kunnen induceren. Centraal in dit geheel van gebeurtenissen staat derhalve allergeen-specifiek IgE. Het aantonen hiervan kan grosso modo op twee verschillende manieren: via een in vivo-test, de huidtest, gebaseerd op allergeen-geïnduceerde mestceldegranulatie in de huid, en via een in vitro-bepaling, de RAST (radioallergosorbent test), waarmee de aanwezigheid van allergeen-specifiek IgE in serum rechtstreeks wordt aangetoond. De huidtest is gevoeliger dan de RAST, en is in principe een reflectie van de complete allergische reactie, maar kan soms tè gevoelig zijn, zoals verderop zal worden besproken. De RAST-test is minder gevoelig dan de huidtest en kan niet meer dan IgE-sensibilisatie voor een allergeen aantonen. Voor beide testen zijn de resultaten afhankelijk van de kwaliteit van de gebruikte allergeenextracten. De RAST is, evenals de vele hiervan afgeleide varianten, gebaseerd op het volgende principe: allergeenextract wordt gekoppeld aan een vaste drager. Na incubatie met patiëntserum en wegwassen van niet-gebonden serum- 25
componenten wordt een radioactief dan wel enzym-gelabelde antistof toegevoegd, specifiek voor humaan IgE. Na wegwassen van overmaat label geeft binding van label aan de vaste fase aan dat zich in het te testen serum allergeen-specifiek IgE bevindt. Ook de veel toegepaste "Phadiatop", waarbij een mengsel van allergenen aan vaste drager is gekoppeld, is gebaseerd op het bovenstaande principe. De RAST-test wordt tegenwoordig op grote schaal in veel laboratoria uitgevoerd, en geeft in combinatie met meting van totaal IgE in serum meestal een goede indicatie omtrent de allergische status van de patiënt, met name voor inhalatie-allergenen. Ook voedingsmiddelen zijn in staat om IgE te induceren; bekende voorbeelden zijn, vooral bij jonge kinderen, kippenei en koemelk. Daarnaast blijkt ook bij jonge kinderen IgE-sensibilisatie voor inhalatie-allergenen voor te komen, zoals aangetoond werd met RAST-bepalingen, uitgevoerd met filtreerpapier-geabsorbeerde bloeddruppels. Deze IgE-sensibilisatie blijkt relevant te kunnen zijn voor het ontstaan van astma op latere leeftijd. Er zijn aanwijzingen dat jonge kinderen die IgE-positief zijn geworden voor huisstofmijt, kat en/of hond een drie keer zo hoge kans hebben op het krijgen van een dokters diagnose (allergisch) astma [1]. IgE-kruisreacties Het is belangrijk om bij de interpretatie van RAST-resultaten rekening te houden met de mogelijkheid van het optreden van IgE-kruisreactiviteit. Hiervan zijn vele verschillende soorten bekend, waarvan de volgende voorbeelden gegeven kunnen worden: Vaak worden positieve RAST-testen voor allerlei plantaardige voedingsmiddelen gevonden. Gebleken is dat dit toegeschreven moet worden aan de aanwezigheid van IgE in serum dat gericht is tegen suikergroepen, aanwezig op eiwitten van plantaardige oorsprong, zoals in pollen en plantaardige voedingsmiddelen, maar daarnaast ook in lagere invertebraten (mossels, oesters), en op eiwitten in insectengiffen [2]. De suikerketens op deze eiwitten bevatten vaak fucose en xylose, suikers die in hogere vertebraten niet voorkomen en daarom de aanmaak van antistoffen kunnen induceren. IgE, in eerste instantie bijvoorbeeld opgewekt tegen suikergroepen op graspolleneiwitten, reageert dan vaak ook positief met andere allergeenbronnen waarin zich dergelijke suikergroepen bevinden: er is dan sprake van IgE-kruisreactiviteit. Er zijn sterke aanwijzingen dat IgE, gericht tegen deze suikers, een lage klinische relevantie heeft [3], en daarom is het van belang om het mogelijk optreden van deze kruisreactie te onderkennen. Daarnaast bestaan er vele andere IgE-kruisreacties die wél klinisch relevant zijn: voorbeelden hiervan zijn het optreden van het zg Oral Allergy Syndrome, waarbij IgE, geïnduceerd door berkenpollen, zorgt voor jeuk in 26
de mond bij consumptie van steenvruchten, zoals appels, tengevolge van kruisreagerend IgE gericht tegen homologe eiwit-epitopen in berkenpollen en appel. Deze reactie is meestal relatief mild; andere plantaardige IgE-kruisreacties kunnen echter beduidend ernstiger problemen opleveren. Voorbeelden hiervan zijn de soms systemische reacties die kunnen optreden bij IgEsensibilisatie tegen plantaardige, relatief kleine eiwitten als LTP (Lipid Transfer Protein), en TLP (Thaumatin-Like Protein), die in diverse vruchten gevonden worden. Deze kunnen vanwege hun compacte vorm en daardoor aanwezige pepsine-resistentie de maag passeren en de darm in intacte vorm bereiken om daar voor problemen te zorgen. Laatstgenoemde eigenschap zou ook de reden kunnen zijn dat een eiwitcomponent uit pinda bij sommigen tot zeer heftige klinische problemen leidt. Hoewel de meeste, inmiddels bekende, IgE-kruisreacties zich afspelen tussen plantaardige eiwitten, bestaan er ook dierlijke kruisreacties: IgE, opgewekt tegen het spiereiwit tropomyosine in huisstofmijten, kan kruisreageren met tropomyosine in garnalen of slakken, waardoor sensibilisatie voor huisstofmijt in incidentele gevallen de reden kan zijn tot ernstige problemen bij de consumptie van week- en schaaldieren. Deze kruisreactieve patronen kunnen gedemonstreerd worden middels een speciale toepassing van de RAST-techniek, de zogenaamde RAST-remming. Hierbij wordt onderzocht of een RAST-test, uitgevoerd met vaste drager waaraan component A is gekoppeld en met serum waarin zich IgE bevindt tegen allergeenextract A, geremd kan worden door het serum van tevoren te incuberen met allergeenextract B. Als het serum gepreïncubeerd zou worden met A voordat het aan de vaste drager toegevoegd wordt, zal het IgE, gericht tegen A, zich hieraan binden en niet meer beschikbaar zijn voor het aan vaste fase gebonden A, waardoor de RAST negatief wordt. Als preïncubatie plaatsvindt met allergeenextract B, terwijl B IgE-bindende componenten deelt met A, dan zal ook remming plaatsvinden, waarbij de mate van remming afhangt van de mate waarin B overeenkomt met A wat betreft IgE-bindende kwaliteiten. Als een patiëntserum een positieve RAST op graspollen geeft door de aanwezigheid van IgE tegen suikergroepen, dan zal deze RAST voor graspollen geremd worden door het serum vóór te incuberen met een extract van berkenpollen waarin zich dezelfde suikergroepen bevinden. Op deze wijze kan de overeenkomst in IgE-bindende capaciteit van verschillende allergene componenten met elkaar vergeleken worden. "Major allergens" De laatste twintig jaar is er een grote hoeveelheid kennis beschikbaar gekomen omtrent allergeenextracten en de belangrijke daarin aanwezige IgE-bindende componenten. 27
Werd in vroeger tijden nog in vivo- en in vitro-diagnostiek gedaan met ruwe ongedefinieerde huisstofextracten, inmiddels is van een groot aantal allergeenextracten bekend welke specifieke eiwitten verantwoordelijk zijn voor inductie van IgE. Zo is gebleken dat in het overgrote deel der katallergische patiënten het anti-kat IgE gericht tegen één enkel eiwit (Fel d1). Voor berkenpollen geldt iets dergelijks: bijna de hele IgE-respons tegen berkenpollen is bij de meeste berk-allergische patiënten gericht tegen het eiwit Bet v1. Dit betekent dat het belangrijk is dat de diagnostiek voor kat en berkenpollen, en dat geldt voor zowel huidtest als RAST, uitgevoerd moet worden met extracten waarin deze eiwitten in voldoende mate aanwezig zijn, omdat anders fout-negatieve resultaten gevonden zullen worden. Deze belangrijke IgE-bindende componenten staan bekend als "major allergens", en veel van deze eiwitten zijn in de loop der tijd in allerlei allergeenbronnen gekarakteriseerd. Ook kan tegenwoordig in allergeenextracten de hoeveelheid van deze allergene eiwitten gemeten worden. Zo is bijvoorbeeld gebleken dat huidtestextracten voor de diagnostiek van allergie voor "hond" in een aantal gevallen verontreinigd waren met niet onaanzienlijke hoeveelheden aan huisstofmijt-allergeen, waardoor patiënten die feitelijk hond-negatief waren toch een positieve huidtest gaven omdat zij reageerden op de mijt-verontreiniging in het huidtestpreparaat [3]. Daarnaast komen deze "major allergens" in toenemende mate beschikbaar door recombinanttechnieken. Met name de RAST-technologie heeft in belangrijke mate kunnen bijgedragen aan evaluatie en verbetering van preparaten voor in vitro- en in vivo-diagnostiek. 28
LITERATUUR 1. Eysink P. The Role of IgG and IgE in the Development of Allergy and Asthma, Proefschrift. Universiteit van Amsterdam, 2004. 2. Aalberse RC, Koshte V, Clemens JG. Immunoglobulin E antibodies that crossreact with vegetable foods, pollen and Hymenoptera venom. J Allergy Clin Immunol 1981;68: 356-64. 3. van der Veen MJ. Mechanisms in Human Models of Allergy and Asthma. Proefschrift. Universiteit van Amsterdam, 1998. 29
30