18/03/2022
Niniejszy tekst poświęcony alergii na pyłki drzew jest jednym z trzech tekstów o podobnej strukturze, poświęconych alergii na pyłki drzew, traw i chwastów poprzedzonych wspólnym wstępem. Łącznie stanowią czteroczęściową całość będącą w zamierzeniu suplementem cyklu Alergia I – V (https://grupadiagnostyka.pl/edukacja-i-rozwoj/), łączącego ogólny opis zasad laboratoryjnej diagnostyki alergologicznej in vitro ze szczegółowym przedstawieniem oferty badań alergologicznych wykonywanych w Diagnostyce.
Gatunki drzew uczulających najczęściej występujące w Polsce
W kraju, istotne dla diagnostyki alergologicznej drzewa należą do rzędów Fagales, Bukowców (buk, brzoza, dąb olcha, leszczyna); Jasnotowców, Lamiales (jesion, ligustr); Sosnowców, Pinales (cyprys, jałowiec, cedr japoński) i Srebrnikowców, Proteales (jawor, platan). Nierównomierne rozmieszczenie alergennych drzew silnie wpływa na lokalne profile uczuleniowe, na większych obszarach zależne od różnic klimatycznych.
Najczęściej uczulają przedstawiciele rodziny Brzozowatych, rodzajów: Alnus (olcha), Betula (brzoza), Carpinus (grab), Corylus (leszczyna) oraz z rodziny Bukowatych, rodzajów: Fagus (buk) i Quercus (dąb). Rekordzistami są: brzoza, olcha i leszczyna, wykazujące duży stopień reaktywności krzyżowej. Pylenie leszczyny rozpoczyna się w końcu grudnia lub na początku stycznia i trwa do kwietnia, olcha (olsza) pyli w marcu. Okres pylenia brzozy rozpoczyna się w końcu marca, wraz z pierwszymi liśćmi, po około dwóch tygodniach osiąga maksimum zanika w początku maja. Lata o niskiej i wysokiej produkcji pyłku występują naprzemiennie. Na pylenie brzozy nakłada się pylenie graba, potem pylą dąb i buk (kwiecień/maj). Nasi przedstawiciele uczulających Oliwkowatych to pylący w maju jesion oraz ligustr, krzew pylący w czerwcu-sierpniu. Drzewa z rodziny Platanowatych: jawor i platan pylą w kwietniu-maju produkując wielką ilość ziaren pyłku. Roczna ilość pyłku w powietrzu różni się w zależności od pogody, a głównym czynnikiem decydującym jest temperatura. Widoczny jest trend w kierunku coraz wcześniejszego początku okresu pylenia.
Diagnostyka alergii na pyłek drzew
Laboratoryjna diagnostyka alergii na pyłek drzew, polegająca na pomiarach in vitro antygenowo-specyficznej IgE (sIgE), opiera się na testach klasycznych, wykorzystujących diagnostyczne ekstrakty pyłku (tzw. ekstrakty źródła alergenu) oraz na testach najnowszej generacji, opartych na alergenach molekularnych. Szerszy opis diagnostyki laboratoryjnej alergii, w tym jej najnowszej wersji – diagnostyki molekularnej, znajduje się w cyklu Alergia I – V .
Najważniejsze alergeny molekularne pyłków drzew należą do kilku, tzw. rodzin alergenów, czyli grup białek o podobnej strukturze molekularnej, charakterze biochemicznym i roli fizjologicznej, homologów pochodzących od różnych gatunków. Najistotniejszy alergen danej rodziny określany jest jako alergen prototypowy. Homologia, czyli podobieństwo struktury alergenów w obrębie rodziny, powoduje, że uczulenie alergenem jednego gatunku rośliny generuje sIgE, która wywołuje reakcję alergiczną po kontakcie z homologiem z tej samej rodziny alergenów lecz z innego gatunku rośliny.
Alergeny główne i panalergeny drzew
Alergeny odpowiedzialne za ponad 50% przypadków uczulenia danym źródłem alergenu noszą nazwę alergenów głównych. Alergeny specyficzne dla gatunku, określane są mianem alergenów gatunkowo specyficznych. Nazwa alergenu molekularnego składa się: z trzech pierwszych liter łacińskiej nazwy rodzajowej rośliny, pierwszej litery nazwy gatunkowej i cyfry ilustrującej kolejność odkrycia alergenu. Alergen główny brzozy, łac. Betula verrucosa, to: Bet v 1.
Przeciwieństwem alergenów specyficznych dla gatunku czy rodzaju rośliny są panalergeny, czyli alergeny powszechne w materiale roślinnym bez względu na przynależność systematyczną, odpowiedzialne za reaktywność krzyżową sIgE wykluczającą wskazanie źródła uczulenia. Głównymi panalergenami drzew są alergeny z rodziny polkalcyn – białek wiążących wapń i profilina, składnik cytoszkieletu. Panalergeny uniemożliwiają poprawną interpretację wyników testów uzyskiwanych przy pomocy ekstraktów źródeł alergenów.
Poniżej zestawiono dobrane orientacyjnie alergeny główne i panalergeny pyłku drzew, stanowiące istotną przyczyną alergii na terenie Polski. Podano nazwę rodziny alergenów/funkcję fizjologiczną, odsetek uczulonych (o ile jest znany), u których stwierdza się obecność sIgE dla danego alergenu sIgE oraz status alergenu (alergen główny/mały).
Brzozowate
Olcha (Alnus glutinosa)
- Aln g 1 – PR-10 (rodzina Bet v 1); 100% uczulonych; alergen główny
- Aln g 4 – polkalcyna; 18% uczulonych; panalergen.
Brzoza (Betula verrucosa, B. pendula)
- Bet v 1 – PR-10 (rodzina Bet v 1); 95% uczulonych; alergen główny
- Bet v 2 – profilina; 22% uczulonych; panalergen
- Bet v 6 – reduktaza izoflawonowa; 32% uczulonych; alergen mały.
Grab ( Carpinus betulus)
- Car b 1 – PR-10 (rodzina Bet v 1); odsetek uczulonych nie podawany.
Leszczyna (Corylus avellana)
- Cor a 1 – PR-10 (rodzina Bet v 1); 100% uczulonych; alergen główny
- Cor a 2 – profilina; panalergen
- Cor a 9 – białko spichrzowe 11S; 86% uczulonych; alergen główny.
Bukowate
Buk zwyczajny (Fagus sylvatica)
- Fag s 1 – PR-10 (rodzina Bet v 1); odsetek uczulonych nie podawany
- Fag s 2 – profilina, odsetek uczulonych nie podawany, panalergen
- Fag s 4 – polkalcyna, odsetek uczulonych nie podawany, panalergen.
Oliwkowate
Jesion (Fraxinus excelsior)
- Fra e 1 – białko podobne do Ole e 1 (Ole e 1-like protein); 87% uczulonych; alergen główny.
Ligustr (Ligustrum vulgare)
- Lig v 1 – białko podobne do Ole e 1 (Ole e 1-like protein); 58% uczulonych; alergen główny.
Platanowate
Platan kolonlistny (Platanus acerifolia)
- Pla a 1 – roślinna inwertaza; 87.50% uczulonych; alergen główny.
Charakterystyka pyłków drzew
Pyłek drzew brzozowatych i bukowatych
Pyłek Brzozowatych i Bukowatych jest w Polsce jedną z najczęstszych przyczyn zimowej/wiosennej alergii układu oddechowego. Zawiera niewielką liczbę silnie reagujących krzyżowo alergenów homologicznych. Głównymi alergenami pyłku drzew indukującymi sIgE praktycznie u wszystkich osób z klinicznymi objawami alergii są białka związane z patogenezę (PR-10), których prototypem jest Bet v 1 brzozy. U Brzozowatych należą tu homologi Bet v 1: Aln g 1 olchy; Car b 1 grabu i Cor a 1 leszczyny; u Bukowatych: Fag s 1 buka czy Que a 1 z dębu.
Identyfikacja u uczulonych sIgE dla tych antygenów pozwala na wskazanie wąskich jednostek taksonomicznych alergizujących drzew, do gatunku włącznie. Do polkacyn uczulających do 10% osób z alergią na drzewa, reagujących krzyżowo z homologami z odległych botanicznie roślin, należą: Bet v 3 i Bet v 4 brzozy, Aln g 4 olchy, Car b 4 graba, Fag s 4 buka, czy Que a 4 dębu. Obecność sIgE dla tych alergenów nie pozwala na wskazanie źródła pierwotnego uczulenia i wyklucza zasadność swoistej immunoterapii. Do rodziny proflin należą Bet v 2 brzozy, Aln g 2 olchy, Car b 2 grabu, Cor a 2 leszczyny, Fag s 2 buka i Que a 2 dębu. Reagujące z nimi sIgE obecne są u uczulonych na pyłki innych roślin. sIgE dla profilin jest obecna u 10-20% uczulonych na pyłki brzozy przy czym odsetek ten jest wyższy na obszarach, w których głównym czynnikiem uczulającym są pyłki traw. U uczulonych na pyłki drzew profiliny mogą powodować wtórną alergię na pokarmy pochodzenia roślinnego (owoce, warzywa etc.).
Pyłek drzew platanowatych
Najważniejszym alergenem pyłku platana klonolistnego, przedstawiciela polskich Platanowatych jest Pla a 1, natomiast Pla a 3 ( z rodziny nsLTP) wykazuje reaktywność krzyżową z Pru p 3 z brzoskwini. Najważniejszym alergenem jesionu jest Fra e 1, ligustru Lig v 1, obie cząsteczki homologiczne z prototypowym alergenem rodziny Oliwkowatych, Ole e 1. Homologi Ole e 1, przykładowo, tymotki (Phl p 11) czy babki lancetowatej (Pla l 1) odpowiadają za reaktywność krzyżową oliwkowatych z pyłkiem traw i chwastów.
Pyłek drzew brzozowatych
Występująca w 7 gatunkach brzoza jest najsilniej uczulającym drzewem wczesnym w Polsce. Alergia objawia się katarem i zapaleniem spojówek. Wariant alergii związany z obecnością sIgE dla Bet v 1 rzadko prowadzi do rozwoju astmy oskrzelowej. Wykazano, że w grupie osób jednocześnie nadwrażliwych na pyłki trzech drzew wcześnie kwitnących: leszczyny, olchy i brzozy, 95% jest pierwotnie uczulonych przez brzozę, a tylko 5% przez pozostałe dwa gatunki. W Europie najwyższy odsetek uczuleń na brzozę, wyznaczony w oparciu o odsetek osób z sIgE dla Bet v 1, wykazano w Szwecji; w oparciu o testy skórne (pełne ekstrakty pyłku), w Szwajcarii – 54%. Polska, ze względu na północno-wschodnie położenie należy do krajów o stosunkowo dużej częstości uczulenia na brzozę.
Wspomniane już alergeny z rodziny PR-10 Bukowców, wykazują tylko 38% homologię sekwencji aminokwasów pomiędzy rodzinami Brzozowatych i Bukowatych, ale już ponad 63% homologię w obrębie każdej z tych rodzin. Z klinicznego punktu widzenia wskazuje to na potrzebę identyfikacji przynajmniej po jednym alergenie reprezentatywnym dla każdej z rodzin: Bet v 1 dla Brzozowatych i Que a 1 dębu dla Bukowatych. Homologi Bet v 1 są obecne w pokarmach roślinnych, z roślin odległych botanicznie od wiatropylnych drzew, co przyczynia się do uczulenia krzyżowego, a w konsekwencji do alergii na pokarmy roślinne, najczęściej w postaci zespołu alergii jamy ustnej, z ang. OAS. Dotyka ona 70% uczulonych pierwotnie na Bet v 1, u których objawy występują po spożyciu, przykładowo: jabłek, marchwi, orzechów laskowych czy owoców pestkowych (np. brzoskwini). W zespole brzozowo-byliczo-selerowym pierwotne uczulenie pyłkiem brzozy lub bylicy powoduje reakcję po kontakcie z alergenami selera.
Ze względu na dość skomplikowany obraz powiązań między alergenami molekularnymi: specyficznymi dla gatunku/rodzaju i panalergenami poszczególnych źródeł alergenów, tylko równoczesne zlecenie identyfikacji sIgE dla dobranych alergenów pozwala w przekonujący sposób ustalić przyczynę pierwotnego uczulenia, przewidzieć reakcje krzyżowe istniejących sIgE i zdecydować o możliwości wdrożeniu immunoterapii swoistej lub jedynie leczenia objawowego, a także prognozować ewolucję objawów klinicznych i możliwe powikłania.
Dr Tomasz Ochałek
Laboratoria Medyczne DIAGNOSTYKA