Particularităţile imunologice ale izoformelor Amb a 1 din polenul de ambrozie – o nouă frontieră în tratamentul alergiei la ambrozie

Introducere

Ambrosia artemisiifolia, cunoscută şi sub denumirea de ambrozie comună sau scurtă, este o buruiană invazivă originară din America de Nord, răspândită în prezent în întreaga lume, inclusiv în Europa şi Asia. La nivel mondial, polenul de ambrozie este recunoscut ca un factor de risc major de alergie la persoanele atopice. Studiile epidemiologice au arătat că 23% până la 32,8% din populaţia Statelor Unite ale Americii (SUA) este sensibilizată la ambrozie, în timp ce prevalenţa sensibilizării în ţările europene variază între 3,5% (de exemplu, Italia) şi 54% (de exemplu, Ungaria) şi se estimează că această sensibilizare se va răspândi în toată Europa şi va creşte în unele ţări cu până la 200% până în 2050 (Wolf et al., 2017; Lake et al., 2017). În România, aproximativ 482000 de persoane sunt alergice la polenul de ambrozie, cu o prevalenţă estimată de 5,35% în populaţia activă.

Polenul de ambrozie este o sursă de alergen endemică majoră responsabilă de manifestări alergice severe la pacienţii sensibilizaţi cu niveluri ridicate de IgE (Burbach et al., 2009; Zbîrcea et al., 2023). Pacienţii alergici la ambrozie prezintă modele de sensibilizare eterogene şi complexe, care implică cel puţin 11 alergeni descrişi, însă mai mult de 90% dintre aceşti pacienţi prezintă anticorpi IgE faţă de alergenul major Amb a 1 (Buzan et al., 2022; Chen et al., 2018; Bordas-Le Floch., 2015). Nivelurile IgE specifice faţă de Amb a 1 reprezintă mai mult de 50% din nivelurile IgE specifice polenului de ambrozie la majoritatea pacienţilor alergici la polen de ambrozie (Zbîrcea et al., 2023). De asemenea, Amb a 1 este o proteină foarte abundentă, cuprinzând până la 15% din conţinutul total de proteine din polenul de ambrozie şi între 54% şi 78% din conţinutul său alergenic (Buzan et al., 2024; Wolf et al., 2017). Acest alergen major aparţine familiei de proteine pectat-liază şi prezintă reactivitate încrucişată IgE variabilă cu Art v 6 (artemisia), Cup a 1/Jun a 1 (chiparos) şi Cry j 1 (cedru).

Amb a 1 este un alergen major cu izoforme distincte, care variază în ceea ce priveşte secvenţele de aminoacizi şi reactivitatea IgE (Buzan et al., 2022; Wolf et al., 2017). În prezent, cinci izoforme Amb a 1 sunt descrise şi înregistrate în baza de date a nomenclaturii alergenilor OMS/IUIS: Amb a 1.01, 1.02, 1.03, 1.04 şi 1.05. Aceste izoforme prezintă identităţi de secvenţă de aminoacizi cuprinse între 63% şi 87% (Buzan et al., 2024; Augustin et al., 2014). Acestea includ şi fostul alergen Amb a 2, care a fost reclasificat ca Amb a 1.05, pe baza similitudinii mari a secvenţei cu alte izoforme Amb a 1 (Radauer et al., 2024; Pomés et al., 2018).

Izoformele Amb a 1 prezintă modele distincte de legare a IgE şi de imunogenicitate (figura 1). Cele mai exprimate izoforme şi cele mai reactive la IgE sunt Amb a 1.01 (396 de aminoacizi) şi Amb a 1.03 (397 de aminoacizi), care împărtăşesc o omologie de 76,26% (Buzan et al., 2022; Wolf et al., 2017).
 

Caracterizarea imunologică a izoformelor Amb a 1

Obţinerea izoformelor Amb a 1 definite şi funcţionale pentru a servi ca alergeni recombinanţi adecvaţi s-a dovedit a fi o provocare. Izoformele Amb a 1 prezintă proprietăţi distincte de legare a anticorpilor, astfel analizarea în detaliu a proprietăţilor alergenice şi imunogene ale izoformelor Amb a 1 devine fundamentală. Înţelegerea proprietăţilor alergenice şi imunogene ale izoformelor individuale care compun Amb a 1 natural este de o importanţă majoră pentru dezvoltarea de produse adecvate şi eficiente pentru diagnosticarea şi terapia alergiei la polenul de ambrozie (Bordas-Le Floch et al, 2015; Augustin et al., 2014).

Încercările de a exprima izoformele Amb a 1 în celule Escherichia coli au dus la proteine pliate necorespunzător, cu reactivitate IgE redusă (Wopfner et al., 2009; Wopfner et al., 2007; Gadermaier et al., 2008). Până în prezent, două izoforme Amb a 1 au fost recombinate şi au prezentat o capacitate de legare a IgE comparabilă cu a alergenului natural. Amb a 1.03 recombinant obţinut în Pichia pastoris are o capacitate de legare a IgE comparabilă cu forma nativă, iar studiile recente au demonstrat că Amb a 1.01 recombinant prezintă caracteristici imunologice similare cu ale alergenului natural şi, prin urmare, oferă o bază pentru avansarea diagnosticului alergologic molecular şi imunoterapiei cu alergen (AIT) pentru alergia la polenul de ambrozie (Buzan et al., 2024).

În urma studiilor actuale, Amb a 1.01 este izoforma principală şi cea mai alergenică din polenul de ambrozie, prezentând o activitate mai mare de legare a IgE comparativ cu izoformele Amb a 1.02 sau Amb a 1.03 (Buzan et al., 2024; Wolf at al., 2017). Pe de altă parte, izoformele Amb a 1.01 şi Amb a 1.03 au fost cei mai puternici stimulatori ai celulelor T ale pacienţilor. Într-un model de imunizare la şoarece, Amb a 1.01 a indus niveluri mai ridicate de anticorpi IgG şi IgE în comparaţie cu izoformele Amb a 1.02 şi Amb a 1.03. În mod interesant, pacienţii sensibilizaţi la ambrozie au prezentat, de asemenea, un răspuns IgG la izoformele Amb a 1. Cu toate acestea, spre deosebire de anticorpii induşi de imunoterapie, IgG induse de sensibilizare nu au prezentat activitate de blocare a IgE (Wolf at al., 2017).

Caracterizarea imunologică a acestor cinci izoforme a demonstrat capacităţi variabile pentru legarea IgE, indicând faptul că izoforma Amb a 1.01 prezintă cea mai mare activitate alergenică şi Amb a 1.01 şi Amb a 1.03 sunt cei mai puternici stimulatori ai celulelor T (Buzan et al., 2024; Wolf et al., 2017).

Managementul alergiei la ambrozie

Condiţia esenţială pentru un diagnostic precis al alergiilor este includerea în testul de diagnostic a moleculelor de alergen relevante din sursa de alergen de interes, cu scopul de a obţine informaţii de diagnostic rafinate pentru îmbunătăţirea tratamentului personalizat şi a prevenţiei (Zbîrcea et al., 2023). În prezent, diagnosticul in vitro şi imunoterapia cu alergen se bazează în principal pe extracte alergenice. Deşi calitatea acestor extracte poate fi analizată într-o oarecare măsură, originea lor naturală are ca rezultat o eterogenitate semnificativă, ducând la diferenţe atât în compoziţie, cât şi în cantitatea proteinelor alergenice (Zimmer et al., 2021; Valenta et al., 2018). De asemenea, extractele pot fi contaminate cu alergeni din alte surse (Van der Veen et al., 1996). Inconvenientele extractelor alergenice pot fi depăşite prin utilizarea alergenilor recombinanţi cu structuri, funcţii şi proprietăţi imunologice similare cu ale omologilor lor naturali (Curin et al., 2017).

Alergenul major Amb a 1 este cel mai important fragment din polenul de ambrozie şi este considerat suficient pentru utilizarea în imunoterapia cu alergen a alergiei la polenul de ambrozie (Norman et al., 1968; Zbîrcea et al., 2023). Cu toate acestea, studii mai recente care investighează profilurile de sensibilizare ale pacienţilor alergici la ambrozie au arătat profiluri complexe de reactivitate la IgE (Buzan et al., 2022; Haidar et al., 2021).

Izoformele naturale ale Amb a 1 posedă proprietăţi imunogene şi sensibilizante diferite. Aceste constatări ar trebui luate în considerare la selectarea secvenţelor pentru diagnosticul şi terapia pe bază de molecule pentru alergia la ambrozie. Datorită capacităţii sale ridicate de legare a IgE, izoforma Amb a 1.01 ar trebui să fie inclusă în testele de diagnostic. În schimb, date fiind tiparele lor limitate de reactivitate încrucişată a celulelor B şi T, o combinaţie de izoforme diferite ar putea fi o strategie mai atractivă pentru imunoterapia cu polen de ambrozie. Astfel, imunoterapia cu alergen bazată pe Amb a 1 purificat sau derivaţi de Amb a 1 ar trebui luată în considerare pentru a înlocui extractul de polen de ambrozie pentru producerea AIT (Buzan et al., 2024; Wolf et al., 2017).

Concluzii

Polenul de ambrozie este o sursă complexă de alergeni care conţine mai multe izoforme ale Amb a 1 şi alte componente alergenice cu potenţial variabil de reactivitate încrucişată. În prezent, diagnosticul bazat pe componente disponibile în comerţ oferă doar Amb a 1 şi Amb a 4 naturale sau recombinante. Izoformele naturale ale Amb a 1 posedă proprietăţi imunogene şi sensibilizante diferite. Aceste constatări ar trebui luate în considerare la selectarea secvenţelor pentru diagnosticul bazat pe componente şi tratamentul alergiei la ambrozie. Datorită activităţii sale ridicate de legare a IgE, izoforma Amb a 1.01 ar trebui să fie inclusă în testele de diagnostic. În schimb, date fiind tiparele lor limitate de reactivitate încrucişată a celulelor B şi T, o combinaţie de izoforme diferite ar putea fi o strategie mai atractivă pentru imunoterapia cu polen de ambrozie. În acest context, caracterizarea izoformelor de Amb a 1 este esenţială pentru optimizarea managementului alergiei la polen de ambrozie. Aceasta permite un diagnostic mai precis, dezvoltarea unor imunoterapii personalizate şi îmbunătăţirea prevenţiei şi tratamentului reacţiilor alergice. Astfel, o înţelegere aprofundată a izoformelor de Amb a 1 contribuie semnificativ la ameliorarea calităţii vieţii pacienţilor afectaţi de această alergie.

Autori pentru corespondenţă: Carmen Panaitescu; e-mail: cbunu@umft.ro

CONFLICT OF INTEREST: none declared.

FINANCIAL SUPPORT: none declared.

This work is permanently accessible online free of charge and published under the CC-BY.