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过敏原的稳定性

 文墨典 2024-04-30 发布于北京

过敏原是指能使机体致敏(产生特异性IgE抗体)并在接下来的暴露中和特异性IgE抗体结合诱发过敏反应的物质,大多数过敏原是蛋白质或糖蛋白,但并不是所有的蛋白质都是过敏原。那究竟是哪种特性使某种蛋白质成为一个过敏原呢?到目前为止并不是很清楚,只知道和蛋白质的分子大小、可溶性、稳定性等有关。过敏原的稳定性是指经过化学、物理、蛋白酶等作用仍保持天然三维结构的能力。

过敏原进入机体有两种途径,一是皮肤,二是粘膜(主要为呼吸道粘膜和胃肠道粘膜)。进入机体的途径不同,对过敏原稳定性的要求也不一样。通过皮肤接触进入体内,要求过敏原能先通过上皮屏障,后与免疫细胞相互作用,这就要求过敏原必须表现为疏水性或与亲脂性载体结合。因为皮肤缺少蛋白质降解酶,对过敏原的酶稳定性要求不高。蜂毒等过敏原,因为直接通过皮肤注入体内,不需要通过上皮屏障,对过敏原稳定性的要求就更低。

尘螨、花粉、动物皮毛等吸入性过敏原不要求对极端pH值和酶稳定,相反,过敏原需要表现出很好的溶解性,过敏原颗粒在呼吸道被溶解后和免疫细胞结合,过敏原颗粒的大小会影响到进入呼吸道粘膜的能力。过敏原本身的蛋白质水解能力(某些过敏原本身是蛋白酶,比如尘螨的主要过敏原)却可以通过破坏呼吸道上皮屏障而增强致敏的潜力。

食物过敏原通过胃肠道粘膜进入体内,要求过敏原有很好的对酸和酶的稳定性,不被蛋白酶水解,不被胃酸等变性,如果食物在摄入前需要经过特定的加工,还必须有良好的热稳定性。比如PR-10蛋白(花粉和食物中常见的一大类过敏原)加热后会发生折叠而丧失变应原活性。当然,加热后蛋白质结构的改变,也可能增加某些过敏原的变应原活性,例如,巴氏杀菌就可能引起牛奶中乳球蛋白和乳清蛋白的聚结,更有可能被肠道中的免疫细胞结合。花生过敏原经烘焙后因为形成聚积,不易消化代谢,变应原性也显著增加,因此,稳定性对食物过敏原要求最高。

食物过敏原来源于食物,相对于吸入性或接触性过敏原进入体内的量更大,和免疫系统接触的机会也就更多。食物过敏原分子通常较小(<70 kDa),但是太小的分子(<3.5 kDa)不能引起机体免疫反应。食物过敏原分为两类,第一类是完全过敏原,经口摄入后致敏,并能导致严重的过敏反应,比如花生、牛奶、鸡蛋等。第二类是不完全过敏原,因为稳定性差等原因,本身并不经口致敏,而是因为和某些吸入性过敏原相似,通过呼吸道致敏,经口摄入食物后只出现相对轻微或局部的过敏症状,比如花粉-食物过敏综合征。除了蛋白质本身的稳定性,食物过敏原的线性位点多少在食物过敏中非常重要,空间位点很可能在食物加工和胃肠道消化中因蛋白质三维结构的改变而丢失,但线性位点不会改变。

食物过敏原在胃肠道中的稳定性还和食物本身的成分和基质有关系,比如食物中脂肪的含量就影响到食物在胃肠道中的转运时间;研究证实食物中如果富含蛋白质、碳水化合物和脂肪影响到一些过敏原(比如Mal d 1, Bos d 5, Cor a 8)的消化,也就影响到过敏。因此,研究食物过敏原的致敏特性就不能不考虑食物的成分组成和基质。此外,蛋白质本身的结构、翻译后蛋白质的修饰、及和补体结合的能力都影响的其稳定性。

过敏原的稳定性直接影响到了其变应原性,特别是食物过敏原。目前尚没有方法有效预测一个新蛋白质的过敏原性。

Reference

Mol Immunol 2018;100:14-20

J Allergy Clin Immunol 2000;106:228-238

Crit Rev Food Sci Nutr 2016;56:1545-1567

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