Einfluss von Proteinnitrierung auf Nahrungsmittelallergien

Aufgrund der ansteigenden Prävalenz von allergischen Erkrankungen besteht ein wachsender Bedarf daran, Risikofaktoren für Allergie-Entwicklung zu identifizieren. Erst kürzlich konnte gezeigt werden, dass die Nitrierung von Pollen-Proteinen, beispielsweise durch Umweltschadstoffe, das allergene Potential von inhalativen Allergenen erhöht. Protein-Nitrierung wird jedoch nicht nur durch Umweltverschmutzung induziert, sondern kommt auch während Entzündungsvorgängen und als Ergebnis des Alterungsprozesses im menschlichen Körper vor. Durch die Nitrierung von Tyrosin Resten auf Autoantigenen wird die Entwicklung von Autoimmunreaktionen durch die Umgehung der Selbst-Toleranz gefördert. Zusätzlich könnten auch entzündliche Magenerkrankungen, wie Helicobacter pylori Infektionen, Protein-Bestandteile der täglichen Ernährung durch Nitrierung erheblich verändern und somit die Immunogenität verändern, was wiederum eine Auswirkung auf die Entwicklung von Nahrungsmittel- Allergien haben kann. Seit den 1980er Jahren wurde in der wissenschaftlichen Literatur wiederholt ein Zusammenhang zwischen entzündlichen Magenerkrankungen und der Entwicklung von Nahrungsmittel-Allergien beschrieben. Die Erhöhung von Nahrungsmittel-spezifischem IgE wurde mit verschiedenen Aspekten, wie erblichen oder Ernährungs- Faktoren, der erhöhten Permeabilität und der säuresupprimierenden Medikation zur Therapie von dyspeptischen Beschwerden in Zusammenhang gebracht. Auch die Nitrierung von Proteinen durch entzündliche Antworten kann direkt die Allergenität beeinflussen. In der vorliegenden Studie planen wir daher den Einfluss von Protein-Nitrierung auf die Induktion von Nahrungsmittel-Allergie über die orale Route zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass die gastrische Verdauung eine entscheidende Wächterfunktion bei Nahrungsmittel-allergischen Reaktionen übernimmt, indem sie mit der Stabilität von aufgenommenen Proteinen interferiert. Daher wird der Frage nachgegangen, ob die Verdauungsstabilität durch die Nitrierung von Tyrosin Resten verändert wird. Zusätzlich wird die Nitrierungs- Kapazität von Helicobacter pylori Urease in in vitro Experimenten analysiert. Unter Verwendung unseres bereits etablierten murinen Nahrungsmittel-Allergie Modells soll der Einfluss von nitrierten Nahrungsbestandteilen auf die Entwicklung von allergischen Antworten untersucht werden. Basierend auf den generierten Ergebnissen erwarten wir, dass das vorliegenden Projekt neue Einblicke auf Risikofaktoren für Nahrungsmittel-Allergie gibt, was eine entscheidenden Einfluss auf zurzeit verwendete Behandlungsprotokolle bei entzündlichen Magenerkrankungen hat.

Frühere Studien zeigten, dass durch Umweltverschmutzung eine chemische Veränderung bestimmter Bausteine von Proteinen stattfinden kann und es zur sogenannten Proteinnitrierung kommt. Diese chemische Eiweißveränderung, die für Pollenallergene in urbanen Staubproben nachgewiesen werden konnte, wurde in Zusammenhang mit einem erhöhten allergenen Potential dieser Pollenbestandteile gebracht.Neben dem Effekt von Umweltschadstoffen auf inhalative Allergene, wurde Proteinnitrierung auch im menschlichen Körper, beispielsweise bei Entzündungen, bei Alterungsprozessen oder durch bestimmte Bestandteile der Nahrung beschrieben. Da die Eigenschaften des Magendarmtraktes hier eine spezielle Rolle spielen, war es das Ziel des abgeschlossenen Projektes, den Einfluss der Proteinnitrierung von Nahrungsbestandteile in Hinblick auf Auswirkungen auf eine Nahrungsmittelallergie zu untersuchen. Unsere Studien zeigten, dass für wichtige Nahrungsmittelallergene der Einfluss dieser chemischen Veränderung stark vom Proteinaufbau abhängig ist. Für einen Teil der untersuchten Nahrungmittelallergene konnte gezeigt werden, dass Proteinnitrierung einen vermehrten Abbau des Allergens im Magendarmtrakt bzw. eine Veränderungen von Regionen im Protein induziert, die für die Erkennung durch Antikörper oder Immunzellen entscheidend sind. So konnten wir für ein bestimmtes Modellallergen, dem wichtigen Eiallergen Ovalbumin, in nitrierter Form ein vermindertes Potential nachweisen, ein Neuauftreten von Nahrungsmittelallergien im murinen Modell auszulösen. Waren jedoch bereits IgE Antikörper gebildet, wurden im höheren Ausmaß Botenstoffe freigesetzt, die allergische Symptome hervorrufen. In weiteren Experimenten konnten wir diese ersten Daten bestätigen und somit auch für das bedeutende Milchallergen ?-Laktoglobulin eine essentielle Beeinflussung der Eigenschaften durch Nitrierung nachweisen. In einem experimentellen Nahrungsmittelallergiemodell konnten wir zeigen, dass das nitrierte Milchallergens ein erhöhtes Potential hat, eine sehr schwere allergische (anaphylaktische) Reaktion auszulösen, verglichen mit dem unbehandelten Milchprotein.Unsere Daten belegen somit, dass die Proteinnitrierung, abhängig von den spezifischen Eigenschaften des Nahrungsbestandteils, mit einem erhöhten Risiko für schwere allergische Reaktionen bei bestehenden Nahrungsmittelallergien einhergehen kann, was eine entscheidende Auswirkung auf die Sicherheit von Nahrungsmittelallergischen Patienten hat.