Дослідження показують, що близько 1,5 мільйона американців страждають алергією на арахіс, і щороку близько 30 000 пацієнтів госпіталізуються через симптоми анафілактичного шоку, з яких від 150 до 200 випадків були летальними. Алергічна реакція на арахіс може бути негайною (анафілактичний шок або може виникнути через кілька годин після споживання. У більшості випадків алергічні реакції спостерігаються після вживання арахісу, хоча в деяких випадках реакція може бути спровокована слиною (поцілунки, посуд) або шляхом вдихання алергену Доведено, що основний арахісовий алерген, Ara h 1, відносно легко очищається від рук, покритий загальними миючими засобами, і, здається, не широко поширений у школах.
Алергію на арахіс викликає білок у насінні. Як і всі насіння, арахіс багатий білком, особливо так званими білками-накопичувачами, які служать резервним матеріалом під час росту нової рослини. Деякі з цих білків, що зберігаються, виявились найважливішими алергенами: віциліни та альбуміни.
Наразі в арахісі виявлено 10 алергенів. Основним алергеном є Ara h 1, який є віциліном; інший основний алерген - Ara h 2 (2S альбумін). Ці два алергени є причиною 95% алергічних реакцій на арахіс. Незначними алергенами арахісу є арахіна (бобовий) –Ara h 3 та Ara h 4-, профілін –Ara h 5-, 2S альбуміни –Ara h6 та Ara h 7-, олеозин, аглютинін та Ara h 8 (сім’я Бет v 1). Сенсибілізація арахісу зазвичай виникає в дитинстві і часто зберігається протягом усього життя; У цьому сенсі алергія на арахіс відрізняється від інших поширених харчових алергій (таких як алергія на яєчні або молочні білки), які поширені в дитячому віці, але зазвичай зникають у зрілому віці.
Використовуючи сироватковий IgE із популяції осіб, чутливих до арахісу, 23 зв'язуючі епітопи були зіставлені з IgE з Ara h 1. Знайдені імунодомінантні епітопи: Ara h 1 25–34 (KSSPYQKK), Ara h 1 65–74 (EYDPRLVY), Ara h 1 89–98 (ERTRGRQP) і Ara h 1 498–507 (RRYTARLKEG). Іншими виявленими епітопами IgE були: Ara h 1 48–57 (QEPDDLKQKA), Ara h 1 89–98 (ERTRGRQP), Ara h 1 97–105 (GDYDDDRR), Ara h 1 107–116 (RREEGGRW), Ara h 1 123–132 (EREEDWRQ), Ara h 1 134–143 (EDWRRPSHQQ), Ara h 1 143–152 (PRKIRPEG), Ara h 1 294–303 (PGQFEDFF), Ara h 1 311–320 (YLQEFSRN), Ara h 1 325–334 (FNAEFNEIRR), Ara h 1 344–353 (QEERGQRR), Ara h 1 393–402 (DITNPINLRE), Ara h 1 409–418 (NNFGKLFEVK), Ara h 1 461–470 (GNLELV), Ara h 1 525–534 (ELHLLGFGIN), Ara h 1 539–548 (HRIFLAGDKDA), Ara h 1 551–560 (IDQIEKQAKDA), Ara h 1 559–568 (KDALAFPGSGE), Ara h 1 578–587 (KESHFVSARP) та Ara h 1 597–606 (EKESPEKED). За допомогою масиву з 213 20 амінокислотних пептидів із залишком на 5 залишків послідовностей Ara h1, Ara h2 та Ara h3, було встановлено, що Ara h1 містить 13 видатних зв’язуючих IgE областей, включаючи новий епітоп, що містить залишки 361-385, які не вдалося знайти за допомогою сироватки.
Іншим значущим алергеном, виявленим у арахісі, є Ara h 2, який є глікопротеїном з молекулярною масою 17-19 кДа та ізоелектричною точкою 5,2. В даний час ідентифіковано 2 ізоформи Ara h2. Ara h 2 відповідає дельта-конглютину, члену сімейства 2S альбумінів. Гомологічне моделювання молекулярного моделювання Ara h 2 та інших алергенів 2S альбумінів показало, що вони мають спільну тривимірну структурну структуру, що складається з 5 α-спіралей, розташованих у правообертовій суперспіралі та з'єднаних між собою більш-менш витягнутими кучерями. Тривимірна структура стабілізується дисульфідними містками, які зберігаються серед усіх членів надродини альбуміну 2S. Ara h 2 відрізняється від інших 2S альбумінів 2 додатковими локонами на N-кінцевому та C-кінцевому кінцях поліпептидного ланцюга відповідно.
Визначено 10 лінійних епітопів Ara h 2 наступним чином: 15-HASARQQWEL-24, 21-QWELQGDR-28, 27-DRRCQSQLER-36, 39-LRPCEQHLMQ-48, 49-KIQRDEDS-56, 59-RDPYSP-64, 65-SQDPYSPS-72, 118-LQGRQQ-122, 127-KRELRN-132 та 143-QRCDLDVE-150.
Епітопи продемонстрували досить хорошу експозицію на молекулярній поверхні тривимірної моделі, але конформаційний аналіз лінійних епітопів не показує структурної гомології Ara h 2 з відповідними областями інших алергенів у волоських горіхах. Існує припущення, що спостерігається алергенна перехресна реактивність між арахісовим та горіховим алергенами залежить від іншого повсюдного білка для зберігання насіння, віциліну. Однак останні дослідження з використанням рекомбінантного алергену Ara h 2 вказують на те, що IgE-специфічний арахісовий алерген перехресно реагує з білками, що містяться у мигдалі та бразильських горіхах. Як корелятор клінічної реактивності in vitro був використаний аналіз активації базофілів, щоб продемонструвати, що Ara h 2 поділяє загальні IgE-зв'язуючі епітопи з деякими алергенами горіхів. Майже напевно є просторові епітопи, які раніше не розглядались. Наявність цих загальних IgE-зв'язуючих епітопів може сприяти переважанню співсенсибілізації арахісу та деревних горіхів у осіб, які страждають алергією на арахіс.
Ara h 3 та Ara h 4
Решта алергенів, що з’являються в арахісі, менш значущі. Два з них - Ara h 3 і Ara h 4, послідовності яких на 91% однакові, але були названі незалежно (зазвичай їх називали б ізоалергенами). Ці алергени є білками для зберігання насіння, які належать до надродини 11S cupina.
Арахісовий 11S-накопичувальний глобулін, званий арахіном, є олігомером з молекулярною масою 360 кДа. Як і інші бобові та гліциніни, він синтезується у вигляді поліпептидних ланцюгів приблизно 60 кДа, які утворюють тримери. При поділі на 40-кДа N-кінцеві кислі субодиниці та 20 кДа С-кінцеві основні субодиниці, які залишаються дисульфідними, тримери утворюють гексамер. Кислий і основний ланцюги в субодиниці розділені пептидним зв’язком Asn-Gly. Аракін, як і інші білки глобуліну, що зберігаються, може бути термостійким.
Ara h 3 спочатку ідентифікували як гліцинін. Однак виявилося, що цей білок 14 кДа був обробленою формою Ara h 3 після трансляції очікуваного цілого білка. В даний час вважається, що Ara h 3 містить кілька поліпептидів, які на SDS-PAGE екстракту білка волоського горіха видно в діапазоні молекулярних мас 14-45 кДа. Тривимірні моделі, побудовані на основі рентгенівських координат гліциніну сої A3B4 (код PDB 10D5), виготовленого для Ara h 3 та інших алергенів бобових у волоських горіхах (Ana o 2, Bre e 1, Cor a 9 та Jug r 4) показано, що всі ці алергени містять мотив купінала, складений з 2 модулів, розташованих в тандемі, пов'язаних між собою псевдосиметричною віссю. У кожному модулі дві стінки антипаралельних β-ниток, що утворюють центральну структуру модуля, пов'язані з розширеною петлею, що містить три α-спіралі. Обидва модулі з'єднані лінкерною областю, утвореною двома розширеннями α-спіралі, утворюючи промотор бобових речовин. Три мотиви купіни утворюють призматичний гомотример, подібний до інших бобових.
Повідомлялося про чотири критичні IgE-зв'язуючі епітопи (IETWNPNNQEFECAG 33–47, GNIFSGFTPEFLEQA 240–254, VTVRGGLRILSPDRK 279–293, DEDEYEYDEEDRRRG 303–317), усі в N-кінцевій області субодиниці Ара 3 і, отже, в районі N-терміналу Субодиниця Ара 3. кисла 40 кДа. Недавнє дослідження показало, що основна субодиниця Ara h 3 містить домінуючу імунореактивність. Ara h 3 демонструє 62% -72% ідентичності послідовності з гомологами із сої та гороху. Встановлено, що Ara h 3 має вищу гомологію амінокислотної послідовності до сої та інших білків LegA, ніж до G4 та інших соєвих глобулінів 11S. Епітоп, який перехресно пов'язує IgE з арахісом та соєю, повідомляється як SGFTPEFLEQAFQVD (Ara h 3 244–258).
Конформний аналіз показав, що поверхнево експоновані IgE-зв'язуючі епітопи в Ara h 3 демонструють певну структурну гомологію, яка, можливо, пояснює перехресну реакційну здатність IgE-зв'язування, що спостерігається між алергенами арахісу та волоського горіха (Jug r 4 de Castilla walnut, Cor a 9 фундук і Ана або 2 волоських горіха). IgE-зв’язуючі епітопи, подібні до тих, що знайдені в алергенах глобуліну 11S, мабуть, не з’являються в інших алергінах віциліну зі складовою купіни арахісу (Ara h 1) або волоських горіхів (Castil-walnut Jug r 2, Cor a 1 de фундук та Ana або 3 кеш'ю).
Ara h 5 - арахісовий алерген з молекулярною масою 14 кДа і високою термостабільністю. Цей незначний алерген є білком, що зв’язує актин цитоскелета, і відповідає відомому рослинному алергену профіліну, демонструючи до 80% амінокислотної послідовності, виявленої в інших профілінах. Встановлено, що арахісовий профілін перехресно реагує з профіліном вишні (Pru a 4) і менш сильно з профілінами груші та селери, тоді як профілін пилку берези (Bet v 2) не здатний інгібувати зв’язування IgE з арахісовим профіліном. Послідовність Ara h 5 демонструє 83% ідентичності, подібної до Gly m 3 із сої. Рекомбінантний арахісовий профілін очищали від кишкової палички за допомогою колонки з полі-L-проліном Сефарози.
Ara h 6 та Ara h 7
Два інших незначних арахісових алергени, Ara h 6 і Ara h 7, належать, як Ara h 2, до сімейства альбумінів 2S. Хоча гомологічний Ara h 2 вважається основним алергеном, Ara h 6 вважається лише незначним, визнаний 38% алергічної сироватки на арахіс, тоді як Ara h 7 - 43% алергічної сироватки на арахіс.
Ara h 6 дорівнює приблизно 60 і ідентичний Ara h 2, і тому його розглядають як інший алерген, а не як ізоалерген. Однак може виникнути певна перехресна реактивність з IgE. Ara h 6 одержує стійке до протеази ядро при перетравленні трипсином та хімотрипсином. Ara h 7 може бути менш стабільним, ніж Ara h 2 і Ara h 6, оскільки збережено лише 2 дисульфідних мости. Ara h 2 і Ara h 6 на 40% -50% ідентичні Ara h 7 - 80% послідовності. Неясно, чи існує перехресна реактивність до IgE.
Останнім алергеном, виявленим у арахісі, є олеозин з молекулярною масою 16-17 кДа. Олеозини - це білкові компоненти тіл, що зберігають ліпіди рослин, відомі як "масляні тіла". Олеозини - це амфіпатичні білки з низькою молекулярною масою (15-26 кДа) з довгим гідрофобним ядром, оточені гідрофільними доменами на N-кінці та С-кінці, які діють як емульгатори для зберігання ліпідів у насінні. Удосконалюючи арахісовий олеозин, було виявлено переважання структури α-спіралі, яку можна віднести до центральної області. Нормально називати олеозин прихованим алергеном, що може бути причиною гіперчутливості після вживання рафінованої арахісової олії або продуктів, що містять це масло. Реактивність олеозину з IgE підвищена у смаженому арахісі.
Технологічна обробка, що застосовується під час переробки харчових продуктів, може призвести до змін алергенних властивостей цих продуктів. Теплові реакції, такі як обсмажування, сушіння та різні типи приготування страв, можуть викликати багато неферментативні біохімічні реакції в їжі. Однією з найпоширеніших реакцій при термічній обробці є група, яка називається реакціями Майяра; кінцевий продукт цих реакцій відіграє значну роль у формуванні аромату та смаку харчових продуктів. Арахіс часто смажать, що сприяє збільшенню алергенності основних алергенів.
І Ara h 1, і Ara h 2 із смаженого арахісу зв'язуються з вищими рівнями IgE. Виявлено кореляцію між рівнем підвищеного зв’язування IgE та підвищеними модифікаціями карбоксиметил-лізину на поверхні білка. Екстракт, отриманий із смаженого арахісу, реагує із сироваткою алергіків на рівні, що у 90 разів вищий, ніж у сировинного арахісу. Результат обсмажування утворює високостійкі тримери Ara h 1. Очищений Ara h 1 із смаженого арахісу набагато менш розчинний, ніж Ara h 1 із сирого арахісу. Вважається, що Ara h 2 утворює внутрішньомолекулярні зшивки внаслідок обсмажування, не утворюючи структур вищого порядку.
Ara h 2 вже багато років відомий як слабкий інгібітор трипсину. Інгібуюча активність трипсину в Ara h 2 зростає в 3,5 рази під час обсмажування. Процес також підвищує стійкість Ara h 2 до травлення трипсином. Самородний Ara h 2, але не відновлений, стійкий до протеаз, залишаючи фрагмент 10 кДа. Також було помічено, що Ara h 2 захищає Ara h 1 від дії трипсину, крім того інтенсивність захисту зростає після обсмажування. Однак структура білка змінена, можливо з внутрішньомолекулярними зшивками. Зв'язування Ara h 2 з IgE також виживає після смаження краще, ніж відварювання або смаження. Зв’язування профіліну (Ara h 5) з IgE також переживає обсмажування.
Ara h 8 має низьку стійкість до побуріння, але не повністю інактивується нагріванням. Така часткова термостійкість була продемонстрована для інших харчових алергенів, гомологічних Bet v 1, таких як Cor a 1 з фундука або Gly m 4 з сої.
Арахісове масло широко використовується у фармацевтичних продуктах (серед інших для виробництва мазей та вітамінів) або як кістковий клей для ортопедичних операцій. Результати ІФА показують, що лише сира арахісова олія містить значну кількість білка, тоді як в рафінованих оліях та фармацевтичних препаратах білок, що виявляється, не виявляється (нижче 0,3 нг/мл); у імуноблотів із сироваткою крові у суб'єктів, що страждають алергією на арахіс, реакції не виявлено. Незважаючи на це, з’являється нова тенденція у виробництві їстівних олій. Загалом, сирі рослинні олії містять численні біоактивні сполуки, які видаляються при переробці, а нові технології спрямовані на підвищення харчової цінності їстівних олій. Час покаже наслідки цієї та інших тенденцій серед населення з алергією на арахіс та інші продукти.