Molekulare Allergiediagnostik

Die molekulare Allergiediagnostik bezeichnet moderne und komplexe Labormethoden, die für die Erkennung von Allergien neue Möglichkeiten bieten und zunehmend an Bedeutung gewinnen. 

Bisher wurden bei Allergieverdacht bestimmte Antikörper der Klasse E (Immunglobulin E, abgekürzt IgE) im Blutserum gegen Allergenextrakte gemessen: z.B. IgE gegen den Gesamtextrakt aus Birkenpollen, einer wichtigen Allergenquelle für viele Baumpollen-Allergiker. Die sogenannte molekulare Allergiediagnostik, auch bezeichnet als Komponenten-basierte Diagnostik, stellt eine Weiterentwicklung dar: Hier werden IgE-Antikörper gegen einzelne Allergenmoleküle, sogenannte Allergenkomponenten, bestimmt. Diese Diagnostik ist wesentlich empfindlicher und kann bei speziellen Fragestellungen deutlich mehr leisten als herkömmliche Testverfahren. Die Zahl bekannter und kommerziell verfügbarer Allergenmoleküle zur Bestimmung spezifischer IgE-Antikörper hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen.

Die Allergiediagnostik mit Einzelallergenen bezeichnet man international auch als Component-Resolved Diagnostic (kurz CRD).

Was sind Allergenkomponenten?

Jedes Protein-Allergen stammt aus einer so genannten Allergenquelle oder einem Allergenträger – einem Organismus, der Eiweißmoleküle (Proteine) produziert und an die Umwelt abgibt. Während man in der Allergologie ursprünglich den Begriff „Allergen“ gleichbedeutend verwendet hat mit der Allergenquelle (zum Beispiel Baumpollen, Hausstaubmilbe, Erdnuss), beschäftigt man sich in den letzten Jahren zunehmend mit einzelnen Molekülen. Zumeist handelt es sich dabei um Proteine. Diese molekularen Einzelbestandteile von Allergenquellen bezeichnet man als Allergenkomponenten oder Einzelallergene. Allergenkomponenten werden aufgrund (bio-)chemisch struktureller Ähnlichkeiten in Proteinfamilien zusammengefasst. 

Die Namen für Allergenkomponenten beruhen auf internationalen Vereinbarungen. Sie werden in der Regel abgeleitet von den ersten drei Buchstaben des lateinischen oder altgriechischen Gattungsnamens der Allergenquelle, gefolgt vom ersten Buchstaben des Artnamens und einer Zahl, die die Reihenfolge der Entdeckung berücksichtigt (Beispiel: Bet v 1 für das zuerst entdeckte Hauptallergen von Birkenpollen).

Als Hauptallergen (Leit- oder Major-Allergen) bezeichnet man Allergenkomponenten, auf die mindestens die Hälfte der Menschen mit gleicher Allergie durch Bindung an IgE reagiert.

Hier einige Beispiele für Allergenquellen und zugehörige Haupt-Allergenkomponenten:

AllergenHaupt-Allergenkomponenten
("Major-Allergene")
Herkunft der Komponentenbezeichnung
BirkenpollenBet v 1von lateinisch Betula (Birke)
HausstaubmilbenDer p 1, Der p 2

von altgriechisch Dermatophagoides (Hausstaubmilben)

KatzenallergenFel d 1von lateinisch Felis domesticus (Katze)
ErdnussAra h 1, Ara h 2, Ara h 3von altgriechisch Arachis hypogaea (Erdnuss)

Allergenkomponenten können aus dem Gesamtextrakt einer Allergenquelle oder biotechnologisch (rekombinant) gewonnen werden. Natürliche (native) Einzelallergene werden aus der Allergenquelle aufgereinigt. Vor dem Namen steht zumeist ein kleines „n“ (für natürlich), zum Beispiel nBet v 1 für das Birken-Hauptallergen. Rekombinante Allergenkomponenten werden mithilfe von gentechnisch veränderten Mikroorganismen (Bakterien, Hefen oder Pflanzen) hergestellt. Sie sind durch ein vorangestelltes kleines „r“ (für rekombinant) gekennzeichnet, zum Beispiel rBet v 1.

Allergenkomponenten kommen in unterschiedlichen Mengen in Allergenquellen vor und weisen unterschiedliche biochemische Eigenschaften auf. Hinsichtlich ihrer Fähigkeit, allergische Reaktionen auszulösen, lassen sich spezifische von kreuzreaktiven Komponenten unterscheiden. Spezifische Allergenkomponenten sind überwiegend (nur) in der für sie charakteristischen Allergenquelle enthalten und kommen allenfalls in begrenztem Ausmaß auch in anderen biologisch verwandten Allergenquellen (beispielsweise verwandten Pflanzenarten) vor. Eine Sensibilisierung gegen eine solche spezifische Komponente weist auf eine primäre Sensibilisierung hin. Diese ist zumeist bedeutsamer als Auslöser allergischer Reaktionen als eine Sensibilisierung, die auf Kreuzreaktionen beruht. Demgegenüber sind kreuzreaktive Allergenkomponenten in einer Vielzahl von Allergenquellen weit verbreitet und weisen große Ähnlichkeiten hinsichtlich ihrer biochemischen Strukturen und Eigenschaften auf. Dadurch können sie Kreuzreaktionen auslösen.

Wie funktioniert die molekulare Allergiediagnostik?

Bei der molekularen Allergiediagnostik untersucht man spezifische IgE-Antikörper gegenüber einzelnen Allergenkomponenten im Blut der Testperson. Damit lässt sich sehr viel genauer feststellen, gegen welche Einzelallergene/Allergenkomponenten jemand sensibilisiert ist. Die molekulare Testung ist somit deutlich genauer und empfindlicher.

Wie bei der IgE-Diagnostik mit Allergenextrakten gilt auch für die molekulare Allergiediagnostik: Ein positiver Nachweis von allergenspezifischem IgE zeigt zwar eine Sensibilisierung (das heißt erhöhte Allergiebereitschaft) an. Diese ist jedoch nicht zwangsläufig mit (bestimmten) Symptomen einer Allergie verbunden. Somit ist ein positives Testergebnis nur bei entsprechenden Symptomen praktisch von Bedeutung. Um die Testergebnisse richtig interpretieren zu können, muss die Ärztin/der Arzt daher sowohl die Vorgeschichte als auch die Symptome der Testperson kennen.

KURZ ERKLÄRT:

Ein positives spezifisches IgE zeigt eine Sensibilisierung an. Dies bedeutet noch nicht zwangsläufig, dass der oder die Betroffene Symptome einer Allergie zeigt.

Ziele und Vorteile der molekularen Allergiediagnostik

Die meisten Menschen mit Allergien zeigen positive Testergebnisse bei mehreren Allergenen. Zudem fallen die Ergebnisse aus herkömmlichen Allergietests manchmal nicht eindeutig aus oder stimmen nicht mit anderen Befunden und/oder den persönlichen Erfahrungen der Betroffenen überein. Daher ist es oft schwierig, den wahren Auslöser für eine allergische Reaktion herauszufinden. Hier kann die molekulare Diagnostik oft helfen.

Bei unklaren oder nicht übereinstimmenden Ergebnissen der herkömmlichen Allergietests kann die molekulare Allergiediagnostik dem Arzt oder der Ärztin beispielsweise Hinweise geben, ob ein Provokationstest sinnvoll ist und mit welchen Allergenen dieser gegebenenfalls durchgeführt werden sollte. Dadurch lässt sich die Zahl notwendiger Provokationstestungen auf ein Minimum reduzieren. Dies ist bedeutsam, denn Provokationstests lassen sich aufgrund des Aufwands nur mit wenigen Allergenen durchführen und können für die Testperson unangenehm und mit potenziellen Risiken verbunden sein. 

Darüber hinaus kann die molekulare Allergiediagnostik aber auch helfen, Betroffenen bessere Empfehlungen zu geben für die Allergenvermeidung oder die optimale Therapie.

Die molekulare Allergiediagnostik kann insbesondere bei drei wichtigen Fragestellungen hilfreich sein:

  • Sie erlaubt es, eine „echte“ Sensibilisierung beziehungsweise Allergie von einer Kreuzreaktion zu unterscheiden. 
  • In manchen Fällen lässt sich dadurch das Risiko für eine schwere allergische Reaktion (Anaphylaxie) besser beurteilen und vom Risiko für nur leichte Reaktionen abgrenzen. Dadurch kann man den Betroffenen unnötige Ängste ersparen. Zudem lassen sich aufwändige und riskante Provokationstests auf ein Minimum reduzieren.
  • Eine exaktere Bestimmung auslösender Einzelallergene ermöglicht es, die Behandlung zu optimieren und die Erfolgsaussichten einer spezifischen Immuntherapie besser einzuschätzen.

Unterscheidung von „echten Allergien“ und Kreuzreaktionen

Ein wichtiges Ziel der molekularen Allergiediagnostik ist es, zwischen einer primären, spezifischen Sensibilisierung auf ein bestimmtes Hauptallergen einerseits und der Sensibilisierung auf kreuzreagierende Allergenmoleküle andererseits zu unterscheiden. Dies ist vor allem bei Nahrungsmittelallergien von Bedeutung. Diese können auf einer sogenannten primären Allergie beruhen, das heißt einer allergischen Reaktion gegen ein spezifisches Eiweißmolekül in einem bestimmten Nahrungsmittel. Oft handelt es sich aber um eine sogenannte Kreuzreaktion zwischen ähnlich aufgebauten Eiweißmolekülen von Inhalationsallergenen, zumeist Pollen, und Eiweißmolekülen in (verschiedenen) Nahrungsmitteln (Pollen-assoziierte Nahrungsmittelallergene).  Dann erkennt das Immunsystem sowohl das Pollenallergen als auch das Nahrungsmittelallergen und reagiert auf beide mit Symptomen einer Allergie.

Ein Beispiel für eine häufige Kreuzallergie ist die Birkenpollen-assoziierte Nahrungsmittel-Allergie, die bei vielen Birkenpollenallergikern auftritt. Ein Großteil von ihnen weist spezifische IgE-Antikörper gegen das Hauptallergen (Major-Allergen) Bet v 1 der Birke auf. Dieses wiederum hat eine ähnliche Struktur wie andere Proteine, die in vielen Nahrungsmitteln vorkommen, etwa Apfel, Soja oder Erdnuss. Deshalb reagieren die gegen Bet v 1 gerichteten IgE-Antikörper von Betroffenen „über Kreuz“ mit den entsprechenden Proteinen wie sie beispielsweise in Apfel (Mal d 1), Soja (Gly m 4) oder Erdnuss (Ara h 8) enthalten sind. In der molekularen Allergiediagnostik stehen dem Major-Allergen zugehörige (homologe) Bet v 1-Allergenkomponenten aus verschiedenen Nahrungsmitteln zum Testen zur Verfügung (zum Beispiel Apfel: rMal d 1; Haselnuss: rCor a 1; Erdnuss: rAra h 8 oder Soja: rGly m 4). Damit lässt sich für Birkenpollen-Allergiker individuell ermitteln, welche Allergenkomponente die auf einer Kreuzallergie beruhende Reaktionsbereitschaft hervorruft.

Andererseits weisen etwa Menschen mit Erdnussallergie häufig eine Sensibilisierung auf Allergenkomponenten auf, die sowohl in der Erdnuss als auch in Birkenpollen vorkommen. Verträgt jemand keine Erdnüsse, bleibt bei der herkömmlichen Allergietestung unklar, ob es sich um eine primäre Nahrungsmittelallergie handelt, bei der unter Umständen mit schwereren Reaktionen zu rechnen ist, oder um eine Pollen-assoziierte Nahrungsmittelallergie, bei der zumeist eher harmlose, örtlich (lokal) begrenzte Reaktionen im Bereich des Mund- und Rachenraumes auftreten. Mit herkömmlichen Verfahren kann dann nur ein oraler Provokationstest klären, wie schwer die Symptome tatsächlich sein können – beginnend mit einer minimalen Allergendosis. Mithilfe der molekularen Diagnostik lässt sich die Symptomatik einer allergischen Reaktion in solchen Fällen zumeist (besser) vorhersagen.

 

Einschätzung des Anaphylaxie-Risikos

Insbesondere zur Abklärung einer Anaphylaxie, also einer schweren, mitunter lebensbedrohlichen allergischen Reaktion, bei Nahrungsmittelallergie kann die molekulare Allergiediagnostik hilfreich sein. So lässt sich etwa das Risiko für eine anaphylaktische Reaktion besser abschätzen und von dem für eine – weniger bedrohliche – Kreuzreaktion unterscheiden, die sich in der Regel nur örtlich im Bereich von Mund und Rachen bemerkbar macht. 

Ist beispielsweise das spezifische IgE auf Erdnuss-Gesamtextrakt erhöht (positiv), kann die zusätzliche Bestimmung der Allergenkomponenten weiteren Aufschluss geben: Fällt lediglich der Test auf die Komponente Ara h 8 positiv aus, spricht dies für eine Pollen-assoziierte Nahrungsmittelallergie mit zwar unangenehmen, jedoch nicht lebensbedrohlichen Symptomen. Zeigt sich hingegen eine positive Reaktion auf die Allergenkomponenten Ara h 1, Ara h 2 oder Ara h 3 oder das sogenannte Lipid-Transfer-Protein (LPT), ist das Risiko für eine Anaphylaxie erhöht.

Auch bei Insektengiftallergien kann die molekulare Diagnostik dazu beitragen, Kreuzallergien zwischen Bienen- und Wespengift abzuklären.

Allergenkomponenten und Krankheitssymptome – Beispiel Erdnussallergie

Allergenkomponenten

Mögliche Symptome

Anaphylaxie-Risiko
Ara h 1, Ara h 2, Ara h 3, LPTvielfältig, von Schwellung in Mundhöhle und Rachen bis hin zu Atemnot und Kreislaufreaktionen (Anaphylaxie)hoch

Ara h 8, Ara h 5
Schwellung von Haut und/oder Schleimhäuten (Angioödem) an Lippen sowie im Mund- und Rachenbereich; seltener auch juckender Hautausschlag (Urtikaria), Bindehautentzündung oder Beschwerden im Verdauungstrakt (Übelkeit, Erbrechen, Blähungen, Durchfall oder Verstopfung)gering

Bessere Erfolgschancen bei der spezifischen Immuntherapie

Die molekulare Diagnostik ist nicht nur von Bedeutung bei der Diagnose von Allergien, sondern kann auch zur Verbesserung des Behandlungserfolgs beitragen. Dies gilt insbesondere für die Therapieentscheidung bei Allergien gegen Pollen, Nahrungsmittel und Insektengift.

Zum einen hilft die molekulare Diagnostik bei der Entscheidung, ob jemand für eine spezifische Immuntherapie (Hyposensibilisierung) überhaupt geeignet ist. Darüber hinaus ermöglicht sie es, die Zusammensetzung von Allergenextrakten für die spezifische Immuntherapie gezielter zu bestimmen. Diese sollten zu einem möglichst hohen Anteil die Hauptallergene enthalten, gegen die die betroffene Person sensibilisiert ist. Denn die spezifische Immuntherapie ist umso erfolgreicher, je gezielter sie gegen die Allergene gerichtet ist, die auch tatsächlich die Allergie auslösen.

Zudem sind die Erfolgsaussichten der Behandlung größer, wenn ein Patient mit primärer Sensibilisierung einen Allergenextrakt erhält, der die für ihn bedeutsamen spezifischen Allergenkomponenten enthält, als bei einem Betroffenen, der nur gegenüber auf Kreuzreaktion beruhenden Allergenkomponenten sensibilisiert ist.

Letzte Aktualisierung: 28.01.2019 / Quellen
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Die hier aufgeführten Leitlinien und Aufsätze richten sich, so nicht ausdrücklich anders vermerkt, an Fachkreise. Ein Teil der hier angegebenen Aufsätze ist in englischer Sprache verfasst.

Quellen:

Canonica G.W., et al.: A WAO – ARIA – GA2LEN consensus document on molecular-based allergy diagnostics. In: World Allergy Organization Journal 2013; 6: 17

Darsow, U., Biedermann, T.: Molekulare Allergiediagnostik – Was für die Praxis wichtig zu wissen ist. In: Deutsches Ärzteblatt 2/2016: 20-22.

Dodig, S., Čepelak, I.: The potential of component-resolved diagnosis in laboratory diagnostics of allergy. In: Biochem Med (Zagreb) 2018; 28(2): 020501

Kleine-Tebbe, J., Jakob, T.: Molekulare Allergiediagnostik. Springer Berlin, Heidelberg 2015. ISBN: 978-3-662-45220-2

Villalta, D., et al. Recommendations for the use of molecular diagnostics in the diagnosis of allergic diseases. In: Eur Ann Allergy Clin Immunol 2018; 2: 51-58

Letzte Aktualisierung:
28.01.2019

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