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Lebensmittel-Diagnostik � Microarray-Diagnostik von Allergenen B L I T Z L I C H T Dipl.-Biol. Dennie Andresen, Dr. Eva Ehrentreich-Förster, FhG IBMT, Nuthetal Dipl.-Oecotroph. Eva-Maria Fiedler, Prof. Dr. Margitta Worm, Charité - Universitäts- medizin Berlin, Klinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie, Berlin Dr. Matthias Kuhn, CONGEN Biotechnologie GmbH, Berlin Ende November tritt eine verschärfte, europaweit gültige Kennzeichnungspflicht für Lebensmittel in Kraft, nach der sämtliche Inhaltsstoffe deklariert werden müssen. Um den schnellen Nachweis einer großen Probenzahl zu ermöglichen und gleichzeitig preiswert zu gestalten, wurden Möglichkeiten untersucht, die Detektion von Allergenen mit Hilfe von Biochips zu ermöglichen. Key Words: Nahrungsmittelallergie, Biochips, Real-time-PCR Allergien beherrschen in zunehmendem Maße unseren Alltag. Der Begriff selbst wurde erstmals 1906 von dem Wiener Kinderarzt Clemens von Pirquet geprägt. Seitdem wächst die Zahl der Allergiker stetig. Nach Angaben des Robert-Koch-Instituts in Berlin haben 20% bis 30% der Bevölkerung schon mindestens einmal in ihrem Leben eine allergische Krankheit durchlebt. Als häufigste Auslöser von allergischen Reaktionen werden heute vor allem Stoffe aus dem „Umweltbereich“ und in Lebensmitteln diagnostiziert. Dabei können nahezu alle Lebensmittel eine Allergie auslösen. Verantwortlich hierfür sind Proteine und Glykoproteine (Allergene), die von Natur aus in einem Großteil der Lebensmittel vorkommen und im Normalfall für den Gesunden unschädlich sind. Nahrungsmittelallergien – Häufigkeiten, Symptome, Diagnostik Nahrungsmittel-Unverträglichkeiten sind in der Bevölkerung weit verbreitet. In der Diagnostik und Therapie sind die Immunglobulin E (IgE)-vermittelten gegenüber den nicht-IgE-vermittelten Unverträglichkeiten zu unterscheiden. Der Begriff Allergie steht für eine immunologisch vermittelte Unver- Abb. 1: Häufigkeit von Nahrungsmitteln, die bei einer repräsentativen Gruppe von Erwachsenen (Alter 18-79 Jahre) in der doppelblinden plazebo-kontrollierten Nahrungsmittelprovokation (DBPCFC) positive Reaktionen hervorrufen [modifiziert nach 1]. träglichkeit. Kinder unter drei Jahren sind mit rund 6% die am häufigsten betroffene Altersgruppe. Im Vergleich dazu sind etwa 3% der Erwachsenen von einer Nahrungsmittelallergie betroffen. Im Kindesalter sind Kuhmilch und Hühnerei die Hauptallergene. Die allergische Reaktion verschwindet allerdings bis zum Alter von fünf Jahren bei etwa 85% der Kinder durch Toleranzentwicklung 1-3 . Dementsprechend nimmt die Häufigkeit von Allergien gegenüber Grundnahrungsmitteln mit steigendem Lebensalter ab. Jugendliche und Erwachsene leiden in erster Linie unter einer Allergie gegenüber Inhalationsallergenen, wie Hausstaubmilben, Tierhaaren und den verschiedenen Pollenarten (Baum-, Gräser-, Beifußpollen). Bei der klassischen Nahrungsmittelallergie kommt es üblicherweise durch die orale Aufnahme zu einer Sensibilisierung und dann – nach erneuter Aufnahme – zu einer allergischen Reaktion, zum Beispiel der Haut, der Mundschleimhaut oder dem Gastrointestinaltrakt. Vor allem bei Erwachsenen ist ein anderer Mechanismus häufiger. Hier kommt es initial zu einer inhalativen Sensibilisierung durch Pollenallergene. Aufgrund einer Strukturähnlichkeit der Proteine (Allergene) kann es später zu einer Kreuzreaktion der allergieauslösenden Antikörper gegen Pollen und bestimmte Nahrungsmittel kommen. Diese Allergieform wird pollenassoziierte Nahrungsmittelallergie genannt. Zu den klassischen Kreuzallergenen bei Birkenpollenallergie zählen die Haselnuß, Stein- und Kernobst (zum Beispiel Apfel, Pfirsich, Kirschen) und Gemüse wie Karotten und Sellerie. In eigenen Untersuchungen zur Häufigkeit der Nahrungsmittelallergie in Deutschland wurde gezeigt, daß Nüsse, Stein- und Kernobst die häufigsten Auslöser von allergischen Reaktionen bei Erwachsenen sind (vergl. Abb.1) 1 . Die klinischen Reaktionen einer Nahrungsmittelallergie können unterschiedlich schwer verlaufen, von sehr milden und lokalen Reaktionen der Mundschleimhaut (orales Allergie-Syndrom) über generalisierte Hautreaktionen (zum Beispiel Urtikaria) bis zum anaphylaktischen Schock 2,3 . Zur Diagnostik einer Nahrungsmittelallergie gehört neben den in vivo- (Hauttest) und in vitro-Tests (IgE-Antikörperbestimmung) auch die Eliminationsdiät mit anschließender doppelblinder Plazebo-kontrollierter Nahrungsmittelprovokation (DBPCFC) zur Überprüfung der klinischen Relevanz 1,4 . Die Therapie der Wahl bei einer nachgewiesenen Nahrungsmittelallergie ist das strenge Meiden der allergenen Nahrungsmittel. Ein großes Problem für den Allergiker stellt die derzeit noch gültige unzureichende Kennzeichnungspflicht dar. Viele allergische Reaktionen werden unerwartet durch den Verzehr von verarbeiteten Nahrungsmit- 34 | 6. Jahrgang | Nr. 6/2005 LABORWELT
B L I T Z L I C H T Kennziffer 23 LW 06 · Informationen ordern? · www.biocom.de � teln ausgelöst, die nur unvollständige Zutatenlisten aufweisen. In jüngerer Zeit sichern sich viele Hersteller durch Warnhinweise wie „Kann Spuren von Nüssen enthalten…“ ab. Dies verunsichert den betroffenen Allergiker allerdings eher und stellt keine echte Hilfestellung für ihn dar. EU-Kennzeichnungspflicht Die Richtlinie 2003/89/EG der Europäischen Union (EU) fordert, bis spätestens 25. November 2005 sämtliche Zutaten, die in Europa zu den häufigsten Auslösern von Lebensmittelallergien gehören, sowie Erzeugnisse daraus, immer zu kennzeichnen. Dies gilt auch Abb. 2: Sellerie-Nachweis mittels Real-time-PCR. Der Kurvenanstieg zeigt deutlich das Vorhandensein von Sellerie an. Je früher die Kurven ansteigen, desto mehr Sellerie ist in der Probe enthalten. So lassen sich auch quantitative Aussagen ableiten. für Zutaten, die nur während der Herstellung – etwa als Hilfsstoff – mit dem Produkt in Berührung kommen. Gekennzeichnet werden müssen glutenhaltige Getreide wie Weizen, Gerste, Roggen und Hafer sowie Fisch, Krustentiere (Crustaceen), Eier, Erdnüsse, Soja, Milch (einschließlich Laktose), Schalenfrüchte (Nüsse), Sellerie, Senf, Sesamsamen, Schwefeldioxid und Sulfite 5 . Die beiden letztgenannten zählen zu den Zusatzstoffen und stellen keine Nahrungsmittelallergene dar. Zur Qualitätssicherung in der Lebensmittelproduktion und zur Überwachung der Deklarationspflicht werden leistungsfähige, sichere und robuste Nachweisverfahren benötigt. Stand der Technik Der Nachweis von Allergenen ist heute auf die unterschiedlichste Art und Weise möglich: So gibt es immunologische Proteintestkits (ELISA), DNA-Test oder chemisch/enzymatische Tests. ELISA- Tests werden momentan vor allem für die Bestimmung von Gluten beziehungsweise Gliadin, von Ei- und Milchproteinen eingesetzt, aber auch für den Nachweis von Hasel- und Erdnüssen. DNA-Tests kommen dagegen vor allem beim Nachweis von Sellerie, Senf, Fisch, Crustaceen, Soja, Pistazien, Wall- und Pekannüssen zum Einsatz. Als enzymatische Tests sind der Sulfittest, zum Beispiel für Knoblauch, oder der Laktosetest für Backwaren oder Babynahrung ausgelegt. Kennziffer 24 LW 06 · Informationen ordern? · www.biocom.de � �� LABORWELT 6. Jahrgang | Nr. 6/2005 | 35 �� KURSBUCH BIOPOLITIK Vol. 2 mit Beiträgen von: ISBN 3-928383-22-1, 196 Seiten, 24,80 D Erhältlich im Buchhandel bzw. unter: Tel.: 030/264921-40 oder www.biocom.de Gesucht: Logistikpartner mit langjähriger Erfahrung für Laborumzüge. Klaus Arntz Alfred Bach Rudi Balling Inge Broer Peter Kampits Nikolaus Knoepffler Christian Kummer Peter Langelüddeke Andreas Mietzsch Ulrike Riedel Hannes Schlender Uwe Schrader Karl-Friedrich Sewing Günter Stock Harald Wilkoszewski Corinna Werwigk-Hertneck Holger Zinke BIOCOM AG Gefunden: Neumaier Internationale High Tech Logistic Demontage und Wiederaufbau Verpackung Laborzubehör Sicherer Transport weltweit Tel. 0 89/90 99 900 Weidachstr. 6 · 85609 Aschheim Infos und Referenzen auf: www.high-tech-logistic.de
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