Böse Überraschung für Fans pflanzlicher Proteine: Ausgerechnet ihre Fettmoleküle heizen dem Immunsystem ordentlich ein. Für Allergiker tanzen die Phytoallergene und Lipide ein gefährliches Duett.
Für Eilige gibt's am Ende eine Zusammenfassung.
Möglichst naturbelassene pflanzliche Nahrungsmittel liefern reichlich Ballaststoffe und Mikronährstoffe. Sie bilden deshalb die Grundlage einer gesunden Ernährung. Gleichzeitig soll der Konsum tierischer Produkte aus guten Gründen sinken: für Klima, Umwelt und Tierwohl, aber auch für die eigene Gesundheit. Mit diesem Trend wächst auch die Bedeutung ergiebiger pflanzlicher Eiweißlieferanten. Das gilt auch für die omnivore Mehrheit, die Lebensmittel tierischer Provenienz in vernünftiger Dosierung weiterhin schätzt – als Quelle essentieller Aminosäuren, ausgewählter Vitamine (B12) und Mineralstoffe (Eisen, Zink, Kalzium).
Mit der Aufwertung pflanzlicher Proteine in der Ernährung gewinnt aber auch deren allergenes Potenzial an Bedeutung. Im Erwachsenenalter sind Allergien gegen pflanzliche Proteine auch aufgrund der zahlreichen Kreuzallergien deutlich weiter verbreitet als gegen Eiweiße tierischer Herkunft. Nach Zahlen des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) sind in Deutschland 3 bis 6 % der Bevölkerung von einer ärztlich bzw. mittels Provokationstest klinisch bestätigten Nahrungsmittelallergie betroffen. Eine bis zu 6-fach höhere Zahl von Eigen- und Laiendiagnosen wird der fehlenden Abgrenzung von nicht-allergischen Unverträglichkeitsreaktionen und Noceboeffekten zugeschrieben.
Bei den meisten natürlichen Nahrungsmittelallergenen handelt es sich um Glykoproteine, zunehmend aber auch um Lipoproteine. Mit der Entwicklung zu einer pflanzlich orientierten Ernährung ist eine besondere Gruppe von Phytoproteinen, die als hochgradig relevante Nahrungsmittelallergene teils schwere Reaktionen auslösen, in Erscheinung getreten: sogenannte Nicht-spezifische Lipidtransferproteine (nsLTPs). Die Bezeichnung „nicht spezifisch“ erklärt sich aus der Vielzahl verschiedenartiger Lipide (Fettsäuren, Glycerolipide, Sterollipide, Glycerophospholipide, Sphingolipide), die von dem gleichen Transferprotein gebunden werden können.
In der Human-Allergologie sind sie sehr bedeutsam, da Sensibilisierungen verbreitet sind und Betroffene das ganze Spektrum IgE-vermittelter allergischer Reaktionen offenbaren. Sie reichen von leichten Hautirritationen über gastrointestinale- und Atembeschwerden bis hin zur lebensbedrohenden Anaphylaxie. Auslösung und Heftigkeit der allergischen Reaktion können – individuell verschieden – von situativen Kofaktoren, beispielsweise körperlicher Anstrengung, Alkoholkonsum oder NSAR-Einnahme abhängen.
Die weite Verbreitung von nsLTPs in der Flora macht eine pflanzenbetonte Ernährung für Allergiker daher zur Herausforderung. Früchte, Gemüse, Getreide und auch die als ergiebige Eiweißlieferanten geschätzten Nüsse und Hülsenfrüchte stecken voller LTPs. Aufgrund einer sehr stabilen räumlichen Faltung (Tertiärstruktur) verfügen LTPs über eine außergewöhnlich hohe Verarbeitungs-, Hitze- und Säurestabilität. Somit geht ihre allergene Wirksamkeit weder bei der Lebensmittelverarbeitung und thermischen Zubereitung (Kochen, Braten) noch bei der Magensäure-Konfrontation verloren. Zudem sind LTPs stark kreuzreaktive Allergene, die bei Sensibilisierten das LTP-Syndrom induzieren können – eine allergische Reaktion auf eine Vielzahl unterschiedlicher LTPs, die oft zu evolutionär weit entfernten Pflanzenarten gehören.
Trotz einer Reihe von Studien mit nsLTPs aus verschiedenartigen botanischen Quellen ist der genaue Mechanismus, über den die Allergen-Lipid-Interaktion die Stärke der Allergenität und damit die Heftigkeit der bei sensibilisierten Personen ausgelösten Reaktion beeinflusst, noch weitgehend unverstanden. Ein Grund sind die inkonsistenten Ergebnisse dieser Arbeiten. Sie zeigen teils eine Erhöhung, teils eine Abschwächung und teils keine Wirkung auf die Stärke der Allergenität. Beispielsweise ergründeten Dubiela et al., dass die Interaktion eines Pfirsich-LTP (Pru p 3) und eines Walnuss-LTP (Jug r 3) mit dem Lipid Ölsäure zu einer Modifizierung des IgE-bindenden Epitops der LTPs führt (hier und hier). Folge ist eine Erhöhung der IgE-Bindung entsprechend einer Allergenverstärkung.
Dagegen lieferte eine analoge Untersuchung eines Linsen-LTPs (Len c 3) keine Belege für eine veränderte IgE-Bindung durch die Allergen-Lipid-Interaktion. Eine für starke allergische Reaktionen bekannte Tomaten-LTP (Sola l 7) zeigte in der Lipid-gebundenen Form eine geringere IgE-Reaktivität als das Lipid-freie LTP (hier und hier). Die Aufdeckung dieser noch wenig durchdrungenen Mechanismen wird durch eine hohe Schwankungsbreite der individuellen Immunantwort sensibilisierter Personen erschwert.
Mit dem Trend zur pflanzenbasierten Ernährung ist auch das wissenschaftliche Interesse gestiegen, die Wissenslücken zu nsLTP-Allergien zu schließen. Eine aktuelle, am Forschungszentrum des Leibniz Lungenzentrums in Borstel durchgeführte und in Nature Scientific Reports publizierte Arbeit ist die erste fallbasierte Proof-of-Principle-Studie zu dieser Thematik. Sie zielte darauf ab, die Interaktion zwischen einem allergenen nsLTP und seinen Lipidliganden, die Bedeutung dieser Komplexe für Membraninteraktionen und die Allergenitätsstärke tiefer zu ergründen. Versuchsobjekt war ein erstmals aufgereinigtes nsLTP aus der Gelben Lupine (Lupinus luteus). Aufgrund ihres hohen und biologisch hochwertigen Proteingehalts zählen Lupinen zu den neuen Stars am pflanzlichen Eiweißhimmel. Zunehmend werden sie auch in der hochverarbeitenden Lebensmittelindustrie beispielsweise für die Herstellung von veganen Fleischersatzprodukten, aber wegen ihrer Glutenfreiheit auch zur Produktion zöliakieverträglicher Produkte (Backwaren, Nudeln etc.) eingesetzt.
Conglutine sind schon lange als bedeutende Allergene bekannt. Dennoch ist nicht hinreichend verstanden, warum Lupine und (conglutinfreie) Erdnüsse bei sensiblen Personen besonders schwere allergische Symptome bis hin zu anaphylaktischen Reaktionen verursachen und Kreuzallergien zwischen beiden sehr häufig sind. Hier setzt die aktuelle Studie an. Welche Rolle kommt Lupinen-LTPs und der Bindung ihrer Lipidliganden hinsichtlich der starken Allergenität zu?
Mit einer Reihe biophysikalischer Verfahren (Liposomen-Assays, Förster-Resonanzenergietransfer (FRET)) untersuchten die Borsteler Wissenschaftler die Interaktion der bislang unerforschten Gelblupinen-LTP mit verschiedenen, physiologisch in pflanzlichen, bakteriellen und tierischen/menschlichen Zellmembranen vorkommenden Lipiden wie Ölsäure, Phosphatidylcholin, Phosphatidylglycerol, Phosphatidylserin und weiteren. Als Kontrolle diente das bislang am besten in Bezug auf sein Lipidbindungsverhalten untersuchte Pfirsich-LTP (Pru p 3). Es ging darum zu ergründen,
Die für diese Analysen benötigten Immunzellen wurden aus Blutproben einer 37-jährigen multiplen LTP-Allergikerin („LTP-Syndrom“) geliefert.
Im Hinblick auf das hohe allergene Potenzial der Lupine stechen aus dem großen Pool von Messergebnissen einige heraus. So zeigte sich, dass die Wechselwirkung des Lupinen-LTP mit Zellmembranen durch Lipidbindung in der Weise verändert wird, dass allergierelevante Immunzellen effektiv aktiviert werden. In besonderem Maße betrifft das basophile Granulozyten, die durch Freisetzung von Histamin, Leukotrien und weiteren Entzündungsmediatoren hochrelevant für IgE-vermittelte allergische Reaktionen bis hin zum GAU des anaphylaktischen Schocks sind.
Der zweite bemerkenswerte Befund war eine besondere Bindungsaffinität des Lupinen-LTP zu Phosphatidylglycerol (PG). Dieses negativ geladene Phospholipid ist nicht nur funktioneller Baustein pflanzlicher Zellmembranen, sondern macht in verschiedenen Bakterienarten des menschlichen Darmmikrobioms einen großen Anteil der Lipide in deren Plasmamembranen aus (20 bis 25 % bei gramnegativen, bis 60 % bei grampositiven). Überdies findet sich PG hoch konzentriert in der Mitochondrien-Innenmembran sowie im Lungen-Surfactant.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die allergene Wirkung pflanzlicher Proteine nicht allein durch ihre Eiweißstruktur bestimmt wird. Auch die von ihnen gebundenen Lipide können erheblich dazu beitragen“, fasst Erstautorin Prof. Uta Jappe grob die Quintessenz der Arbeit zusammen. Die Verwendung der Lupine steigt rasant: als hochwertige Eiweißquelle, als glutenfreie Getreidealternative und als Ausgangsprodukt für Fleischersatzprodukte. Mit dieser stärker pflanzlich ausgerichteten Ernährungsweise steigen auch die Prävalenzen von Lupinenallergien aller Schweregrade. Jede Einzelfallstudie hat naturgemäß nur eine begrenzte Aussagekraft. Dennoch liefert die Arbeit aus Borstel deutliche Hinweise: LTP-Lipid-Interaktionen aktivieren allergierelevante Immunzellen, allen voran basophile Granulozyten, und sind damit ein entscheidender Faktor für den Schweregrad allergischer Reaktionen.
Asero et al. weisen in einer 2022 in Clinical & Experimental Allergy publizierten Übersichtsarbeit zum Stand der LTP-Allergieforschung darauf hin, dass die Sensibilisierung gegen LTPs in einigen Regionen wie Südeuropa bereits die häufigste Ursache von Nahrungsmittelallergien ist – Tendenz steigend. Hinsichtlich Risikoabschätzung und Schutz besonders gefährdeter Personen bedarf es noch der Klärung einer Reihe von Ungereimtheiten und widersprüchlichen Forschungsergebnissen. Dazu gehören deutliche geografische Prävalenzunterschiede, die sich nicht allein mit abweichenden Ernährungsgewohnheiten erklären lassen, sowie Fragen zur Kreuzreaktivität zwischen LTPs weit entfernter Pflanzenarten. Auch die Bedeutung bestimmter Kofaktoren für die individuelle allergische Reaktion und die Identifizierung des primären Sensibilisators in verschiedenen geografischen Regionen stehen auf der Forschungsagenda.
Inwieweit das hohe allergene Potenzial von Lupinen-LTP-Lipid-Interaktionen den Aufstieg der Hülsenfrucht bremsen wird, bleibt abzuwarten. Schade wär’s allemal, bei so viel Eiweiß und essentiellen Aminosäuren.
Bildquelle: Grok
