ALLERGENI MOLECOLARI - CHITINASI - CHITINASES

ALLERGENI MOLECOLARI : CHITINASI – CHITINASES

 

Le chitinasi sono enzimi glicolitici che distruggono la chitina. La chitina rappresenta un importante componente protettivo di vari organismi, : insetti, funghi, artropodi, nematodi, ecc. In natura la chitina rappresenta il polisaccaride più abbondante dopo la cellulosa.
Quando agenti patogeni colonizzano o attaccano vari organismi (come le piante) , questi si difendono secernendo enzimi capaci di distruggere la chitina, e questi enzimi sono le chitinasi.
Ma le chitinasi hanno anche un ruolo fisiologico: ad esempio si trovano nel tratto digestivo degli acari.
Sappiamo anche che delle proteine chitinasi-simili  (chitinase-like) vengono secrete nell’asma e partecipano in qualche modo alla risposta infiammatoria.

 

Le chitinasi vengono raggruppate in base alla somiglianza  delle loro sequenze peptidiche  in 5 classi, la più significativa in ambito allergologico è la classe I.

   

 

CHITINASI CLASSE I  E CLASSE IV

 

Le chitinasi di classe I sono entrate in ambito allergologico da molto tempo essendo state riferite alla sindrome lattice-frutta (syndrome latex-fruits). Infatti l’allergia crociata tra lattice e alcuni prodotti di origine vegetale è essenzialmente basata sulla omologia con un componente del lattice che non è una chitinasi ma una “WIN” (= Wound-Induced) proteina, la PRO-EVEINA Hev b 6.01, che è una proteina di difesa vegetale : una PR-proteina = Pathogenesis-related protein.
E’ ben logico che delle proteine di difesa siano presenti nel lattice la cui secrezione ha lo scopo di combattere un danno per la pianta , ad es. cicatrizzando una ferita, manifestando un’azione antimicrobica, ecc.
La pro-eveina – come vediamo – è composta da 2 porzioni : un dominio N-terminale (= l’Eveina b 6.02) e un dominio C-terminale (Heb b 6.03)

 

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Il dominio Eveina si riscontra anche in altre proteine, come in altre CHITINASI come oltre la Classe I anche la Classe IV.
Quando questo dominio è presente, la proteina si lega al polisaccaride da combattere.
L’Eveina in sostanza non è altro che  una delle molteplici forme delle  Lectine.

 

Il dominio C-terminale delle chitinasi ne esprime l’attività enzimatica.

  

Anche se teoricamente è possibile che una sensibilizzazione al lattice appaia secondariamente ad una allergia che coinvolge delle chitinasi alimentari, più spesso e è il lattice l’iniziatore della allergia crociata, e più specificamente il dominio Eveina del lattice.

  

Quindi le chitinasi che potrebbero crociare con l’Eveina sono le chitinasi I e IV.
Tuttavia ad oggi solo le Chitinasi di classe I hanno evidenziato una cross-reattività con l’Eveina o con il lattice.

Si sono identificate delle Chitinasi di classe IV IgE reattive ma sono pochissime in paragone alla classe I : una nell’uva e una nel polline del Cedro giapponese (Cryptomeria japonica).  La ragione di questa discrepanza risiederebbe nella mancanza di omologia tra i dominii Eveina delle chitinasi classe IV  e  l’Eveina del lattice.  Ad es. quella dell’uva la % di omologia è  del 53%. Inoltre l’uva non rappresenta un frutto associato ad una sensibilizzazione al lattice.

 

Un altro fattore importante che impedisce una reattività crociata (oltre al grado di omologia con l’Eveina) risiede nella relativa fragilità delle chitinasi al calore ( es. cottura degli alimenti) e alla digestione.
Il calore infatti provoca una deformazione delle proteine che non ritrovano più la loro conformazione iniziale dopo il raffreddamento.
Inoltre le chitinasi vengono rapidamente degradate in sede gastrica.
Tali fattori spiegano come le reazioni cliniche sono spesso localizzate alla sfera orale e ristrette ad alimenti consumati crudi come ad es. avocado, banana, kiwi.
Si deve anche prevedere come la cottura in acqua possa portare ad una attenuazione della “potenza” degli allergeni solubili. Questo però  non avviene per la castagna.
E’ importante  poi ricordare come l’azione digestiva non sia sempre completa. Si è dimostrato come dei peptidi IgE-reattivi di 4-6 Kda abbiano  resistito alla digestione gastrica. Tali peptidi hanno per origine  frammenti del dominio Eveina.
In base a questi dati si può comprendere come  in base alla reattività del paziente per questo o quell’epitopo dell’Eveina, reazioni sistemiche possono essere generate da parte di chitinasi alimentari in alcuni soggetti proprio per questa azione digestiva incompleta.

 

 

 

PRINCIPALI FONTI ALLERGENICHE (da www.allergome.org)

 

 

 

  

Nome

Fonte

 

Via di sensibilizzazione

Act c chitinase

Actinidia chinensis

Gold kiwi – Kiwi giallo

Ingestione

Act d chitinase

Actinidia deliciosa

Green kiwi – Kiwi verde

Ingestione

Ann c chitinase

Annona cherimola

Cherimoya – Anona

Ingestione

Car p Chitinase

Carica papaya

Papaya – Papaia

Ingestione

Cas s 5

(Hevein-like)

Castanea sativa

Chestnut – Castagna

Ingestione

Heb b 11

(Hevein-like)

Hevea brasiliensis

Latex – Albero della gomma

Inalazione

Da contatto

Lyc e Chitinase

Lycopersicon esclulentum

Tomato – Pomodoro

Ingestione

Man i Chitinase

Mangifera indica

Mango – Mango

Ingestione

Mus a s

(Hevein-like)

Musa acuminata

Banana – Banana

Ingestione

Pas e Chitinase

Passiflora edulis

Passion fruit – Frutto della passione

Ingestione

Pers a 1

(hevein-like)

Persea americana

Avocado – Avocado

Ingestione

Pha v Chitinase

Phaseolus vulgaris

Common  bean – Fagiolo

Ingestione

Inalazione

Tri a Chitinase

Triticum aestivum

Wheat – Grano tenero

Ingestione

 

 CHITINASI Classe II e Classe III

Le chitinasi di classe III , quali l’Evamina del lattice, appaiono in grado di generare allergie solo per lo stesso lattice

Le chitinasi classe II  come quelle precedenti non contengono il dominio Eveina. Tuttavia evidenziano una buona omologia verso il dominio C-terminale delle chitinasi di classe I.
Chitinasi di classe II sono state identificate nell’avocado e nella banana ma non rappresentano un ruolo IgE-reattivo importante : esse infatti non inibiscono che parzialmente il proprio frutto e nelle prove cutanee si sono riscontrate poche positività per l’avocado e nessuna per la banana.
Viene ipotizzato che questo dominio C-terminale possa giocare un ruolo nella reattività crociata tra chitinasi, cioè tra alimenti, ma è ancora una ipotesi


Principali fonti documentali generali : vedi Cultura AllErgologica
Alcune fonti documentali specifiche:

 


Blanco C, Diaz-Perales A, et al. Class I chitinases as potential panallergens involved in the latex-fruit syndrome. J Allergy Clin Immunol 1999;103:507-513

Brehler R, Theissen U, Mohr C, Luger T. 'Latex-fruit syndrome': frequency of cross-reacting IgE antibodies. Allergy 1997;52:404-410

Chen Z, Posch A, Cremer R, Raulf-Heimsoth M, Baur X. Identification of hevein (Hev b 6,02) in Hevea latex as a major cross-reacting allergen with avocado fruit in patients with latex allergy. J Allergy Clin Immunol 1998;102:476-481

Diaz-Perales A, Collada C, et. Al. Class I chitinases with hevein-like domain, but not class II enzymes, are relevant chestnut and avocado allergens. J Allergy Clin Immunol 1998;102:127-133

Fujimura T, Shigeta S, et al. Molecular cloning of a class IV chitinase allergen from Japanese cedar (Cryptomeria japonica) pollen and competitive inhibition of its immunoglobulin E-binding capacity by latex C-serum. Clin Exp Allergy 2005;35:234-243

Karisola P, Kotovuori A, et al. Isolated hevein-like domains, but not 31-kd endochitinases, are responsible for IgE-mediated in vitro and in vivo reactions in latex-fruit syndrome. J Allergy Clin Immunol 2005;115:598-605

O’Neil SE, Heinrich TK, et al. The chitinase allergens Der p 15 and Der p 18 from Dermatophagoides pteronyssinus. Clin Exp Allergy 2006;36:831-839

O'Riordain G, Radauer C, et al. Cloning and molecular characterization of the Hevea brasiliensis allergen Hev b 11, a class I chitinase. Clin Exp Allergy 2002;32:455-462

Malandain H, Lavaud F. Allergénicité des protéines de défense végétale. Rev Fr Allergol Immunol Clin 2004;44:469-475

Möller M, Kayma M,  et al. Determination and characterization of cross-reacting allergens in latex, avocado, banana, and kiwi fruit. Allergy 1998;53:289-296

Posch A, Wheeler CH, et al. Class I endochitinase containing a hevein domain is the causative allergen in latex-associated avocado allergy. Clin Exp Allergy 1999;29:667-672

Radauer C, Wagner S, et al. Determination of the cross-reactivity between the major latex allergen hevein and hevein-like domains of class I chitinases in a group of latex allergic patients. Allergy Clin Immunol Int 2005;17(Suppl. 1):45
Sanchez-Monge R, Blanco C,  et. Al.Class I chitinases, the panallergens responsible for the latex-fruit syndrome, are induced by ethylene treatment and inactivated by heating. J Allergy Clin Immunol 2000;106:190-195

Sutherland TE, Maizels RM, Allen JE. Chitinases ans chitinase-like proteins: potential therapeutic targets for the treatment of T-helper type type 2 allergies. Clin Exp Allergy 2009;39:943-955

Yagami T, Haishima Y, et al. Digestibility of allergens extracted from natural rubber latex and vegetable foods. J Allergy Clin Immunol 2000;106:752-762