为什么众多人群对花生或花粉过敏,但几乎没有人对大米和葡萄干过敏呢?一项新的研究发现,因为只有前者会携带类似寄生虫体内的分子,而这些分子会引起自身免疫系统发生超敏反应。这一研究发现可帮助研究人员预测哪些食物可能会引起过敏,这一研究成果已发表在近日的《公共图书馆·计算生物学》(PLOS Computational Biology)上。
过敏的发生起始于免疫球蛋白E(IgE)抗体识别所谓的变态反应原,例如花生蛋白,并与之结合。某些情况下会引起免疫系统过度反应,最终导致从轻度流涕到危及生命的过敏性休克症状。
科学家们早就认为,这种机制形成的最初是为了保护人类和动物免受某些寄生虫的侵害,如蠕虫。在发达国家,人们的免疫系统很难遭到这种寄生虫侵袭,免疫系统可能会开始错误地针对其他分子,引起过敏反应。
为支持这一假说,由伦敦卫生与热带医学院计算生物学家Nicholas Furnham 带领的科学家团队从导致过敏的2712个蛋白和来自31种寄生虫的70,000多个蛋白中,寻找它们的相似性。使用计算机程序比较蛋白质序列以及3D结构,研究人员确定了2445个寄生虫蛋白与过敏蛋白非常相似。例如,他们发现蠕虫曼森氏裂体吸虫体内的一种蛋白,酷似一种可引起喷嚏的桦树花粉蛋白。
为了验证现实中这些假说是否成立,科学家们收集了来自乌干达的222例被曼森氏裂体吸虫感染患者的血液。他们发现,约六分之一的人产生了能识别真正蠕虫蛋白的抗体。
对此,Furnham表示:“我们预测,这个曼森氏裂体吸虫蛋白应该会被免疫系统识别,因为它的片段类似于可引起过敏反应的桦树蛋白。它是首例被IgE识别的与植物花粉蛋白类似的、存在于蠕虫体内的蛋白。”
荷兰莱顿大学医学中心的寄生生物学家Maria Yazdanbakhsh则评论说:“这篇文章很精彩。我们已经知道了一些类似蠕虫蛋白的过敏原,但这是第一次进行的系统性研究。他们提供了一种鉴别过敏原的新方法。这是一项很好的工具,可以在很多方面得以运用。”
这个项目的一个应用计划就是筛选可能引起过敏的新食品,Furnham说。他认为,这一结果甚至可以帮助研究者针对过敏患者设计出更好的治疗方案。免疫治疗(如超敏反应)中,人们暴露在剂量增加的过敏原下使自身免疫系统脱敏。当了解了寄生虫蛋白类似于哪种过敏原后,医生可以给病人这种蛋白来替代花粉蛋白;这使过敏原的量化变得更容易,也使免疫治疗更安全。
“但是这需要经历一段很长的路,”Furnham警告说。
蠕虫防御失败可以解释一些,但不是全部的过敏反应,耶鲁大学免疫学家Ruslan Medzhitov说。他最近指出,一些过敏反应可能是出于进化的目的,如使人类远离环境毒素。
对此,他表示,“在这里,作者选择了支持他们观点的过敏原的例子,忽略了那些不支持的例证,这篇文章并没有改变我对这件事的看法。”