Significado Biológico de la Reactividad Cruzada

Entre el Alergeno Mayor de Cucaracha y la Tropomiosina de Artrópodos, Nemátodos y Mamíferos

Eduardo Egea M.D., Gloria Garavito M.D.
Laboratorio de Inmunología y Biología Molecular.
División Ciencias de la Salud. Universidad del Norte,
Barranquilla, Colombia.

Recientes hallazgos experimentales sugieren que existe una reactividad cruzada entre los alergenos de la Cucaracha (CR) con alergenos presentes en insectos y algunos invertebrados.

Se ha demostrado que Anticuerpos (Ac) de naturaleza IgE, provenientes de pacientes con alergia a insectos, reaccionan con Ag de Lepisma Saccharina, un insecto. También lo hacen con Ag de Blatella germánica y extractos de chironomid.

Este fenómeno también se ha observado entre antígenos de CR y diferentes especies crustáceas.

Hay algunos hallazgos experimentales que muestran reacciones cruzadas entre Antígenos de cucarachas con Antígenos de nemátodos, tales como el Anisakis y Ascaris.

No se ha demostrado reactividad cruzada entre alergenos de cucaracha y alergenos de mamíferos superiores.

La proteína implicada en esta reactividad cruzada es la tropomiosina, la cual, ha sido identificada como el mayor alergeno en la CR, los ácaros, el camarón y otros crustáceos.

Esta proteína muestra una homología sustancial en la secuencia aminoacídica entre estas diferentes especies.

Se sugiere que este fenómeno tiene un significado y una relevancia clínica, por cuanto pudiera explicar la inducción de sensibilización hacia alergenos de invertebrados o sensibilización a Ag de crustáceos en individuos originariamente sensibilizados contra Ag de ácaros o de CR.

Introducción

Los Antígenos de la cucaracha se constituyen hoy en día como uno de los principales alergenos del polvo casero y pueden ser capaces de producir en individuos sensibilizados a éstos, enfermedades alérgicas respiratorias, como el asma

(1, 2). En ciertas áreas de la región central de los Estados Unidos y en algunas zonas costeras tales como la Florida, San Francisco y Boston, la cucaracha es el alergeno ambiental más importante asociado al desarrollo del asma (3).

En nuestro medio se ha podido documentar que el 65% de los pacientes asmáticos se encuentran sensibilizados a los alergenos de

CR (4).

La cucaracha pertenece al phylum artropoda, clase insecto, orden blattania, familia blattidae. Hay, por lo menos, ocho diferentes especies de cucarachas, de importancia clínica, las cuales pueden causar alergia respiratoria.

De ellas se han identificado un gran número de alergenos, particularmente de la Blattella germánica (Bla g 1, Bla g 2, Bla g 4 y Bla g 5) y de la Periplaneta americana (Per a I, Per a 3, Per a 7) (2, 4).

Sin embargo, no todos los alergenos presentes en una especie en particular se comparten con otras especies.

Reactividad cruzada de la cucaracha con otros artrópodos

Los artrópodos que frecuentemente se han investigado, cuyos alergenos presentan reactividad cruzada con cucaracha, incluye los miembros de la clase insecta y arachnida, tales como el frigáneo, la cachipolla, los jejenes (chironomidae), la mariposa nocturna, otros tipos de mariposas y los ácaros del polvo.

Tratando de definir la relación alergénica entre alergenos de artrópodos, cucarachas y ácaros, se ha encontrado resultados contradictorios (3, 4).

Witteman y colaboradores demostraron que anticuerpos IgE de sujetos sensibilizados a Ag de insectos, reaccionaban con el Lepisma saccharina, cucaracha y/o extractos de chironomid.

Pruebas de inhibición por RAST confirmaron la reactividad cruzada entre los ácaros del polvo casero y Lepisma saccharina. Igualmente entre la cucaracha y el extracto de choronomid (5).

Alonso y colaboradores (4) demostraron reactividad cruzada entre cucaracha (Periplaneta americana) y el reduvido (Triatoma infestans) por inhibición de RAST. Estudios adicionales realizados por Pascual y colaboradores, demostraron varios ligantes comunes entre cucaracha germánica y chironoid (6). Otros miembros del Phylum arthropoda son los crustáceos.

Entre ellos, el camarón, la langosta, el cangrejo de río y el cangrejo de mar, tienen una gran importancia en la alergología clínica, debido a que la mayoría de estos crustáceos poseen proteínas que se comportan como alergenos alimenticios.

En la actualidad, está claro que alergenos proteicos obtenidos por ebullición de camarones, presentan reactividad cruzada con alergenos de Blatella germánica (7 y 8). Erikson y colaboradores en otro estudio informaron reactividad cruzada entre la larva de chironomids y el camarón (9).

Reatividad cruzada entre alergenos de la cucaracha y proteínas de otros invertebrados

Con el propósito de determinar si la hipersensibilidad a nemátodos y artrópodos era debido a la reactividad cruzada inmunológica o a polisensibilización, Pascual y colaboradores (6) examinaron por inmunoblot e inhibición del inmunoblot, 18 sueros de pacientes pediátricos con IgE Específica contra Anisakis Simplex y 21 sueros de pacientes pediátricos con IgE a Blatella germánica.

El inmunoblot de Anisakis fue parcialmente inhibido con Ag de Chironomids y con extracto de Blatella germánica.

Otro estudio investigó reactividad de Ac IgE contra una variedad de alergenos inhalantes provenientes de insectos, artrópodos y nemátodos A. simplex y Ascaris suis (10).

También se ha demostrado que la tropomyosin de pollo se une a la IgE Específica contra Ag de artrópodos y extractos de nemátodos, sugiriendo que esta reacción alergénica de reactividad cruzada estaba presente en una variedad de extractos proveniente de insectos, ácaros, crustáceos, moluscos y parásitos.

No hay evidencia de que los alergenos de la cucaracha y el de los mamíferos produzcan una reacción cruzada, aún a través de Bla g 4, un importante alergeno de Blatella germánica con otras proteínas de origen animal, como la proteína urinaria del ratón, la beta-lactoglobulina (leche), alergenos de la vaca, del perro y del caballo.

Todos estas proteínas son miembros de la familia de las proteínas ligantes denominadas lipocalinas o calicinas (2).

La homología en la secuencia aminoacídica entre estas moléculas es solamente de un 20%, sin embargo, su estructura tridimensional se conserva.

Tropomiosina, responsable de la reactividad cruzada entre diferentes alergenos de naturaleza animal

La molécula de la tropomiosina está asociada con los filamentos delgados del músculo y los microfilamentos de muchas células en diferentes órganos. Juega un papel en la contracción muscular.

La función de esta proteína en las células diferentes a los miocitos es desconocida. Se cree, en general, que participa en la regulación de la morfología celular y en la motilidad de los organismos. En el músculo, la molécula tiene una conformación alfa helicoidal bicatenaria.

Alrededor de cada hebra presenta otras formaciones aminoacídicas enrolladas alrededor de sí misma.

Estos últimos oligopéptidos son ricos en radicales hidrofóbicos, los cuales se encuentran espaciados a lo largo de la molécula cada dos o tres residuos, en forma sistemática.

En el año de 1984, la tropomiosina se identificó como una proteína alergénica en el camarón (11).

Estudios posteriores evidenciaron la homología en la secuencia aminoacídica de aquella con la tropomiosina originaria de la Drosophila melanogaster (11-13).

Subsiguientes publicaciones evidenciaron otras moléculas de esta proteína en otros crustáceos con las mismas características alergénicas, especialmente en varias especies de langostas y de cangrejos (14, 15).

Mas recientemente, la tropomiosina obtenida de Periplaneta americana:

Fue identificada como uno de los alergenos mayores de esta especie (16, 17). Aruda y col (16) hicieron un tamizaje de una librería de cDNA obtenida de un genoma de P. americana, utilizando para ello un pool de Antisueros enriquecidos con Ac de naturaleza IgE proveniente de 14 pacientes asmáticos sensibilizados con Ag de Cucaracha.

Ellos fueron capaces de aislar varios clonos que compartían la misma secuencia, la cual codificaba una proteína con alto grado de homología a la tropomiosina.

Esta proteína tenía una longitud de 480 aa y tenía un grado de homología del 80%, 81% y 82% con relación a D. pteronyssinus, D. farinae y camarón, respectivamente.

Un estudio llevado acabo por Asturia y col (17), evidenció que la tropomiosina proveniente de P. americana, codificada por clonos obtenidos de una librería expresada en E. coli, mostró una homología sustancialmente parecida a la de los trabajos arriba mencionados en relación con la tropomiosina de otros artrópodos y arácnidos. Sin embargo, la tropomiosina así obtenida al compararse con otras de origen animal, provenientes de otros vertebrados, sólo mostró homología en un 50%.

Existen múltiples publicaciones que demuestran por técnicas de ELISA y Western Blot, utilizando Ac de naturaleza IgE Específicos para tropomiosina de ácaros, CR y camarón, una reactividad cruzada entre estas moléculas (3, 10), lo que sugiere que ella es un alergeno común entre diferentes especies de invertebrados.

Conclusiones

A la luz de los conocimientos actuales, hoy en día se acepta que los alergenos provenientes de la CR, se constituyen en uno de los más importantes epitopes alergénicos del ecosistema hogareño (1, 2).

De otra parte, existe un cúmulo de evidencias científicas, las cuales muestran reactividad cruzada entre los alergenos de CR y la tropomiosina proveniente de: insectos y ácaros. De igual forma, este fenómeno se ve con otras especies de artrópodos, particularmente con el camarón, la langosta y el cangrejo. Resulta importante y relevante la reactividad cruzada que se ha demostrado entre aeroalergenos de ácaros y CR con algunas especies de nemátodos.

La molécula responsable de este fenómeno inmunoquímico es la tropomiosina

Al parecer, la molécula responsable de este fenómeno inmunoquímico es la tropomiosina y éste se fundamentaría en la identificación por parte de Ac Específicos, que reconocerían secuencias aminoacídicas, altamente conservadas en la estructura de la proteína, a nivel de la zona enrollada y estabilizada por fuerzas hidrofóbicas. Estas tienen funciones importantes en la contracción muscular.

Es importante anotar que esta proteína se presenta como un alergeno público de muchas especies entre los invertebrados.

De otra parte, aunque hasta el momento no exista una evidencia científica clara que muestre reactividad cruzada entre la tropomiosina originaria de CR y la de naturaleza mamaria, en vertebrados superiores incluyendo el homo sapiens, es evidente el grado de homología en la secuencia aminoacídica entre la tropomiosina proveniente de la P. americana y la tropomiosina humana (50%), así como la reactividad cruzada entre un alergeno de Blatella germánica (Bla g 4) y alergenos marinos específicamente de proteínas urinarias.

El fenómeno es más importante cuando también se encuentra con la betalactoglobulina de la leche bovina y canina y de otras lipocalinas y calisinas. Se destaca que la secuencia de homología entre todas estas proteínas es de sólo el 20%. Presentan en común una estructura tridimensional, la cual se conserva y ésta se asocia a la región en espiral.

Summary

It is evident from reports in the literature (1, 2) that cockroaches (CRs) are major indoor allergens that can pose a serious risk for respiratory diseases such as allergic asthma in sensitized individuals.

Recent evidence suggests that CR allergens crossreact with allergens present in insect and other invertebrates. IgE antibodies of insectallergic subjects were shown to react with silverfish, CR and chironomid extracts.

Crossreactivity between house dust mites, silverfish, CR and chironomids and between cockroach and the reduviid, German CR and chironomids, and Crs crustacea species was established by RAST inhibition.

There is some evidence that CR cross-reacts with the nematodes Anisakis and Ascaris. No cross-reactivity has been demonstrated between CR and mammalian allergens.

The protein implicated in the cross-reactivity of CR with invertebrate allergens is tropomyosin. Tropomyosin has been identified as a major allergen in shrimp and other crustacea, CR, dust mites, and squid. These tropomyosins show substantial amino acid homology as well as immunological cross-reactivity. Clinical relevance of these cross-reactivities is suggested.

Referencias

• 1. Chapman MD, Vailes LD, Hayden ML, Platts-Mills, TAE, Arruda LK. Cockroach allergens and their role in asthma. Allergy Allergic Diseases, 1997; 2: 942-951.
• 2. Helm RM, Cochroach and other inhalant insect allergens. In: Lockey R, Bukantz S. Allergens and Allergen Immunotherapy. 2nd Ed., Air Quality Sciences, Inc. Atlanta GA, 1998; 203-223.
• 3. Egea E, Garavito G, Dan Juan A, Blanco A. Cockroach allergy in innercity asthmatic patients from Barranquilla in the Colombian Caribbean Area, ICACI XVI Cancún, México, 1997.
• 4. Alonso A, Albonico JF, Rodríguez SM, Mouchain K, Marino GA, Scavini LM. Cross reactivity between the antigens of Periplaneta americana and Triatoma infestans. J Invest Allergol Clin Immunol, 1996; 6: 301-306.
• 5. Witteman AM, Akkerdaas JH, Leeuwen J, Zee JS, Aalberse RC. Identification of a cross-reactive allergen (presumably tropomyosin) in shrimp, mite and insects. Int Arch Allergy Immunol 1994; 105: 56-61.
• 6. Pascual CY, Crespo JF, San Martin S, et al. Cross-reactivity between IgE-binding proteins from Anisakis, German cockroach, and chironomids. Allergy 1997; 52: 514-520.
• 7. Crespo JF, Pascual C, Helm R, et al. Cross-reactivity of IgE-binding components between boiled Atlantic shrimp and German cockroach. Allergy 1995; 50: 918-924.
• 8. O’Neil CE, Stankus RP, Lehrer SB. Antigenic and allergenic cross-reactivity between crockroach and seafood extracts (abstract). Ann Allergy 1985; 55: 374.
• 9. Eriksson NE, Ryden B, Jonsson P. Hypersensitivity to larvae of chironomids (non-biting midges). Cross-sensitization with crustaceans. Allergy 1989; 44: 305-313.

Bibliografía

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• 11. Daul CB, Slattery M, Reese G, Lehrer SB. Identification of the major brown shrimp (Penaus aztecus) as the muscle protein tropomyosin. Int Arch Allergy Clin Immunol, 1994; 105: 49-55.
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• 13. Leung PSC, Chu KH, Chow WK, et al. Cloning, expression, and primary structure of Metapenaeus ensis tropomyosin, the major heat stable shrimp allergen. J Allergy Clin. Immunol 1994; 92: 837-845.
• 14. Leung PS, Chen YC, Mykles DL, Chow WK, Li CP, Chu KH. Molecular identification of the lobster muscle protein tropomyosin as a seafood allergen. Mol. Marine Biol. Biotechnol 1998; 7: 12-20.
• 15. O’Neil CE, Lehrer SB. Seafood Allergy and Allergens: A Review. Food Technology 1995; 49: 103.
• 16. Santos ABR, Tobias KR, Ferriani VPL, et al. Identification of tropomyosin from Periplaneta americana as a major cockroach allergen (abstract). J Allergy clin Immunol (in press).
• 17. Asturia JA, Arilla MC, Gómez-Bayon N, Martínez A, Palacios R, Martínez J. Molecular characterization of American cockroach tropomyo-sin (Per a 7), a cross-reactive allergen(submit ted for publication).