В последние несколько десятилетий частота возникновения у людей аллергических реакций на самые разнообразные вещества стремительно растет. Аллергия чревата не только покраснением кожи, сыпью, зудом или насморком — она может привести к гораздо более серьезным проблемам, таким как аллергическая астма или анафилактический шок (аллергическая реакция немедленного типа, которая иногда заканчивается летальным исходом).
Аллергия возникает из-за того, что иммуноглобулины — особый класс сложных белков, которые отвечают за функционирование иммунитета организма, — распознают определенный спектр содержащихся в растениях и пище белков.
Основную роль в этом процессе играет иммуноглобулин под названием IgE. Ученые предполагают, что этот белок появился у человека в ходе эволюции для обеспечения способности организма сопротивляться распространяемым многоклеточными паразитами инфекционным заболеваниям.
Впрочем, в отсутствие угрозы со стороны паразитов эта часть иммунной системы может становиться гиперчувствительной к аллергенам и атаковать их с удвоенной силой. Этот процесс способен спровоцировать неконтролируемую аллергическую реакцию и привести к летальному исходу.
Группа ученых под руководством Николаса Фурнхэма из Лондонской школы гигиены и тропической медицины решила выяснить, почему отвечающая за сопротивление паразитам часть иммунной системы вызывает аллергическую реакцию, а также понять, каким образом она выбирает белки для атаки. Результаты работы ученых были опубликованы в журнале PLOS Computational Biology.
Чтобы найти ответы на эти вопросы, исследователи проанализировали химический состав 2712 наиболее распространенных белков-аллергенов. Оказалось, что около половины из них входят в десятку наиболее распространенных вызывающих аллергию семейств белков — больших групп эволюционно связанных белков, обладающих схожей последовательностью аминокислот. Далее исследователи должны были понять, что именно в этих белках делает их заметными для иммуноглобулинов.
В результате работы ученые нашли 206 областей антигенной детерминанты (областей белка, которые заставляют иммунную систему распознавать их как чужеродные), а затем занялись поиском таких же областей в составе протеинов, выделяемых червями-паразитами (плоскими червями-гельминтами и круглыми червями-нематодами). Всего ученые секвенировали 70 403 «паразитических» белка.
Для того чтобы понять, какие именно выделяемые червями вещества остаются в крови зараженных ими людей, ученые взяли образцы крови и плазмы у 372 человек в возрасте от шести до 40 лет, проживающих в деревне Намони на берегу озера Виктория в Уганде. В исследовании приняли участие только те люди, наличие паразитов в организме которых удалось определить в результате одного анализа их кала.
В результате сравнения состава белков ученым удалось установить, что 1387 выделяемых червями белков содержат участки, аналогичные тем, которые можно обнаружить в составе белков-аллергенов. С полным списком соответствующих областей также можно ознакомиться в прилагаемых к статье дополнительных материалах.
В частности, исследовательской группе удалось выяснить, что
одним из наиболее ярких случаев сходства между «паразитическими» и аллергенными белками является пара белков, найденных в организме человеческой аскариды (Ascaris lumbricoides) и в пыльце дерева вида береза повислая (Betula pendula). Состав этих белков одинаков на 27%, что и заставляет иммунную систему человека реагировать на них сходным образом.
Ведущий автор научной статьи Николас Фурнхэм комментирует итоги работы следующим образом: «Наше исследование было направлено на решение сложного вопроса: что делает аллерген аллергеном? Мы показали, что иммунная система организма реагирует на определенные белки из-за того, что они обладают сходством с белками, выделяемыми червями-паразитами. Получается, что аллергия — это цена, которую человек платит за обладание иммунитетом к паразитическим инфекциям».
Несмотря на то что пока ученые не могут точно понять, каким именно образом области антигенной детерминанты привлекают иммуноглобулины, теперь они могут уверенно говорить о том, что аллергия на пыльцу и пищу является следствием способности организма защищаться от паразитов.