Apfel, Nuss und Mandelkern

Apfelallergie aus pomologischer Sicht

Susanne BeckerDüsseldorf

Häufigkeit von Allergien

heute:1 von 3 Kindern

2015:50 % der Erwachsen

Ursache: Genetische Faktoren

Risiko: 5 – 15 %

Risiko: 20 – 40 %

Risiko: 25 – 35 %

Risiko: 60 – 80 %

Ursachen: Lebensgewohnheiten

• Ernährung

• medizinischer Fortschritt

• Hygiene

Häufigkeit von Nahrungsmittelallergien

Wissenswertes zum Thema Apfelallergieca. 20% der Bevölkerung berichten über Probleme nach dem Verzehr bestimmter Lebensmittel

Was ist eine Allergie?

Allergie Unverträg-lichkeit

Vergiftung = immunologische Reaktion

andereImmunreaktionen

PharmakologischeUnverträglichkeit

Pseudoallergie

Häufigkeit der Apfelallergie

Wissenswertes zum Thema Apfelallergieca. 2% der Deutschen leiden an einer Apfelallergie

= ca. 1.600.000 Menschen

Apfel als Allergieauslöser

Mal d 1

Mal d 4 Mal d 3

Mal d 2

Nomenklatur der Allergene

Wissenswertes zum Thema Apfelallergie

Apfel (Malus x domestica) → Mal d 1 – Mal d 4

Kirsche (Prunus avium) → Pru av 1 – Pru av 4

Weißbirke (Betula verrucosa) → Bet v 1 - Bet v 11

Apfelallergene

Mal d 1 Mal d 2 Mal d 3 Mal d 4

Familie PR 10Thaumatin-ähnliches

Protein

non-specific LTP (PR 14)

Profilin

Anzahl Genorte mind. 20 bisher 2 bisher 3 bisher 4

Funktion Bildung bei Stress

Abwehr von Pilzinfektionen

Abwehr von Pilz- und Bakterien-infektionen

Zellbau, Blüten- &

Samenbildung

Stabilität gering hoch hoch gering

klinische Symptomatik

mild schwer (?) schwerfraglich bis

mild

LokalisationFruchtfleisch, Schale, alte

Blätterreife Frucht Schale

Fruchtfleisch und Schale

Bildnachweis:

Bet v 1 und Mal d 1 - zwei enge Verwandte

Wissenswertes zum Thema Apfelallergie

Mal d 1

Bet v 1

Apfelallergene

Mal d 1 Mal d 2 Mal d 3 Mal d 4

Familie PR 10Thaumatin-ähnliches

Protein

non-specific LTP (PR 14)

Profilin

Anzahl Genorte mind. 20 bisher 2 bisher 3 bisher 4

Funktion Bildung bei Stress

Abwehr von Pilzinfektionen

Abwehr von Pilz- und Bakterien-infektionen

Zellbau, Blüten- &

Samenbildung

Stabilität gering hoch hoch gering

klinische Symptomatik

mild schwer (?) schwerfraglich bis

mild

LokalisationFruchtfleisch, Schale, alte

Blätterreife Frucht Schale

Fruchtfleisch und Schale

Allergene der PR10-Familie → häufige Kreuzallergien

Birke Betula verrucosa Bet v 1

Apfel Malus domestica Mal d 1

Birne Pyrus communis Pyr c 1

Pfirsich Prunus persica Pru p 1

Süßkirsche Prunus avium Pru av 1

Aprikose Prunus armeniaca Pru ar 1

Haselnuss Corylus avellana Cor a 1

Möhre Daucus carota Dau c1

Symptome – Orales Allergie Syndrom

• Kribbeln im Mund- und Rachenraum

• Anschwellen von Lippen und Zunge

• selten: Schwellungen im Gesicht und Rachenraum

• systemische Reaktionen extrem selten

Diagnose - Prick-to-prick-Test

• Einstechen einer Lanzette in einen frischen Apfel

• Anritzen der Haut der Testpersonmit der Lanzette

• Beobachtung, ob sich eine lokale Reaktion(Schwellung, Rötung) bildet

• Vergleich der Reaktionsstärke mitNegativ- und Positivkontrolle (Kochsalzlösung bzw. Histamin)

Therapiemöglichkeiten

• Vermeidung- Verzicht auf frische Äpfel

- Verzehr erhitzter Apfelprodukte

- Verzehr hypo-allergener Äpfel

• pollenspezifische Desensibilisierung

Quelle:

www.isafruit.euhttp://ec.europa.eu/research/biosociety/inco/projects/0015_en.html

ISAFRUIT

Increasing Fruit consumption through a transdisciplinary approach leading to

high quality produce from environmentally safe sustainable

methods.

ISAFRUIT

• 2006 – 2010

• Fördersumme: 13,8 Mio €

• 40 Universitäten & Versuchzentren 21 Unternehmen

• Ziel: langfristige Steigerung des Obstkonsums

Quelle:

www.isafruit.euhttp://ec.europa.eu/research/biosociety/inco/projects/0015_en.html

ISAFRUIT

1. Consumer driven and responsive supply chain

2. Fruit and human health

3. Improved appeal and nutritional value of processed fruit

4. Improved quality, safety and sustainability

5. Preharvest chain quality and sustainability

6. Genetics of fruit quality

7. Dissemination and transfer of knowledge

8. Project management and integration

Quelle:

www.isafruit.euhttp://ec.europa.eu/research/biosociety/inco/projects/0015_en.html

ISAFRUIT - Ziele

Sozio-ökonomisches Ziel:Identification of apple varieties with reduced allergenic potential.

Wissenschaftliches Ziel:Improved genetics of fruit quality and varieties, such as GMO appleswith low- or non-allergenic potential.

Quelle:

www.isafruit.euhttp://ec.europa.eu/research/biosociety/inco/projects/0015_en.html

Nachweis des Allergenpotentials

DNA

Boten-RNAEiweißsynthese

2

3

4

1

5

1 Genvarianten

2 RNA-Expression

3 Mal d 1 - Gehalt

4 Prick-to-Prick-Test

5 Provokation

Prick-to-Prick-Test Provokation

Einfluss der Apfelsorte

Einfluss der Apfelsorte

Literaturquelle:S. Bolhaarr et al.: In vivo assessment with prick-to-prick testing and double-blind, placebo-controlled food challenge of allergenicity of apple cultivars; J Allergy Clin Immunol 2005

Santana – hypoallergen trotz seiner Ahnen

PricillaCoop 4 (PRI 1659 -1)

Starking PRI 610 -2

McIntosh PRI 14 - 226

Golden Delicious F226829-2-2

9422-2-2 9422-2-8

Elstar

Golden Delicious Ingrid Marie

Santana

Rome Beauty

?

Malus floribunda

Santana – hypoallergen trotz seiner Ahnen

Gao,Z. et al.: Assessment of allelic diversity in intron-containing Mal d 1 genes and their association to apple allergenicity, BMC Plant Biol, 2008

Literaturquelle:

Ranking der Apfelsorten

Abbildung aus:B. J. Vlieg-Boerstra et al.: Identification of low allergenic apple cultivars using skin prick tests and oral food challenges, Allergy, 2011

Vergleich Provokation

Abbildung aus:B. J. Vlieg-Boerstra et al.: Identification of low allergenic apple cultivars using skin prick tests and oral food challenges, Allergy, 2011

Jonathan

Elise – hypoallergen trotz ihrer Ahnen

Cox Orange

Ribston Pepping

?

Septer

Golden Delicious

Elise

www.bund-lemgo.de/apfelallergie.html

Quelle:http://www.bund-lemgo.de/apfelallergie.html

www.bund-lemgo.de

Quelle:

http://www.bund-lemgo.de/apfelallergie.htmlhttp://www.bund-lemgo.de/apfelallergie.html

www.bund-lemgo.de

Quelle:http://www.bund-lemgo.de/apfelallergie.html

Sorte vertragennicht

vertragen

Prinz Albrecht von Preußen

12 0

Goldparmäne 13 1

Alkmene 12 1

Berlepsch 11 1

Schöner von Boskoop

10 1

Braeburn 1 8

Jonagold 1 12

Granny Smith 0 12

Golden Delicious

0 14

………

………

………

Fuji – hoch allergen bis gut verträglich

hochallergen

Mal d 1 - Gehalt

Literaturquelle:R. Asero et al.: Search for low-allergenic apple cultivars for birch-pollen-allergic patients:is there a correlation between in vitro assays and patient response? Eur Ann Allergy Clin Immunol. 2006

mittelallergen

SPT

hypoallergen•

Genexpression

4

DNA

Boten-RNAEiweißsynthese

2

3

1

3

33 24

Prick-to-Prick-Test

Zusammenhang SPT und Provokation

Abbildung aus:B. J. Vlieg-Boerstra et al.: Identification of low allergenic apple cultivars using skin prick tests and oral food challenges, Allergy, 2011

Golden Delicious ≠ Golden Delicious

- große Unterschiede an Mal d 1-Gehalt innerhalb einer Sorte (Inter-apple)

- große Unterschiede an Mal d 1-Gehalt innerhalb eines Apfels (Intra-apple)

- große Reaktionsunterschiede zwischen verschiedenen Personen (Inter-patient)

- Reaktionsunterschiede beim gleichen Patienten (Intra-patient)

Literaturquelle:R. Asero et al.: Search for low-allergenic apple cultivars for birch-pollen-allergic patients:is there a correlation between in vitro assays and patient response? Eur Ann Allergy Clin Immunol. 2006

Einfluss der Polyphenole

Bildnachweis:

Polyphenole

Bildquelle:

www.wikipedia.de

Quercetin

Ellagitannin(Himbeere)

Phenol-grundgerüst

Chlorogen-säure

Polyphenole im Apfel

- antioxidative Wirkung

- entzündungshemmend

- präventive Wirkung bei

• Krebserkrankungen (Brust-, Lungen-, Haut- und Prostatakrebs)

• Arteriosklerose

• Diabetes Typ 2

• Asthma

Einfluss der Apfelsorte

Literaturquelle:S. Bolhaarr et al.: In vivo assessment with prick-to-prick testing and double-blind, placebo-controlled food challenge of allergenicity of apple cultivars; J Allergy Clin Immunol 2005

736 729 1147 523

1334 1209 707 689

1273

Gesamtpoly-phenolgehalt(mg/kg):*

Ranking der Apfelsorten

Abbildung aus:B. J. Vlieg-Boerstra et al.: Identification of low allergenic apple cultivars using skin prick tests and oral food challenges, Allergy, 2011

1540

800

1075729

1334

734

700

Gesamtpoly-phenolgehalt(mg/kg)*

Einfluss der Anbaubedingungen

Italien vs. Holland

Tabelle aus:L. Zuidmeer et al.: Allergenicity assessment of apple cultivars: hurdles in quantifying labile fruit allergens, Int Arch Allergy Immunol, 2006

Anbauort

Datenquelle:A. Matthes et al.: Apple (Malus domestica L. Borkh.) Allergen Mal d 1: Effect of Cultivar, Cultivation System, and Storage Conditions, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009

Mal d 1-GehaltSorte Bavendorf Klein-Altendorf

Braeburn 2,3 6,4Topaz 5,5 4,7Fuji Kiku 6,2 8,9Greenstar 7,2 2,4Golden Delicious 7,6 6,2Pinova 8,0 3,4Cameo 8,6 9,1Jonagold 8,7 1,3Kanzi 9,4 1,6Diwa 11,7 6,5Rubens 20,1 14,6

Integrierter Anbau oder Bio-Obst?

Datenquelle:A. Matthes et al.: Apple (Malus domestica L. Borkh.) Allergen Mal d 1: Effect of Cultivar, Cultivation System, and Storage Conditions, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009

Sorte Bioanbauintegrierter

Anbau

JonagoldKAD 2,0 1,3Bav 1,3 8,7

TopazKAD 2,7 4,7Bav 2,0 5,5

Literaturquelle

Einfluss Anbausituation auf Mal d 1-Expression

Sonneneinstrahlung

Fruchtfleisch: - 44 %

Schale: + 53 %

A. Botton et al.: Environmental factors affecting the expression of apple (Malus domestica L. Borkh) allergen-encoding genes, Journal of Horticultural Science & Biotechnology, 2009

Höhenlage

Anstieg von Mal d 1.04

vor allem Einfluss nach Lagerung

Einfluss der Lagerung

Reaktionen auf verschiedene Apfelsorten

.

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Prozentualer Anteil negativer Reaktionen im SPT nach Apfelsorte (alphabetische Reihenfolge)

Ausschnitt Tabelle aus:B. J. Vlieg-Boerstra et al.: Identification of low allergenic apple cultivars using skin prick tests and oral food challenges, Allergy, 2011

Einfluss der Lagerung (2 °C)

Datenquelle:A. Matthes et al.: Apple (Malus domestica L. Borkh.) Allergen Mal d 1: Effect of Cultivar, Cultivation System, and Storage Conditions, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009

Einfluss der Lagerung

Datenquelle:A. Matthes et al.: Apple (Malus domestica L. Borkh.) Allergen Mal d 1: Effect of Cultivar, Cultivation System, and Storage Conditions, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009

2,5% O2/

1%CO2

Kühl-lager

Erzeugung eines nicht-allergenen Elstar

DNA

Boten-RNA

Eiweißsynthese

gegenläufigeRNA

Literaturquelle:

Bildnachweis:

Der allergenfreie Elstar

- 2770 Explanate

- 1000 bildeten Kallus

- 340 bildeten eine Sproßstruktur

- 57 entwickelte Sprosse

- 17 Pflänzchen mit normalem Phenotyp

- 10 transformierte Linien

B.Gilissen et al.: Silencing the major apple allergen Mal d 1 by using the RNA interference approach, J Allergy Clin Immunol, 2005

Literaturquelle:

Der allergenfreie Elstar

- 10 Linien á 11 Pflänzchen - 10 pro Linie auf M9 veredelt (Feb. 2006)- 1 x Kontrolle

- Elstar als Positivkontrolle

- Kontrolle der mRNA in den Blättern

B. Krath e al.: Development of hypo-allergenic apples: silencing of the major allergen Mal d 1 gene in `Elstar' apple and the effect of grafting, Journal of Horticultural Science & Biotechnology, 2009

Der allergenfreie Elstar

Ergebnis:

- Mal d 1-Expression:

• in 2 Linien: Faktor - 250• in 8 Linien: Faktor - 10.000

- leicht veränderter Phänotyp

- verlangsamtes Wachstum

Umfrage bei Santana-Kunden

Einstellungen der Befragten

Apfelallergie ja / nein

Ökologisches Bewusstsein

Risikobewusstsein Gentechnik

Literaturquelle:M.F. Schenk et al.: Consumer attitudes towards hypoallergenic apples that alleviate mild apple allergy.Food Quality and Preference, 2011

Conjoint-Analyse zu Apfeleigenschaften

Attribut Level

Zuchtmethode

Traditionelle Züchtung

Gentechnik – Material aus anderen Pflanzen

Gentechnik – Material aus anderen Apfelsorten

Pestizideinsatz5 %ige Reduktion Pestizide

50 %ige Reduktion Pestizide

Apfelallergie

5% Apfelallergiker ohne Beschwerden

66 % Apfelallergiker ohne Beschwerden

95 % Apfelallergiker ohne Beschwerden

Literaturquelle:M.F. Schenk et al.: Consumer attitudes towards hypoallergenic apples that alleviate mild apple allergy.Food Quality and Preference, 2011

Conjoint-Analyse zu Apfeleigenschaften

Literaturquelle:M.F. Schenk et al.: Consumer attitudes towards hypoallergenic apples that alleviate mild apple allergy.Food Quality and Preference, 2011

Conjoint-Analyse zu Apfeleigenschaften

Literaturquelle:M.F. Schenk et al.: Consumer attitudes towards hypoallergenic apples that alleviate mild apple allergy.Food Quality and Preference, 2011

Literaturquelle:P. Kopac et al.: Continuous apple consumption induces oral tolerance in birch-pollen-associated apple allergy, Allergy 2012

Toleranz

durch Apfelkonsum

Toleranz durch Apfelkonsum

Literaturquelle:P. Kopac et al.: Continuous apple consumption induces oral tolerance in birch-pollen-associated apple allergy, Allergy 2012

Studiendesign: - 40 Patienten mit Birkenpollenallergie und OAS gegen Äpfel

- 27 Patienten konsumierten täglich Äpfel in steigender Dosierung (1–128 g)

- 13 Patienten ohne Apfelkonsum

- nach 8 Monaten:

Fragebogen, konjunktivale Provokation mit Birkenpollen und Bet v 1, Bestimmung von tIgE, sIgE und IgG4 gegen Mal d 1 und Bet v 1, Basophilen-Aktivierungstest

Toleranz durch Apfelkonsum

Literaturquelle:P. Kopac et al.: Continuous apple consumption induces oral tolerance in birch-pollen-associated apple allergy, Allergy 2012

Ergebnisse:

- 17 von 27 Patienten der Konsumenten-Gruppe und 0 von 13 Patienten der Kontroll-Gruppe konnten nach der Intervention einen ganzen Apfel essen

- es konnten keine immunologischen Veränderungen nachgewiesen werden

- nach Verzicht auf Äpfel verlor sich die Toleranz wieder

Toleranz durch Apfelkonsum

Literaturquelle:P. Kopac et al.: Continuous apple consumption induces oral tolerance in birch-pollen-associated apple allergy, Allergy 2012

Schlussfolgerung:

- bei Patienten mit OAS gegen Äpfel kann durch einen regelmäßigen und steigenden Apfelkonsum Toleranz induziert werden

- die Toleranz ist vorübergehend und kann nur durch kontinuierlichen Apfelkonsum aufrecht erhalten werden

→ einfach→ sicher→ preiswert

Zusammen-

fassung

Zusammenfassung

- großes Interesse bei Verbrauchern, Obstzüchtung und Forschung

- großer Einfluss der Sorte auf Allergenität•

- Einfluss der Kultur- und Lagerbedingungen

- Ambitionen allergenreduzierte Äpfel durch Smart-Breeding und Gentechnik zu züchten

Zusammenfassung

- Sorte

- Lagerung

- Saisoneffekt

- Stresssituation der Bäume

Warum werden Äpfel aus dem eigenen Garten häufig besser vertragen als Äpfel aus dem Supermarkt?