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水产食品过敏及其防控技术研究

2021-11-22刘光明刘庆梅李梦思曹敏杰

中国食品学报 2021年10期
关键词:致敏性表位过敏

刘光明,刘庆梅,杨 阳,刘 萌,李梦思,曹敏杰

(集美大学海洋食品与生物工程学院 水产品深加工技术国家地方联合工程研究中心厦门市海洋功能食品重点实验室 福建厦门 361021)

过敏反应疾病被世界卫生组织列为21 世纪重点防治的三大疾病之一。食品过敏 (Food allergy)主要为免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)E 介导的I 型超敏反应,其反应迅速、症状明显,通常伴随皮肤、胃肠道和呼吸系统反应,严重时会引起休克甚至死亡[1]。目前被报道能够引起过敏的食品已逾百种,而90%以上的食品过敏反应都是由花生、坚果、芝麻、小麦、蛋类、奶类、鱼类和甲壳类水产品所引起[2]。西方国家的食品过敏反应多见于花生、坚果类过敏[3],而在亚洲地区,由鱼类、甲壳类等水产食品引起的过敏反应较为常见[4]。食品中能够诱导机体产生IgE 并与之结合,使抗体进一步诱导效应细胞释放介质,从而引起过敏反应的成分称为食品致敏原(Food allergen)[1]。与其它种类的抗原一样,食品致敏原是免疫系统不能识别的外来大分子,大都是对食品加工处理、人体消化等过程具有抗性的高稳定性蛋白分子[5-7]。

过去的几十年中,过敏性疾病的发病率在全球范围内显著增加,尤其是儿童的发病率普遍高于成人[8]。迄今为止,对食品过敏仍无标准化的根治手段。严格避免摄入致敏原,是控制食品过敏的重要途径。正因如此,致敏原的鉴定和检测一直备受关注。近年来,通过食品加工降低致敏原的致敏性,利用低致敏性致敏原衍生物建立脱敏治疗方法以及寻找具有天然抗过敏活性物质,都成为食品过敏性疾病防控的重要手段。本文针对水产食品过敏,阐述其致敏原的分类鉴定方法、分子特征及检测技术,归纳食品加工降低致敏性的方法,以及低致敏性致敏原衍生物和抗过敏的天然活性物质研究进展,以期为食品过敏性疾病的有效防控提供参考。

1 水产食品致敏原分类鉴定及检测技术

效应细胞表面的特异性IgE 和入侵机体的致敏原是触发过敏反应的物质基础,因此致敏原的鉴定可从血清学分析和细胞模型两方面入手[9]。血清学分析主要是采用酶联免疫吸附试验(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)、免疫印迹等方法,检测食品组分与过敏患者血清IgE 的结合能力,从而确定其中的致敏原成分,进一步通过质谱、分子克隆等技术完成致敏原的鉴定和序列分析[10-11]。过敏反应发生时效应细胞会产生介质释放、脱颗粒等变化,因此致敏原激发效应细胞释放介质的检测也可作为其鉴定的方法。目前大鼠来源的肥大细胞脱颗粒模型、人外周血嗜碱性白血病细胞的组胺释放模型、嗜碱性粒细胞激活试验等都是较为常用的致敏原鉴定的细胞模型[12-14]。世界卫生组织/国际免疫学会联盟 (World Health Organization/ International Union of Immunological Societies,WHO/IUIS) 是权威的致敏原认证和系统命名机构,在WHO/IUIS 的命名申请已成为致敏原鉴定的重要环节[15]。目前被WHO/IUIS 收录的水产食品致敏原共有99 种,包括47 种甲壳类水产品致敏原、34 种鱼类致敏原和8 种软体类水产食品致敏原。

1.1 水产食品致敏原的分类鉴定

超过70%的水产食品致敏原可按照结构特征分为3 个主要的蛋白家族,即:EF 手型的钙离子结合蛋白家族、肌动蛋白结合蛋白家族和磷酸原激酶家族(表1)。

表1 WHO/IUIS 数据库收录的水产食品致敏原Table 1 Seafood allergens defined in WHO/IUIS database

钙离子结合蛋白在机体中可作为钙离子载体或是发挥细胞信使等功能[16],其分子结构中的钙离子结合区域具有典型的EF 手型结构,即第1 个α 螺旋“E” 连接1 个结合钙离子的柔性环和第2个α 螺旋“F”,钙离子结合蛋白一般包含2~9 个EF 手型结构[17]。鱼类主要致敏原小清蛋白(Parvalbumin,PV) 分子内含有2 个EF 手型结构,属于典型的EF 手型的钙离子结合蛋白[18]。自首次被鉴定为鳕鱼主要致敏原后,国内外学者相继在多种硬骨鱼和软骨鱼中发现小清蛋白为其主要致敏原[19]。甲壳类水产食品中新型致敏原肌质钙结合蛋白(Sarcoplasmic calcium-binding protein,SCP)和肌钙蛋白C 也属于EF 手型钙离子结合蛋白家族。肌质钙结合蛋白近年来被陆续报道为克氏原螯虾、拟穴青蟹、牡蛎等的新型致敏原[20-22]。Chen等[23]通过定点突变证实其钙离子结合位点对致敏性具有重要影响。肌钙蛋白具有肌钙蛋白C/I/T 3种亚型,目前被鉴定为致敏原的是肌钙蛋白C/I,只有肌钙蛋白C 的结构被解析,然而,未证实其钙离子结合位点与致敏性的关系[24-25]。

肌动蛋白结合蛋白的主要生理功能是参与肌动蛋白的聚合成束或交联,介导细胞形态的维持和运动[26]。肌动蛋白结合蛋白家族成员分子结构呈典型的丝状,如原肌球蛋白(Tropomyosin,TM)、副肌球蛋白、肌球蛋白、细丝蛋白C(Filamin C,FLNc)等。原肌球蛋白是甲壳类水产食品中的主要致敏原,也是存在于无脊椎动物中的泛致敏原,近期还被报道为鱼类的次要致敏原[27]。原肌球蛋白在不同物种间具有很高的序列保守性,其空间结构由2 股α 螺旋结构相互缠绕而成,这种结构使得原肌球蛋白对不同pH 值、热处理、消化酶等都具有很好的耐受能力[28-29]。副肌球蛋白近年来被相继报道为鲍鱼和海螺等软体类水产食品致敏原[30-31],其空间结构也主要由α 螺旋构成,且具有十分保守的氨基酸序列,被称为 “原肌球蛋白-A”,由于这种结构的相似性,在软体动物中副肌球蛋白与原肌球蛋白间存在免疫交叉反应性[31-32]。肌球蛋白由1 个200 ku 左右的肌球蛋白重链和2个18~20 ku 的肌球蛋白轻链(Myosin light chain,MLC)构成[33]。肌球蛋白轻链被鉴定为凡纳滨对虾的主要致敏原和克氏原螯虾、拟穴青蟹等物种的次要致敏原[34-36]。肌球蛋白重链不仅被报道为甲壳类水产食品致敏原,也被证实是鱼类的一种致敏原,而目前尚未证实肌球蛋白重链是否存在物种间的免疫交叉反应[37-38]。细丝蛋白存在A、B、C 3种亚型,目前被报道为甲壳类水产食品致敏原的是FLNc[39-40]。Mao 等[41]根据与其序列高度同源的细丝蛋白A 的结构推测,该蛋白也具有较为典型的丝状结构。此外,从生理功能上看,肌钙蛋白也属于肌动蛋白结合家族[26]。

磷酸原激酶主要的生理功能是催化高能磷酸基团在ATP 和胍类化合物之间的可逆转移,从而在细胞能量代谢中发挥作用[42]。目前发现的磷酸原激酶有8 种,其中被报道为致敏原的是精氨酸激酶(Arginine kinase,AK)和肌酸激酶。精氨酸激酶是甲壳类水产食品中的一种主要致敏原,并能广泛引起节肢动物间的免疫交叉反应[43]。肌酸激酶最初主要被报道为海水鱼肌肉中的致敏原[44]。近年来,国内外学者相继在武昌鱼和鲶鱼等淡水鱼中将其鉴定为致敏原[45]。磷酸原激酶家族中的分子高度保守,精氨酸激酶和肌酸激酶的序列同源性超过50%[44],而二者的空间结构高度相似,因此推测精氨酸激酶和肌酸激酶间可能存在免疫交叉反应[46-47]。不仅如此,二者都存在一个分子内二硫键,通过半胱氨酸巯基与二硫键之间的相互转化调控酶的形变。Yang 等[48]通过变性剂处理等方式证实精氨酸激酶内部的二硫键可影响分子的空间结构,从而影响其致敏性。

除上述几大家族的致敏原之外,水产食品中其它致敏原也不断被发现,如鱼类胶原蛋白、烯醇酶、醛缩酶和甲壳类水产食品中的磷酸丙糖异构酶(Triosephosphate isomerase,TIM)、血蓝蛋白等[27]。然而,这些新型致敏原的抗原表位及其引发过敏反应的作用机理等有待进一步系统研究。

1.2 水产食品致敏原的检测技术

食品中致敏原的检测方法可分为蛋白质水平的检测和基因水平的检测。基于蛋白质水平的检测又可分为免疫学方法和质谱技术。基于基因水平的检测方法主要是聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)系列方法[49]。

免疫学方法主要包括ELISA、免疫印迹法、免疫层析法和蛋白质芯片,其原理都是抗原与抗体之间的相互识别。ELISA 是目前食品致敏原检测中应用最广泛的一种标准方法,该方法是将抗原抗体免疫反应的特异性和酶的高效催化作用相结合,通过酶作用于底物后显色度的深浅,对样品中待测致敏原进行定性和定量分析[50]。免疫印迹是先通过电泳将不同蛋白组分按照分子质量大小进行分离后转移至固相载体,利用酶标记或放射性标记的抗体对固相载体上的致敏原进行检测。免疫印迹方法能够追踪食物不同加工阶段的产物中蛋白质及肽段[51]。免疫层析法首先将抗体预包被于硝化纤维膜,待测样品通过毛细作用涌动至预包被抗体区域时被捕获,通过酶标或胶体金作为示踪标志物可得到直观的可视化结果[52]。蛋白质芯片是将特异性抗原等蛋白质探针高密度地分配在固体基底表面形成蛋白阵列,可实现高通量检测,然而,目前由于检测成本和技术难度问题,蛋白质芯片在食品中致敏原的检测方面应用并不广泛[53]。

近年来,随着质谱技术的快速发展,在致敏原检测领域也占据日趋重要的地位。为实现灵敏、准确的检测,质谱技术往往与液相色谱、气相色谱、毛细管电泳等高效的分离纯化技术相结合,在致敏原检测中应用最多的是液相色谱-串联质谱法[54]。质谱技术是针对蛋白质的一级结构或肽段的检测方法,相比于免疫学方法,质谱检测技术既克服了食品加工后致敏原结构变化导致的假阴性问题,也避免了食品中同源蛋白引起的假阳性问题[55]。

基因水平检测的优势在于DNA 分子经食品加工后仍可有效提取且稳定性较好。普通PCR 是一种针对致敏原特征基因序列的检测方法,该方法需结合PCR 扩增产物的琼脂糖凝胶电泳,根据目的片段分子质量大小进行定性分析[56]。实时PCR 是在PCR 反应体系中加入荧光基团,利用荧光基团产生的荧光信号变化可动态监测PCR 反应的全过程[57]。环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)技术,通过针对靶基因的6 个区域设计4 种特异引物,在DNA 聚合酶的作用下以60~65 ℃恒温扩增,短时间内即可实现目的基因的大量扩增[49],LAMP 检测结果可直接通过反应体系中样品颜色等变化进行判断[58]。基因芯片检测是利用核酸分子杂交原理,将已知序列核酸单链作为探针,标记后高密度地固化于芯片基质,检测时待测样品中的核酸通过碱基互补配对与芯片基质上的探针进行杂交[49]。生物芯片检测致敏原最突出的优点是其检测的高通量,然而目前基因芯片在食品致敏原检测中的应用尚有待推广。

2 水产食品致敏原的加工脱敏控制

水产食品引起的过敏反应通常伴随终身,也是引起成年人食品过敏的主要原因[59]。虽然水产食品过敏在一定程度上与个人体质有关,但是也有大量证据表明加工方式可影响水产食品的过敏性[60-62]。如何在加工处理过程中降低水产品的致敏性,逐渐成为国内外学者的研究热点。常见的处理方式按照类型可分为热处理、非热处理和复合加工。

2.1 热处理降低水产食品致敏原的致敏性

热处理在水产品加工处理中较为常见[63],可引起致敏原结构上的变化,包括蛋白质分子一级序列的断裂,二级和三级结构等空间结构的展开和构象的丧失,分子内和/或分子间共价和非共价相互作用的形成及聚集(图1)[59,64]。这种结构的改变与处理温度存在明显的相关性:当温度70~80℃时,热处理会使蛋白发生变性,促进致敏原二硫键的重排;当温度升至90~100 ℃时,致敏原形成聚体,空间结构发生较大变化;温度继续升高,致敏原的空间结构出现坍塌、重组,抗原表位重新形成,被掩盖或破坏,从而影响其致敏性[65]。本文将热处理温度范围分为70 ℃以下的低温热处理,70~100 ℃的高温热处理及100 ℃以上的超高温热处理。

图1 热处理对致敏原结构的影响[59,64]Fig.1 The influence of thermal processing on the structure of allergen[59,64]

研究表明,致敏原经单独的低温热处理后,其结构及免疫结合活性可发生明显变化。青蟹SCP经60 ℃加热30 min[66],小龙虾AK 经42 ℃加热30 min[67],出现的二聚体均可致SCP 和AK 的结构发生明显改变。小龙虾TIM 和FLNc 经过60 ℃加热30 min 后,致敏原的α 螺旋含量降低,螺旋结构被打开,IgE 结合能力显著降低[40]。

此外,美拉德反应(Maillard reaction,MR)也常用于降低食品的致敏性。核糖与章鱼TM 在相对湿度35%,60 ℃共热3 h 后,章鱼TM 的美拉德反应产物致敏性可显著降低,其主要原因是美拉德反应引起TM 结构上的变化[68]。Fu 等[69]发现低聚半乳糖、低聚壳聚糖和核糖均可在相对湿度35%,60 ℃共热4~12 h 的条件下与中国对虾TM 发生美拉德反应,从而显著降低TM 的致敏性,其主要原因是TM 的美拉德反应产物中致敏原α 螺旋含量显著下降,β 折叠含量明显上升,蛋白质空间构象发生较大变化。此外,TM 分子中游离赖氨酸含量降低也是其致敏性降低的原因之一。

酶法交联也是较为常用的食品加工脱敏方式之一,其主要原理是酶可催化致敏原分子内/间的交联,进而影响其致敏性[70]。Fei 等[71]报道青蟹AK经45 ℃预热30 min,结合酪氨酸酶和咖啡酸催化处理8 h,AK 分子间发生交联,分子质量显著增加,致敏性明显下降。Liu 等[72]发现青蟹TM 在37℃经酪氨酸酶和咖啡酸共同催化3 h,形成分子质量更大的复合物,致敏原分子间发生交联,TM 的致敏性明显下降;同时,TM 在37 ℃经辣根过氧化物催化3 h 后形成的分子质量较大的交联复合物,致敏性也显著降低。而青蟹SCP 在37 ℃经酪氨酸酶和咖啡酸共同催化30 min 后,蛋白质分子发生交联,且SCP 蛋白表位区域的酪氨酸残基发生修饰,最终使SCP 的致敏性显著降低[66,70]。

常见的高温热处理包括煮制、蒸制等方式。经100 ℃煮制15 min 后的青蟹蟹肉中,AK、TIM 和FLNc 不能被相应的多克隆抗体所识别,其主要原因在于这些致敏原经煮制处理,蛋白质变性或结构发生改变,抗体无法识别致敏原的特异性位点[63]。这一情况也发生在凡纳滨对虾中[73],表明大部分的水产食品致敏原可在煮制或蒸制的过程中被破坏。

虽然美拉德反应可在低温下进行,但是在pH、高温、光照等条件下,其反应速率会明显提高[74]。Zhao 等[75]发现木糖与鲢鱼PV 在100 ℃经美拉德反应100 min,PV 的螺旋结构被破坏,疏水性增加;糖化产物交联形成明显的网状结构;此外,PV 中的5 个赖氨酸残基发生糖化修饰,其中有3个赖氨酸残基位于抗原表位区域,因此美拉德反应后PV 的免疫结合活性明显降低。随后,Hu等[66,70]也报道青蟹SCP 与木糖在100 ℃经美拉德反应70 min,美拉德反应产物可显著下调青蟹过敏患者嗜碱性粒细胞表面CD63 和CD203c 的表达,其主要原因也包括SCP 蛋白结构和空间结构的变化,关键抗原表位区域中半胱氨酸、赖氨酸和精氨酸等的修饰,非表位区域的氨基酸糖基化修饰及二硫键的断裂。青蟹TM 与阿拉伯糖在100℃经美拉德反应60 min,AK 与阿拉伯糖在100 ℃经美拉德反应60 min,反应产物均可明显减缓小鼠的过敏反应,表明其致敏性显著下降[76];Bai 等[77]也发现扇贝TM 与木糖在100 ℃经美拉德反应60 min,其免疫结合活性可显著降低,其原因与Hu等[66,70]报道类似。

食品加工中常见的超高温热处理包括烘烤、油炸、高温高压处理等。郑礼娜等[78]发现煮制、蒸制和高温压力(121 ℃,0.10 MPa)均可明显降低刀额新对虾的致敏活性。蔡秋凤等[79]比较了常规鱼丸加工方式、烘烤(180 ℃处理2 min)、油炸(180℃炸至金黄)、高压(115 ℃处理20 min)4 种方式对鲢鱼的影响,结果发现4 种方式均可降低PV的含量,进而降低其免疫结合活性;相对来说,高压处理可完全破坏PV 的免疫结合能力。李铮[80]报道高压(121 ℃,0.15 MPa 处理30 min)可有效降低PV 的抗原性及变应原性。Liu 等[81]发现高温高压处理(115 ℃,0.08 MPa 处理15 min)可有效降低蟹肉中主要致敏原TM 的含量,改变其空间结构[64],破坏青蟹致敏原的不耐热的表位,从而降低青蟹的免疫结合活性。进一步,高温压力处理提高了对虾虾肉的消化率,改变了虾肉基质的空间结构,促进了虾肉可食部分吸光度峰的蓝移和粒径的减小,进而降低了对虾的免疫结合能力[73]。

热处理可引起部分水产食品致敏原发生降解,空间结构发生明显变化。低温热处理可对致敏原分子进行一些化学修饰;高温及超高温热处理则对致敏原氨基酸残基的影响更大。抗原表位上的氨基酸残基发生修饰后,其侧链上的糖链可直接对表位产生封闭作用;非表位区域的氨基酸修饰通过糖链形成空间位阻,进而影响表位位点与抗体的结合[66,70]。

2.2 非热处理降低水产食品致敏原的致敏性

非热处理是指在常温或低温情况下使微生物和酶失活,并能保持食品的新鲜度和营养价值的处理方法[82]。目前研究较多的包括酸碱处理和酶水解。此外,一些低致敏性的新型非热加工处理技术,如超声处理、高静水压、辐照等也有报道。

致敏原的致敏性很大程度上依赖其空间结构的完整性,而其空间结构受pH 值的影响较大,过酸或过碱都会导致结构发生改变[6]。此外,在低温和碱性条件下,蛋白质特定氨基酸(丝氨酸或苏氨酸)会转化为α-氨基酸,从而影响致敏原的抗原表位[83]。小龙虾AK 在酸性条件(pH 1.0~4.0)下,发生部分降解,IgE 结合能力增强;在中性条件下,蛋白条带较稳定;然而,在碱性条件下(pH 9.0~11.0)IgE 结合能力明显降低,推测可能是AK 经酸碱处理后内部结构暴露在表面,在碱性条件下暴露出的抗原表位不稳定,使其免疫结合能力降低[84]。

虽然都是采用食品级蛋白酶水解致敏原以降低其致敏性,但是酶解处理与酶法交联不同,酶法交联的主要目的是催化致敏原之间发生交联反应以掩盖其抗原表位,而酶解处理是将大分子的过敏蛋白水解成小片段或多肽,破坏其空间结构及抗原表位以降低其致敏性[82]。Liu 等[81]报道了经胃肠液连续消化处理后,青蟹各致敏原在胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶处理下的水解稳定性,结果显示SCP 被迅速降解;MLC 也易被消化酶水解;TM 虽耐胰蛋白酶水解,但可被胃蛋白酶逐渐水解;在胃肠液连续消化下,TM 被迅速降解;消化后的SCP、MLC 和TM 的免疫结合活性明显降低,表明消化酶水解可有效降低致敏原的免疫结合能力。对虾致敏原在连续消化后也呈现出类似的情况[85]。

超声处理可在蛋白质中形成空化泡,其收缩、破裂后形成空化区,出现高温、高压、高剪切能波和湍流,严重影响蛋白空间构象结构,或断裂致敏原肽链,影响其抗原表位,进而影响致敏原的致敏性[86]。Zhang 等[87]发现高强度超声(100~800 W,15 min)可解开秀丽白虾TM 的α 螺旋,破坏蛋白二级结构,使蛋白发生降解,并诱导TM 中的关键氨基酸发生自由基氧化,从而降低其致敏性。

高静水压(High hydrostatic pressure)是一种新的加工技术,是指使用100~800 MPa 的压力来灭活致病微生物并延长食品的保质期[82],可通过引起蛋白分子可逆或不可逆的结构修饰,导致聚集、碎片、变性或糊化,从而改变致敏原的致敏性。Jin 等[88]发现在压力200~600 MPa 下章鱼TM 分子中的α 螺旋含量和游离巯基含量逐渐降低,表面疏水性呈现先增加后降低的趋势,表明其空间结构发生较大变化,其免疫结合活性也逐渐降低。

辐照对食品的营养和感官特性的影响很小,目前被允许应用于全球60 多个国家的40 种食品[82]。食品经辐照后会引起蛋白空间构象的变化,包括裂解、聚集、交联、氧化和氨基酸修饰等,进而改变致敏原的致敏性[89]。Guan 等[90]报道对虾TM在7 kGy 的电子束辐照剂量下,其IgG 结合能力降低了59%,并推测其主要原因可能是由于TM的α 螺旋结构被破坏,空间结构发生明显变化。

复合加工方式,通常包括2 种及以上加工方式,可确保食品的安全性和稳定性及感官和营养特性[82]。Yu 等[91]发现超声(200 W,30 ℃,60 min)与煮制(20 min)复合加工处理青蟹TM 后,TM 的可消化性显著升高,IgE 结合能力显著下降。Long等[92]采用超高压(500 MPa)结合热处理(55 ℃)复合加工处理对虾TM 10 min,TM 的致敏性降低了73.59%。胡志和等[93]报道超高压(200 MPa)结合酶解(胰蛋白酶3 000 U/g,40°C)处理30 min,对虾TM 的致敏性消减率达98%,其主要原因是复合加工有助于TM 结构的破坏和线性表位的断裂。Liu等[94]发现低温美拉德反应(半乳糖,4 ℃,2 h)结合高温压力(115 ℃,0.08 MPa)处理6 min,可显著改变对虾虾肉的微观结构,降低其IgE 和IgG 结合能力,并推测其原因可能是由于虾中各致敏原抗原表位氨基酸残基的修饰。

3 水产食品过敏的防控技术

水产食品过敏的治疗遵循食品过敏的治疗方案。由于食品过敏诱因多、症状复杂,免疫学机制未被完全阐明,因此临床上仍无完全根治的有效措施[95]。一旦发生食品过敏性疾病,一般采用药物治疗的手段进行控制。此外,近年来针对食品过敏的致敏原特异疗法和其它非特异性疗法相关研究也越来越多。

食品过敏的发病症状复杂,表现在消化道系统、呼吸系统及皮肤系统等多个方面。过敏症状发生后,通常需要通过药物控制。常用的过敏药物有抗组胺药和肥大细胞稳定剂,包括氯雷他定、西替利嗪和色甘酸钠等,然而,这些并非单一针对食品过敏的药物,只能在过敏反应发生后发挥对症治疗的效果[96-97]。奥马珠单抗是重组人源化抗IgE 的单克隆抗体,与机体内游离IgE 结合,阻断IgE 介导的过敏反应。在一项针对37 种食品过敏的15名儿童的研究中发现,奥马珠单抗能够增加患者食品致敏原的阈值至8.6 倍,治疗4 个月后,共有70.4%的受试者耐受了完全激发剂量,有效治疗了儿童多种食品过敏疾病[98]。无论是单独用于食品过敏治疗,还是联合口服特异性治疗,奥马珠单抗均能发挥良好的治疗效果,其能够减少免疫治疗时的不良反应,有利于快速脱敏[99-100]。然而,特异性针对食品过敏的药物有待深入挖掘,现有药物治疗食品过敏的安全性和有效性也有待证实。

3.1 致敏原特异性疗法

致敏原特异性免疫疗法 (Allergen-specific immunotherapy,AIT) 是一种很有前景的可治疗由IgE 介导的过敏性疾病的方法。该疗法的最终目标是在停止给药后,患者可以正常食用或接触致敏原而不出现过敏症状。近年来,AIT 技术在吸入性过敏性疾病的治疗研究中已初见成效[101],而食品过敏的AIT 研究因治疗周期长、患者依从性问题以及治疗过程中经常出现的过敏副作用而阻碍了其在临床上的应用及推广[102]。为提高AIT 技术在食品过敏临床研究中的可行性与安全性,制备改造的低致敏性衍生物替代天然致敏原,进行脱敏治疗势在必行。

低致敏性食品致敏原衍生物构建的一般策略是利用化学修饰或基因工程技术使重组致敏原在保持致敏原免疫原性的同时减少致敏原性,且副作用小[101]。目前,已有多种化学修饰的致敏原衍生物(如碘乙酰胺烷基化的花生致敏原)可有效降低与患者血清中特异性IgE 的结合,同时能有效减缓小鼠的过敏症状[103]。此外,多种基因工程模式也已发展起来,包括IgE 结合表位的定点突变、致敏原序列的删除重组等[101]。Wai 等[104]通过定点突变和删除IgE 结合表位构建了Met e 1 的2 种低致敏性衍生物,且在小鼠体内均能诱导具有抑制功能的IgG 抗体。此外,一项涉及15 例鱼类过敏患者的临床研究结果显示:设计的Cyp c 1 突变低致敏性疫苗免疫患者,可有效降低IgE 反应性并诱导特异性IgG 抗体的产生,且副作用较低[105-106]。总的来说,低致敏性食品致敏原衍生物在临床前研究和三期试验中很有前景,适合于重组AIT 疫苗的研制,然而,迄今为止大部分还局限于构建的早期阶段和临床前表征阶段,未来仍需要更多高质量、大样本的临床及基础研究来进一步评价AIT 在水产食品过敏治疗中的应用效果[107-108]。

3.2 非特异性疗法

由于食品过敏性疾病治疗的复杂性和困难性,因此致敏原非特异性疗法的研究受到越来越多的关注,主要包括益生菌佐剂疗法和天然产物抗过敏疗法,这些疗法各具优势,同时存在不同程度的局限和风险。

肠道微生态和免疫性疾病关系甚密,肠道微生物能够改变肠道屏障和免疫反应模式,参与到食品过敏反应过程中。有研究发现益生菌能够维持肠道稳态而建立免疫耐受并阻断食品过敏发展进程[109]。Fu 等[110]利用贝类主要致敏原TM 建立的小鼠食品过敏模型,验证了乳酸杆菌(Lactobacillus caseiZhang)通过诱发耐受性免疫细胞缓解食品过敏的能力,主要靶向NF-κB 信号通路发挥功能。用乳双歧杆菌(Bifidobacterium lactis)治疗TM致敏小鼠后,小鼠Treg 细胞相关的Foxp3 和TGF-β 水平增加,而Th17 相关的IL-17A 和IL-23 的相对mRNA 水平降低,以此有效缓解食品过敏症状[111]。此外,口服双歧杆菌(Bifidobacterium infantis14.518) 能够预防和抑制TM 诱导的小鼠食品过敏反应,其通过刺激DC 成熟和诱导CD103+DC 产生,促进Treg 分化,抑制Th2 反应,从而减轻食品过敏肠道炎症[112]。益生菌对于食品过敏防控的重要性显而易见,而现有研究多基于动物模型,在体研究和长期安全性等需深入探究。

随着天然活性物质挖掘和研究的不断开展,人们发现传统中药、陆生植物及海洋资源均是天然活性产物的丰富源泉。研究发现多种天然活性产物具有抗过敏的生物活性,其作用机制各有不同,在食品过敏的致敏阶段和效应阶段均有显著影响[113-114]。传统中药Food Allergy Herbal Formula 2(FAHF-2)能够预防小鼠的全身过敏反应,并对T 细胞和嗜碱性粒细胞有较好的安全性和初步的免疫调节活性,其最重要的活性成分是小檗碱,FAHF-2 联合口服免疫治疗和奥马珠单抗治疗多种食品过敏已进入II 期临床试验[115-116]。黄酮类化合物是重要的天然产物活性成分,研究发现其能够抑制肥大细胞激活,有望成为治疗食物过敏的候选分子[117-118]。

在广袤的海洋资源中,多种活性物质被证实具有良好的抗过敏活性[114]。研究最为广泛的是岩藻聚糖,其能够影响DC 的成熟和功能,通过控制Th1 调节T 细胞稳态[119]。最新研究发现口服岩藻聚糖可增加过敏小鼠结肠上皮细胞中半乳糖凝集素-9 的基因表达,从而抑制肥大细胞激活并缓解小鼠食品过敏反应[120]。来自红藻的硫酸多糖能够有效控制食品过敏反应,作用机制多为促进Treg分化,抑制Th2 细胞的产生[121-122];而低分子质量的红藻寡糖具有更好的生物利用度,发挥优于多糖的抗过敏活性,并能够影响肥大细胞的激活[123-124]。此外,多项研究发现海洋微生物来源的次级代谢产物能够直接靶向肥大细胞,影响其激活和功能,从而发挥抗过敏作用[125-126]。关于食品过敏的非特异性治疗研究甚多,然而,大都仅限于细胞和小鼠模型的活性验证,深层次的作用机制、在体治疗的有效性、长期使用的安全性等仍有待深入探究。

4 小结

随着人们生活水平的提高,鱼类、甲壳类、贝类等水产食品引发的过敏反应屡见不鲜。针对水产食品致敏原的性质研究和检测手段的革新亟待开展,关于致敏原抗原表位和物种交叉的探究仍需长期进行。从加工过程中改变致敏原致敏性是控制水产食品过敏的有效手段之一,开发用于家庭生活的可降低致敏原致敏性的加工处理手段是预防水产食品过敏的重要研究方向。基于致敏原的特异性免疫疗法和天然产物抗过敏的探究,有望成为水产食品过敏的有效治疗手段。

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