Alérgenos de las plantas: responsables de nuestras alergias

Escrito por Rodolfo López Gómez

¿Por qué algunas plantas nos producen alergias? 

Aunque sea difícil de creer, las plantas son una de las mayores fuentes de alérgenos, las moléculas responsables de causarnos alergias. Un alérgeno producido en plantas, provoca una reacción alérgica (de hipersensibilidad) en personas susceptibles y que han tenido algún tipo de contacto con dicho alérgeno.

Nuestro sistema inmunológico al detectar un alérgeno, reacciona ante éste con el objetivo de atacarlo, desencadenando la producción de Inmunoglobulina E (IgE). Los alérgenos que desencadenan este tipo de respuesta, suelen ser proteínas que estimulan el sistema inmunitario por sí solas o en combinación con otros elementos. Su capacidad no depende únicamente de su composición, como los aminoácidos, o de la secuencia de éstos que es el orden en que están dispuestos en la proteína, lo que hace diferente a unas proteínas de otras, sino también de la forma que esa cadena adopta en las tres dimensiones del espacio, es decir de su estructura: la alergenicidad de una proteína se relaciona, entonces, con su secuencia y su estructura.

Estos alérgenos pueden entrar al cuerpo a través de las vías respiratorias, como alimentos o simplemente al entrar en contacto con la piel, en la cual causan una irritación. Los alérgenos presentes principalmente en polen y esporas de plantas, son responsables de síntomas como la rinoconjuntivitis, asma, edema, urticaria y anafilaxis, esta última respuesta puede ser mortal ya que los síntomas son asfixia y pérdida de conocimiento, lo que se conoce como choque anafiláctico.

Los alérgenos ingeridos como alimento resultan en diferentes respuestas como prurito, hinchamiento de labios, garganta y paladar, frecuentemente acompañadas de sensaciones de pesadez, comezón, tos, síntomas gastrointestinales, rinitis, asma, reacciones cutáneas y un severo choque anafiláctico. Algunos alérgenos de plantas son causantes de reacciones en la piel causando dermatitis, comezón en los dedos e irritación de la piel. Los grupos de alérgenos más ampliamente reportados de plantas pertenecen a proteínas de reserva de la semilla y a un tipo de proteínas que se sintetizan para atacar a sus patógenos denominadas “Proteínas Relacionadas a Patogénesis” (PRs).

 

Una planta al defenderse produce los alérgenos

Las plantas como todos los organismos vivos, tienen mecanismos de defensa para protegerse de los patógenos que las atacan, diferentes al de los animales ya que ellas no producen anticuerpos. Para defenderse, las plantas producen una gran cantidad de compuestos y proteínas que son tóxicas para los patógenos, este sistema es conocido como inmunidad innata.

Como mencionamos anteriormente, un grupo de proteínas encargadas de la defensa de los vegetales son las PRs, las que se inducen generalmente por diversos patógenos tales como virus, bacterias y hongos. Algunas de estas proteínas también son expresadas en respuesta a algunos químicos que actúan en forma similar a una infección por patógenos y en respuesta a algunos tipos de estrés. Sin embargo, algunas PRs se expresan en algunos órganos o durante ciertos estados del desarrollo de la planta de manera constitutiva, sin que haya un efector que las induzca.

 

¿Pero, qué son las PRs?

Las PRs generalmente son proteínas de bajo peso molecular en un rango de 6-43 kDa, muy estables a pH ácido (menor a 3) y son resistentes al ataque de enzimas que las destruyan como las proteasas, lo cual les ayuda a permanecer estables en ambientes adversos como son las vacuolas, paredes celulares o espacios intercelulares. Usualmente su expresión responde a moléculas señales que se emiten durante el ataque por patógenos a la planta, como el ácido salicílico y el etileno.

Originalmente se han reconocidos cinco grupos de PRs pero gradualmente se han ido identificando nuevas PRs, por lo que actualmente se tienen 17 familias reconocidas, basadas en la similitud que presentan en su composición de aminoácidos y su actividad enzimática.

Las proteínas PRs tienen múltiples funciones en la planta, aunque la mayoría de ellas presentan actividad antifúngica, antibacteriana, insecticida, nematicida y algunas se ha visto que presentan actividad antiviral; también las hay con actividad enzimática como la beta-1-3 glucanasa y la quitinasa; y otras tienen efecto de permeabilizar membranas como es el caso de las defensinas y las transportadoras de lípidos (LTPs).      

Uno de los órganos donde se producen este tipo de proteínas, son los frutos, los que durante su desarrollo expresan de manera abundante proteínas PRs, probablemente para proteger y asegurar el buen desarrollo de las semillas que llevan el embrión en su interior, y así asegurar la posibilidad de propagarse. Sin embargo, los frutos y las semillas son para muchos animales, incluyendo el hombre, la principal fuente de alimentación.

En años recientes, se han aislado y caracterizado varias proteínas PRs y sus homólogos que son causantes de alergias en humanos. Su tamaño, estabilidad, resistencia a ser digeridas por las enzimas hidrolíticas del intestino y a que algunas de ellas tienen la capacidad de permeabilizar membranas, características que las hacen excelentes candidatas para inducir una respuesta alérgica.

 

Reactividad Cruzada y el Síndrome de Alergia Oral (SAO)

Pero eso no es todo, la mayoría de estas proteínas están asociadas con lo que se conoce como "reactividad cruzada". Esto es, que pacientes que presentan una respuesta alérgica a un alérgeno como por ejemplo el polen de plantas, también desencadenan síntomas de alergia al ingerir ciertos frutos, nueces y/o vegetales frescos. Esto se puede explicar porque los anticuerpos desarrollados originalmente en respuesta a un alérgeno "sensibilizan" el sistema inmune el cual reconoce regiones similares de otras proteínas alergénicas.

Algunos de los síndromes alérgicos más comunes son: el de polen-alimentos, látex-frutas, abedul-artemisa-apio, todos ellos están asociados entre diferentes proteínas PRs. Estos síndromes son los causantes de lo que conocemos en general como Síndrome de Alergia Oral (SAO).

Solo ocho familias de las PRs descritas, han sido clasificadas como alérgenos y recientemente se ha observado que tienen diferentes niveles de expresión en respuesta a las diferentes condiciones de crecimiento incluyendo la respuesta a contaminantes ambientales. El grupo más grande de PRs causantes del Síndrome de Alergia Oral (SAO) corresponde a la familia PR-10, una familia de proteínas intracelulares con función desconocida. El miembro destacado de esta familia es el alérgeno del abedul (Bet v 1) Betula verrucosa (polen del abedul): la sensibilización a este alérgeno causa reactividad cruzada con proteínas homólogas presentes en varios alimentos, entre ellos frutas de la familia de las Rosáceas como la manzana, la cereza, el durazno y la pera, pero también en el apio y la zanahoria; además, existen proteínas PR-10 responsables de la respuesta alérgica a las leguminosas, homólogas al Bet v 1 de abedul y son las causantes de la alergia a la soya, cacahuate y germinados de soya; la alergia al polen de abedul también ha sido asociada con alergias a las avellanas y a las castañas.

Otro grupo importante de PRs causantes del SAO, son las de la familia de las PR-5, en las cuales existe reactividad cruzada entre el alérgeno del cedro de montaña, la cereza, la manzana y el pimiento. Las proteínas dentro de esta familia de PRs tienen una gran homología de sus aminoácidos con las de una proteína endulzante llamada taumatina, aislada del fruto del Thaumatococcus daniellii (arbusto tropical de la familia Marantaceae), estas proteínas tienen actividad antifúngica para protección de las plantas.                 

En frutos como el aguacate, el plátano, la castaña y en el látex de la planta del hule, se produce un alto contenido de quitinasas, que pertenecen a las PR-1, y se han relacionado como un tipo de alérgenos causantes de la reacción cruzada alérgica o SAO, por lo que el consumo de éstos se asocia al síndrome de látex-frutas.

 

Pero, aún hay más sobre los alérgenos de las plantas

En estudios recientes en pacientes con SAO se ha revelado un nuevo grupo de proteínas responsables de la reactividad cruzada entre especies de plantas que se relacionan taxonómicamente o no, denominados panalérgenos o también llamadas proteínas transportadoras de lípidos (LTPs). Estas proteínas han sido diseñadas para atacar patógenos vegetales como son hongos, bacterias y virus, y se han agrupados en la familia PR-14 junto con las conocidas como péptidos antimicrobianos de plantas, entre las que están las defensinas y las snakinas. En países del sur de Europa, como España y Portugal, los alérgenos alimentarios son de los más comunes relacionados con frutas y provocan síntomas moderados a severos de SAO, urticaria y anafilaxis. Estas proteínas también son expresadas de manera abundante en frutos y semillas principalmente.

Estudios realizados en México indican que los alimentos mayormente implicados en el SAO son, en orden de importancia: las manzanas, el durazno y el plátano. A diferencia de investigaciones en el norte de Europa donde el abedul constituye la alergia más común al polen, en nuestra población son más frecuentes las sensibilizaciones por el aliso, el roble, el fresno y el abedul, en este orden de importancia. Sin embargo, son pocos los estudios (incluyendo estadísticas) realizados en nuestro país, lo que posiblemente esté subestimando la frecuencia del SAO en la población. Por ello, es necesario realizar estudios en nuestro país, para identificar los alérgenos responsables del desarrollo del SAO en nuestra población, ya que muy probablemente sean diferentes a los reportados en otros países.  

¡Pero no todo es malo sobre este tipo de alérgenos! Algunas de estas proteínas debido a la función que ejercen en las plantas, sobre todo por sus propiedades antimicrobianas, se realizan investigaciones para utilizarlas en la agricultura con el propósito de controlar plagas y enfermedades, así como la posibilidad de usarlos como nuevos fármacos en diferentes tipos de enfermedades infecciosas, como antivirales, antiinflamatorios y anticancerígenos.

 

Azamar-Jácome, A.A., Azamar-Jácome M.A., Borjas-Aguilar K.L., Mendoza-Hernández D.A. y Huerta-López J.G. (2017). Perfil clínico-epidemiológico del síndrome de alergia oral en población de 6 a 18 años. Rev. Alergia Méx., 64(2):142-152.

http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2448-91902017000200142

 

Armentia, A., Martín-Armentia S., Martín-Armentia B. y Santos J. (2015). Alergia a los alimentos. An. Real Acad. Med. Cir. Vall., 52:143-188

https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/5530824.pdf

 

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https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0091674903020347

 

El Dr. Rodolfo López Gómez es Profesor e Investigador, responsable del laboratorio de Fisiología Molecular de Frutos del Instituto de Investigaciones Químico Biológicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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