Dynia w walce z alergenami orzeszków ziemnych

Alergia na orzeszki ziemne należy do najpoważniejszych alergii pokarmowych i może prowadzić do gwałtownych, zagrażających życiu reakcji. Naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, we współpracy z Uniwersytetem Medycznym we Wrocławiu, sprawdzili, czy naturalny enzym pozyskany z dyni figolistnej (Cucurbita ficifolia) może zmniejszać zdolność do rozpoznawania przez przeciwciała związane z reakcją alergiczną białek orzeszków ziemnych.  

Wyniki pokazują, że hydroliza enzymatyczna może znacząco ograniczyć immunoreaktywność białek orzeszków ziemnych. Badanie nie prowadzi jeszcze do otrzymania produktu bezpiecznego dla osób z alergią, ale wskazuje na interesujący kierunek rozwoju technologii, których celem jest projektowanie żywności funkcjonalnej o obniżonym potencjale alergennym. 

Alergia na orzeszki ziemne jest szczególnym wyzwaniem, ponieważ nawet niewielka ilość alergenu może u osób uczulonych wywołać poważną reakcję, w tym reakcję anafilaktyczną. Poszukujemy więc metod, które pozwolą modyfikować białka alergenne i ograniczać ich rozpoznawanie przez układ odpornościowy – wyjaśnia dr Ewa Willak-Janc z I Katedry i Kliniki Pediatrii i Alergologii Dziecięcej, współautorka publikacji. 

Enzym z dyni precyzyjnie „tnie” białka, nie niszcząc ich  

Enzymy stosowane do hydrolizy białek roślinnych i zwierzęcych są głownie komercyjnymi preparatami enzymów trawiennych. Ich zastosowanie pojedynczo i w kombinacjach oraz w połączeniu z dodatkowymi procesami, takimi jak np. obróbka termiczna, pozwala na znaczną redukcję alergenności wielu białek. Ciągle jednak poszukuje się nowych enzymów, pozyskiwanych z łatwo dostępnych źródeł, zdolnych do wydajnej hydrolizy białek znajdujących się w żywności i do skuteczniejszego obniżania ich alergenności. Atrakcyjną grupą enzymów, które można wykorzystać do takich celów są niekomercyjne zewnątrzkomórkowe proteazy serynowe uzyskane z dynii figolistnej (Cucurbita ficifolia). 

To właśnie struktura białek decyduje między innymi o tym, czy układ odpornościowy może je rozpoznać. Przeciwciała osób z alergią reagują z określonymi fragmentami białek, nazywanymi epitopami. Jeżeli podczas hydrolizy enzymatycznej struktura białka zostanie odpowiednio zmieniona, jego zdolność do wiązania przeciwciał może zostać ograniczona. W przypadku alergenów takie podejście jest szczególnie interesujące, ponieważ pozwala nie tylko rozłożyć białko, ale przede wszystkim kontrolować zmianę jego właściwości - podkreśla dr inż. Joanna Bajzert z Katedry Immunologii, Patofizjologii i Prewencji Weterynaryjnej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, autorka publikacji.  

Pomysł wykorzystania proteazy z dyni nie jest przypadkowy. Wcześniejsze, wieloletnie badania zespołu z UPWr pokazały, że enzym ten może skutecznie rozkładać białka mleka i modyfikować ich właściwości. Tym razem naukowcy postanowili sprawdzić, czy podobne podejście można zastosować do białek orzeszków ziemnych – jednego z najważniejszych źródeł alergenów pokarmowych. 

Ara h 2 i Ara h 6 – najważniejsi przeciwnicy 

W orzeszkach ziemnych zidentyfikowano wiele białek o właściwościach alergennych. Szczególne znaczenie mają m.in. Ara h 2 i Ara h 6, które należą do najsilniejszych alergenów orzeszków ziemnych. Białka te są stosunkowo odporne na działanie czynników technologicznych i trawiennych. Dlatego samo zastosowanie tradycyjnej obróbki żywności nie musi wystarczyć do znaczącego ograniczenia ich właściwości alergennych. 

Naukowcy z UPWr postawili więc pytanie: czy odpowiednio zaprojektowana hydroliza enzymatyczna może „przeciąć” białka w taki sposób, aby ograniczyć ich rozpoznawanie przez przeciwciała? 

Badacze przygotowali białka z surowych orzeszków ziemnych i poddawali je działaniu proteazy z dyni figolistnej w różnych warunkach. Wraz z wydłużaniem czasu działania enzymu obserwowano coraz większy rozpad białek. Co ważne, największe znaczenie dla ograniczenia immunoreaktywności miały przede wszystkim czas i temperatura procesu. Oznacza to, że odpowiednio zaprojektowany proces enzymatyczny może w istotny sposób zmieniać właściwości białek orzeszków ziemnych. 

Hydroliza enzymatyczna znacząco zmniejszyła immunoreaktywność białek, ale nie wyeliminowała jej całkowicie. Po procesie nadal pozostawały mniejsze fragmenty białek, które mogły być rozpoznawane przez przeciwciała IgE. Wśród alergenów zachowujących zdolność do reakcji z przeciwciałami znalazły się m.in. Ara h 2, Ara h 6 i Ara h 3. 

To bardzo ważny wynik. Pokazaliśmy, że możemy znacząco ograniczyć immunoreaktywność, ale jednocześnie widzimy, że sama hydroliza nie wystarcza do całkowitego wyeliminowania właściwości alergennych. Dlatego nie możemy powiedzieć, że otrzymany materiał jest bezpieczny dla osób z alergią na orzeszki ziemne – mówi dr Joanna Bajzert. 

Od alergii do żywności funkcjonalnej 

Badania nad enzymatyczną modyfikacją białek mają znacznie szersze znaczenie. Hydroliza nie tylko zmienia wielkość białek. Powstające w jej wyniku peptydy mogą mieć inne właściwości biologiczne i technologiczne niż białko wyjściowe. To otwiera interesującą perspektywę dla projektowania żywności o określonych właściwościach funkcjonalnych. 

W przyszłości kontrolowana hydroliza może być wykorzystywana do otrzymywania składników żywności o zmniejszonej immunoreaktywności, ale również do kształtowania profilu peptydowego i poszukiwania produktów o pożądanej aktywności biologicznej, kształtującej cechy prozdrowotne żywności. 

Wykorzystanie enzymów pochodzenia naturalnego daje możliwość precyzyjnej modyfikacji białek. Interesuje nas nie tylko to, czy możemy zmniejszyć ich immunoreaktywność, ale również jakie nowe właściwości uzyskujemy dzięki kontrolowanemu rozpadowi białek. To może być ważne z punktu widzenia rozwoju żywności funkcjonalnej i projektowania nowych składników żywności – mówi dr inż. Anna Mandecka z Katedry Rozwoju Funkcjonalnych Produktów Żywnościowych Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. 

To dopiero początek 

Kolejnym etapem badań będzie sprawdzenie, czy fragmenty białek pozostałe po hydrolizie są zdolne do aktywowania komórek odpowiedzialnych za reakcję alergiczną. 

Szczególnie ważne będą badania funkcjonalne, m.in. testy aktywacji bazofilów. Pozwolą one odpowiedzieć na pytanie, czy zmniejszenie immunoreaktywności obserwowane w badaniach laboratoryjnych rzeczywiście przekłada się na zmniejszenie zdolności hydrolizatów do wywoływania reakcji alergicznej. Dopiero takie wyniki pomogą ocenić możliwość praktycznego wykorzystania opracowanej metody. 

Jednak już dziś jest jasne, że enzym z dyni figolistnej może być interesującym narzędziem do kontrolowanej modyfikacji białek roślinnych. Badania zespołu pokazują, że wykorzystanie naturalnych enzymów jest jednym z kierunków rozwoju technologii, których celem jest tworzenie żywności o nowych, precyzyjnie kształtowanych właściwościach. 

Nie chodzi o to, aby po prostu „usunąć” białko. Chodzi o to, aby nauczyć się je odpowiednio modyfikować i kontrolować właściwości powstających peptydów. To właśnie daje nam perspektywę projektowania składników żywności nowej generacji – podsumowuje dr hab. Anna Dąbrowska z Katedry Rozwoju Funkcjonalnych Produktów Żywnościowych Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, pomysłodawczyni badań.