SEGUNDA PONENCIA:
LA SOJA COMO AEROALERGENO EN EL ASMA NO LABORAL

MODERADOR:
Dr. Santiago Quirce.
Médico Adjunto del Servicio de Alergia del Hospital "Fundación Jiménez Díaz". Madrid.

LOS ALERGENOS DE LA SOJA 
D. Barber, R. González, F. Polo.
Departamento de I+D. ALK-Abelló, S.A. Madrid.

RESUMEN

El cultivo y consumo de soja ha experimentado un crecimiento exponencial en los últimos años, motivado fundamentalmente por su elevada calidad nutricional. El uso cada vez más extendido de la soja como componente en una gran variedad de preparados alimenticios, con el consiguiente incremento de las poblaciones expuestas, ha provocado un aumento de sensibilizaciones alérgicas a esta leguminosa. La exposición a soja, sin embargo, no se produce solamente por ingestión de estos preparados, sino también durante el procesamiento industrial del haba y la manipulación de sus derivados.
Esta revisión incluye, en primer lugar, una exposición de la relevancia económica de la producción de soja, seguida de una breve descripción de su procesamiento industrial, a fin de dar una idea de su ubicuidad y de los diferentes tipos de productos que pueden causar enfermedades alérgicas. Por último, se resumen las características físico-químicas e inmunoquímicas de los alergenos de soja, que han sido clasificados según el tipo de sensibilización en que están implicados con mayor frecuencia: alergia alimentaria, ocupacional o epidémica.

INTRODUCCIÓN

El cultivo de haba de soja se introduce por primera vez en China hace 5.000 años en la región de Manchuria. Hasta principios del siglo XIX no se introduce en Estados Unidos, utilizándose como sustitutivo del café durante la guerra civil. No obstante, su cultivo permanece de modo marginal; ello es así por su desagradable sabor y por la abundancia de factores antinutritivos, que la hacen inadecuada para el consumo directo de animales monogástricos.
La combinación del elevado contenido en lípidos (20%), proteína de alta calidad (35%), y la resistencia de la planta ha provocado un desarrollo exponencial del cultivo de soja. Su producción mundial se ha multiplicado por cuatro en los últimos 30 años, hasta alcanzar los 150 millones de toneladas métricas.
En el año 1996, se estimaba que alrededor del 60% del consumo proteico primario en la alimentación animal procedía del haba de soja.
Paralelamente, el aceite de soja, de elevada calidad nutricional, es con diferencia el aceite vegetal de más uso en toda la industria alimentaria.
Los principales productores mundiales de soja son EEUU, China, Brasil y Argentina. Sin embargo, únicamente los países americanos son exportadores netos, ya que toda la producción china se utiliza internamente.
Dada la diferente estacionalidad del cultivo, la producción de América del Norte y del Sur se complementa, y juntos aportan al comercio mundial alrededor de 30 millones de toneladas métricas que se distribuyen principalmente a los mercados europeos y Japón.
España importa anualmente 1,5 millones de toneladas métricas. A lo largo de los años 70, se construyen plantas de molturación de soja en distintos lugares de la geografía española. La instalación de estas plantas es vital para el despegue de las industrias de ganadería avícola y porcina, así como para la industria conservera. Dado que el comercio de haba de soja se realiza principalmente por vía marítima, la instalación de plantas de molturación se realiza en ciudades portuarias.(Tabla 1)

PROCESAMIENTO INDUSTRIAL:

Como ya se ha señalado, el consumo directo del haba de soja no es posible debido a su desagradable sabor y a la abundancia de factores antinutritivos.
Cada planta de molturación, en función de la demanda del Mercado local al que suministra, realiza total o parcialmente los pasos de procesamiento que se detallan a continuación:
El haba de soja llega a la planta de molturación en barcos. Los barcos descargan con una periodicidad semanal y la planta de molturación funciona ininterrumpidamente durante las 24 horas, los 7 días de la semana.
La primera operación es la descarga del haba. Ésta se puede realizar directamente a los silos de almacenamiento, como ocurre en Barcelona, o por transporte terrestre (camiones) si la planta no se encuentra adyacente al muelle de descarga, como sucede en Cartagena.
En función de la humedad, la semilla se deseca mediante aireación, con aire caliente.
Tanto el proceso de descarga como el de secado, son los puntos críticos en cuanto a emisión de partículas susceptibles de causar episodios de asma epidémica.
Una vez seca el haba se trocea, se separa de la cáscara y se somete a un proceso térmico formando copos y extrusionándola para facilitar la extracción posterior, con disolventes, del aceite.
El aceite de soja se extrae con hexano. Posteriores procesos de purificación de la fracción obtenida permiten obtener aceite refinado, grasa vegetal, lecitinas y tocoferol. Es importante señalar que proteínas hidrofóbicas (como el Gly m 1) pueden estar presentes en fracciones anfipáticas como la de lecitinas.
El haba desengrasada puede utilizarse directamente para piensos, pero también puede extraerse y obtener fracciones proteicas para su uso en la industria alimentaria (por ejemplo, en charcutería, lactorreemplazantes,...). Si se va a utilizar directamente, se somete a procesos térmicos a fin de eliminar determinados factores antinutritivos, como el inhibidor de tripsina y la ureasa. Para eliminar carbohidratos en la elaboración de piensos especiales (por ejemplo, para lechones) puede someterse a extracción con alcohol al 70%.

ALERGENOS DE LA SOJA

En función de lo anteriormente expuesto, es evidente que la sensibilización a alergenos de soja tendrá una relación directa con el tipo de material que provoque la exposición, ya que un extracto proteico, la semilla intacta o una harina tratada térmicamente, poseen una composición antigénica distinta así como un potencial alergénico muy diferente. Por otra parte, también pueden ser diferentes las vías de exposición a alergenos de soja, ocasionando distintas patologías. A fin de sistematizar esta descripción, los alergenos de soja se han clasificado en tres grupos, en función del tipo de sensibilización en la que estén implicados más frecuentemente: Alergias alimentarias, alergia ocupacional y asma epidémica. En la Tabla 2 se resumen algunas características físico-químicas de estos alergenos y se indica la fracción en la que se aíslan, así como la sensibilización que producen habitualmente.

ALERGIA ALIMENTARIA.

La alergia a soja está considerada como una de las alergias alimentarias más comunes. Así, varios estudios epidemiológicos en niños han demostrado que la sensibilización por soja es una de las más frecuentes en este segmento de la población. Aunque la incidencia de alergia a soja en adultos no está tan bien estudiada, se ha observado que el número de individuos diagnosticados se incrementa continuamente, debido principalmente al uso cada vez más extendido de derivados de soja en la elaboración de alimentos. Esta circunstancia hace muy difícil la evitación de soja en la dieta, cuya ingesta por pacientes sensibilizados puede producir síntomas cutáneos, respiratorios y gastrointestinales.
La gran variedad de preparados que contienen soja en su composición, así como los distintos hábitos alimenticios en diferentes países, no permiten establecer fácilmente una correlación entre los resultados de identificación de alergenos obtenidos por distintos investigadores. Además de las diferencias en el material sensibilizante, la mayor parte de los estudios incluyen un número muy pequeño de pacientes, y las metodologías utilizadas, tanto para la preparación de extractos como para la identificación de alergenos, son en muchos casos diferentes. No obstante, existe generalmente una buena concordancia en la identificación de la b-conglicinina, la glicinina y la proteína vacuolar p34 (Gly m Bd 30 K) como los alergenos reconocidos con mayor frecuencia por la IgE de pacientes sensibilizados.
La b-conglicinina es la proteína más abundante de la fracción 7S, siendo su función biológica la de servir de proteína de reserva a la semilla. Representa aproximadamente el 30% de la proteína total. Es una glicoproteína de peso molecular 140-200 kDa, constituida por tres subunidades a, a' y b. Entre éstas, se ha encontrado un mayor número de sensibilizaciones frente a la subunidad a, llamada por algunos autores Gly m Bd 68K.
La glicinina, cuya función también es la de reserva, es la proteína mayoritaria de la fracción 11S y constituye el 40% de la proteína total de la semilla. Su peso molecular es de 320 a 360 kDa, estando compuesta por seis subunidades. Cada subunidad consta de un polipéptido ácido y uno básico unidos por un puente disulfuro. Tanto los polipéptidos ácidos como los básicos son heterogéneos y tienen pesos moleculares en el rango de 31 a 45 kDa y 18 a 20 kDa, respectivamente. Existe una excepción, el polipéptido ácido A5, que tiene un peso molecular de 10 kDa. Los polipéptidos ácidos son los más frecuentemente reconocidos por los pacientes alérgicos.
La proteína vacuolar p34 (Gly m Bd 30 K) se aísla en la fracción 7S, al igual que la b-conglicinina, a cuyas subunidades a y a' puede unirse. Es una tiol-proteasa de la familia de la papaína, y presenta homología con los alergenos del Grupo 1 de los ácaros del polvo doméstico. Sin embargo, la relevancia de esta homología en una posible reactividad cruzada no ha sido establecida todavía. En un estudio con péptidos sintéticos que cubrían las secuencias completas de p34 y Der p 1, se ha demostrado que no existen secuencias de aminoácidos comunes entre los péptidos de Der p 1 que provocan liberación de histamina y los péptidos de p34 que unen IgE de pacientes alérgicos a soja.
También se ha identificado recientemente a la profilina (Gly m 3) como un alergeno importante de soja. Otros alergenos alimentarios descritos son Gly m Bd 28 K, una glicoproteína que se aísla en la fracción 7S, y el inhibidor de tripsina de Kunitz, al que describiremos entre los alergenos ocupacionales.
Por lo que se refiere al aceite y la lecitina de soja, algunas proteínas de la semilla pueden, en distinto grado, contaminar estos preparados. Sin embargo, su contenido proteico es muy bajo y los resultados de algunos estudios parecen indicar que poseen una escasa alergenicidad.

ALERGIA OCUPACIONAL.

Distintos derivados de harina de soja son usados como aditivos en panadería y pastelería, pudiendo causar patologías alérgicas, fundamentalmente rinitis y asma, en los trabajadores expuestos. En diversos estudios se ha detectado que un alto porcentaje de estos trabajadores presentaban niveles altos de IgE frente a la harina de soja.
Al igual que ocurre con la alergia por ingestión, existe una gran variabilidad entre los patrones de alergenos reconocidos por cada paciente, si bien el inhibidor de tripsina de Kunitz (KTI) parece ser claramente el alergeno principal en el asma ocupacional, con una frecuencia de sensibilizaciones cercana al 100%.
KTI es una proteína monomérica de peso molecular 20 kDa que se aísla en la fracción 2S. Existen tres variantes de esta proteína, cuyos genes se expresan diferencialmente a lo largo del ciclo vital de la planta. KTI presenta una similitud de secuencia del 32% con el alergeno de Lolium perenne Lol p 11.
Otras proteínas conocidas de la harina de soja que han podido ser identificadas como alergenos ocupacionales en algunos pacientes son la lipooxigenasa y la lectina (hemaglutinina).

ASMA EPIDÉMICA.

Durante la década de los 80 se produjeron cerca de una treintena de brotes epidémicos de asma localizados en las ciudades de Barcelona (26) y Cartagena (3). Estudios epidemiológicos muy meticulosos permitieron establecer una estrecha relación entre las epidemias de asma y la descarga de haba de soja en los puertos, en días con condiciones meteorológicas favorables para la dispersión sobre las ciudades del polvo generado.
A diferencia de lo señalado en las alergias alimentarias y ocupacionales, no parece existir heterogeneidad en el material sensibilizante responsable de las epidemias en las distintas ciudades, pues siempre se trata del polvo producido como resultado de fricciones y choques entre las habas de soja durante su manipulación y transporte. Como consecuencia, los resultados obtenidos por distintos grupos en lo referente a la identificación de alergenos son muy similares, independientemente de que tanto el material estudiado como los sueros de pacientes utilizados provengan de brotes epidémicos de Cartagena o Barcelona.
En un primer estudio realizado en nuestro laboratorio, localizamos la presencia de los alergenos en la cáscara del haba. Para ello, se prepararon extractos de la cáscara y del grano descascarado, y se estudió la fijación de la IgE del suero de 32 pacientes epidémicos a estos extractos mediante RAST y SDS-PAGE/"Immunoblot". Se encontró que más del 90% de los pacientes tenían IgE frente al extracto de cáscara, mientras que sólo un 13% reconocían proteínas del haba descascarada, y no se encontró ningún paciente que tuviera IgE sólo frente a ésta. La inmunodetección reveló además que la IgE de los pacientes estaba dirigida fundamentalmente frente a una proteína de bajo peso molecular (7-8 kDa), que no coincidía con ninguno de los alergenos, ni alimentarios ni ocupacionales, descritos hasta aquel momento.
En trabajos posteriores, aislamos y caracterizamos esta proteína. Mediante métodos cromatográficos se purificaron dos variantes, que solamente difieren en la ausencia de un tripéptido en el extremo N-terminal de una de ellas. Estas variantes del alergeno, con pesos moleculares de 7.5 y 7.0 kDa en SDS-PAGE, fueron denominadas Gly m 1.0101 y Gly m 1.0102, respectivamente, por el Sub-Comité de Nomenclatura de Alergenos de la IUIS. Inmunoquímicamente, las dos variantes son indistinguibles. Ambas fueron reconocidas por la IgE del 95% de pacientes epidémicos. Además, se demostró que su contribución a la actividad alergénica total del extracto de cáscara de soja era muy alta, alrededor del 75%, mediante ensayos de competición de la unión de IgE específica.
Una característica relevante del alergeno Gly m 1 es su alto contenido en aminoácidos hidrofóbicos. Cuando fue secuenciado, se encontró que Gly m 1 es la proteína hidrofóbica de semilla de soja (HPS), que había sido aislada por el grupo del Dr. Odani y cuya estructura tridimensional había sido establecida mediante difracción de rayos X. La molécula es un haz de cuatro hélices, formado por dos grupos de hélices anti-paralelas, que se mantienen unidas por cuatro puentes disulfuro y un gran número de interacciones hidrofóbicas. Estas hélices, junto con los "loops" de conexión entre ellas y una hebra b en el extremo C-terminal, adoptan un plegamiento en forma de espiral en el que la superficie expuesta de la proteína es similar a la de proteínas mucho más hidrofílicas.
La función biológica de Gly m 1 no ha sido establecida todavía. No obstante, se piensa que pertenece a una familia de proteínas implicadas en transferencia de lípidos (LTPs), ya que, si bien la similitud de secuencia global no es muy alta, presenta un patrón de puentes disulfuro idéntico a éstas, que recientemente han sido descritas como alergenos importantes en alergia a frutas. Otro alergeno importante de esta familia es el alergeno principal del polen de Parietaria judaica, Par j 1.
En un trabajo reciente, Gijzen y col. han aislado clones de cDNA que codifican al precursor de HPS, y han podido establecer que la proteína es sintetizada en el endocarpio de la vaina y se deposita en la superficie de la semilla durante el desarrollo.
Un segundo alergeno de cáscara de soja, Gly m 2, ha sido aislado por Codina y col. Este alergeno, frente al que reaccionan, aunque débilmente, en "immunoblot" el 61% de los 18 sueros analizados, es una proteína de peso molecular 8 kDa, cuya secuencia N-terminal presenta homología con una proteína de reserva de Vigna radiata y una proteína de resistencia a enfermedad de Pisum sativum. Estos autores, además, han demostrado que pueden generarse nuevos alergenos, de pesos moleculares 15.3 y 10 kDa, por calentamiento de la cáscara de soja.
En contraste con la mayoría de alergenos ambientales, los aeroalergenos de soja contaminan áreas muy limitadas en torno a plantas de procesado industrial del haba. Por tanto, si se conocieran los niveles mínimos que pueden producir sensibilizaciones, sería posible tomar medidas para evitar la emisión de alergenos por encima de esos niveles. Con este fin, hemos desarrollado un ELISA con anticuerpos monoclonales frente a Gly m 1 que permite cuantificar el alergeno. Este método posee una gran especificidad y tiene un límite de detección de 0.2 ng/ml. 
Analizando filtros ambientales mediante este ELISA y RAST de inhibición, se ha comprobado que existe una buena correlación entre el contenido de Gly m 1 y la actividad alergénica de las muestras. Por tanto, se puede concluir que el contenido de Gly m 1 es un excelente marcador para determinar los niveles de riesgo de la población. 
Por otra parte, como el polvo de soja puede permanecer en el ambiente durante un largo tiempo y penetrar en las viviendas, el polvo doméstico podría constituir también una fuente secundaria de alergeno. Para comprobar esta hipótesis, hemos analizado muestras de polvo doméstico de Madrid y Barcelona, tomadas al azar de nuestra muestroteca, y se ha encontrado que existe una diferencia significativa entre los valores medios del contenido de Gly m 1 en las muestras de cada ciudad.
Una segunda utilidad, no menos importante, es la utilización del ensayo para estandarizar extractos alergénicos para su uso en diagnóstico clínico. 
La combinación de estas herramientas debe permitir la evaluación de la importancia real de la alergia epidémica a soja y debe conducir al establecimiento de las medidas de control definitivas a fin de evitar episodios ulteriores de asma epidémica.

BIBLIOGRAFÍA

No se pretende en esta sección hacer una revisión exhaustiva de la bibliografía existente sobre la soja, simplemente se citan algunos de los artículos más significativos sobre la caracterización de sus alergenos, y se indican aquellas fuentes donde puede conseguirse una información más extensa sobre este tema, así como sobre la importancia económica, el procesamiento industrial y las aplicaciones de la soja.

Alergenos:
Alergia alimentaria

Herian AM, Taylor SL, Bush RK (1990) Identification of soybean allergens by immunoblotting with sera from soy-allergic adults. Int. Arch. Allergy Appl. Immunol 92: 193-8.
Ogawa T, Bando N, Tsuji H, Okajima H, Nishikawa, K, Sasaoka K (1991). Investigation of the IgE-binding proteins in soybean by immunoblotting with the sera of the soybean-sensitive patients with atopic dermatitis. J. Nutr Sci Vitaminol Tokyo 37: 555-65.
Awazuhara H, Kawai H. Maruchi N (1997). Major allergens in soybean and clinical significance of IgG4 antibodies investigated by IgE- and IgG4-immunoblotting with sera from sybean-sensitive patients. Clin Exp Allergy 27:325-32.


Alergia ocupacional

Sandiford CP, Tee RD, Newman-Taylor AJ (1995). Identification of crossreacting wheat, rye, barley and soya flour allergens using sera form individuals with wheat-induced asthma. Clin Exp Allergy 25(4): 340-9.
Baur C, Pau M, Czuppon A. Fruhmann G (1996) Characterization of soybean allergens causing sensitization of occupationally exposed bakers. Allergy 51(5): 326-30.

Asma epidémica

González R, Varela J, Carreira J, Polo F (1995). Soybean hydrophobic protein and soybean hull allergy. Lancet 346: 48-49.
Codina R, Lockey RF, Fernández-Caldas E, Rama R (1999). Identification of the soybean hull allergens responsible for the Barcelona asthma outbreaks 119: 69-71.
González R, Duffort O, Calabozo B, Barber D, Carreira J, Polo F (2000). Monoclonal-antibody-based method to quantify Gly m 1. Its application to assess environmental exposure to soybean dust. Allergy (en prensa) 

Direcciones en Internet:

http://www.food-allergens.de
ftp://biobase.dk/pub/who-iuis/allergen.list


Importancia económica, procesamiento industrial y aplicaciones:

Lusas EW, Rhee KC, en Practical Handbook of Soybean Processing and Utilization. Ed. D. R. Erickson, AOCS Press, Champaign, Illinois, Capítulo 8, 1996.

Direcciones en Internet:

http://www.fao.org

http://www.cargill.com