Los avances producidos en el campo de la biología molecular permiten disponer en el momento actual de alérgenos purificados, naturales o recombinantes, para su uso en el diagnóstico y en el tratamiento de las enfermedades alérgica. Una de estas familias de alérgenos es la de las globulinas 11S. Las globulinas 11S son proteínas de almacenamiento, solubles en soluciones salinas con un coeficiente de sedimentación 11S.

Las proteínas de almacenamiento comprenden un grupo de proteínas que se generan durante la producción de las semillas y se acumulan en grandes cantidades durante el periodo de maduración de la semilla. Entre sus características destaca:

• Son la fuente de nitrógeno para la germinación de la semilla.

• Carecen de cualquier otra función a parte del almacenamiento

• Se sintetizan únicamente en las semillas (en el cotiledón o en el endospermo) y no en otros tejidos.

• Normalmente forman agregados en el interior de vesículas rodeadas por una membrana (cuerpos proteicos, etc).

• Con frecuencia están constituidas por un número de diferentes cadenas polipeptídicas.

Las principales proteínas de almacenamiento en el campo de la alergia son las globulinas (vicilinas y leguminas) y prolaminas (albúminas 2S). Una forma de clasificar las proteínas atendiendo a su coeficiente de sedimentación mediante el uso de ultracentrífugas, encontrando que las globulinas de las proteínas de almacenamiento comprenden globulinas 11S conocidas como leguminas y globulinas 7S conocidas como vicilinas. Las prolaminas encontradas entre las proteínas de almacenamiento son las albúminas 2S.

En el año 1924 se describió el fraccionamiento de Osborne para la extracción de las proteínas. Este método combina una serie de solventes de forma secuencial para extraer los distintos componentes proteicos. Así, las albúminas se extraen en solución acuosa, las globulinas en solución salina, las prolaminas en alcohol y las glutelinas en medios acido-básicos. Estos hechos son la base para explicar por qué los extractos alergénicos procedentes de alimentos vegetales tienen un bajo rendimiento diagnóstico, ya que dependiendo de las características del alimento habrá que preparar el extracto optimizando la extracción y mantenimiento de las proteínas alergénicas. Además, la validación y la estandarización son piezas claves que asegurarán la calidad final del extracto.
Las globulinas 11S, también conocidas como leguminas, se encuentran en las semillas, tanto de legumbres, como de frutos secos y semillas propiamente dichas. Son proteínas grandes, con un peso molecular aproximado entre 300-450.000 d.

Un hecho interesante es que no están glicosiladas. La glicosilación de las proteínas suele aportar una mayor estabilidad y resistencia, aumento de su alergenicidad, la posibilidad de formar neoantígenos tras exposición al calor (reacción de Maillard) y en ciertos casos un incremento del porcentaje de resultados falsos positivos.

Las globulinas 11S están constituidas por polipétidos de unos 50-60.000 d. que se unen formando trímeros y posteriormente hexámeros, teniendo en este caso un peso molecular aproximado de 300-400.000 d (Figura 1). Cada polipéptido comprende dos subunidades, una acídica de 30-40.000 d y otra básica de 20-30.000 d, unidas entre sí por un puente disulfuro que confiere estabilidad a la molécula. Una excepción parece ser Sin a 2, la globulina 11S de mostaza, en la que ambas subunidades son básicas.

Su estructura cuaternaria esta compuesta de 6 polipéptidos acídicos y 6 básicos, unidos por puentes disulfuro, adoptando una configuración en barril-beta. Las proteínas que adoptan esta configuración en barril-beta pertenecen a la familia de las cupinas. La denominación de cupinas proviene del latin cupa que significa barril.
Las globulinas 11S se sintetizan en el retículo endoplásmico como una cadena polipeptídica única, denominada preprolegumina. La molécula se sintetiza junto con una secuencia señal de 20 aa hidrofóbicos en su N-terminal, siendo su función atravesar la membrana. Una vez escindido el péptido señal se genera un puente disulfuro intracatenario conformándose la prolegumina. A partir de este momento, la cadena polipeptídica se escinde por la acción de una asparaginil endopeptidasa, separándose la subunidad acídica y básica que permanecen unidas por el puente disulfuro.

Las leguminas se ensamblan inicialmente como trímeros intermediarios. En la vacuola de almacenamiento, las subunidades de trímeros se procesan proteolíticamente apareciendo la subunidad acídica de 30-40.000 d unida por un puente disulfuro a un polipéptido básico de 20.000 d. La segmentación hace posible la unión de 2 trímeros en una globulina 11S hexamérica madura que se mantiene unida por uniones no covalentes.

Otro dato importante de las globulinas es que encuentran en un amplio rango de especies de monocotiledóneas y dicotiledóneas. Este hecho, unido a que son proteínas de almacenamiento limita su presencia a un grupo de alimentos reducido como son los frutos secos, las semillas y las legumbres. Se encuentran exclusivamente en esta parte de la planta y no la encontraremos en otras como polen, tallo, hojas, etc. Esto implica que no comparten alergenicidad con proteínas del polen, ni reactividad cruzada.

Aunque las globulinas 11S se encuentran probablemente en todos los alimentos pertenecientes a los 3 grupos antes citados, tan solo se han descrito 24 globulinas 11S que se comportan como alérgenos, tanto en frutos secos, como semillas y/o legumbres. Doce de las 24 globulinas 11S han sido reconocidas por el Subcomité de nomenclatura de IUIS. En la siguiente tabla aparece una relación de dichas moléculas (Tabla 1).
Frecuencia de sensibilización: Las globulinas 11S producen sensibilización entre los pacientes alérgicos a frutos secos y semillas, con una frecuencia variable, dependiendo principalmente del tipo de alimento causante de alergia. En la siguiente figura (Figura 2) aparece la frecuencia de sensibilización de distintas globulinas 11S referidas al grupo de pacientes alérgicos al alimento fuente de dicha proteína. Aunque la frecuencia de sensibilización es variable, el promedio ronda el 50% que es lo que define a un alérgeno como alérgeno principal o mayoritario. Es decir las globulinas 11S son alérgenos principales de algunos frutos secos, legumbres y/o semillas.
Gravedad: En líneas generales, la sensibilidad a las globulinas 11S se ha asociado con la presencia de reacciones graves, siendo un marcador de riesgo en alergia a frutos secos y semillas. Así, Lewis y cols (1) evaluaron la gravedad de 40 pacientes alérgicos a cacahuete, encontrando que el 50% de los pacientes reconocieron mas de 8 bandas en la inmmunotinción y que tanto Ara h 3 como Ara h 4 correlacionaron con la gravedad del recuento de síntomas.

Otro ejemplo es el publicado en alergia a avellana, donde Cor a 9 fue reconocido por la IgE sérica del 86% (12/13) de los pacientes con reacciones sistémicas por avellana (2).

Masthoff y cols (3) encontraron que la sensibilización a Cor a 9 y/o Cor a 14 se asoció a la aparición de síntomas objetivos entre los pacientes con alergia a avellana. Teniendo en cuenta los puntos de corte de IgE específica un nivel de nCor a 9 de 1 kUA/L o rCor a 14 de 5 kUA/L en los niños o de nCor a 9 de 1 kUA/L o rCor a 14 de 1 kUA/L en adultos tuvieron una especificidad superior al 90% encontrándose entre el 83% de los niños y el 44% de los adultos.
Por ultimo, Vereda y cols (4) publicaron el diagnóstico por componentes en alergia a mostaza indicando claramente que si Sin a 1 (albúmina 2S) fue el marcador de alergia a mostaza, Sin a 2 (globulina 11S) fue el marcador de riesgo de reacciones graves, demarcando el fenotipo de pacientes con riesgo de sufrir reacciones graves.

Aparte de la gravedad, hay otros factores que condicionan la mayor o menor frecuencia de sensibilización a globulinas 11S como son la edad (5-7), la localización geográfica (8, 9), etc. Asi, hay diversos artículos que demuestran una mayor frecuencia de sensibilización a globulinas 11S en la infancia entre los alérgicos a cacahuete (5, 6) o en alergia a avellana (7).

Reactividad cruzada: Un problema importante, y todavía no resuelto, es la reactividad cruzada entre distintas globulinas 11S. Así, se han publicado casos demostrando la existencia de reactividad cruzada entre las globulinas 11S de coco y nuez (10), entre alforfón y avellana (11) o entre lenteja y coco (12).

La reactividad cruzada suele estar basada en la homología existente entre las proteínas alergénicas. Curiosamente la identidad de secuencia es baja entre las distintas 11S alergénicas, pero presentan regiones epitópicas que están bastante conservadas y podrían explicar la existencia de reactividad cruzada entre ellas. En este sentido, Palomares y col (13) demostraron la existencia de reactividad cruzada entre Sin a 2 de mostaza y las globulinas 11S presentes en los frutos secos. Además, sus resultados sugieren la existencia de epítopos responsables de la reactividad cruzada, pero también la existencia de epítopos específicos de especie.

En resumen, las globulinas 11S son alérgenos importantes en frutos secos, legumbres y semillas, no relacionados con polinosis, mas frecuentes en la población infantil y son marcadores de gravedad, representando una alta proporción en el fenotipo grave de estos pacientes.

Bibliografía

1. Lewis SA, Grimshaw KE, Warner JO, Hourihane JO.The promiscuity of immunoglobulin E binding to peanut allergens, as determined by Western blotting, correlates with the severity of clinical symptoms. Clin Exp Allergy. 2005 Jun;35(6):767-73.

2. Beyer K1, Grishina G, Bardina L, Grishin A, Sampson HA. Identification of an 11S globulin as a major hazelnut food allergen in hazelnut-induced systemic reactions. J Allergy Clin Immunol. 2002 Sep;110(3):517-23.).

3. Masthoff LJ1, Mattsson L, Zuidmeer-Jongejan L, Lidholm J, Andersson K, y cols. Sensitization to Cor a 9 and Cor a 14 is highly specific for a hazelnut allergy with objective symptoms in Dutch children and adults. J Allergy Clin Immunol. 2013 Aug;132(2):393-9.

4. V ereda A, Sirvent S, Villalba M, Rodríguez R, Cuesta-Herranz J, y cols. Improvement of mustard (Sinapis alba) allergy diagnosis and management by linking clinical features and component-resolved approaches. J Allergy Clin Immunol. 2011 May;127(5):1304-7.

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7. . De Knop KJ, Verweij MM, Grimmelikhuijsen M, Philipse E, Hagendorens MM, y cols. Age-related sensitization profiles for hazelnut (Corylus avellana) in a birch-endemic region. Pediatr Allergy Immunol. 2011 Feb;22(1 Pt 2):e139-49.

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10. Teuber SS, Peterson WR. Systemic allergic reaction to coconut (Cocos nucifera) in 2 subjects with hypersensitivity to tree nut and demonstration of cross-reactivity to legumin-like seed storage proteins: new coconut and walnut food allergens. J Allergy Clin Immunol. 1999 Jun;103(6):1180-5.

11. V arga EM, Kollmann D, Zach M, Bohle B: Anaphylaxis to buckwheat in an atopic child: a risk factor for severe allergy to nuts and seeds? Int Arch Allergy Immunol 2011, 156:112–116.

12. Manso L, Pastor C, Perez-Gordo M, Cases B, Sastre J, y cols: Cross-reactivity between coconut and lentil related to a 7S globulin and an 11S globulin. Allergy 2010, 65:1487–1488.

13. Sofía Sirvent, Martial Akotenou, Javier Cuesta-Herranz, Andrea Vereda, Rosalía Rodríguez, y cols. The 11S globulin Sin a 2 from yellow mustard seeds shows IgE cross-reactivity with homologous counterparts from tree nuts and peanut. Clin Transl Allergy. 2012; 2: 23.