Dynamic evolution of IgE antibodies to grass pollen molecules in childhood: diagnostic and therapeutic implications

Abstract

HINTERGRUND: IgE-Sensibilisierungen gegen Gräserpollen können zu einer Saisonalen Allergischen Rhinitis führen. ZIELSETZUNG: Unser Ziel war es, die Entwicklung der IgE-Antwort gegen Gräserpollen auf molekularer Ebene sowie ihren prädiktiven Wert in der präklinischen Phase zu untersuchen. METHODEN: In der Deutschen Multizentrischen Allergie Studie (MAS), eine Geburtskohortenstudie von 1990, wurden klinische Daten jährlich mittels Fragebögen erhoben. Parallel fanden Blutentnahmen im Alter von 1, 2, 3, 5, 6, 7, 10 und 13 Jahren statt. Eine Saisonale Allergische Rhinitis gegen Gräserpollen (SARg) wurde definiert als das Vorkommen von nasalen Beschwerden im Juni und/oder Juli. ERGEBNISSE: Von den 820 eingeschlossenen Kindern litten 177 unter einer SARg. Vor dem Eintritt der Symptome lagen sehr häufig schwache IgE-Antworten mit Sensibilisierungen gegen ein oder nur wenige Gräserpollen- Moleküle vor. Im Verlauf zeigte sich zum einem ein quantitativer Anstieg der IgE-Titer und andererseits eine Zunahme der Sensibilisierungen gegen einzelne Gräserpollen-Moleküle. Bezüglich der Ablaufs der Sensibilisierungen auf molekularer Ebene war eine typische Reihenfolge zu beobachten: Phl p 1 (in > 75% der Kinder mit SARg nachweisbar in der ersten untersuchten IgE-Antwort), gefolgt von Phl p 4 und Phl p 5, dann Phl p 2, Phl p 6 und Phl p 11 und schließlich Phl p 12 und Phl p 7. Im Alter von 3 Jahren konnte eine positive IgE-Antwort das Auftreten einer SARg bis zum Alter von 12 Jahren mit einem Positiven Prädiktiven Wert von 68% [95% CI, 50% to 82%] und einem Negativen Prädiktiven Wert von 84% [95% CI, 80% to 87%] vorhersagen. In diesem Alter waren die Anzahl der Sensibilisierungen gegen einzelne Moleküle und die IgE- Titer von Kindern in der präklinischen Phase signifikant niedriger als 3 Jahre später. SCHLUSSFOLGERUNG: IgE-Sensibilisierungen gegen Gräserpollen-Moleküle können schon Jahre vor dem Beginn der Symptome einer SARg in Form einer Mono- oder Oligosensibilisierung nachweisbar sein. Im Verlauf zeigt sich während der präklinischen und frühen klinischen Phase neben einem quantitativen Anstieg der IgE-Titer eine zunehmende Komplexität des Sensibilisierungsprofils auf molekularer Ebene im Sinne eines „Molekular Spreadings“.

BACKGROUND: IgE sensitization against grass pollen is a cause of seasonal allergic rhinitis. OBJECTIVE: We sought to investigate the evolution at the molecular level and the preclinical predictive value of IgE responses against grass pollen. METHODS: The German Multicentre Allergy Study examined a birth cohort born in 1990. A questionnaire was administered yearly, and blood samples were collected at 1, 2, 3, 5, 6, 7, 10, and 13 years of age. Grass pollen-related seasonal allergic rhinitis (SARg) was diagnosed according to nasal symptoms in June/July. Serum IgE antibodies to Phleum pratense extract and 8 P pratense molecules were tested with immune-enzymatic singleplex and multiplex assays, respectively. RESULTS: One hundred seventy-seven of the 820 examined children had SARg. A weak monomolecular/oligomolecular IgE response to P pratense was observed very frequently before SARg onset. These initial IgE responses increased in concentration and molecular complexity during the preclinical and clinical process. A typical progression of IgE sensitization was observed: Phl p 1 (initiator in >75% of cases); then Phl p 4 and Phl p 5; then Phl p 2, Phl p 6, and Phl p 11; and then Phl p 12 and Phl p 7. At age 3 years, IgE sensitization predicted SARg by age 12 years (positive predictive value, 68% [95% CI, 50% to 82%]; negative predictive value, 84% [95% CI, 80% to 87%]). At this preclinical prediction time, the number of recognized molecules and the serum levels of IgE to P pratense were significantly lower than at 3 or more years after SARg onset. CONCLUSIONS: The IgE response against grass pollen molecules can start years before disease onset as a weak monosensitization or oligosensitization phenomenon. It can increase in serum concentration and complexity through a "molecular spreading" process during preclinical and early clinical disease stages. Testing IgE sensitization at a preclinical stage facilitates prediction of seasonal allergic rhinitis at its molecular monosensitization or oligosensitization stage.