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FTE info logoMagazin für die europäische Forschung N° 41 - Mai 2004   
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GESUNDHEITSFORSCHUNG
Title  Das Rätsel der Allergien

Jedes vierte Kind unter zehn Jahren leidet heute in Europa unter einer Allergie. Warum gewinnt dieses Phänomen stetig an Bedeutung? Liegt es an der Umwelt oder der Veranlagung? Doch warum führen relativ homogene Lebensstile in scheinbar vergleichbaren Ländern zu sehr unterschiedlichen Krankenständen? Und wie soll Vererbung diesen Anstieg erklären, wo sich doch das genetische Erbe Europas in so kurzer Zeit nicht so grundlegend verändert haben kann? Die Allergien bereiten den Wissenschaftlern nach wie vor großes Kopfzerbrechen. Das europäische Exzellenznetz GA2LEN bringt 25 Forschungszentren mit Vereinigungen von Fachärzten und Patienten zusammen.

Der „ Allergikergruß“, eine bestimmte Bewegung, die an Heuschnupfen leidenden Kindern eigen ist.
Der „ Allergikergruß“, eine bestimmte Bewegung, die an Heuschnupfen leidenden Kindern eigen ist.
„Mein Keuchen übertönt das Kratzen meiner Feder, ich sitze in einer Rauchwolke, in die einzutreten, das schwöre ich Ihnen, Sie sich weigern würden, und wo Sie nichts als Tränen und Husten wären.“ Das Leiden und die Angst des Asthmatikers sind kaum je treffender beschrieben worden als in diesem Brief des französischen Schriftstellers Marcel Proust vom 31. August 1901 an seine Mutter. Ein Leiden und eine Angst, die zunehmend häufiger werden und von denen heute fast jedes siebte Kind in Europa betroffen ist. Doch Asthma ist nur eine mögliche Erscheinungsform der allergischen Erkrankungen. Diese sind im Begriff, ein großes volksgesundheitliches Problem zu werden, das in der einen oder anderen Form annähernd ein Viertel der kindlichen Bevölkerung betrifft.

Überschießende Immunabwehr
Prävalenz der allergischen symptome © Quelle: ISAAC-Studie, in 56 Ländern bei 464 000 Kindern im Alter von 13 bis 14 Jahren durchgeführt (1998).
Prävalenz der allergischen symptome

© Quelle: ISAAC-Studie, in 56 Ländern bei 464 000 Kindern im Alter von 13 bis 14 Jahren durchgeführt (1998).
In den letzten zwanzig Jahren hat das Verständnis der Biologie der Allergien große Fortschritte gemacht. Man weiß heute, dass sie mit der Produktion eines bestimmten Antikörpertyps durch das Immunsystem in Verbindung stehen: den Immunglobulinen des Typs E (IgE). Die Produktion von IgE ist die natürliche Reaktion des menschlichen Körpers auf die Infektion durch einen Parasiten. Aus noch weit gehend ungeklärten Gründen reagiert der allergische Organismus auf die Belastung mit einem Stoff, der bei einer „gesunden“ Person gewöhnlich wirkungslos bleibt, mit einer völlig unangemessenen, überschießenden IgE-Produktion.

Zwar hat die Identifizierung dieser Überempfindlichkeit die Entwicklung neuer Behandlungen erlaubt, doch damit ist noch nicht das ganze Problem gelöst. So zeigt ein Drittel der Personen, die IgE überexprimieren, keinerlei Allergiezeichen. Den Immunologen bleiben somit noch einige Fragen zu klären, aber die echte Herausforderung steckt zweifellos anderswo: Im Verständnis des raschen, aber von Land zu Land sehr unterschiedlichen Anstiegs der Allergiehäufigkeiten.

Kopfzerbrechen über die Epidemiologie
Tatsächlich stellt die Epidemiologie der Allergien ein hartnäckiges Rätsel dar. Wie soll man sich erklären, dass trotz eines relativ homogenen Lebensstils auf dem Kontinent die Prävalenz bei den 13-14-Jährigen in Griechenland 3,7 %, im Vereinigten Königreich aber 32,2 % beträgt? Am Klima kann es nicht liegen. Denn so unterschiedliche Länder wie Finnland und Malta weisen beide eine Prävalenz von 16 % auf. Ist also die Luftverschmutzung schuld? Auch nicht. Osteuropa, wo die Luftqualität zu besonderer Besorgnis Anlass gibt, ist weniger betroffen als Westeuropa: 8 % in Polen und Litauen, aber 29 % in Irland.

Zu diesen erstaunlichen geografischen Unterschieden kommt der rasche Anstieg der Allergiehäufigkeit in den letzten zwanzig Jahren. Liegt es an der Veranlagung oder an der Umwelt? Wie immer ein bisschen an beiden. Ein und dieselbe Umwelt kann bei X allergen wirken, Y aber aufgrund einer anderen genetischen Ausrüstung unbehelligt lassen. Aber im Unterschied zu anderen Krankheiten, wo die Debatte zwischen Vertretern der Veranlagungshypothese und Anhängern der Umwelterklärung festgefahren ist, gibt die wachsende Häufigkeit der Allergien einen nützlichen Hinweis für die Festlegung der Forschungsprioritäten. Das genetische Kapital der Europäer hat sich in den letzten zwanzig Jahren sicherlich nicht massiv verändert; die Bemühungen müssen sich folglich auf die Umweltveränderungen richten.

Entwicklung der prävalenz von asthma bei kindern und jungen erwachsenen

Jahr © Quelle: Universität Köln

Jahr

© Quelle: Universität Köln
Die Scale-Strategie
„Bislang wurden die Umwelt- und Gesundheitspolitiken nicht ausreichend integriert. Es hat sich nämlich als schwierig erwiesen, die Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge zwischen diesen beiden Bereichen befriedigend zu ergründen“, räumte David Byrne, für Gesundheit und Verbraucherschutz zuständiger Kommissar, ein, als er die europäische Strategie SCALE gegen umweltbedingte Kinderkrankheiten präsentierte. Asthma und Allergien stehen dabei an erster Stelle, gefolgt von Störungen der neurologischen Entwicklung, Krebs und Störungen des endokrinen Systems.

Das Akronym SCALE ist für sich schon ein ganzes Programm. Das S von Science erinnert an den immensen Bedarf an wissenschaftlicher Forschung über Schadstoffe, darunter die Allergene. Gibt es Wechselwirkungen zwischen ihnen? Wie verbreiten sie sich? Wie kommen wir mit ihnen in Kontakt, über die Luft, das Wasser oder die Ernährung? Das C von Children verweist auf die Priorität, die den Arbeiten über die Kindheit gebührt, während der der Organismus sehr empfindlich auf Schadstoffe reagiert und eine Belastung Folgen für das ganze Leben haben kann. Das A von Awareness unterstreicht die Bedeutung der Information sowohl der Bürger als auch der wirtschaftlichen Akteure und Politiker. Das L von Legislation und das E von Evaluation verdeutlichen die Notwendigkeit, den europäischen Rechtsrahmen an diese Priorität der öffentlichen Gesundheit anzupassen und die Wirksamkeit der getroffenen Maßnahmen regelmäßig zu überprüfen.

An der Lebensmittelfront
Das Aktionsprogramm der SCALE-Strategie wird auf der Ministerkonferenz über Umwelt und Gesundheit präsentiert, die nächsten Juni in Budapest stattfindet. Im Bereich der Nahrungsmittelallergien sind indessen bereits Forschungen im Gange, die diese Strategie vorwegnehmen. Sie wurden auf die massive Beunruhigung in der Öffentlichkeit hin aufgenommen.

Die Furcht vor Allergien als Folge des Verzehrs von Erzeugnissen, die genetisch veränderte Soja- oder Maisprodukte enthalten, trägt wesentlich zum Misstrauen vieler Europäer gegenüber GVO bei. Die Diskussion beschränkt sich allerdings nicht auf diese Frage. Tatsächlich lässt die Globalisierung der Märkte die Möglichkeiten, neuartige Nahrungsmittel zu sich zu nehmen, um ein Vielfaches steigen. Die vor fünfzig Jahren noch praktisch unbekannten Erdnüsschen werden heute zu jedem Aperitif gereicht, ganz zu schweigen von Kiwis oder Nüssen aus Brasilien, die in jüngerer Zeit erhältlich wurden. Und nicht zuletzt sind die modernen Verfahren der Nahrungsmittelindustrie, insbesondere der Einsatz von Konservierungsmitteln, genauer unter die Lupe zu nehmen.

Die Vorstellung, dass die europäischen Verbraucher ein Recht auf sorgfältige Überwachung potenzieller allergischer Risiken neuer Lebensmittel sowie auf einschlägige Informationen haben, hat sich allgemein durchgesetzt. Allerdings braucht es für die Umsetzung einer solchen Regelung entsprechende technische Hilfsmittel. Dies hat zur Entwicklung verschiedener, von der Union unterstützter Projekte geführt (siehe Kasten).

„Oftmals weiß man nicht, wie viele Allergene in einem Lebensmittel vorhanden sein müssen, damit es eine allergische Reaktion auslöst. Erfahrungsgemäß variiert diese Menge von einem Patienten zum anderen zwischen 1 und 100 000“, erklärt Lars Poulen vom Labor für medizinische Allergie des Nationalen Universitätskrankenhauses Kopenhagen, Koordinator des Projekts FAREDAT (Food Allergy Risk Evaluation Based on Improved Diagnosis, Allergens and Test Methods).

Viele Leute halten sich zu Recht oder zu Unrecht für allergisch und passen ihre Lebensweise entsprechend an. Eine solche Selbstverordnung kann jedoch gefährlich werden, denn sie kann Mangelerscheinungen hervorrufen, falls die Ernährung unausgewogen ist. Vor allem verschließt sie sich jeglicher Ursachentherapie, die dem verantwortlichen Allergen oder den Allergenen auf den Grund gehen könnte.

Galen und GA2LEN
Die auf die Lebensmittelallergien gerichteten Forschungen erfassen allerdings nur einen Aspekt der durch den massiven Anstieg der Allergien aufgeworfenen Fragen. Ein echtes Verständnis dieser Erkrankungen und die Entwicklung von Behandlungsstrategien erfordert das Zusammenspiel einer Vielzahl von Fächern: Nahrungsmittelkunde, Genetik, Immunologie, Epidemiologie und natürlich medizinische Fachrichtungen wie Pneumologie, Dermatologie, Pädiatrie und ORL.

Darauf zielt das neue Exzellenznetz GA2LEN ab, das letzten Februar gestartet wurde. Sein vollständiger Name, Global Asthma and Allergy European Network, erinnert an den berühmten römischen Arzt Galenus (2. Jh. n. Chr.), der als erster begriff, dass die Luft durch die Nasenwege in die Lungen strömt. Das Besondere an GA2LEN ist, dass es nicht nur Forscher aus 14 Ländern der Union, der Schweiz und Norwegen vereint, sondern auch die wichtigsten von dem Problem betroffenen Akteure einschließt: die Kranken und die sie betreuenden Vertreter(innen) der Pflegeberufe. So führt das Projekt die European Academy of Allergology and Clinical Immunology (3 000 klinische Ärzte beziehungsweise 38 Vereinigungen aus dem ganzen Kontinent) und die European Federation of Allergy and Airways Diseases Associations (250 000 Mitglieder in 19 Ländern) zusammen. Das umfangreiche Vorhaben, für das ein Gesamtbudget von 29 Millionen Euro vorgesehen ist, wird von der Kommission mit 14,4 Millionen Euro unterstützt.

Die Hygiene-Hypothese
Milbe © Quelle : American Academy of Allergy Asthma & Immunology
Milbe

© Quelle : American Academy of Allergy Asthma & Immunology
Mithilfe dieser Unterstützung soll ein breit angelegtes Forschungsprogramm durchgeführt werden, das entlang neun Achsen verläuft, die die meisten ungelösten Rätsel der Verbreitung der Allergien aufgreifen. Warum treten Allergien zum Beispiel bei Kindern, die auf dem Land aufwachsen, weniger häufig auf? Manche Forscher vermuten, dass das Stadtleben, das eine geringere Belastung mit Pollen, Insekten und anderen natürlichen Immunogenen mit sich bringt, das Immunsystem träge macht, sodass es diese Antigene nicht mehr zu erkennen lernt. Vom Standpunkt dieser „Hygiene-Hypothese“ wäre die Verbreitung der Allergien eine unerwartete Kehrseite einer sehr auf Reinlichkeit bedachten Lebensweise. Diese Möglichkeit wird im Rahmen von GA2LEN überprüft; federführend sind Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität München (DE).

Eine weitere Gretchenfrage lautet: Warum leiden Büroangestellte häufiger unter Allergien als andere Erwerbstätige? Die Ursachen liegen vielleicht in den modernen Wandverkleidungen oder den Lösemitteln im Papier. An diesen Aspekten arbeitet unter anderem das Team des Instituto Municipal Investigacio Medica in Barcelona (ES), während des GA2LEN-Team und die Universität Utrecht (NL) die Innenluftbelastung (schlechte Luftzirkulation, Milben, Passivrauchen usw.) ins Visier nimmt.

Mädchen oder Junge?
Ein weiteres Rätsel wird vom Institut de la Science des Etudes et de la Recherche Médicale (INSERM – FR) entschlüsselt: Kleine Jungen sind häufiger von Allergien betroffen als kleine Mädchen, wobei sich die Geschlechterverteilung bis zur Adoleszenz wieder ausgleicht. Handelt es sich also um ein Phänomen, das mit dem physischen Geschlecht, etwa dem Hormonspiegel, in Verbindung steht, oder macht das Genus, das soziale Geschlecht, den Unterschied – etwa die Tatsache, dass Mädchen sich eher zu ihren Krankheiten äußern? Oder werden sie vom ärztlichen Personal weniger aufmerksam betreut als die Jungen? 

Die Liste der GA2LEN-Projekte ist noch lang. Sie reicht von Fragen der Veränderungen des Lungengewebes unter Asthmaeinfluss, denen die Universität Palermo (IT) nachgeht, über den Aufbau einer Allergiker-DNA-Bank, die das INSERM koordiniert, und den Austausch zwischen klinischen Ärzten in Europa über die ärztliche Betreuung, organisiert vom Karolinska Institutet Stockholm (SE), bis hin zur Rolle der klassischen Lebensmittelallergene wie Meeresfrüchte und Erdnüssen, ein Thema, das unter der Leitung der Universität Southampton (UK) erforscht wird.

Die Bedeutung der Diagnose
Diese breite Palette an Arbeiten lässt erkennen, wie wichtig es ist, dass auch die Verbesserung der Diagnosemethoden zentral in die Forschung einbezogen wird. Die bestehenden Tests beruhen auf der IgE-Synthese als Reaktion auf eine Antigenbelastung. Sie haben nur beschränkten Prognosewert, da manche Menschen IgE produzieren, ohne allergische Symptome zu entwickeln.

Diese drei Hindernisse werden die Forscher des GA2LEN-Netzes ausräumen müssen. „Ich bin zuversichtlich, dass wir binnen fünf Jahren einen einfachen Test in Händen haben werden, für den es vielleicht nur noch eine Träne oder einen Tropfen Speichel braucht. Das wird uns Aufschluss darüber geben, worauf und in welchem Ausmaß ein Kind allergisch ist“, meint Paul van Cauwenberge, Koordinator des Netzes an der Universität Gent (BE).


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      Alles über die Pflanzenproteine

    Eine der Schwierigkeiten bei der Erforschung von Lebensmittelallergien liegt in der Verzettelung der einschlägigen Informationen. Wenn ein Patient deutliche allergische Symptome zeigt, weiß man selten mit Bestimmtheit, welche Komponente des Lebensmittels dafür verantwortlich ist. Selbst die klinische Diagnose bleibt oftmals unscharf: Handelt es sich wirklich um eine Allergie? Oder um eine Anaphylaxie, das heißt eine extreme, manchmal tödliche Reaktion, die wenige Minuten nach dem Verzehr selbst geringster Mengen eines Lebensmittels ausgelöst wird? Oder liegt eine Lebensmittel-Unverträglichkeit vor? Diese Störung ist etwas völlig anderes als eine Allergie, sie äußert sich beispielsweise in Krämpfen und Kopfschmerzen, wie etwa bei der Intoleranz gegenüber dem Gluten in Getreideprodukten, oder in Durchfällen, wie bei der Intoleranz gegenüber der Laktose in der Milch.

    Beifußblättriges Traubenkraut Amerikanischer Amberbaum oder Satin-Nussbaum
    Beifußblättriges TraubenkrautAmerikanischer Amberbaum oder Satin-Nussbaum
    Maulbeerbaum Gemeines Knäuelgras
    MaulbeerbaumGemeines Knäuelgras
    Quelle: American Academy of Allergy, Asthma and Immunology


    Die Datenbank Protall gibt Antwort auf solche Fragen. Sie ist von einem Netz von 30 Forschern aus 12 Ländern der Europäischen Union und Israel – Spezialisten in Pflanzenbiologie, Nahrungsmittelwissenschaft und klinischer Allergologie – aufgebaut worden. Sie ist online kostenfrei zugänglich und umfasst praktisch alle verfügbaren Informationen über insgesamt 77 Allergene von 48 verschiedenen Pflanzenarten (klinische Beschreibung der Allergien, chemische Zusammensetzung und biochemische Eigenschaften der Allergene). Ein Vergleich dieser Moleküle ermöglichte die Bestimmung einiger gemeinsamer Eigenschaften. Es handelt sich dabei überwiegend um kleine, sehr stabile Proteine, die hitze- und säurebeständig sind und auch dem Abbau im Verdauungstrakt widerstehen. Die bessere Kenntnis der Biochemie der allergenen Moleküle schlägt sich in wichtigen Anwendungen nieder; so wird sie mit der Zeit erlauben, mögliche allergene Eigenschaften neuer Pflanzeneiweiße vorherzusagen oder auch neue Maßnahmen zur Risikominderung zu empfehlen, die oftmals sehr einfach sind (wie etwa Pfirsiche zu schälen, da die wichtigsten Allergene in der Haut stecken).

    Protall : Food allergens of plant origin the relationship between allergenic potential and biological activity

      Äpfel sind falsche Freunde

    “One apple a day keeps the doctor away” sagen die Briten. Dieses geflügelte Wort ist wissenschaftlich begründet, wie man heute weiß, doch es sollte nicht darüber hinwegtäuschen, dass diese in Europa am häufigsten angebaute Frucht oftmals auch allergen wirkt. Die Arbeiten des Safe-Projekts, das kürzlich abgeschlossen wurde, erlaubte die chemische Bestimmung von fünf Allergenen: vier in der Frucht, genannt Mal d 1 bis 4, und ein fünftes im Pollen. „Rund 10 % der Bevölkerung sind auf Pollen allergisch. Mehr als die Hälfte dieser Personen wird auch eine Allergie auf pflanzliche Nahrungsmittel entwickeln“, erklärt Karin Hoffman von der Abteilung für Pathophysiologie der Universität Wien (AT), Koordinatorin des Projekts. „Unsere Untersuchungen haben ein besseres Verständnis der Beziehungen zwischen den beiden Auslösertypen der Krankheit vermittelt.“

    Der epidemiologische Teilbereich von Safe, an dem sich österreichische, spanische, italienische, finnische, niederländische und Schweizer Labors beteiligten, hat zwei geografisch unterscheidbare allergische Tendenzen aufgezeigt: Reaktionen auf Pollen sind typisch für Nord- und Mitteleuropa, während in Südeuropa die Allergien auf die Früchte, aber nicht auf Pollen, vorherrschen. Die derzeitigen Forschungen konzentrieren sich auf die Bestimmung der Expressionsniveaus der verschiedenen Spielformen des Mal d bei den wichtigsten Apfelsorten und auf die Entwicklung von Nachweistests für diese Antigene in den Früchten sowie den daraus erzeugten Säften und Kompotten.

    Der Apfel enthält vier Allergene, ein Fünftes (siehe oben) steckt im Pollen. © Quelle: American Academy of Allergy, Asthma and ImmunologyDer Apfel enthält vier Allergene, ein Fünftes (siehe oben) steckt im Pollen.

    © Quelle: American Academy of Allergy, Asthma and Immunology
      Achtung, Pollen!

    Die Website des europäischen aerobiologischen Überwachungsnetzes vereinigt sämtliche Angaben, die von den Überwachungszentren für Allergierisiken in Europa zusammengetragen werden. Abgesehen vom laufend aktualisierten Informationsbulletin über die Pollenbelastung der Luft sind auf dieser Site auch jahreszeitliche Karten nach Pollen und Land sowie Erklärungen über jeden Typ allergener Pflanzen verfügbar. Ein Besuch lohnt sich ab Frühjahrsanfang unbedingt.

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