Diagnostic value of wheat-associated protein-specific IgE assay in wheat-dependent exercise-induced anaphylaxis
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摘要:目的
评估不同小麦相关蛋白过敏原在小麦依赖-运动诱发的过敏反应(wheat-dependent exercise-induced anaphylaxis，WDEIA)诊断中的临床价值，完善WDEIA的实验室诊断方法。
方法收集31例疑似WDEIA患者，总结临床信息，检测小麦相关蛋白特异性IgE抗体，统计分析不同小麦相关蛋白特异性IgE抗体在WDEIA诊断中的灵敏度和特异度。
结果31例患者均曾在运动时发生严重过敏反应，有13例随访期间过敏，可诊断为WDEIA。小麦相关蛋白特异性IgE检测显示，20例患者有阳性反应，其中阳性率最高的为3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH），其次为ω-5醇溶蛋白和小麦花粉提取物。上述3种蛋白诊断性分析的灵敏度分别为53.8%、53.8%、23.1%；特异度分别为66.7%、88.3%、88.9%。ω-5醇溶蛋白联合小麦花粉提取物的灵敏度（76.9%）和特异度（72.2%）均较高。
结论WDEIA是一种罕见的严重过敏性疾病，以颜面水肿、全身性皮疹、呼吸困难、腹痛腹泻、冷汗和晕厥为主要表现。临床病史及随访对WDEIA的诊断至关重要，而小麦相关蛋白特异性IgE检测可为诊断WDEIA提供参考，其中ω-5醇溶蛋白和小麦花粉提取物联合检测具有最高的诊断价值。
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关键词:
- 小麦依赖-运动诱发的严重过敏反应 /
- 小麦 /
- 诊断试验 /
- 小麦花粉提取物 /
- ω-5醇溶蛋白
Abstract:ObjectiveTo assess the clinical value of different wheat-related protein allergens in the diagnosis of wheat-dependent exercise-induced anaphylaxis (WDEIA) and to improve the laboratory diagnostic method of WDEIA.
Methods31 patients with suspected WDEIA were collected, and their medical history and clinical symptoms were statistically summarized. Wheat-associated protein-specific IgE antibodies were tested, and their sensitivity and specificity in the diagnosis of WDEIA were statistically analyzed.
ResultsAll 31 patients had anaphylaxis during exercise, and 13 patients were allergic during follow-up and could be diagnosed as WDEIA. 20 patients had positive reactions to wheat-related protein-specific IgE testing, with the highest rate of positivity for 3-phosphoglyceraldehyde dehydrogenase (GAPDH), followed by ω-5 gliadin and wheat pollen extract. The sensitivity of these three proteins in the diagnostic analysis was 53.8%, 53.8%, and 23.1%, and the specificity was 66.7%, 88.3%, and 88.9%, respectively. ω-5 gliadin combined with wheat pollen extract had higher sensitivity (76.9%) and specificity (72.2%).
ConclusionsWDEIA is a rare and severe allergic disease with facial edema, generalized rash, dyspnea, abdominal pain and diarrhea, cold sweats and syncope as the main manifestations. Clinical history and follow-up are essential for the diagnosis of WDEIA, and wheat-related protein-specific IgE assay also provides an important reference for the diagnosis of WDEIA, with the combination of ω-5 alcoholic protein and wheat pollen extract having the highest diagnostic value.
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小麦依赖-运动诱发的过敏反应（wheat-dependent exercise-induced anaphylaxis，WDEIA）是在进食小麦后一定时间内再运动时出现一系列严重过敏反应，而单纯进食相关食物或单纯运动时一般不发作。发作时可表现为全身瘙痒、皮疹或水肿等皮肤黏膜症状，以及呼吸困难、胸闷、腹痛、腹泻、冷汗、低血压、晕厥等系统症状，甚至引起休克、死亡[1-2]。目前国内外已有相关病例报道，并已提出初步的诊断标准[3]。
通常认为，食物-运动联合激发试验阳性是诊断WDEIA的金标准，但因其存在一定的风险，临床中较少应用。因此，需要更为安全、便捷的检测方法，如检测小麦相关蛋白的特异性IgE（specific IgE, sIgE），因而评估其诊断价值具有临床意义。
目前，WDEIA的报道较少，其致敏蛋白和诊断方法的分析研究更为欠缺。所以，本研究将以31例疑似为WDEIA的患者为研究对象，通过收集临床资料、检测小麦相关蛋白sIgE抗体等方法，评估不同小麦相关蛋白的诊断意义，以期完善WDEIA的诊断方法。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
收集2016年10月至2021年1月在复旦大学附属华山医院皮肤科就诊的WDEIA疑似患者31例。确认所有患者在过敏反应发作前1周内未接触过酒精或非甾体抗炎药（NSAID）。统计病史等临床资料，进行小麦相关蛋白sIgE检测，并进行随访。本研究已通过复旦大学附属华山医院伦理委员会批准（编号：2016临审第268号），并获得每位受试者或监护人的书面知情同意书。
1.2 小麦相关蛋白过敏原特异性IgE检测
使用小麦特异性IgE检测试剂盒（德国EUROIMMUN公司，货号IS-1G015）进行检测。该试剂盒总共可针对17种小麦相关蛋白的sIgE抗体进行检测，包括麦麸提取物（f4）、小麦花粉提取物（g101）、抑制蛋白（Tri a 12）、非特异性脂转移蛋白（Tri a 14）、（单聚）α淀粉酶抑制剂（Tri a 15）、α-β麦醇溶蛋白（Tri a 21）、硫氧化还原蛋白（Tri a 25）、巯基还原酶及同源物（Tri a 27）、（二聚）α淀粉酶抑制剂（Tri a 28）、（四聚）α淀粉酶抑制剂（Tri a 29A/29B/30）、磷酸丙糖异构酶（Tri a 31）、1-半胱氨酸过氧化物酶（Tri a 32）、丝氨酸蛋白抑制剂（Tri a 33）、3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH，Tri a 34）、脱水蛋白（Tri a 35）、丝氨酸蛋白酶抑制样蛋白（Tri a 39）、ω-5醇溶蛋白（Tri a 19A/ 19B），其检测结果分为4种等级：阴性（-）、弱阳性（±）、阳性（+）、强阳性（++）。
2. 结果
2.1 临床信息
本次共收集31例WDEIA患者的临床资料，患者平均年龄（33.55±13.29）岁，多数（71%）患者的年龄小于40岁，男女比例无明显差异，过敏反应的发作次数为1~7次不等，发作次数小于4次的占多数（80.9%）。
WDEIA患者发作时的临床表现可分为皮肤黏膜症状（如红斑红疹、结膜症状、颜面水肿）和系统症状（冷汗、呼吸困难、腹痛、腹泻、意识障碍）。全部患者均出现了皮肤黏膜症状，且1名患者仅出现皮肤黏膜症状。系统症状出现的频率从高到低依次是呼吸困难（70.2%）、意识障碍（57.4%）、冷汗（51.1%）和腹痛腹泻（27.7%）。
2.2 小麦相关蛋白过敏原sIgE检测结果
共有31例疑似WDEIA的患者和13例健康对照者接受检测，疑似病例中有20例患者对小麦抗原有阳性反应，而健康对照者的检测结果均为阴性。
共检测17种小麦相关抗原，初步诊断为WDEIA的患者对其中的13种产生了阳性反应（表 1）。其中阳性率最高的为GAPDH（65%），其次为ω-5醇溶蛋白（50%）、小麦花粉提取物（25%）。
表 1 小麦过敏原特异性IgE检测指标 阳性数n (%) ± + ++ 3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH，Tri a 34) 13(65) 8 5 0 ω-5醇溶蛋白(Tri a 19A/19B) 10(50) 3 5 2 小麦花粉提取物(g101) 5(25) 2 3 0 巯基还原酶及同源物(Tri a 27) 4(20) 3 1 0 (四聚)α淀粉酶抑制剂(Tri a 29A/29B/30) 4(20) 3 1 0 磷酸丙糖异构酶(Tri a 31) 4(20) 3 1 0 麦麸提取物(f4) 3(15) 1 2 0 (单聚)α淀粉酶抑制剂(Tri a 15) 3(15) 3 0 0 α-β麦醇溶蛋白(Tri a 21) 3(15) 3 0 0 丝氨酸蛋白抑制剂(Tri a 33) 3(15) 3 0 0 (二聚)α淀粉酶抑制剂(Tri a 28) 2(10) 2 0 0 硫氧化还原蛋白(Tri a 25) 1(5) 0 1 0 丝氨酸蛋白酶抑制样蛋白(Tri a 39) 1(5) 1 0 0 α-淀粉酶抑制剂(Tri a 4) 0 0 0 0 抑制蛋白(Tri a 12) 0 0 0 0 非特异性脂转移蛋白(Tri a 14) 0 0 0 0 1-半胱氨酸过氧化物酶(Tri a 32) 0 0 0 0 脱水蛋白(Tri a 35) 0 0 0 0 2.3 随访观察
告知检测结果和诊断后，对20例高度疑似WDEIA及11例疑似WEDIA患者随访半年至1年。建议患者在运动前避免摄入小麦制品，并自备抗组胺药、吸入型β2受体激动剂或肾上腺素注射剂等。随访观察31例患者（图 1）。最终13例确诊，15例为其他过敏原诱发的严重过敏反应，3例病因不明。
2.4 小麦相关蛋白的灵敏度及特异度分析
本研究共检测13例确诊WDEIA病例和8例对照者的小麦相关蛋白sIgE抗体水平。根据检测结果和既往研究，选择分析GAPDH、ω-5醇溶蛋白、小麦花粉提取物以及组合后的灵敏度和特异度（表 2）。
表 2 小麦相关蛋白特异性IgE的灵敏度及特异度分析指标 WDEIA 对照组 灵敏度/% 特异度/% 阳性预测值/% 阴性预测值/% GAPDH 阳性 7 6 53.8 66.7 53.8 66.7 阴性 6 12 ω-5醇溶蛋白 阳性 7 3 53.8 83.3 70.0 71.4 阴性 6 15 小麦花粉提取物 阳性 3 2 23.1 88.9 60.0 61.5 阴性 10 16 GAPDH+ω-5醇溶蛋白 阳性 8 6 61.5 66.7 57.1 70.6 阴性 5 12 GAPDH+小麦花粉提取物 阳性 10 8 77.0 55.6 55.6 76.9 阴性 3 10 ω-5醇溶蛋白+小麦花粉提取物 阳性 10 5 77.0 72.2 66.7 81.3 阴性 3 13 GAPDH+ω-5醇溶蛋白+小麦花粉提取物 阳性 11 8 84.6 55.6 57.9 83.3 阴性 2 10 3. 讨论
WDEIA是一种特殊的食物依赖-运动诱发的严重过敏反应（FDEIA），其发病机制并不明确[4-5]，其临床表现为在摄入小麦并在其他辅助因素如运动、饮酒[6]后会出现过敏症状。目前尚无统一的WDEIA诊断标准，本组根据既往研究[3, 7]，采用诊断标准：（1）运动状态下发生严重过敏反应；（2）发作前6 h内曾进食小麦类食物；（3）通过IgE检测和/或皮肤试验可证实为小麦相关蛋白介导的速发型变态反应；（4）食物-运动联合激发试验阳性，或患者避免进食小麦或进食后不运动则不发病。满足第1、2条可诊断为疑似WDEIA，满足第1~3条可诊断为高度疑似WDEIA，满足第1、2、4条可确诊为WDEIA。本次研究中多数（71%）患者的年龄小于40岁，男女比例（13∶18）无明显差异，与既往研究[3, 7]结果一致。疾病发作时，所有患者均出现了皮肤黏膜症状，皮肤科往往为首诊科室。除此之外，疾病发作时也会累及全身系统，表现为冷汗、晕厥、呼吸困难和腹泻。其中累及心血管系统的最多（78.7%），消化系统的最少（27.7%），这一结果与其他研究者[8-10]及本课题组之前的研究[7]基本一致。
根据上述诊断标准，WDEIA辅助诊断方法可分为皮肤点刺试验、激发试验等体内试验，及小麦抗原sIgE抗体检测试验等体外试验。体内试验操作时要求较高，有一定的风险。但有研究[3]发现，传统的小麦抗原sIgE抗体检测在WDEIA的诊断试验中灵敏度并不高，考虑是由小麦分解后的产物引起过敏。本研究通过检测17种小麦相关抗原sIgE辅助诊断WDEIA，以评估不同种类的小麦相关蛋白在WDEIA中的诊断价值。
结果表明，31例疑似WDEIA患者中共20例（64.5%）患者小麦相关抗原sIgE检测阳性。但在随访中，该20例患者中仅12例可诊断为WDEIA。同时，在小麦抗原检测阴性的11例患者中，也有1例符合WDEIA的诊断。
再将该31例患者的小麦相关抗原sIgE的检测结果进行分析，发现确诊患者检出阳性率最高的为GAPDH（65%），其次为ω-5醇溶蛋白（50%）、小麦花粉提取物（25%），而麦麸提取物（f4）的阳性率仅为15%。进一步统计分析发现，GAPDH和ω-5醇溶蛋白的灵敏度较高，小麦花粉提取物的特异度最高。阳性预测值及阴性预测值最高的均为ω-5醇溶蛋白，分别为70%、71.4%。因此，本研究认为ω-5醇溶蛋白具有较高的诊断价值，这与既往相关研究[3, 8, 11]结果基本一致。同时，组合分析发现，ω-5醇溶蛋白联合小麦花粉提取物的灵敏度和特异度均较高，分别为76.9%和72.2%，诊断价值较高。但Jiang等[3]研究发现，面筋蛋白与ω-5醇溶蛋白相比诊断价值更高。但本次研究并未纳入面筋蛋白的sIgE检测。
GAPDH与WDEIA的相关性由本课题组首次发现[7]。该物质作为糖酵解和糖异生的关键酶，存在于绝大多数植物中。一种重要的芒果过敏原与小麦GAPDH的氨基酸序列具有86.2%的一致性，该研究[12]证明了GAPDH的过敏原特性，但其在WDEIA发生中的具体机制仍需进一步研究。
本研究中，小麦花粉提取物在高度疑似患者中阳性检出率最高，其灵敏度和特异度分别为23%和88.9%，并在联合ω-5醇溶蛋白分析时具有最高的诊断价值，是WDEIA辅助检查的有力补充。这也是首次发现小麦花粉过敏与WDEIA具有相关性。通常，小麦过敏原被分为非水溶性蛋白和水溶性蛋白。其中，非水溶性蛋白如麦胶蛋白、谷蛋白，被认为是WDEIA的主要抗原[13-15]。但是，有研究[16-18]发现，使用含水溶性小麦相关蛋白的外用产品也可诱导WDEIA的发生。笔者认为，外用产品导致WDEIA与“双重过敏原暴露假说”有关，而小麦花粉是否通过外接触的方式诱发WDEIA仍需进一步研究。除此之外，小麦花粉与草花粉具有高水平的交叉致敏作用[19]，而草花粉可诱导WDEIA的发生[20]。而过氧化物酶-1和β-葡萄糖苷酶是草花粉相关小麦过敏中的交叉反应性小麦过敏原[20]。由此推测，小麦花粉相关的WDEIA发生机制与草花粉相关的WDEIA可能具有相似性，但其具体的交叉反应性抗原仍需要进一步的检测。
WDEIA是一种机制不明的严重过敏性疾病，仅在进食小麦制品后进行运动时发生，并可累及皮肤黏膜及呼吸道等组织器官。对其诊断较为困难，除依据症状和病史外，小麦过敏原sIgE检测也可帮助确诊。GAPDH、ω-5醇溶蛋白、小麦花粉提取物是最常见的变应原，可对WDEIA的诊断提供重要的参考价值。其中，小麦花粉提取物是诊断WDEIA的有力补充，未来或可通过明确其具体的致敏蛋白，更有针对性地避免WDEIA或相关免疫交叉反应发生。WDEIA的诊断与处理应受到临床医生的重视，也值得研究。
利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。 -
表 1 小麦过敏原特异性IgE检测
指标 阳性数n (%) ± + ++ 3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH，Tri a 34) 13(65) 8 5 0 ω-5醇溶蛋白(Tri a 19A/19B) 10(50) 3 5 2 小麦花粉提取物(g101) 5(25) 2 3 0 巯基还原酶及同源物(Tri a 27) 4(20) 3 1 0 (四聚)α淀粉酶抑制剂(Tri a 29A/29B/30) 4(20) 3 1 0 磷酸丙糖异构酶(Tri a 31) 4(20) 3 1 0 麦麸提取物(f4) 3(15) 1 2 0 (单聚)α淀粉酶抑制剂(Tri a 15) 3(15) 3 0 0 α-β麦醇溶蛋白(Tri a 21) 3(15) 3 0 0 丝氨酸蛋白抑制剂(Tri a 33) 3(15) 3 0 0 (二聚)α淀粉酶抑制剂(Tri a 28) 2(10) 2 0 0 硫氧化还原蛋白(Tri a 25) 1(5) 0 1 0 丝氨酸蛋白酶抑制样蛋白(Tri a 39) 1(5) 1 0 0 α-淀粉酶抑制剂(Tri a 4) 0 0 0 0 抑制蛋白(Tri a 12) 0 0 0 0 非特异性脂转移蛋白(Tri a 14) 0 0 0 0 1-半胱氨酸过氧化物酶(Tri a 32) 0 0 0 0 脱水蛋白(Tri a 35) 0 0 0 0 
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表 2 小麦相关蛋白特异性IgE的灵敏度及特异度分析
指标 WDEIA 对照组 灵敏度/% 特异度/% 阳性预测值/% 阴性预测值/% GAPDH 阳性 7 6 53.8 66.7 53.8 66.7 阴性 6 12 ω-5醇溶蛋白 阳性 7 3 53.8 83.3 70.0 71.4 阴性 6 15 小麦花粉提取物 阳性 3 2 23.1 88.9 60.0 61.5 阴性 10 16 GAPDH+ω-5醇溶蛋白 阳性 8 6 61.5 66.7 57.1 70.6 阴性 5 12 GAPDH+小麦花粉提取物 阳性 10 8 77.0 55.6 55.6 76.9 阴性 3 10 ω-5醇溶蛋白+小麦花粉提取物 阳性 10 5 77.0 72.2 66.7 81.3 阴性 3 13 GAPDH+ω-5醇溶蛋白+小麦花粉提取物 阳性 11 8 84.6 55.6 57.9 83.3 阴性 2 10
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