食品免疫学导论课程论文
2011级食品质量与安全
学号：2011112046
姓名：徐洁
食物过敏与人体免疫的关系
前言
食物过敏(foodallergy)也称为食物变态反应或消化系统变态反应、过敏性胃肠炎等，是由于某种食物或食品添加剂等引起的IgE介导和非IgE介导的免疫反应，而导致消化系统内或全身性的变态反应。而免疫是人体的一种生理功能，人体依靠这种功能识别“自己”和“非己”成分，从而破坏和排斥进入人体的抗原物质，或人体本身所产生的损伤细胞和肿瘤细胞等，以维持人体的健康。抵抗或防止微生物或寄生物的感染或其它所不希望的生物侵入的状态。免疫涉及特异性成分和非特异性成分。非特异性成分不需要事先暴露，可以立刻响应，可以有效地防止各种病原体的入侵。特异性免疫是在主体的寿命期内发展起来的，是专门针对某个病原体的免疫。免疫学检测方法因特异性强、灵敏度高和操作简便的优点而备受青睐。本文介绍了部分国家和地区食物过敏原标签标注情况，食物过敏原免疫学检测技术，包括酶联免疫吸附法(ELISA)、免疫层析技术、生物传感器技术的研究进展和应用。
1．现状
食物过敏是一个世界性公共卫生问题。调查显示世界上约4％的人口对食物过敏。目前，已确定的过敏性食物多达180种以上，联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization，FAO)报告了90％以上食物过敏原存在于牛奶、鸡蛋、鱼、甲壳类水产品、花生、大豆、坚果类及小麦8大类食物中。为保护易感者健康，部分国家和地区对食物过敏原的标签标注进行了严格规定，并列入立法范围，因此食物过敏原的检测越来越重要。食物过敏原(Food allergen)检测技术根据检测目标物的不同，以分析全蛋白或酶解后肽段氨基酸序列的质谱技术、检测编码过敏原DNA片段的聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction，PCR)技术及分析过敏原性的免疫学检测技术为代表。而质谱存在操作费时、仪器昂贵、检测费用相对较高等缺点；PCR方法检测易因操作不当受到污染而产生假阳性结果，存在操作要求技术性强、费时等缺陷。由于质谱技术和PCR方法在便捷程度、检测速度等方面的局限使其难以满足市场应用的需求，因此，建立快速、高效、精确的食物过敏原检测方法显得尤为重要。以酶联免疫吸附法(Enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)、免疫层析技术(Lateral flow immunoassay，LFIA)、生物传感器技术为代表的免疫学检测(Immunoassay)方法因其特异性强、
灵敏度高及操作简便而备受青睐，目前在众多过敏原检测方法中应用最为广泛。
2.食物过敏原免疫学原理
食物过敏原为食物中引发或激起过敏反应的物质，通常为在特定食物中含有的含量丰富、天然存在的蛋白质。根据过敏原反应的速度及l临床特点等将致敏机制分为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，其中大部分食物过敏是由IgE介导的I型超敏反应，包括致敏和发敏两个阶段。一定量的过敏原可诱导易感个体产生足够量的IgE，IgE 通过血循环分布全身，并与肥大细胞、嗜碱性粒细胞膜表面特定的受体结合，从而使机体处于致敏状态。当再次接触含相同或相似过敏原成分的食品时，过敏原分子特异性识别致敏细胞膜表面的IgE，诱导细胞脱颗粒释放炎症介质而触发食物过敏症。一般症状包括呕吐、腹痛、腹泻等，也包括皮肤反应及呼吸道症状，甚至会出现系统性过敏性休克或者死亡l2 J，目前尚无有效的治疗方法。能引起过敏反应的食物蛋白部分可能是一些氨基酸在一级结构的简单延伸，或蛋白质的独特三维结构，分别称为线性和构象决定簇(构象表位)。食物过敏原免疫学检测技术的原理基于抗原决定簇和抗体超变区分子间的结构互补性与亲和性，使得抗原与抗体能够特异性结合，而过敏原的分离、鉴定、纯化及抗体的制备是实现食物过敏原免疫学检测的前提。利用过敏原的物理化学性质，采用硫酸铵沉淀、磷酸盐抽提等方法得到粗致敏蛋白提取液；聚丙酰胺凝胶电泳(SDS—PAGE)可使粗提液中不同相对分子质量的蛋白质得到分离；利用对食物过敏原过敏患者的血清或特异性单克隆抗体，通过免疫印迹(Western—bloting)法鉴定过敏原原性；依据致敏蛋白溶解度不同的硫酸铵沉淀、等电点沉淀、有机溶剂沉淀法，分子大小不同的凝胶过滤层析法，电荷差异不同的离子交换层析，配体的特异性亲和层析方法，疏水性不同的疏水层析法或几种方法的结合可得到纯化的食物过敏原。利用纯化的过敏原免疫兔子或小鼠等动物，抽取血清可得针对多种抗原决定簇的多克隆抗体；通过纯化过敏原免疫小鼠、融合免疫脾细胞和骨髓瘤细胞、克隆筛选、大量腹水制备可得到针对一种抗原决定簇的具有高度均一陛和可重复性的单克隆抗体，但需动物取血甚至杀死动物。由于鸡在其蛋中能富集抗体且免疫耐受性比哺乳动物好，所以从蛋黄中提取抗体是经济、方便、对动物友好的方法，得到的抗体可根据抗体类型，采用市售亲和层析柱纯化。过敏原的分离、鉴定、纯化及抗体的制备将为食物过敏原免疫学检测技术提供重要的技术支撑和物质基础。
3. 食物过敏原免疫学检测技术
3.1 酶联免疫吸附法
ELISA技术于20世纪70年代出现，是一种将抗原抗体反应的高度特异性和酶的高效催化作用相结合的免疫分析方法，其检测特异性源于抗原与抗体之间的特异性反应。目前其检测灵敏度一般可达到纳克级，若再加以全自动酶标仪的应用，ELISA方法的特异性和灵敏度还可进一步提高。ELISA方法是目前在食物过敏原的常规检测与筛选领域应用最广的免疫分析技术。ELISA的分类方法众多，主要技术类型有双抗体夹心法、间接法、捕获法和竞争法，其中，双抗夹心ELISA法和竞争ELISA法应用最为广泛。
3.2 免疫层析技术
免疫层析技术始于1990年Beggs等设计的人绒毛促性腺激素免疫胶体金层析系统，是ELISA技术原理的扩展应用，一般使用乳胶颗粒、胶体硒、胶体金以及脂质体等作为着色标记物。层析时，标记物与待测物之问形成的复合物被相应的配体捕获而聚集于硝化纤维膜上的检测线并呈现出标记物所带有的颜色，因此可通过纤维膜上显色条的有无、颜色的深浅和反射光线强弱等实现定性或定量检测。
3.3 生物传感器技术
自1967年科学家研制出第一个生物传感器葡萄糖传感器以来，生物传感器在食品安全方面如致病菌检测、抗生素残留检测、农兽药残留检测、毒素检测方面得到了广泛应用，但在食物过敏原检测方面的应用研究较少。生物传感器根据待测物质和分子识别元件特异性结合，发生生物化学反应，产生的生物学信息通过信号转换器转化为可以定量处理的电、光等信息，再经仪表放大和输出，从而达到分析和检测的目的，如靶分子(抗体或单链DNA分子等)固定在传感器芯片表面，可实时定量检测一一种或多种分子问的反应。
4.讨论及展望
近年来，随着人们对食物过敏意识的增强，部分国家和地区已建立严格的食品过敏原标签制度，并立法强制要求对食物过敏原进行标示，推动了食物过敏原检测技术的不断发展，
质谱技术能精确测定全蛋白或酶解后肽段的氨基酸序列，再根据相应数据库
确定致敏蛋白。液相／Z重串联四极杆质谱仪、高精度四极杆一飞行时问串联质谱仪、飞克级气相色谱／三重串联四极杆质谱联用仪、全新的代谢物谱库和软件平台使质谱技术的灵敏度有了新突破，但质谱技术鉴定过敏原多是结合高性能的分离纯化手段如双向电泳、液相色谱、毛细管电泳、场流分级等技术，存在操作费时、仪器昂贵、检测费用相对较高等缺点。PCR主要通过引物的特异性选择从而使具有一定同源性的DNA分子之间的交叉反应降低到最低，其灵敏度和特异性均较高，但经系列加工处理后食物样本中的DNA受损较大因而较难提取，且DNA 需经转录、翻译等过程才能表达为具有一定生物功能的蛋白质，而此过程又受诸多因素的影响。因此PCR检测的阳性结果只能说明食物中含有致敏因素，但不能反映食物的真正过敏性即人们摄入该食物后会产生过敏反应。传统PCR多是定性分析，随着PCR技术的发展，实时荧光PCR、PCR—ELISA法可实现定量检测，但即使商业PCR试剂盒也需7～8 h，较为费时。质谱技术和PCR方法因在便捷程度、检测速度等方面的局限性而难以满足市场的应用需求，食物过敏原的免疫学检测技术因较好的特异性、操作简便性和低成本等优点受到食品工业界的青睐。其中ELISA技术较为成熟，可实现多样本同时检测，目前应用也最为广泛，较适合于过敏原的常规筛选和检测；基于生物传感器的检测方法克服了以往酶法分析成本高和化学分析步骤繁琐的缺点，其检测结果不受颜色、浊度的影响，操作系统比较简单，容易实现自动分析和现场检测，因而较适合于大规模样本的实时高通量检测。免疫层析技术将免疫反应转移到玻璃纤维和硝化纤维膜上进行，从而省略了标记物的结合与分离过程及加样、洗涤步骤，因而操作简便、检测快速(一般少于30 rain)，通过肉眼观察即可实现定性或半定量检测，较适合于现场的实时检测和监管。目前国内尚无自主研发的食物过敏原免疫层析试剂盒产品，开发免疫层析的定性与定量检测将是今后食物过敏原检测技术的研究热点之一。
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