Seltene und neue Allergene: eine Herausforderung für Diagnostik und Prävention

Der Wandel von Arbeitsprozessen, Ernährungsgewohnheiten und Produktionstechnologien führt zunehmend zu einer Exposition gegenüber bislang untypischen beziehungsweise neuartigen Allergenen. Dadurch ergeben sich besondere Herausforderungen für die arbeitsmedizinische Diagnostik und Prävention. Eine Kasuistik aus dem Backgewerbe veranschaulicht die Problematik.

Hintergrund

Allergisch bedingte obstruktive Atemwegserkrankungen

Allergisch bedingte obstruktive Atemwegserkrankungen gehören zu den häufigsten anerkannten Berufskrankheiten in Deutschland. Typische Auslöser sind hochmolekulare Stoffe, in der Regel (Glyko-)Proteine, wie sie in Mehl- und Getreidestäuben, aber auch Nutz- und Labortierstäuben, Milben, Futtermittel- und Waschenzymen, Schimmelpilzen, Naturlatex und Holzstäuben vorkommen. Seltenere Auslöser sind niedermolekulare Stoffe, für die der immunologische Wirkmechanismus teilweise noch nicht vollständig geklärt ist. Dies sind Stoffe wie Isocyanate, Säureanhydride, Metalle und ihre Salze (z.B. Platinsalze), Ammoniumpersulfate sowie Wasch-, Bleich- und Fixiermittel im Friseurbereich, Desinfektionsmittel, Reinigungsmittel und Arzneistoffe. Aktuelle Studien sollen dazu beitragen, den immunologischen Wirkmechanismus auch von niedermolekularen Stoffen besser zu verstehen.^1,2

Im deutschen Berufskrankheitenrecht wird zwischen den „durch allergisierende Stoffe verursachten obstruktiven Atemwegserkrankungen (einschließlich Rhinopathie)“ (BK Nr. 4301; in Österreich: BK 30) mit etwa 1000 Anzeigen im Jahr (Anerkennungen und BK-Renten bewegen sich im niedrigen dreistelligen Bereich) und den „durch chemisch-irritativ oder toxisch bedingten obstruktiven Atemwegserkrankungen“ (BK Nr. 4302; in Österreich: BK 41) mit knapp 1500 Anzeigen im Jahr (Stand 2024) unterschieden. Beide Berufskrankheiten können mit ähnlichen klinischen Symptomen einhergehen und erfordern eine sorgfältige Arbeitsanamnese sowie eine qualitätsgesicherte arbeitsmedizinische/pneumologische und allergologische Diagnostik.

Herausforderungen der allergologischen Diagnostik

Besteht der Verdacht auf das Vorliegen eines Berufsasthmas (BK-Nr. 4301), sind zur Diagnosesicherung zunächst eine körperliche Untersuchung, eine Basis-Lungenfunktionsdiagnostik, ein unspezifischer Provokationstest und ggf. weitere nichtinvasive diagnostische Verfahren notwendig. Bei Verdacht auf eine Typ-I-Allergie ist ein Stufenschema in der Allergiediagnostik, bestehend aus Anamnese, Hauttest, In-vitro-Tests sowie spezifischer Provokationstestung, als Goldstandard etabliert.³ Eine große Bedeutung in der Allergiediagnostik hat der Haut-Pricktest, der ein schnelles, kostengünstiges und sensitives Verfahren zum Nachweis von Sensibilisierungen bzw. IgE-vermittelten beruflichen Allergien darstellt.

Ein wesentliches Problem ist jedoch die eingeschränkte Verfügbarkeit entsprechender Testallergene für berufsbedingte IgE-vermittelte Allergien. Um dem entgegenzusteuern, wurde in der Abteilung Allergologie/Immunologie unseres Institutes (IPA)ein Projekt mit dem Ziel einer nachhaltigen Verbesserung der Versorgungslage hinsichtlich standardisierter Testallergene etabliert.⁴ Gemeinsam mit den Trägern der gesetzlichen Unfallversicherung erfolgten eine Bedarfsermittlung und Prioritätensetzung, wobei für die erste Projektphase 20 relevante Berufsallergene identifiziert wurden.⁵ Hierzu zählen Weizen- und Roggenmehl, Alpha-Amylase, Glucoamylase, Vorratsmilben, einige relevante Hölzer, Tierepithelien und Schimmelpilze sowie Phytase, Fisch und Shrimps. Erste Ergebnisse zur Herstellung von Haut-Pricktestlösungen für Berufsallergene in einer Apotheke wurden hinsichtlich regulatorischer/rechtlicher Aspekte sowie der Qualität verschiedener Herstellungsverfahren publiziert.^6,7

Komplexe allergologische Diagnostik – Fallbeispiel einer Begutachtung

Anamnese

Zur Begutachtung zum Vorliegen einer BK-Nr. 4301 stellte sich im März 2024 im IPA ein 29-jähriger Bäcker vor, der seit 2011 im Backgewerbe tätig war, seit 2020 in einer Großbäckerei mit Schwerpunkt auf der Herstellung glutenfreier Brote. Der Versicherte war vor allem in der Teigherstellung tätig und seit April 2023 arbeitsunfähig wegen Beschwerden der Atemwege und der Haut. Ab 2022 entwickelte er progrediente, zunächst ausschließlich am Arbeitsplatz auftretende Luftnot. Die Beschwerden konnten anamnestisch gut auf spezifische Arbeitsprozesse eingegrenzt werden, leichte Beschwerden bestanden bei der Verwendung von Flohsamenschalen, ausgeprägte Atemwegsbeschwerden hingegen bei Verwendung von Kastanienerbsenschrot. Zunächst bestand Beschwerdefreiheit im Urlaub und im häuslichen Umfeld (bis auf eine saisonale Rhinokonjunktivitis), im Verlauf entwickelte sich eine ausgeprägte bronchiale Überempfindlichkeit auch im außerberuflichen Bereich.

Vermutetes Allergen

Eine Literaturrecherche zu „Kastanienerbse“ ergab keine eindeutigen Treffer, letztlich konnte aber ermittelt werden, dass es sich um eine geröstete gelbe Erbse, also um eine Hülsenfrucht (Fabaceae) handelt. Erbsen- bzw. Hülsenfrucht-assoziiertes Asthma bronchiale ist in der Literatur schon seit Langem beschrieben.⁸ Das im Backgewerbe verwendete Produkt „Kastanienerbse“ wird insbesondere als Sojaersatz im sogenannten Quellstück verwendet. Der Kastanienerbse wird ein hoher Proteingehalt von 20% nachgesagt sowie eine positive Auswirkung auf das Backgut, wie besonderer Biss, Frischhaltung und Toastaromen, weiterhin werden positive gesundheitliche Effekte postuliert.

Basisdiagnostik

Die im Rahmen der Begutachtung durchgeführte körperliche Untersuchung sowie die allgemeinen Blutwerte waren unauffällig. In der Basis-Lungenfunktionsdiagnostik war eine manifeste Atemwegsobstruktion nicht nachweisbar. Dagegen zeigte sich im unspezifischen inhalativen Provokationstest mit Methacholin eine signifikante obstruktive Reaktion i.S. einer mittelgradigen bronchialen Hyperreagibilität. Das fraktionierte exhalierte Stickstoffmonoxid (FeNO) lag mit 16ppb in einem unauffälligen Bereich, das Gesamt-IgE war auf 778kU/L deutlich erhöht. Im Haut-Pricktest zeigte sich eine Sensibilisierung gegen Hausstaubmilbe, Baumpollenmix (frühblühend) sowie Wiesenlieschgras.

Spezielle allergologische Diagnostik

Da für die verdächtigten Arbeitsstoffe – insbesondere Kastanienerbse – keine standardisierten Testallergene zur Verfügung stehen, wurden aus den Arbeitsplatzproben (Kastanienerbsenschrot, Flohsamenpulver, Eiweißpulver, Weizenschrot, Sojaschrot und Roggenschrot) individuelle Extrakte hergestellt (Abb. 1). Dazu erfolgten in der Abteilung Allergologie/Immunologie am IPA eine wässrige und ethanolische Extraktion nach standardisierten Protokollen, eine Qualitätsanalyse der Materialextrakte quantitativ mittels Bradford-Assay, qualitativ mittels SDS-Silber-PAGE und Kopplung der extrahierten Antigene an Streptavidin-ImmunoCAP für die serologische IgE-Bestimmung sowie die Herstellung steriler Allergentestlösungen für die Haut-Pricktestung bzw. organbezogene Provokationstestung.⁷

Im Haut-Pricktest mit Berufsallergenen zeigte sich eine deutlich signifikante Reaktion gegen Kastanienerbse bei geringen unspezifischen Reaktionen gegen die weiteren Berufsstoffe (Abb. 2). Dieser Befund bestätigte sich auch serologisch mit Nachweis einer CAP-Klasse 2 (2,73kU/L) gegen Kastanienerbse ohne weiteren Sensibilisierungsnachweis gegen Mehle oder Enzyme. Der Inhalationsscreen auf häufige Umweltallergene (sx1) war, wie nach der Haut-Pricktestung zu erwarten, positiv.

Spezifischer inhalativer Provokationstest mit Kastanienerbsen-Extrakt

Aufgrund der Befundlage erfolgte zur sicheren Kausalitätsbeurteilung ein inhalativer Provokationstest mit dem wässrigen Kastanienerbsenextrakt leitliniengerecht unter Anwendung eines Drei-Tage-Protokolls.⁹ Als Positivkriterien gelten ein Abfall der Einsekundenkapazität (FEV₁) um mindestens 20% der Basismessung oder eine Verdopplung des spezifischen Atemwegswiderstandes auf einen Wert von mindestens 2kPa*s. Als deutliche Hinweise auf eine eosinophile Entzündung werden ein Anstieg des FeNO um 13ppb, eine gesteigerte bronchiale Hyperreagibilität und eine Erhöhung der eosinophilen Granulozyten um 3% im Sputum 24 Stunden nach der Provokation angesehen.^10,11

Bodyplethysmografisch konnte in der achten Provokationsstufe (475μg kumuliert) ein signifikanter Anstieg des spezifischen Atemwegswiderstandes von 0,59 auf 2,1kPa*s registriert werden (Abb.3a). Auch spirometrisch zeigte sich ebenfalls in der achten Provokationsstufe eine signifikante Abnahme der FEV₁ von 4,56 auf 2,74L (Abb. 3b). Der inhalative Provokationstest mit Kastanienerbsenextrakt war somit als positiv zu bewerten. 24 Stunden nach Provokation konnte als zusätzliches Indiz einer spezifischen immunologischen Reaktion ein signifikanter Anstieg der eosinophilen Granulozyten im induzierten Sputum von 23% auf 36% dokumentiert werden. Ein signifikanter FeNO-Anstieg oder eine gesteigerte bronchiale Hyperreagibilität lagen nicht vor.

In der abschließenden gutachterlichen Bewertung erfolgte die Empfehlung zur Anerkennung der BK Nr. 4301 bei eindeutiger Sensibilisierung gegen Berufsallergene und positivem inhalativem Provokationstest mit Kastanienerbsenextrakt. Als Berufskrankheitenfolge konnte eine obstruktive Atemwegserkrankung i.S. einer bronchialen Hyperreagibilität objektiviert werden. Die BK-bedingte MdE (Minderung der Erwerbsfähigkeit) wurde bei symptomatischer bronchialer Hyperreagibilität gemäß der „Reichenhaller Empfehlung“ mit 20% bewertet.¹²

Diskussion

In der Literatur finden sich zunehmend Hinweise auf berufsbezogene Sensibilisierungen in der Nahrungsmittelherstellung, die auch durch einen Trend zur Ernährungsveränderung zu erklären sind. Berufsbezogene Allergien im Backgewerbe, auch Asthma bronchiale aufgrund seltener oder neuer Allergene, sind u.a. beschrieben nach Exposition gegenüber Lupinen, Flohsamenschalen, Quinoa und Buchweizen.^13–15 Auch der hier beschriebene Fall konnte international publiziert werden.¹⁶

Weitere neue Allergene in der Futter- und Lebensmittelherstellung sind die Folge u.a. neuartiger nachhaltiger Herstellungsprozesse, z.B. durch den Einsatz von Phytase in Schweine- und Hühnerfutter mit dem Ziel einer besseren Freisetzung von Energieträgern wie Phosphor.¹⁷ Ein anderes Beispiel ist die Verwendung von Transglutaminase in Formschinken und Fleischnuggets für bessere Festigkeit und Wasserbindung.¹⁸ Auch die zunehmende Produktion von Fleischersatzprodukten und die Verarbeitung essbarer Insekten bilden neue berufliche Risiken, da diese sowohl beim Verzehr als auch im Rahmen des Herstellungsprozesses allergische Erkrankungen verursachen können. So wurde erst kürzlich erstmals im Kontext der Lebensmittelforschung ein Fall einer beruflich erworbenen IgE-vermittelten Allergie gegen Tenebrio molitor nach inhalativer Exposition gegenüber Mehlwürmern beschrieben.¹⁹ Dabei stehen Produktionsprozesse und dadurch bedingte veränderte Allergenexpositionen am Arbeitsplatz nicht selten im Kontext von Klimawandel, Nachhaltigkeit und Klimaschutz.²⁰

Speziell im Backgewerbe werden zunehmend neuartige Produkte auf den Markt gebracht, die mit besserer Verträglichkeit und positiven gesundheitlichen Eigenschaften beworben werden und immer öfter in den Verkaufsregalen zu finden sind. Schlagworte wie „veganes Superfood-Brot“, „life-changing bread“, „Insektenbrot“, „glutenfrei, laktosefrei, vegan, natural“, „High-Protein-Eiweißbrot“ sind der Ausdruck einer Entwicklung, die uns zukünftig vor große Herausforderungen in der Diagnostik und Prävention beruflich bedingter Atemwegserkrankungen stellen wird.

Literatur: