Berufliche Allergien. Monika Raulf

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1 Berufliche Allergien

2 Belastung/Exposition Beruf Arbeitsplatz Berufskrankheiten Berufskrankheiten: rechtliche Regelung auf Basis des Sozialgesetzbuches (SGB, VII 9) werden Erkrankungen bei Personen anerkannt, die einem erheblich höheren Grade als die übrige Bevölkerung schweren oder sehr schweren beruflichen Belastungen ausgesetzt werden lt. Rechtsprechung als Verursachung einer BK überwiegende Wahrscheinlichkeit des beruflichen Einwirkungsfaktors der Exposition berufliche Exposition private Lebensstilfaktoren und normale alters- und schicksalsbedingten Krankheiten 2

3 Berufskrankheit Allergie BK-Nr [5101/4301] Haut- und Atemwegserkrankungen Erkrankungen durch Isocyanate (Chemische Verbindungen, die zur Herstellung von Kunststoffen eingesetzt werden) Exogen-allergische Alveolitis (entzündliche Veränderung der Lungenbläschen) Durch allergisierende Stoffe verursachte obstruktive Atemwegserkrankung (inkl. Rhinopathien) Schwere oder wiederholt rückfällige Hauterkrankungen Allergieinduzierte anaphylaktische Reaktionen nach Latex-Sensibilisierung Österreich 177; ASVG- Liste

4 Berufskrankheiten-Statistik Fälle BK Fälle BK Jahr Jahr Verdacht anerkannte BK 4

5 Berufskrankheiten-Statistik Fälle BK Jahr Fälle BK Jahr Verdacht anerkannte BK 5

6 Work-related asthma (WRA) phenotypes Asthma caused by work = Occupational asthma (OA) Asthma exacerbated by work = work-exacerbated asthma (WEA) Irritant-induced asthma (IIA) Acute-single exposure RADS Non-acute multiple exposures Allergic Non-IgE-dependent IgE-dependent high-molecular weight inducers low-molecular weight inducers According to Moscato et al. 2011, Allergy 6

7 Hochmolekulare Stoffe Pflanzlichen Ursprungs Weizen-/Roggenmehl (Getreide) Naturlatex Holzstaub (Abachi, Robinie etc.) Soja Enzyme (Papain, Bromelain) Nutz- und Zierpflanzenpollen Gewürze Tierischen Ursprungs Haare, Urin, Speichel, Hautschuppen von Nutz- und Labortieren Insekten Fische, Schalen- und Krustentiere Enzyme, z.b. aus dem Pankreas Mikrobiellen Ursprungs Schimmelpilze Enzyme aus Pilzen, z.b. -Amylase, Xylanase, Lipasen, Proteasen 7

8 Niedrigmolekulare Stoffe Persulfate (in Haarfärbemitteln) Metalle und Metallsalze Chrom Kobalt Nickelsulfate Platin Chemikalien Säureanhydride (Prototyp: Trimellitsäure) Isocyanate (TDI, HDI, MDI) Acrylate, Methacrylate (künstliche Nägel) Ethylendiamin Medikamente (Antikörper, Cimetidine) 8

9 Arbeitsplätze mit Allergenexposition Gewerbe / Industriezweig Landwirtschaft Bäckereien, Mühlen Fischverarbeitung Tierfutter Pharmazeutische Industrie Labortierhaltung Gesundheitswesen Waschmittelherstellung Holzverarbeitung Kompostanlagen Zahlreiche andere Allergenquellen Rinderhaare, Pollen, Vorratsmilben Weizenmehl, Roggenmehl, Sojamehl, -Amylase, Xylanase, Vorratsmilben, Insekten Fischallergene Soja, Phytase Gummi arabicum, Enzyme Mausallergen, Rattenallergen Naturlatex Enzyme: Proteasen, Cellulasen, Lipasen, Amylasen Holzstaub Schimmelpilze, Bakterien Hausstaubmilben, Schimmelpilze, ubiquitäre Innenraumallergene 9

10 Häufigste Auslöser einer BK 4301 laut BK-DOK - Gewerbliche BGen (BK-Verdacht bestätigt 2014) 584 Fälle insgesamt Sonstiges 15,1% Mehl, Mehlprodukte, Teig-, Back-, Konditorware 63,7% Schimmelpilze 1,2% Enzyme 1,9% Desinfektionsmittel 1,9% Naturkautschuk (Latex) 0,5% Haarbehandlungsmittel 5,0% Obst, Gemüse, Pflanzen 2,4% Haare, Borsten, Federn, Horn von Tieren 6,0% Staub von Nahrungsoder Futtermitteln 2,4% 10

11 Berufskrankheit versus berufsbedingte Erkrankung Diagnose Erkrankung berufliche Faktoren - Verursachung - Verschlimmerung berufsbedinge Erkrankung sozialrechtliche Bedingungen Schwere/>2 Rezidive Zwang zur Tätigkeitsaufgabe Berufskrankheit (BK-Anzeige) 11

12 Problemfelder bei berufsbedingten Allergien Erkennen wir sie frühzeitig und finden wir den richtigen Auslöser der Beschwerden? Führen wir die Diagnostik mit den richtigen Testsubstanzen durch und welche Qualität haben sie? Was ist kommerziell verfügbar und was tun, wenn Allergene nicht verfügbar sind? Komponenten-aufgelöste Allergiediagnostik Falls verfügbar, welche Möglichkeiten bietet sie für die berufsbedingten Allergien? Haben sige-konzentrationen eine prädiktive Bedeutung für ein positives Expositionstestergebnis? 12

13 Stufenweises Vorgehen bei der Allergie-Diagnostik? Hauttest Anamnese Spezifischer Provokationstest In-vitro-Tests! arbeitsplatzbezogene Exposition unter kontrollierten Bedingungen sige und eventl. mehr sigg nur bei Verdacht EAA Sputumanalyse u.a. mit kommerziell verfügbaren Extrakten Krankengeschichte körperliches Check-up Röntgen Lungenfunktion Peak flow am Arbeitsplatz (PEF) 13

14 Anamnese Die Krankengeschichte des Patienten sollte einbezogen werden Arbeitsplatzanamnese - Branche - Aufgabenbereich - Exposition - Schutzmaßnahmen Vorkommen von Atemwegserkrankungen bei Kollegen Zeitlichen Zusammenhang zwischen Atemwegsbeschwerden und der Arbeit ermitteln Unterscheiden sich die Asthmasymptome in der arbeitsfreien Zeit (Wochenende oder Urlaub)? (Abgrenzung zum nicht-beruflichen Asthma) Gab es in der Zeit vor Beginn der Symptome Änderungen im Arbeitsprozess? (mögliche Exposition gegenüber neuen Stoffen) Gab es eine ungewöhnliche Exposition innerhalb der letzten 24 Std. vor Beginn der ersten Atemwegsbeschwerden am Arbeitsplatz? (Ausschluss von RADS oder irritativ-induziertem OA) Sind die Symptome der allergischen Rhinitis und/oder Konjunktivitis während der Arbeitszeit schlimmer? (HMW versus LMW) angelehnt an Dykewicz MS, JACI 2009; 123:

15 Was ist mit der Qualität der kommerziell verfügbar Extrakte? Sind sie ausreichend sensitiv? Negative control Histamine Wheat flour Rye flour -amylase Enzyme mix Enzyme mix -amylase Rye flour Wheat flour Histamine Negative control Model of the STADOCA standard-spt 15

16 Ergebnisse des STADOCA-Project 16

17 Hautprick-Testextrakte - Qualitätskontrolle SPT-Lösungen Roggenmehl: Protein- und Antigenanteil, SDS-Page Hersteller Protein [µg/ml] Antigen [U/ml] % positive SPT* 1 Test- Effizienz [%]* 2 A Bencard ,5 6,5 Marker A B C D B ALK-Abelló C Lofarma D Stallergènes * 1 STADOCA-Ergebnisse (Quaddelgröße 1,5 mm) * 2 STADOCA-Ergebnisse (Gold-Standard sige Roggen >0,35 ku/l) Die Qualität der Extrakte ist sehr wichtig für eine gute Diagnostik Task Force: STADOCA; Vortrag Vera van Kampen et al., Freitag,

18 spez. IgE-Nachweis 2. Anti-IgE Standard IgE Allergenextrakte Allergen- (Mix) Festphase In vitro- Testsysteme Einzelallergene - rekombinant -nativ zelluläre Teste Basophile CAST FlowCAST Histamin-Release PBMC LTT ergänzende Tests Einsatz nicht-invasiver Methoden bei Atemwegserkrankungen 18

19 Mehr als 300 Stoffe sind als berufliche Allergene beschrieben Was ist davon kommerziell verfügbar? 19

20 20

21 Was fehlt? Weitere Bäckerallergene: Weizenmehl, Roggenmehl., -Amylase (aus A. oryzae), Glucoamylase (aus A. niger), Xylanase (aus A. niger), Cellulase (aus A. niger) (Waschmittel-)Enyzme: Maxatase, Alcalase, Savinase (alle aus Bacillus), Carezyme (Cellulase aus Asp. spp), Termamyl ( -Amylase aus Bacillus), Phytase (aus A. niger; im Tierfutter) Hölzer: bis auf Abachi ist kein Holzstauballergen kommerziell in ausreichender Qualität verfügbar Rot: fehlende Diagnostik 21

22 Was tun, wenn Allergene nicht verfügbar sind? Berufsbedingte Typ I-Allergien - häufig Einzelfallbeschreibungen Standardisierte Extrakte fehlen Extraktherstellung aufwendig Ergänzende Tests sinnvoll Beispiel: Holzstaub-Allergene 22

23 Mehrstufige Extraktherstellung Holzextraktion mit unterschiedlichen Puffer-Systemen Abachi Ahorn Eiche IgE-bindende Proteine in Holz: in Abachiholz wurde Trip s 1, eine 38 Esche Mahagoni kda Chitinase, als erstes proteinogenes Holzallergen identifiziert [Allergy 2005,60:808-14] Reihe 1-3: Puffer (ph 6,4; ph 7,4; ph 8,4); Reihe 3-5: 0,5% Detergenz (CHAPS) im Puffer; Reihe 6-9: 50% EtOH im Puffer Dr. Sabine Kespohl IPA Bochum, Allergologie/Imm unologie 23

24 Extraktvergleich Spez. IgE-Messung: wässriger Extrakt vs. mehrstufiger Holzextrakt Wässriger, Detergenz und ethanolischer Holzextrakt [ku/l] 17,5 10 3,5 1 0,7 0,35 Verbesserung der in-vitro Diagnostik durch mehrstufiges Extraktionsverfahren bei Holzstaub Mansonia Zedar Limba Mahagoni Eiche Teak Fichte Buche Abachi Pinie 0,35 0,70 1 3,5 10 Wässriger Extrakt [ku/l] 17,5 24

25 Überprüfung neuer Antigene Biotinylierung von Allergenen bzw. Allergenextrakten und Kopplung an Streptavidin-ImmunoCAPs 25

26 Festphasenvergleich Spezifische IgE-Messung: EAST vs. ImmunoCAP 100 sige Streptavidin ImmunoCAP [ku/l] 50 Auswahl der Festphase ist entscheidend! 17,5 10 3,5 1 0,7 0,35 Abachiholzextrakt Eichenholzextrakt Buchenholzextrakt Robinienholzextrakt 0,1 Buchsbaumextrakt 0, sige EAST-Scheiben [ku/l] [Sander et al. Int Arch Allergy Immunol 2005,136:39-44] 26

27 Überprüfung neuer Antigene Biotinylierung von Allergenen bzw. Allergenextrakten und Kopplung an Streptavidin-ImmunoCAPs Erweiterung der Allergenpalette auch für den Einzelfall 27

28 Diagnostischer Algorithmus bei Verdacht auf Holzallergie Holzstaubextrakt + IgE-vermittelte Sensibilisierung Keine IgE-vermittelte Sensibilisierung Spezifizierung mittels CCDs + IgE-Epitope gegen Holz-Proteine + + IgE-Epitope auch gegen Glykostrukturen aus Holz CCD-Inhibitionstest Negative zelluläre Antigenstimulation Spezifizierung mittels BAT + Positive zelluläre Antigenstimulation Negative Histamin Freisetzung auf der Haut Spezifizierung mittels SPT/IDST + Positive Histamin Freisetzung auf der Haut Überweigend Glykostrukturen Überwiegend Proteine + + Klinisch relevante Holzsensibilisierung Klinisch stumme Holzsensibilisierung Klinisch relevante Holzsensibilisierung Klinisch stumme Holzsensibilisierung Klinisch relevante Holzsensibilisierung Klinisch stumme Holzsensibilisierung Klinisch relevante Holzsensibilisierung Evaluation der klinischen Relevanz der Holzstaubsensibilisierung durch Kalkulation aller in vitro-test Ergebnisse 28

29 Wie sieht es mit rekombinanten Allergenen aus? Von der Allergenquelle zum Allergenmolekül Allergenquelle Allergenextrakt Spezifische Allergenkomponente Kreuzreagierende Allergenkomponente Referring to Huss-Marp 29

30 Latexallergie Allergenquelle Naturgummilatex Allergens Hevea brasiliensis Hev b 1-15 Rekombinant verfügbar rhev b 1, 3, 5, 6.01, 6.02, 7, 8, 9, 10, 11, 12 Seren von Latexallergikern erkennen klar Hauptallergene. Rekombinante Einzelallergene dienen zur Bestimmung von Sensibilisierungsprofilen ( Komponenten-aufgelöste in vitro Diagnostik ). Verbesserung der in vitro-allergie-diagnostik durch Spiking des Extraktes mit einem stabilen rekombinanten Protein. 30

31 31

32 Wie sieht es mit rek. Weizenallergenen aus? Relevant für Bäckerasthma Tri a 15 (WMAI-0.28) Tri a 28 (WDAI-0.19) Tri a (WTAI-CM1) Tri a (WTAI-CM2) Tri a 30 (WTAI-CM3) Tri a (Profilin) Tri a (nsltp) Tri a 34 (GAPDH) Tri a 33 (Serpin) Tri a 31 (TPIS) Tri a 21 ( -Gliadin) Tri a 25 (Thioredoxin H) Tri a 19 (ω-5-gliadin)* Tri a (nsltp)* (*ThermoFisher) HRP- Meerrettichperoxidase (MMXF) MUXF (CCD; Bromelain) Binding to Streptavidin ImmunoCAPs Tri a 32 (1-cys-Peroxiredoxin) Tri a 27 (Thiol reductase) Peroxidase 1 Tri a 35 (Dehydrin) Tri a 39 (SPILA) Nach: Sander I, Rozynek P, Rihs HP, van Kampen V, Chew FT, Lee WS, Kotschy-Lang N, Merget R, Brüning T, Raulf-Heimsoth M: Allergy 2011; 66: Sander I, Rihs HP, Doekes G, Quirce S, Krop E, Rozynek P, van Kampen V, Merget R, Meurer U, Brüning T, Raulf M: J Allergy Clin Immunol 2015; 135:

33 Sensibilisierungsprofil von 101 symptomatischen Bäckern und 29 Kontrollen Tri a 27 (Thiolreductase) Tri a 28 (WDAI-0.19) Tri a (WTAI-CM1) Tri a 39 (SPILA) Tri a 25 (Thioredoxin H) Tri a (WTAI-CM2) Tri a 32 (1-cys-Per) Tri a 21 (a -Gliadin) Tri a 30 (WTAI-CM3) Tri a (nsltp9.1) Tri a 31 (TPIS) Tri a 15 (WMAI-0.28) Tri a 33 (Serpin) Tri a (Profilin) Tri a 34 (GAPDH) Tri a (nsltp) Peroxidase 1 Tri a 35 (Dehydrin) Tri a 19 ( 5-Gliadin) HRP MUXF 27% 24% 21% 18% 18% 17% 14% 14% 11% 10% 11% 11% 10% 7% 9% 8% Kein Hauptallergen detektierbar 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 7% 8% 5% 0% 5% 7% 3% 0% 2% 3% 1% 1% 22% 21% 28% Bäcker Kontrollen 55% 69% 33

34 Gruppierung der Allergene 1 allergen including CCD 1 recombinant allergen 80% 70% 76% 93% -Amylase inhibitor 7% 36% Bäcker nsltp 12% 14% Kontrollen CCD 26% 69% Profilin or MUXF 23% 86% of 6 allergens Tri a 21, 27, 28, 29.02, 32, 39 of 7 allergens Tri a 15, 21, 27, 28, 29.02, 32, 39 0% 0% 58% 59% Weizen-ImmunoCAP bei Bäckern ist zum Sensibilisierungsnachweis das Mittel der Wahl 34

35 DGAUM zur Indikation eines arbeitsbezogenen Expositionstests Der arbeitsplatzbezogene Inhalationstest (AIT) ist dann indiziert, wenn aufgrund anderer Informationen (Arbeitsanamnese, immunologischer bzw. allergologischer Befund) die Diagnose nicht eindeutig gestellt werden kann. Arbeitsmedizinische Leitlinien der DGAUM Arbeitsmed Sozialmed Umweltmed 40 (2005)

36 Welche Vorhersagekraft hat die spezifische IgE- Konzentration für den Verlauf eines Provokationstestes*? Weizen-Provokationstest mit 71 Bäckern Roggen-Provokationstest mit 95 Bäckern Weizen- und Roggen-spezifische IgE- Antikörper-Level wurden mit dem CAP-System- Test quantifiziert. *van Kampen V, Rabstein S, Sander I, Merget R, Brüning T, Broding HC, Keller C, Müsken H, Overlack A, Schultze- Werninghaus G, Walusiak J, Raulf-Heimsoth M: Prediction of challenge test results by flour-specific IgE and skin prick test in symptomatic bakers, Allergy 2008; 63:

37 100 Weizenmehl >100 ku/l Roggenmehl >100 ku/l Mehl-spezifisches IgE [ku/l] 10 1 Median: 2,32 ku/l Median: <0,35 ku/l Median: 3,30 ku/l Median: <0,35 ku/l 0,35 positiv n = 37 negativ n = 34 positiv n = 63 Spezifischer Expositionstest negativ n = 32 37

38 ROC-Kurve Weizenmehl 1,0 0,9 Sensitivität 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Weizen-spezifisches IgE: 0,37 ku/l Sensitivität: 0,86 Spezifität: PPV=0,74 0,67 Weizen-spezifisches IgE: 1,77 ku/l Sensitivität: 0,54 PPV=0,91 Spezifität: 0,94 sofern Weizenspezifisches IgE 2,32 ku/l PPV = 1,0 Sensitivität: 0,51 Spezifität: 1,0 0,2 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 - Spezifität Roggenmehl Roggen-sIgE 9,64 ku/l 38

39 Cut-off Wert bei PPV = 100%: 2.32 ku/l für sige Weizen und 9.64 ku/l für sige Roggen Hohe sige-weizen- bzw. Roggen-Konzentrationen und ein klarer positiver Hauttest haben bei symptomatischen Bäckern eine hohe prädiktive Bedeutung für ein positives Expositionstestergebnis. Expositionstest bei symptomatischen Bäckern mit eindeutiger Sensibilisierung gegen Mehl wird z.t. überflüssig. 39

40 Latex-sIgE vs. Provokation **** 4,9 0,36 Vandenplast, Raulf et al. 2016, Allergy sige-cut- Off [ku/l] Sensitivität [%] Spezifität [%] PPV NPV Youden- Index Likelihood ratio AUC Latex k82 1,12 85 (76-92) 76 (55-91) 92 (84-97) 61 (42-78) 0,61 (0,42-0,81) 3, (0,75-0,94) 40

41 Latex bzw. Hev b 5 + Hev b 6.01-sIgE vs. Provokation **** **** 4,9 0,36 4,6 0,12 7 Werte 0,0 Vandenplast, Raulf et al. 2016, Allergy sige-cut- Off [ku/l] Sensitivität [%] Spezifität [%] PPV NPV Youden- Index Likelihood ratio AUC Latex k82 1,12 85 (76-92) 76 (55-91) 92 (84-97) 61 (42-78) 0,61 (0,42-0,81) 3, (0,75-0,94) Summe Hev b 5 und Hev b , (69-87) 88 (69-97) 96 (88-99) 56 (40-72) 0,67 (0,5-0,84) 6,61 0,86 (0,77-0,94) 41

42 Reichenhaller Empfehlung Zum Provokationstest Ein eindeutiger Sensibilisierungsnachweis hat im Zusammenhang mit arbeitsplatzbezogenen asthmatischen Beschwerden einen hohen prädiktiven Wert für einen positiven Expositionstests. 42

43 Recommendations for Implementation of non-invasive methods for assessing airway inflammation caused by workplace-related allergens Induced sputum FeNO EBC Upper and lower airways nasal lavage

44 Vergleich der Eosinophile [%] im Sputum der drei Gruppen vor und nach Diisocyanat-Provokationstest 100 Responder Non-Responder Kontrollen p=0, % Eosinophile 1 p=0,02 p=0,01 p<0,0001 p<0,0001 0,1 vor 30 min nach 19 h nach Challengetest mit Diisocyanaten

45 Die Bedeutung des exhalierten NO (FeNO) (Surrogatmarker in Verbindung mit Atemwegsentzündungen) Sinnvolle nicht-invasive Methode für die Kontrolle einer Atemwegserkrankung Alternative zu induziertem Sputum, um die Entzündungen der Bronchien zu bewerten falls Sputumgewinnung nicht möglich ist. Sichere Hilfsmittel beim Monitoring und der Interpretation spezifischer bronchialer Provokationsteste mit Allergenen. Nützlich zur Identifizierung des allergischen Asthma- Phänotyps. Baatjes et al., 2013; van der Walt et al., 2013; Martini et al. 2012; Pedrosa et al., 2012 etc.

46 Zusammenfassung Eine Vielzahl von Berufsallergenen, häufig Einzelfallbeschreibungen selten Allergenaufklärung, daher individuelle Herstellung von Diagnostik z.t. erforderlich Erhöhte sige-konzentrationen, besonders bei symptomatischen Personen, sind gute Prädiktoren für einen positiven Provokationstest Molekulare Allergiediagnostik nur für Latex sinnvoll, für das Bäckerasthma keine relevanten Einzelallergene kommerziell verfügbar CCD-Reagenzien können als in vitro Screening-Tools zur Unterscheidung der echten Allergie von klinisch nicht-signifikant stark erhöhtem IgE genutzt werden Ergänzende Methoden (BAT, Inhibitionstest, Eosinophile im Sputum,, FeNO etc.) können die Diagnostik verbessern 46

47 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bochum, Germany 47