Environmental pollution and pollen allergy — a possible link

Summary

Microbial pathogens and certain chemical compounds are capable of inducing a stress response in plants (shown for bean, parsley, pea, potato) as shown by transcription of genes coding for pathogenesis-related proteins (PRP). Bet v 1, the major allergen from pollen of white birch (Betula verrucosa), was found by molecular cloning, to be highly homologous to these PRPs, suggesting a function in the stress response of white birch. Although Bet v 1-encoding mRNA, that could be translated in vitro, was present in leaves, immature male and mature female inflorescences as well as in callus tissue, the Bet v 1 protein could be detected not at all or only in scarce amounts in these tissues. Leaves from birch trees from environmentally stressed areas showed enhanced expression of Bet v 1 antigen. In contrast, leaves from birch trees from an unpolluted area did not contain Bet v 1 in significant amounts.

These data suggest that, in plants, stress conditions including environmental pollution may elicit enhanced expression of proteins that are potent inducers of an IgE response in man.

Zusammenfassung

Mikrobielle Pathogene und bestimmte chemische Verbindungen können in Pflanzen eine Streßantwort auslösen (belegt für Bohnen, Petersilie, Erbsen, Kartoffeln), was sich in der Transkription von Genen äußert, die für pathogenetisch relevante Proteine (PRP) kodieren. Bet v 1, das Hauptallergen der Pollen von Birken (Betula verrucosa), wurde geklont und erwies sich als weitgehend homolog mit diesen PRPs, was für eine Funktion in der Streßantwort der Birke spricht. Obwohl man in den Blättern, in unreifen männlichen und weiblichen Blütenständen sowie in Kallus Bet v 1-kodierende mRNA fand, die in vitro zur Translation fähig war, ließ sich das Bet v 1-Protein in diesen Geweben überhaupt nicht oder nur in geringen Mengen nachweisen. Birkenblätter aus schadstoffbelasteten Gebieten exprimierten verstärkt das Bet v 1-Antigen. Im Gegensatz dazu war der Bet v l-Gehalt in Blättern von Birken aus nicht schadstoffbelasteter Umgebung unbedeutend.

Diese Daten sprechen dafür, daß Pflanzen unter Streß — einschließlich Umweltschadstoffe — verstärkt Proteine exprimieren, die beim Menschen potente Induktoren einer IgE-Synthese sind.