The Development of Immune Responses and Allergy in Children from Farming and Non-farming Environments

Allergies have become a major public health problem in recent decades. Approximately 60 million people in Europe, and one billion worldwide, are affected by allergies. In Europe, approximately 30% of the population suffers from allergic rhinoconjunctivitis, approximately 20% from asthma, and 15% from allergic skin conditions. The farming environment has been shown to protect against allergies. In the present thesis, we studied the development of Immunoglobulin E (IgE) sensitization, allergic diseases, gut permeability and inflammation in children from farming and non-farming environments who participated in the PASTURE project (Protection against allergy: study in rural environments). Our results showed that early-age inflammation, measured with serum high-sensitivity C- reactive protein (hs-CRP) at the age of 1 year, was associated with decreased risk of IgE-sensitization at the age of 4.5 years. Our findings suggest that poor inflammatory response at infancy may predispose to IgE-sensitization. The allergy-protective effect of breastfeeding is debated. Our findings illustrated that increased breast milk soluble immunoglobulin A (sIgA) levels were associated with decreased risk of atopic dermatitis (AD) up to the age of 2 years. When the ingested dose of sIgA during the first year of life was considered, it was associated with decreased risk of AD up to ages of 2 and 4 years. Elevated sIgA levels in breast milk were associated with environmental factors indicating increased environmental microbial load. Serum immunoglobulin A (IgA) and immunoglobulin G (IgG) against cow s milk β- lactoglobulin (BLG) and wheat gliadin are induced by the antigen exposure, but the antibody levels are also affected by the gut permeability and inflammation. Elevated serum IgA or IgG antibody levels against BLG at the age of 1 year increased the risk of sensitization to at least one of the measured allergens or food allergens at the age of 6 years. Elevated levels of IgG against
TIIVISTELMÄ Viimeisten vuosikymmenten aikana allergioista on muodostunut huomattava terveysongelma. Arviolta 60 miljoonaa ihmistä Euroopassa ja miljardi ihmistä koko maailmassa kärsii allergioista. Jopa 30% eurooppalaisista kärsii allergisesta nuhasta ja siihen liittyvästä silmän sidekalvotulehduksesta, 20% astmasta ja 15% allergisista iho-oireista. Maatilaympäristöllä on havaittu olevan suojaava vaikutus allergioiden kehittymisessä. Tässä väitöskirjassa tutkittiin IgE- herkistymisen, allergisten sairauksien, suolen läpäisevyyden ja tulehduksen kehittymistä maatilaympäristöstä kotoisin olevilla lapsilla ja lapsilla, jotka eivät asuneet maatilaympäristössä. Lapset osallistuivat PASTURE- projektiin (Allergiasuoja: tutkimus maatilaympäristöissä). Tuloksemme osoittivat, että varhaisen iän tulehdusvaste, joka määritettiin seerumista herkkä C-reaktiivisen proteiinin (hs-CRP) - mittauksella yhden vuoden iässä, liittyi lapsen alentuneeseen riskiin olla IgE- herkistynyt 4.5 vuoden iässä. Tuloksemme viittaavat siihen, että heikko tulehdusvaste imeväisiässä voi altistaa IgE- herkistymiselle. Rintaruokinnan allergioilta suojaava vaikutus on herättänyt paljon keskustelua. Tuloksemme osoittavat äidinmaidon kohonneiden liukoisen immunoglobuliini A (sIgA)- pitoisuuksien laskevan atooppisen ihottuman riskiä 2 vuoden ikään mennessä, kun taas lapsen ensimmäisenä elinvuotena rintamaidon sIgA:n kohonnut kokonaismäärä vähensi atooppisen ihottuman riskiä sekä 2 ja 4 vuoden ikään mennessä. Kohonneet sIgA- pitoisuudet äidinmaidossa liittyivät ympäristötekijöihin, jotka viittaavat korkeisiin mikrobimääriin. Seerumin immunoglobuliini A (IgA) ja immunoglobuliini G (IgG) lehmänmaidon β- laktoglobuliinia (BLG) ja vehnän gliadiinia vastaan muodostuvat lapsen altistuessa näille ruoka-aineille. Vasta-aineiden pitoisuuteen vaikuttavaa myös suolen läpäisevyys ja tulehdus. Lapsilla, joilla seerumin IgA- tai IgG- vasta-ainepitoisuudet BLG:tä vastaan olivat kohonneet 1 vuoden iässä, oli kohonnut riski o