Аэропалинологический мониторинг приобретает все большую актуальность в современном мире, что во многом связано с появлением факторов среды, которые способны негативно сказываться на здоровье населения путем распространения через воздушные массы. Появление большинства респираторных аллергических заболеваний связано с воздействием на человека биологических и химических составляющих атмосферного воздуха. Немалую роль в росте числа аллергических заболеваний играет загрязнение всех сред обитания человека (воздуха, воды и почвы), а так же нервное напряжение, вызываемое несоответствием физиологических возможностей организма с постоянно возрастающим ускорением производственного процесса и т.д. [2]. Из всего спектра различных возбудителей аллергических заболеваний пыльца растений, а также некоторые виды спор грибов занимают значительное место, и по сей день сохраняют пьедестал первенства сильнейших аллергенов. Исходя из этого, одной из приоритетных задач аэропалинологического мониторинга является качественная и количественная состава воздуха, а также возможность прогнозирования его изменения.
Аэропалинология – направление палинологии, изучающее состав и закономерности формирования пыльцевого дождя, образованного совокупностью находящихся в воздухе пыльцевых зерен и спор. Пыльцевые зерна, благодаря содержанию в них специфических аллергенных белков, способны вызывать аллергические реакции разной степени сложности [2]. Данные эпидемиологических исследований показывают, что от 5 до 30% людей в общей популяции страдают пыльцевой аллергией. Многочисленные эпидемиологические исследования, проведенные в России, выявили высокий уровень распространения аллергических заболеваний – от 13 до 35% [2].
В связи с этим крайне важно уметь предсказывать скачки концентраций в воздухе наиболее опасных аллергенных типов пыльцевых зерен, что в конечном итоге позволяет предупредить население, страдающих полинозами. На данный момент наиболее эффективным методом отслеживания таких изменений является составление календарей цветения, практика использования которых уже показала свою эффективность, как за рубежом, так и в России. Практическая польза такого метода очевидна. Во-первых, больной в период цветения может отслеживать наиболее опасные, в плане аллергенного потенциала, типы пыльцы, что позволяет правильно составить курс приема необходимых препаратов. Во-вторых, точные данные о сроках цветения растений необходимы для профилактических мероприятий по снижению концентрации пыльцы в воздухе, для своевременной диагностики и лечения заболевания. Знание сроков цветения местных аллергенных растений, служащее хорошим ориентиром в повседневной практической деятельности аллерголога-клинициста, позволяет уменьшить аллергенную нагрузку у больных поллинозом.
Таким образом, главными задачами аэропалинологических исследований являются: выявление качественного и количественного состава пыльцевого дождя и особенностей его сезонной динамики; составление календарей пыления; изучение биологических особенностей цветения отдельных видов растений; изучение влияния абиотических и антропогенных факторов на особенности пыления, морфологию и аллергенные свойства пыльцевых зерен [3].
Система слежения, оповещения и оценки воздуха в западной Европе активно развивается с 60-х гг. XX в., в настоящее время насчитывается более 500 станций аэропалинологического мониторинга, в европейской части России работает 17 станций контроля за составом пыльцы [4]. В г.Казани данная программа начала реализовываться с 2014 года. Казань – город, в котором аллергология с середины 20 века начала активно развиваться как научное и практическое направление в медицине. Здесь работал основатель российской аллергологии Андрей Дмитриевич Адо, крупнейший учёный, создатель экспериментальной и клинической аллергологии в России и странах СНГ. В настоящее время пыльцевой мониторинг проводится на базе Казанского (Приволжского) Федерального университета Института Фундаментальной Медицины и Биологии совместно с Казанским НИИ эпидемиологии и микробиологии.
Целью данной работы было проведение аэропалинологической оценки качества воздуха в г. Казани для составления в дальнейшем календаря пыления основных аллергенно опасных видов растений.
Для проведения наблюдений по изучению качественного и количественного состава пыльцы в атмосферном воздухе использовался импактный пыльцеуловитель Lanzoni (Италия), который был установлен в северной части г.Казани. Пыльца и споры улавливались аппаратом Lanzoni в течение всего сезона пыления в период с середины марта до середины сентября, оседая на клейкую ленту, намотанную на активный барабан устройства. Лента предварительно порыта тонким слоем силикона, тем самым обеспечивая лучшую агрегацию пыльцы на поверхности.
Далее на основе ленты с осажденными на ней пыльцевыми зернами изготавливается препарат с использованием красителя [5]. Готовый и предварительно высушенный препарат рассматривается 4мя продольными трансектами в световой микроскоп при увеличении в 400 раз согласно общепринятым методикам. Определение пыльцы осуществлялось с использованием атласов. Палинологический анализ основан на различиях морфологической структуры пыльцевых зёрен и спор разных видов растений. Важными характеристиками для анализа являются размеры и форма пыльцевых зёрен и спор, типы апертур и их количество, виды скульптуры и текстуры.
Проблема аллергических заболеваний, вызванных пыльцой растений имеет ярко выраженный региональный характер. Распространенность аллергических реакций на пыльцу растений обусловлена разнообразием флоры, сроками цветения растений, степенью аллергенности их пыльцы, экологическими условиями региона. В связи с этим возникает необходимость разработки в каждом регионе научно обоснованного представления об аллергенных растениях и их пыльцевых комплексах. Зная сроки пыления отдельных видов растений, характерных для каждой климатогеографической зоны, можно, сопоставляя начало цветения тех или иных растений с началом заболевания, установить группу предполагаемых пыльцевых аллергенов, на которые больной реагирует.
На основании данных по концентрации пыльцевых зерен, принадлежащих к тому или иному роду/семейству растений за период пыления март-сентябрь 2019г. был составлен календарь пыления (Рис.1) с графическим изображением их класса аллергенности согласно их концентрации. За весь сезон пыления растений в 2019г в атмосферном воздухе г.Казани было зарегистрировано 28 различных типов пыльцевых зерен, из которых достоверно были определены 23 типов. Из них 15 типов относятся к древесным растениям, 8 типов – к травянистым. Таким образом, сезон мониторинга в 2019г. выявил намного больший состав пыльцевого облака, чем в предыдущем году.
Первые пыльцевые зерна в атмосферном воздухе были обнаружены еще во второй декаде марта, а именно пыльца древесных растений рода Betula, Corylus, Quercus robur, Tilia, а также сорного растения рода Ambrosia. В виду того, что сезон цветения большинства перечисленных из растений начинается в начале апреля, вероятнее всего данные пыльцевые зерна осели на землю еще с 2018г. и попали в атмосферу вместе с испарениями влаги с началом потепления.
.
В течение сезона пыления отмечались пыльцевые зерна насекомоопыляемых растений семейств Rubiaceae (Мареновые), Apiaceae (Зонтичные), Fabaceae (Бобовые), Asteraceae (Сложноцветные).
Особому контролю подвергалась пыльца растений, которая количественно преобладает в воздухе и имеет ярко выраженные аллергенные свойства. К ним относятся: Betula, Alnus, Corylus, Acer, Populus, Salix, Quercus, Fraxinus, Ulmus, Pinus, Picea, Ambrosia, Artemisia, Chenopodiaceae, Plantago, Poaceae, Rumex, Urtica.
За период наблюдения в составе пыльцевого спектра помимо самой пыльцы были обнаружены также споры грибов, среди которых достоверно определены споры 2 родов: Alternaria и Cladosporium, обладающих способностью вызывать аллергию.
Также были проанализированы данные календарей предыдущих лет мониторинга, а именно за 2017г. и 2018г. Исходя из сравнительного анализа, были замечены некоторые ключевые особенности. Из древесных растений доминантом по количеству пыльцевых зерен является род Betula. Именно в период пыления березы наблюдается набольший риск аллергических реакций. По оценке количества пыльцы травянистых растений за периоды исследований можно сделать вывод о большой степени вариабельности, что объясняется действием абиотических факторов и субъективными причинами, связанными с точностью определения и подсчета. Менее подверженной динамике оказалась концентрация пыльцы злаковых растений.
Интересным фактом в работе по изучению видового состава пыльцевого дождя явилось обнаружение пыльцы растений рода Ambrosia, в связи с тем, что сами растения в черте города Казани не встречаются.
Стоит также отметить, что пики пыления значительно смещаются, что в первую очередь связано с погодными условиями. Высшие точки пыления древесных растений выпали в 2019г. на 2 декаду мая, что особенно хорошо наблюдается у березы, а так же и у других древесных. Такие смещенные сроки, вероятнее всего, связаны более ранними сроками начала весны в 2019г. В 2019г. прогнозировался спад числа пыльцевых зерен рода Betula в виду цикличности пыления данного древесного растения, однако, мониторинг показал обратное. Были выявлены следующие особенности: период пыления был значительно более продолжительным, в сравнении с прошлым годом наблюдений; сравнительный статистический анализ выявил тенденцию к увеличению концентрации пыльцы рода Betula в сравнении с прошлыми наблюдениями (Рис.2b).
Пыльца злаковых растений встречалась более продолжительное время и оставалась на среднем уровне аллергенного риска вплоть до середины августа. Так же было выявлено, что концентрация злаковых пыльцевых в 2019г. достоверно выше, в сравнении с данными 2018г. наблюдений (Рис.2a).
Споры грибов рода Alternaria и Cladosporium присутствовали в атмосферном воздухе на момент 2019г. в концентрации среднего аллергенного риска. Тем не менее, наблюдалась тенденция к снижению средних показателей концентраций споровых грибов в атмосферном воздухе (Рис.3).
Список литературы
- ПыцкийВ. И. Аллергические заболевания / В. И. Пыцкий, Н. В. Адрианова, A.B. Артомасова- 3-е изд., перераб. и дополн.-М.: Триада-Х 1999- 470 с.
- АдоВ.А. Поллинозы: Повышенная чувствительность к пыльце / В. А. Адо, Н. Г. Астафьева. М.: Знание, 1991- 224 с.
- СевероваЕ. Э. Аэропалинология: современное состояние и перспективы развития / Е. Э. Северова // Палинология: Теория и практика: материалы XI всероссийской палинологической конференции.- Москва, 2005.- С. 234-235.
- Курманов, Р.Г. Палинология / Р.Г. Курманов, А.Р. Ишбирдин. – Уфа: РИЦ БашГУ, 2012. – 92 с.
- Соколов, С.М. Методика аэробиологических исследований пыльцы растений и спор грибов для составления календарей опыления / С.М. Соколов, Т.Е. Науменко, Т.Д. Гриценко и др. – Республика Беларусь, 2005. – 27 с.
Авторы
Вагапов Булат Тимурович
Студент 4 курса, КФУ / Институт фундаментальной медицины и биологии / Кафедра биоэкологии, гигиены и общественного здоровья
Ибрагимова Кадрия Камилевна
Доцент, к.б.н., КФУ / Институт фундаментальной медицины и биологии / Кафедра биоэкологии, гиги