Wpływ czynników środowiskowych na modyfikacje ekspozycji na alergeny pyłkowe

PRACE POGLĄDOWE

Dorota MYSZKOWSKA Monika ZIEMIANIN EwaCZARNOBILSKA

Wpływ czynników środowiskowych na

modyfikacje ekspozycji na alergeny pyłkowe

The influence of environmental factors on the pollen allergen exposure

ZakładAlergologii Klinicznej i Środowiskowej Katedra Toksykologii i Chorób

Środowiskowych

Uniwersytet Jagielloński Collegium Medicum Kierownik:

Dr hab. n. med. Ewa Czarnobilska,prof. UJ

Dodatkowe słowakluczowe:

alergeny pyłkowe sezony pyłkowe alergiawziewna

zanieczyszczeniepowietrza profilaktyka

Additionalkeywords:

pollen allergens pollen seasons inhalant allergy air pollution prevention treatment

Autorzy niedeklarują konfliktu interesów

Otrzymano:15. 10.2017 Zaakceptowano: 14. 11. 2017

Adres dokorespondencji:

Mgr Monika Ziemianin

Zakład AlergologiiKlinicznej i Środowiskowej PracowniaAlergologiczno-lmmunologiczna i Czynności Układu Oddechowego 31-531 Kraków

ul. Śniadeckich10 tel. 12424 88 89/87 98 monika. wandas@uj.edu.pl

Narastający problem ekspozycji na zanieczyszczenia antropogenicz­

ne, często łączony jest z nasileniem objawów alergii wziewnej, w tym aler­

gicznego nieżytu nosa (ANN), zwłasz­

cza u osób uczulonych na alergeny pyłku roślin. Składowe zanieczysz­

czeń wywołują nie tylko niespecy­

ficzną reakcję podrażnienia, ale także mają wpływ na odpowiedź immunolo­

giczną organizmu, w tym za pośred­

nictwem przeciwciał IgE.

Coraz liczniej pojawiają się do­

niesienia o wpływie bezpośrednim zanieczyszczeń, np. tlenków azotu, ozonu na strukturę białek zawartych w materiale pyłkowym, co może mo­

dyfikować ich potencjał alergenny.

Potwierdzane są także zjawiska zwią­

zane z pośrednim wpływem zmian klimatu na sezony pyłkowe, w tym wydłużanie czasu ich trwania (czasu ekspozycji na alergeny w powietrzu), wzrost intensywności pylenia, czy po­

szerzanie zasięgów naturalnych wy­

stępowania roślin, zwłaszcza inwa­

zyjnych, obejmujących także rodzaje silnie alergenne.

Skutki powyższych zjawisk mają ewidentny wpływ na kliniczną odpo­

wiedź ze strony osób z chorobami alergicznymi dróg oddechowych, co powinno w przyszłości skutkować modyfikacją terapii alergii wziewnej oraz wpływać na politykę i plano­

wanie ochrony zdrowia publicznego i zagospodarowania przestrzennego w miastach.

Wstęp

Poznanie etiologii alergii pyłkowej (alergicznego nieżytu nosa, ANN) było punktem wyjścia do oceny i monitorowania ekspozycji alergenowej.W roku 1873 C. H.

Blackley i W. Wilson wykazali zależność pomiędzy nasileniem się objawów choroby iliczbą ziarenpyłku znajdującychsię w po­

wietrzu [1]. Kontrola stężenia pyłku roślin alergennych jest istotna przy diagnostyce i leczeniu (zwłaszcza immunoterapii)aler­

gii pyłkowejoraz astmy oskrzelowej, a tak­ że dla prawidłowo prowadzonej profilaktyki tychschorzeń [2, 3].

Sieci stacji pomiarów stężenia pyłku w powietrzu obejmują swoim zasięgiem wszystkie kontynenty (https://sites.google. com/site/aerobiologyinternational), a wyniki

The growing problem of expo­

sure to anthropogenic pollution is often associated with the severity of symptoms of inhalant allergy, includ­

ing allergic rhinitis (AR), especially in people sensitive to pollen allergens.

The composition of pollution not only causes non-specific irritation, but also affects the immune response of the human body through the media­

tion of IgE antibodies.

More and more reports of direct effects of pollutants, such as nitro­

gen oxides, ozone on the structure of proteins contained in pollen has been published. Pollutants may modify the proteins allergenic potency. The phe­

nomena related to the indirect influ­

ence of climate change on pollen sea­

sons are also confirmed by extending of the pollen season duration (time of exposure to airborne allergens), the increasing intensity of pollination, or widening of the natural range of plants, especially invasive ones, of a high allergenicity.

The effects of these phenomena have a clear impact on the clinical re­

sponse of people with respiratory al­

lergy, which should result in the modi­

fication of the inhalant allergy therapy and policy of public health and urban spatial planning in the future.

obserwacji aerobiologicznych służą do oce­ ny aktualnego narażenia, prognozowania sezonów pyłkowych oraz oceny sezonów z okresów poprzedzających. Tegotypu ana­

lizy wskazują na prawidłowości w dynamice sezonów, czasie ich występowania, czy wy­ sokości stężenia pyłku w poszczególnych sezonach [4-10]. Zmienność sezonówpył­

kowychjest tłumaczona główniewpływem czynników meteorologicznych, zmian szaty roślinnej, czy warunków geomorfologicz­ nych [11-14]. Jednak oprócz tych czynników coraz częściej podnoszony jest problem wpływu zanieczyszczeń antropogenicznych na strukturę i właściwości alergenne pyłku roślin transportowanego z masami powie­ trza, co wpływa na ekspozycję pyłkową w stosunkudo osób uczulonych.

Badania epidemiologiczne prowa­

dzone od II poł. XX wieku w Europie i na świecie wskazały na szybkiwzrost wystę­

powania chorób alergicznych, zwłaszcza dróg oddechowychi skóry, określany jako

„pierwszafala alergii", a częstość ich wy­ stępowaniaw populacji szacuje sięna15- 30%[15]. W cytowanej pracy autorzyzada­

ją pytanie„Why are allergies increasing? ", dodając do takich czynnikówjakskłonność genetyczna, indywidulana wrażliwość na naturalne alergeny, także zanieczyszcze­

nia nieorganiczne, czyspaliny Diesla(DEP - DieselExhaust Particles).

Pierwsze doniesienia dotyczące wpły­ wu zanieczyszczeń antropogenicznych na cząstki biologiczne w powietrzu pochodzą z końcalat80-tych XX w.,kiedy Ischizaki et al. [16], opisałtzw. eksperymentjapoński, polegający na wzroście częstości uczu­ lenia na alergeny pyłku cedru, z 5% na 13, 2% po zbudowaniu autostradwmiejscu wyciętych lasówcedrowych,a Miyamoto et al. [17] prześledziłdane epidemiologiczne występowania uczulenia na cedr wJapo­ nii. Wykazanotakże, w warunkach ekspe­ rymentalnych na myszach, że cząsteczki DEP mogą powodować wzrost produkcji przeciwciał IgE odpowiedzialnych zareak­

cje alergiczną I typuwg Gella i Coombsa [18] oraz wprowadzono pojęcie allergotok- sykologii[19].

Powyższe uwagi wskazują, że ocena narażenia na naturalne alergeny pyłkowe to złożony problem związany w konse­

kwencjiz obiektywną oceną stanu klinicz­

nego pacjenta. Aktualnie, przy sprawnie funkcjonujących sieciach monitoringu pył­

kowego obiektywizacja oceny narażenia na alergeny powietrznopochodne i ana­ liza skuteczności terapii w minionym se­

zonie na tle ekspozycji pyłkowej stają się powszechne w praktyce alergologicznej.

Jednak kolejnym problemem w ocenie narażenia, zwłaszcza w dużych miastach o wysokim stopniu zanieczyszczenia po­

wietrza staje się coraz częściej potwier­

dzany wpływ zanieczyszczeń na alergeny naturalne ipośrednio na poziom objawów alergii wziewnej u osób uczulonych [20- 25].

Celem pracy jest omówieniedoniesień literaturowych natemat wpływu czynników środowiskowych na modyfikację ekspozy­ cji na naturalnealergeny pyłkowe.

Ocena narażenia na alergeny pyłko­

we - zastosowanie monitoringu aerobio- logicznego

W badaniach aerobiologicznych bar­ dzo dużą rolę odgrywa tzw. monitoring aeropalinologiczny, polegający na syste­

matycznym oznaczaniu stężenia ziaren pyłku roślin i zarodników grzybóww po­

wietrzu. Badaniaprowadzone sądwiema metodami pomiarowymi: grawimetryczną (opadową) i wolumetryczną (objętościo­ wą),która jest rekomendowana przez Eu­ ropejskie Towarzystwo Aerobiologii [26].

W metodzie tej stosuje się specjalistyczne aparaty typu Hirsta, wychwytującecząstki biologiczne z powietrza, materiał poosa­

dzeniu na lepnej taśmie poddawany jest analizie mikroskopowej, a wynik analizy

jest przedstawiany jako stężenie pyłku w 1m3 powietrza/24 godziny. Obecnie wprowadzane są także aparaty automa­ tyczne, zliczając ziarna pyłku w przepły­

wającym powietrza dzięki zastosowaniu wiązki laserowej, albo cytometrii przepły­

wowej [27, 28].

Zastosowanie monitoringu aerobiolo- gicznego w alergologii należy rozpatrywać w kilkuaspektach: (i) w diagnostyce ANN; (ii) w monitorowaniu leczenia i oceny skutecz­ ności terapii; (iii) wprofilaktyceANN. Klasy­ fikacja alergicznego nieżytu nosa (ANN), według zaleceńARIA (Allergic Rhinitis and its Impact on Asthma)[29, 30]opiera się na określeniuczasu trwania objawów iichna­

tężenia,a w kolejności na etiologii objawów, co znajduje odzwierciedlenie w różnego typu systemach monitorowania pacjenta z ANN.

Diagnostyka alergii pyłkowej

Jednymz elementówdiagnostyki cho­

rób alergicznych jest ustalenieźródła aler- genu/ów, na które pacjent jest uczulony, gdyż jest to podstawa do celowanej dia­

gnostyki alergologicznej. Ponadto wiedza taka jest konieczna dla wskazania, które źródła alergenów należy wyeliminować ze środowiska pacjentalubzdecydowanie ograniczyć ich ekspozycję.

Wyniki wieloletnich pomiarów prowa­

dzonych w ramach Europejskiej Sieci Ae- roalergenów (EAN - EuropeanAeroaller- gen Network) wskazują, że do głównych alergenów roślinnych w Europie należą:

brzoza, trawy, bylica, oliwka, Parietaria, w tym w krajach śródziemnomorskich (Hiszpania, Włochy) głównym alerge­

nem jest oliwka, stanowiąca szczególny problem w południowej części Hiszpanii (Andaluzja), natomiast w krajach skan­

dynawskich największy procent pacjen­ tów reaguje wiosną na alergeny brzozy.

Z kolei w Ameryce Północnej dominują jako źródła alergenów: ambrozja, trawy, pokrzywa [31].

Wyniki programu “Epidemiologia Cho­ rób Alergicznych w Polsce -ECAP” prze­

prowadzonego w latach 2006-2008 wska­

zują, żealergicznynieżyt nosa (ANN) był potwierdzony u 22, 44% badanych (wtym 23, 6% w grupie 6-7latków; 24, 6% w gru­ pie 13-14 latków i u 21, 0% dorosłych), a najniższy wskaźnik występowania od­

notowano w regionie wiejskim (16, 0%) [32]. Najczęstszym powodem objawów ANN było uczulenie naalergeny roztoczy kurzu domowego i kolejno na pyłek traw, drzew i bylicy, co potwierdzajątakże inni autorzy [33].W badaniach prowadzonych w Krakowie, potwierdzono alergicznynie­ żyt nosa (ANN)uprawie 30% dzieci i25%

młodzieży [24].

Regularne pomiary umożliwiają wy­

krycie lokalnych, czasem nietypowych źródeł alergenów. Stwierdzono, żew Pol­ sce północno-zachodniej, za reakcje aler­

giczne u osób uczulonych na bylice (Ar­ temisia), mogą być odpowiedzialne trzy gatunki: Artemisia vulgaris,A.absinthium i A. campestris, która szczególnie może być przyczyną reakcji w okresie późne­

go lata [34]. Z punktu widzenia klinicz­

nego, powyższe wyniki stanowią cenny wkład w zjawisko współwystępowania sezonów pyłkowych bylicy i ambrozji, roślin zielnych należących do tej samej rodziny Asteraceae, któresą źródłemsil­

nych alergenów wziewnych. Jakkolwiek uczulenie nabylicę jest w Polsce zjawi­ skiem znanym i łączonym ze znaczeniem klinicznych, tak w przypadku ambrozji większość pacjentów wykazujących do­

datnie testy skórne, niezgłaszaobjawów klinicznych lub nie łączy ich z naraże­

niem na pyłekambrozji. Badania z terenu Polski wskazują, że współwystępowanie sezonów pyłkowych obu taksonów zale­ ży odrodzaju napływu mas powietrzado Polski. W poszczególnych latach zdarza­

jąsię sytuacje, gdy dniz ziarnami pyłku Ambrosia >10 pg/m3 występują razem z sezonem pyłku Artemisia [35]. Współ­ występowanie pyłku obydwu rodzajów może nasilać objawy kliniczne, zwłasz­

cza u osób uczulonych na te alergeny, jak i na objawy krzyżowe [36].

Stosowanie lekówobjawowych i ocena skuteczności terapii

Wiedza na temat zmienności sezo­

nów pyłkowych roślin pozwala na obiek­ tywną ocenę skuteczności terapii, co potwierdziły badania przeprowadzone w Krakowie [2]. Wykazano, że ocena skuteczności stosowanego leku oparta jedynie na analizie zmian wskaźnika ob­ jawów może być nieobiektywna w około 30% przypadków.

Przyjmowanie leków objawowych za­ lecane jest przed sezonem pyłkowym, dlatego istotne jest ustalenie początku sezonu. Służątemu modele prognostycz­ ne długoterminoweoparte nawieloletnich danych pyłkowych i meteorologicznych.

Spośród drzew najczęściej opracowywa­ ne są modele prognozujące sezony pył­ kowe brzozy [37-41], dębu [42, 43] i oliwki [44], dla których początek sezonu jest war­

tością względnie stałą. W przypadku drzew wczesnowiosennych, jak olsza i leszczyna, zmienność początku sezonu jest najwięk­

sza (dochodzi do 80%), co stanowi pro­

blem predykcyjny, stąd rzadko prezento­

wany [45], natomiast z punktu widzenia klinicznego, ta cecha sezonu jest bardzo ważna dla rozpoczęcia odczulania przed- sezonowego i profilaktyki u pacjentów z ANN.

Monitorowanie i ocena skuteczności swoistej immunoterapii (AIT)

Zaplanowanie terminu rozpoczęcia odczulania przedsezonowego oraz osią­ gnięcie odpowiednio wysokiej dawki su­ marycznej jestzwiązane z przewidywanym i aktualnym stężeniem pyłku danego tak- sonu. W przypadku AIT całorocznej pro­ wadzonej alergenami pyłkowymi dawka dobieranajestw zależności odaktualnego stężenia pyłku.

Monitorowanie immunoterapii zgod­ nie z aktualnym stężeniem pyłku jest oparte na dostępiedo komunikatów pył­

kowych. Modele krótkoterminowe służą do prognozowania stężenia pyłku w se­ zonie pyłkowym [38,39,40,42,46]. Wspól­

ne prace środowiska aerobiologicznego (w ramach EuropejskiejSieci Aeroalerge- nów, EAN) i medycznego (EAACI - Eu­ ropean Academy of Allergy and Clinical Immunology), doprowadziły do publikacji zasad oceny stężenia pyłku roślin aler- gennych dla optymalnego prowadzenia immunoterapii [47].

Profilaktyka

Profilaktyka jest jednym z istotnych elementów postępowania terapeutycznego u chorych z ANN, obejmującym edukację, ograniczenie ekspozycji na uczulające alergeny, przekaz regularnych komunika­ tów pyłkowych [30]. Komunikaty pyłkowe przekazywane poprzez środki masowego przekazu (TV, radio, prasa, internet, tele­

fonię stacjonarną i komórkową) ułatwiają profilaktykę podając rady dla pacjentów wynikające z obserwacji biologiczno-me- dycznych.

W środowisku uważanym za czyste, zastosowanie monitoringu pyłkowego jest sprawąznaną i akceptowaną i wyko­

rzystuje się wszelkie możliwe dostępne narzędzia informatyczne w celu zapew­ nienia jak najdokładniejszych i częstych prognoz, tworząc w ten sposób zinte­

growany program monitorowania indywi­

dualnego pacjenta [30]. Obecnie należy jednakwziąć pod uwagę wpływ powietrza zanieczyszczonego na zmianę alergen- ności pyłku roślin orazzwiększonąwraż­ liwośćorganizmunauczulające alergeny sezonowe.

System pomiarów zanieczyszczenia powietrza

W Polsce, Państwowy Monitoring Środowiska zgodnie z art. 25 ust.2 usta­

wy z dnia 27 kwietnia 2001 r. - Prawo ochrony środowiska (Dz. U. z2008 r. Nr 25,poz. 150, z późn. zm. ) ustanawia sys­ tem pomiarów,ocen i prognoz stanu śro­ dowiska oraz gromadzenia, przetwarza­ nia i rozpowszechniania wiarygodnych informacji o nim [48]. W myślw/w ustawy Wojewódzkie Inspektoraty Ochrony Śro­

dowiska (WIOŚ) opracowują Wojewódz­

kie Programy Monitoringu Środowiska (WPMŚ), określające system monito­ ringu jakości powietrza w danym woje­ wództwie. Program Państwowego Moni­ toringu Środowiska i jego poszczególne elementy muszą być podporządkowane dyrektywom Parlamentu Europejskiego, w każdym kraju należącym do Unii Eu­ ropejskiej.

Zgodnie z przepisami ustawy Prawo Ochrony Środowiska (Dz. U.z 2017 r. poz.

519)orazrozporządzeniami wykonawczy­

mi prowadzone są pomiary stężeń dwu­

tlenku azotu, dwutlenku siarki, tlenków azotu, tlenku węgla, benzenu, ozonu, pyłu zawieszonegoPM2. 5orazPM10, a także pomiary kadmu, arsenu, ołowiu ibenzo(a) piranu wpyle PM10. Dodatkowo w niektó­ rych stacjach WIOŚ prowadzone są po­

miary sześciu węglowodorów aromatycz­

nych (WWA). W miejscach oddalonych od źródeł emisji prowadzone są także pomiary jonów (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4+, SO42’, NO3', Cl ), węgla elementarnego

i organicznego w pyle PM2. 5 oraz całko­

witej rtęci gazowej. Do pomiarów jakości powietrza wykorzystywane są metody aspiracyjne (manualne i automatyczne) oraz metody pasywne (wskaźnikowe), które nie stanowią podstawy do oceny środowiska. Dane z poszczególnych stacji pomiarowych gromadzone są w bazach danych WIOŚ, a następnie przesyłane do krajowej bazy należącej do Głównego Inspektoratu Środowiska (GIOŚ). Wyniki godzinowe z automatycznych pomiarów zanieczyszczeń powietrzasąudostępnia­

ne na stronie http://powietrze.gios.gov. pl/

pjp/current.

Wyniki pomiarów manualnych PM10 i PM2. 5 ze względu na specyfikę poboru i analizy upowszechniane są dopiero po ok.1-1, 5 miesiąca. W metodzie manualnej (grawimetrycznej) analizy pyłu zawieszo­ nego wykorzystuje się specjalne poborniki pyłowe z pakietem czternastu jednorazo­ wych filtrów opatrzonych numerem identy­

fikacyjnym. Urządzeniepobierapowietrze atmosferyczne, jednocześnie wymieniając automatycznie filtr co24h. Po upływie 14 dni zużyte filtry są transportowane do laboratorium, ważone, a z różnic mas przed i po ekspozycji filtra odniesionych do prędkości przepływu powietrza w po- borniku, wyliczane są stężenia pyłów.

Ponadto filtry te są wykorzystywane do oznaczania metali ciężkich i wielopier­ ścieniowych węglowodorów aromatycz­ nych. Metoda ta znalazła zastosowanie w Polsce oraz w Europiei Stanach Zjed­

noczonych.

W pomiarach automatycznych wyko­ rzystywanesąmetodyuznane przez Komi­

sję Europejską zareferencyjne oraz różne­

go rodzaju mierniki.

(http: //www.gios. gov.pl).

Pyłek a zanieczyszczenia

Potwierdzone działania zanieczysz­ czeń na ziarna pyłku to:wzrost produkcji pyłku przez roślinę, wzrost alergenności pyłku, wzrost czynników stresuoksydacyj­

negow obrębie białek pyłku initrozowanie białek.

Przykładem zmian pośrednich, wy­ nikających ze wzrostu temperatury jest nasilona produkcja pyłku o 61-90%

przez silnie alergenną roślinę zielną Ambrosia artemisiifolia, w warunkach wysokiej koncentracji CO2, co wiąza­ ło się z wyższą temperaturą powietrza, wcześniejszym sezonem wegetacyjnym i wydłużeniem sezonu pyłkowego am­

brozji [49, 50]. Na podstawie wielolet­

nich badań aeropalinologicznych w Eu­ ropie stwierdzono w wielu ośrodkach trend do coraz wyższych stężeń pyłku brzozy spowodowany przypuszczalnie także wzrostem temperatury powietrza [5, 10]. Wieloośrodkowa analiza danych dotyczących występowania pyłku w skali Europy, przeprowadzona przezZiello et al. [10] wskazuje na rosnącą tendencję w rocznej ilości pyłku w powietrzu dla wielu taksonów, m. in. brzozy, traw, co jest bardziej widoczne w obszarach miejskich niżwiejskich. Autorzytłumaczą, że zmiany klimatyczne mogą przyczynić

się dotych nieprawidłowości.Według au­

torów wzrost temperatury niewydajesię być istotnym czynnikiem wpływającym na zmienność sezonów pyłkowych, na­

tomiast sugerują antropogeniczny wzrost poziomu CO2 w atmosferze jako czynni­ karyzyka.

Rośliny w warunkach stresu, np. pod wpływem zanieczyszczeń,produkują więcej tzw.białek "stresu'’, zmieniając (zwiększając/

zmniejszając) alergenność roślin. Potwier­ dzono, że pyłek cyprysu(Cupressusarizoni- ca) zebrany wsilnie zanieczyszczonym po­ wietrzu zawierał wyższestężenia alergenu Cup a 3, niż pyłekzterenów czystych[20].

Białko Cup a 3 należy dobiałek ochronnych przed patogenezą: pathogenesis related proteins,z grupy PR-5, czylitzw.thauma- tyny. Do białek stresu zaliczane są teżtzw.

homologi Betv1, czyli głównego białka pył­

ku brzozybrodawkowatej, z grupy PR-10, odpowiedzialnego za reakcjealergii zarów­

nowziewnej, jak i krzyżowej [51].

Przykładem tego typu badań byłotak­ że wykazanie, że pyłek życicy łąkowej (Lolium perenne) zebrany z powietrza w obszarze miejskim zawierał wyższe stężenie białek i silniejszą ich biologiczną aktywność oraz wyższą zawartość alerge­

nu Lol p 5 (rybonukleaza) w porównaniu zpyłkiem z terenów ruderalnych [21]. Na­

tomiastpyłekbrzozy (Betula), ostrokrzewu (Ostrya) i grabu (Carpinus) eksponowany w atmosferzeNO2 wykazywał wzrost aler­

genności i poziomu IgE u uczulonych pa­

cjentów [22].

Wyniki analiz morfologicznych ziaren pyłku wykazały, ze około 10-20% pyłku eksponowanego na zanieczyszczenia po­

wietrza wykazuje uszkodzenia oraz wy­ dziela więcej drobin molekularnych (pau- cimicronicparticles), które mogą zawierać alergeny [52]. Badania eksperymentalne z użyciem chromatografiiwykazały,że wę­

giel (C), azot(N) i tlen (O) były głównymi elementami na powierzchni pyłku przed narażeniem nadziałanie zanieczyszczeń powietrza, natomiastpo 1 godzinie eks­ pozycji, stwierdzono dodatkowo obec­

nośćpotasu (K), po ekspozycji8-godzin- nejdołączyły takie pierwiastki, jak: siarka (S) i magnez (Mg) [53]. Obecność tych pierwiastków może powodować reakcję podrażnienia w obrębie błony śluzowej, co ułatwia przenikanie alergenów przez te naturalne bariery ochronnedrógodde­

chowych.

Jedną z konsekwencji wpływu zanie­ czyszczeń powietrza na białka jest pro­ ces nitryfikacji, polegającu na zamianie (substytucji) atomu wodoru (lub rzadziej innego jednowartościowego podstawnika) grupą nitrową (-NO2). W wyniku tego pro­ cesu tworzą się związki nitrowe, np. po działaniu NO2 i O3 [54], co może prowa­

dzić do zwiększenia alergenności pyłku eksponowanego na te zanieczyszczenie.

Nitryfikacja Bet v 1. 0101 powoduje jego oligomeryzację,zmienia zarówno bioche­ miczne, jak i immunologiczne właściwości alergenu, co w konsekwencji zwiększa immunogenność alergenu. Innym przykła­ demjest wpływ ozonu na żywotność pył­ ku i uwalnianie oksydazy NAD(P)H przez

pyłek Ambrosia artemisiifolia, co w kon­

sekwencji powoduje wzrost wolnych rod­ ników (ROS -Reactive Oxygen Spesies) [55, 56].

Ocena narażenia na alergeny pyłko­

we w środowisku zanieczyszczonym Coraz więcej badań eksperymental­ nych i klinicznych potwierdza wpływskła­

dowych zanieczyszczenia powietrza na wzrost częstości zachorowań na alergię pyłkowąw dużych miastach i ośrodkach przemysłowych [32, 57]. W toku pozna­

wania procesów związanych z tym zjawi­

skiem, wyłoniono zanieczyszczenia śro­ dowiskowe typu I, działające drażniąco i prowokująceodczyny zapalne, doktórych należą SO2,TSP, pył zawieszonyoraz typu II działające alergizująco, do których nale­

żą tlenki azotu, ozon, organiczne związki, PM2. 5 [19]. Pył zawieszony (PM) może nasilać lokalny proces zapalny w obrę­

bie śluzówki górnych dróg oddechowych, szczególnie u osóbz alergicznym nieży­

tem nosa. Z tego powodu, część miesz­ kańców dużych aglomeracji miejskich, nieuczulonych na alergeny pyłkowe, wy­ kazuje objawy przewlekłego nieżytu nosa, z nasileniem w okresach wzmożonej ekspozycji na pył. W badaniach ekspe­ rymentalnych na zwierzętach wykazano, żeekspozycja na zanieczyszczeniapyło­ we nasila zapalenie alergiczne, poprzez zwiększoną odpowiedź limfocytów Th2 oraz aktywacje dodatkowej subpopulacji limfocytówTh17 [58].

Powołując się na schemat zapre­ zentowany w Global Atlasof Allergy[59]

możnazauważyć, że czynniki antropoge­ niczne, włączając cząstki PM2. 5; PM10, DEP, NO2, O3 oraz zmiany klimatu są traktowanejako czynniki predysponujące do rozwoju nieżytu alergicznego nosa,

Rycina1

Wpływzanieczyszczeń antropogenicznych powietrza i zmian klimatu na występowanie alergicznego nieżytunosa, wg [59], w modyfikacji własnej.

DEP - Diesel Exhaust particles;PM - Particulate Matter

Theinfluenceof the anthropogenic airpollution and climate change onallergic rhinitis,accordingto [59], in authors modification.

będą jednocześnie adiuwantami dla czą­ stek biologicznych, w tym pyłku roślin i zawartych w nim alergenów (Ryc. 1).

W związku z tym procesem, działania profilaktyczne, szczególnie w alergii se­

zonowej powinny uwzględnić również ograniczenie czynników antropogenicz­ nych.

Zanieczyszczone powietrze działa nie tylko bezpośrednio na alergeny pyłkowe, aletakże pośrednio na środowisko przyrod­

nicze, w tym na sezony pyłkowe, poprzez zmiany klimatu. Są one traktowane jako czynnik wpływający na:

(i) zmiany w spektrum roślinnym, poprzez ekspansję dystrybucji pyłku, roz­

wójroślin ruderalnych, wprowadzanieroślin ozdobnych (olsza, brzoza), czy zasiedlanie poprzez rośliny inwazyjne (Ambrosia arte­

misiifolia).

(ii) zmiany w spektrum pyłkowym, co oznacza większą różnorodnośćalergenów roślinnych, zmiany sezonowości pojawi­

ania się pyłku, co wpływa na dłuższe/

krótsze sezony,zmiany wilości uwalniane­ gopyłku.

Jako przykład można wskazaćNeapol, leżący w strefie przybrzeżnej, zamkniętej z trzech stronwzgórzami i górami, a długie, słonecznedni sprzyjająwysokiemu pozio­

mowi ozonu. Ta sytuacja, w dni bez wia­

tru i deszczu, sprzyja krytycznym epizo­ dom zanieczyszczenia powietrza. Klimat sprzyja zapylaniu Parietaria, którarośnie w całym mieście, a około 30% mieszkań­

ców cierpi na alergię natęroślinę,wtym ponad 50%tychosobników z alergią pył­ kową na Parietaria doświadcza astmy oskrzelowej [60].

Badania prowadzone w Krakowie wykazały, żew latach 2000-2015 w 70, 3%

dni w okresie wiosennym, główniew kwi­

etniu, w których stężenie pyłku brzozy

osiągnęło wartości wywołujące objawy duszności (>155 PG/m3), stężenie pyłu było również przekroczone (>50 pg/m3).

W takich dniach opady nie wystąpiły (57%) lub ich suma była poniżej 3 mm (43%), natomiast najczęściej wiał wiatr o prędkości 1-3 m/s [61]. Ponadto, w pier­

wszych dniach kwietnia 2016 zaobser­ wowano w Polsce napływ pyłku brzozy z masami powietrza z Afryki Północnej, które transportowały materiał biologiczny z południa Europy na północ. W Krakowie stężenie pyłku brzozy osiągnęło wówc­ zas rekordowewartości, ponad4 000pg/

m3, a osoby uczulone na alergeny pyłku brzozy zgłaszali nasilenie objawów aler­

gicznych (dane niepublikowane, Centrum Alergologii Klinicznej i Środowiskowej SU wKrakowie).

Analiza cech sezonu pyłkowego dębu w 14 miejscowościach Półwyspu Iberyj­ skiego (1992-2004) wykazała tendencję do coraz wcześniejszych początków se­

zonów, prawdopodobnie z powodu pod­

wyższonych temperatur w okresie przed kwitnieniem. Natomiast modele progno­

styczne na lata 2025, 2050, 2075 i 2099 wskazują, że w przypadku podwójnego wzrostu stężenia CO2, sezony Ouercus wXXI wiekumogąsięrozpoczynać śred­ nio o jeden miesiącwcześniej, a stężenie pyłku w powietrzu zwiększy się o 50%

w stosunku do obecnych poziomów, przy czym wyższe wartości będą na obszarach śródlądowych [62]. W przypadku, jeżeli prognozy klimatyczne sprawdzą się, wy­ dłużone sezony pyłkowe dębu będą sta­ nowiły dłuższy okres ekspozycji pyłkowej dla osóbuczulonych.

Napodstawiewieloletnich badań ae- ropalinologicznych w Europie stwierdzo­ no w wielu ośrodkach trend do corazwyż­ szych stężeń pyłku brzozy spowodowany przypuszczalnie takżewzrostem tempe­ ratury powietrza [5, 10]. Wieloośrodkowa analiza danych dotyczących występowa­ nia pyłku w skali Europy, przeprowadzo­

na przez Ziello et al. [10] wskazuje na rosnącą tendencję wrocznej ilości pyłku w powietrzu dla wielu taksonów, m. in.

brzozy, traw, co jest bardziej widoczne w obszarach miejskich niż wiejskich. Au­ torzy sugerują, że zmiany klimatyczne mogą przyczynić się do tych nieprawi­

dłowości. Według autorów wzrost tem­ peratury nie wydaje się być istotnym czynnikiem wpływającym na zmienność sezonów pyłkowych, natomiast sugeru­ ją antropogeniczny wzrostpoziomuCO2 w atmosferze jako czynnikaryzyka.

Ważnym problemem dla osób z aler­

gią wziewną jest rozprzestrzenianie się roślin inwazyjnych. Pochodząca z Ame­ ryki Północnej ambrozja bylicolistnaAm- brosia artemisiifolia jest uznana za rośli­

nę inwazyjną w Europie [63]. Głównym problemem jest wytwarzanie i uwalnianie dużej liczby silnie alergennych ziaren pyłku, prowokujących objawy w popula­ cji osób z atopiąi mających wpływ na ich codzienne życie [64]. Zjawisko to nie jest tak ewidentne w porównaniu do innych regionów Europyzachodniej i środkowej, jednakprognozowany wzrosttemperatury

w latach 2050-2070 może się wiązać ze znacznym podwyższeniem ryzyka poja­ wiania sięnowych stanowisk A. artemisii- folia [65].

Zasiedlanie przez gatunekA. artemis- sifolia terenów północnych Włoch spo­ wodowało istotny wzrost odsetka osób z alergiąna tęroślinę, na podstawie badań porównawczych w latach 1989-2008. Od­

setekosóbuczulonych naambrozję wzrósł z 24% do ponad 70% wśród pacjentów, co potwierdziły dodatnie wyniki testów skór­ nych [66]. Częstość występowania astmy wynosiła początkowo 30% wśród pacjen­

tów i wzrosła nieznacznie do 40%. Pod­ kreślono, że konsekwencji pojawiania się coraz wyższychstężeń pyłkuAmbrosianie jest się wstanie określić w perspektywie krótkoterminowej.

Prowadzonedotąd obserwacjeA. arte- misiifoliaw Polsce wskazująna wzrost licz­

by stanowisk tego gatunku od lat 60-tych XX w., co wiązało się przede wszystkim z transportem zbożai innych roślin upraw­

nych wraz z nasionami ambrozji. Współ­ cześnie nasilenie tego zjawiska jest trakto­

wanejako efekt powiększaniasięzasięgu istniejących populacji, głównie w wyniku przenoszenia nasion z transportem drogo­ wym i kolejowym [67].

Wstępne próby oceny wpływu za­

nieczyszczeń na nasilenie alergii sezo­

nowej

Jednym ze sposobów proponowanym przez Buters'a et al. [68]jest ocena tzw.

pollen potency, czyli potencjału alergen- nego pyłku, obliczanego jako stosunek alergenu głównego pyłku w przeliczeniu na stężenie pyłku. Badania w tym zakre­ sie prowadzono w ramach projektu HIA- LINE, w ośrodkach aerobiologicznych pięciu krajów Europy, w tym w Polsce, Hiszpanii, Niemczech, Finlandii i Francji.

Wyniki dla alergenów Bet v 1 i Ole e 1 ewidentnie wskazują, że pollen potency nie jest wartością stałą dla całego sezo­ nu pyłkowego, ale określa ją funkcja linio­

wa rosnąca, co wskazuje na najwyższe wartości w okresach najwyższych stężeń pyłku. Jednocześnie z tych badań wyni­ ka, że alergeny pyłkowe są przenoszo­ ne głównie w takiej samej frakcji jak pył PM10, czyli o wymiarach > 10pm,znacz­ nie rzadziej pojawiają się we frakcjach 10pm > PM > 2,5pm oraz 2. 5pm > PM

> 0,12pm. Taka informacja jest bardzo istotna z punktu widzenia generowania objawów u osób uczulonych na alergeny pyłkowe, które mogą się pojawiać na­

wet przy braku pyłku w powietrzu. Jed­ nocześnie, istotne jestto, że cząsteczki większe niż 10pm deponują się na bło­ nie śluzowej nosa, powodując głównie objawy ANN. Ograniczenia wielkości nie są jednakbezwzględne, ale definiowane jako 50% efektywności depozycji [69].

Niestety, regularne pomiary cząsteczek alergenów w powietrzu niejest na razie możliwe ze względu naspecyfikę meto­ dykipomiarowej i wysokikoszt pomiarów.

Aktualnie, jak wynika z doniesień literaturowych, głównym działaniem w celu minimalizacji wpływuzanieczysz­

czeń na objawy u chorych z ANN i ast­ mą, jest wiarygodny przekaz informacji nie tylko o aktualnej ekspozycji pyłko­ wej, ale również o stopniu zanieczysz­ czenia powierza.

Dotąd nie ma wytycznych, w jakispo­

sób modyfikować leczenie w odniesieniu do ekspozycji pyłowej, jedynie wytyczne Unii Europejskiej [30, 70] wskazują, że prewencja, wczesna diagnostyka, dobra kontrola leczenia i czynników środowi­ skowych wywiera pozytywny wpływ na poziom życiai zdrowie osób uczulonych.

Natomiast Wong [71] powołując się na dane Komisji Europejskiej ds. Standar­

dów Czystości Powietrza wskazuje, że nadal nie określono bezpiecznych pro­

gów stężenia poszczególnych zanie­ czyszczeń powietrza w kontekście wy­ stępowania chorób dróg oddechowych.

Dlatego zaleceniem dla odpowiednich jednostek publicznych jest obniżenie po­

ziomu zanieczyszczeń do możliwie naj­ niższych (http: //ec. europa. eu).

Dostępnośćdo komunikatów o zanie­ czyszczeniu oraz uświadamianie społe­ czeństwa o skutkach wpływu składowych zanieczyszczeń nabiałka naturalne to je­

den z głównych elementów profilaktyki łą­ czącej unikanie ekspozycji pyłkowej ipy­ łowej. Tego typu informacje pojawiają się np. na stronie EuropejskiejSieci Aeroaler- genów (www.polleninfo. org), stanowiąc element dzienniczka pacjenta (Pollen Dia- ry). Powinny się takżeznaleźć w przygo­

towywanych kompleksowych systemach monitorowania pacjenta z alergią wziew- ną,np.MASK-NetworK [30].

Podsumowanie

Pogarszające się warunki zanieczysz­ czenia powietrza zmieniają na poziomie lo­ kalnym i regionalnym natężenie produkcji alergenów orazichalergenność. W związ­

ku z tym przewidywany jest wzrost obja­

wów uczulenia na alergeny pyłkowe, co będzie miałowpływ na modyfikacjęterapii alergiiwziewnej oraz na politykęplanowa­

nia zdrowia publicznego i zagospodaro­

wania przestrzennego w miastach. Skutki bezpośredniego i pośredniego,za przyczy­ ną zmian klimatu, wpływu zanieczyszczeń na zachowaniesiępyłku roślin zauważalne są dopiero po kilku/kilkunastu latach eks­

pozycji[66, 72, 73].

W następstwie zmieniających się wa­

runków środowiska naturalnego poprzez pośrednii bezpośredni wpływzanieczysz­ czeń powietrza,istnieje potrzebawprowa­

dzenia zmian do lokalnych i regionalnych kalendarzy pyłkowych oraz modeli predyk- cyjnych.

Ponadto znajomośćtakich zjawisk,jak:

wydłużanie sezonów pyłkowych, wzrost alergenności białek, zmianyprofilu białko­

wego pyłku powinna byćbrana pod uwagę przy ocenie skuteczności terapii w alergii pyłkowej oraz przyplanowaniu metod pro­ filaktykidla chorych.

Publikacja powstała w ramach projek­

tu NCN „Preludium", nr UMO-2016/21/N/

NZ8/01369.

Piśmiennictwo

1. Obtulowicz M: 0 nieżycie pyłkowym. Biologia Le­

karska 1939; 3.

2. ObtułowiczK, MyszkowskaD, Stępalska D: The efficacy ofsymptomatictreatment of pollenallergy with regard to pollen concentration - introduction ofanewcoefficient. Allergy ClinImmunol. 2000;

12(3): 105-109.

3. Myszkowska D: Zastosowanie badań aerobiolo­ gicznych wmedycynie. [W:[ Weryszko-Chmielew- ska E.Aerobiologia 2007 Lublin

4. Spieksma F, Th.M, Emberlin J, Hjelmroos M, Jäger S, Leuscher RM: Atmospheric birch (Betula) pollen in Europe: Trendsand fluctuations in annual quantities and the starting dates ofthe seasons.Grana1995;34: 51-57.

5. SpieksmaF,Th. M,Corden JM, DetandtM,Mil­

lington WM.et al:Quantitive trends in annual to­ tals of five common airborne pollen types (Betula, Quercus,Poaceae, Urtica, and Artemisia), atfive pollen-monitoring stations in western Europe.

Aerobiologia 2003; 19:171-184.

6. Emberlin J,Jaeger S,Dominguez-VilchesE, Galan Soldevilla C, Hodal L. et al: Temporal andgeographical variations in grasspollensea­ sonsin areas of western Europe: an analysisof season dates at sites ofthe European pollen information system. Aerobiologia2000; 16: 373- 379.

7. Emberlin J,Smith M, Close R, Adams-Groom B:

Changes in the seasonsof the early flowering trees Alnus spp and Corylus spp in Worcester, United Kingdom, 1996-2005. Int J Biometeorol. 2007; 51:

181-191.

8. Ranta H, Satri P: Synchronized Inter-annualfluc­ tuation offlowering intensity affects theexposure to allergenic tree pollenin North Europe. Grana 2007; 46: 274-284.

9. Yli-PanulaE,FekedulegnDB, Green BJ, Ranta H: Analysis ofairborne Betula pollen in Finland;

a 31-year perspective. Int. J. Environ.Res. Public Health 2009; 6:1706-1723.

10. Ziello C, Sparks TH, Estrella N, Belmonte B, Bergmann KC. et al: Changes to airborne pollen countsacross Europe. PlosOne 2012; 7:

e34076.

11. Emberlin J, Detandt M, Gehrig R,Jäger S,No­

lard N, Rantio-LehtimäkiA: Responses in the start of Betula (birch)pollen seasons to recent changesin spring temperatures acrossEurope. Int J Biometeorol. 2002; 6: 159-170.

12. Smith M, Emberlin J, Stach A, Rantio-Lehtimäki A, Caulton E. et al:Influence of the North Atlantic Oscillation on grass pollen counts in Europe.Aero­

biologia 2009; 25: 321-332.

13. MyszkowskaD: Poaceaepollen in the air depen­

ding on the thermal conditions.InternatJ Biomete- orol. 2014; 58:975-986.

14. Bogdziewicz M, Szymkowiak J, Kasprzyk I, Grewling Ł, BorowskiZ.etal: Masting in wind-pollinated trees: system-specific roles of weather and pollination dynamics in dri­

ving seed production. Ecology DOI:10.1002/

ecy.1951

15. Ring J, Krämer U, SchäferT, Behrendt H:Why are allergiesincreasing? Current Opinion Immuno­

logy 2001; 13: 701-708.

16. Ischizaki T, KoizumiK, IkemoriR,Ishiyama Y, Kushibiki E:Studies of prevelance of Japanese cedarpollinosis among the residents ina densely cultivated area. Annals of Allergy 1987; 59:265- 270.

17. Miyamoto T: Epidemiology of pollution-induced airway disease in Japan.Allergy 1997;52 (Suppl.

38):30-34.

18. Takafuji S, Suzuki S, Koizumi K, Tadokoro K, Miyamoto T. etal: Diesel-exhaust particulates in­