Влияние негативных факторов окружающей среды на свойства пыльцы растений

Таблица 1. Затраты на лечение заболеваний в Российской Федерации

Таблица 2. Содержание в образцах пыльцы фертильных и абортивных пыльцевых зерен

Таблица 3. Количественное содержание химических веществ в пыльце тимофеевки, собранной в Приволжском районе Ивановской области

Таблица 4. Количественные химические исследования пыльцы тимофеевки, собранной вблизи автострады в Истринском районе Московской области

Введение

Аллергическими заболеваниями страдает треть населения планеты. В настоящее время наблюдается тенденция к росту аллергических заболеваний. Как следствие – снижение качества жизни пациентов, работоспособности, творческой и социальной активности, увеличение финансовых затрат на лечение и реабилитацию [1].

Например, в Российской Федера­ции суммарные затраты только на лечение бронхиальной астмы достигают 13,8 млрд руб. (табл. 1) [2]. Социально-экономический ущерб, наносимый бронхиальной астмой, ежегодно измеряется потерей 3 млн рабочих дней, 10 млн дней, пропущенных в школе, 468 тыс. госпитализаций, 1,8 млн случаев оказания скорой и неотложной помощи. В США затраты на лекарственную терапию бронхиальной астмы составляют около 1% всех расходов на здравоохранение [3].

На приобретение противоаллергических препаратов население земного шара ежегодно тратит около 12 млрд долл., между тем распространенность аллергии, равно как и смертность от бронхиальной астмы, увеличилась вдвое.

Высокой распространенности аллергических заболеваний в мире способствует многообразие предрасполагающих факторов и иммунологических нарушений в патогенезе аллергии. Расширяется спектр аллергенов, появляются новые аллергены, развиваются перекрестные реакции между группами аллергенов.

Аллергические заболевания характеризуются гетерогенностью и взаимодействием наследственных факторов и факторов окружающей среды.

Генетически детерминированная предрасположенность к развитию аллергии не вызывает сомнений, тем не менее результаты многих ранних исследований генных ассоциаций не были подтверждены в различных популяциях.

Сегодня особая роль в формировании и распространенности аллергических заболеваний отводится влиянию факторов окружающей среды, особенно появлению новых аллергенов, нарушению микроэкологии (нарушение кишечной флоры, дисбиоз кожи и слизистых оболочек и т.д.).

Факторы развития аллергии

К основным факторам развития аллергии относятся прежде всего загрязнение среды, изменение условий быта и труда, появление новых аллергенов, стресс как образ жизни.

В условиях загрязнения внешней среды увеличивается количество воздушных аллергенов. Между ними и аллергенами, вызывающими развитие атопии и респираторых симптомов аллергических заболеваний, существует тесная взаимосвязь. Кроме того, создаются условия для более высокой тканевой реактивности слизистых оболочек дыхательных путей как на специфические аллергены, так и на неспецифические раздражители, особенно у лиц с атопической предрасположенностью [4].

На увеличение числа аллергенов и изменение их свойств влияют климат, экология, географическое расположение региона проживания. Показано, что при повышении температуры воздуха достоверно увеличиваются образование пыльцы и ее содержание в воздухе [5, 6].

В настоящее время в аллергологии появилось новое направление – аллерготоксикология, которая занимается изучением влияния факторов загрязнения окружающей среды (токсических веществ) на индукцию, проявление и поддержание аллергических реакций.

Среди факторов загрязнения особое значение приобретают частицы дизельных выхлопов. Они влияют на формирование и степень тяжести аллергических заболеваний, поскольку способны оказывать адъювантный эффект в фазу сенсибилизации, обострять и усиливать клинические симптомы у сенсибилизированных лиц, абсорбировать аэроаллергены, пролонгировать воздействие аллергена, повышать агрессивность и аллергенность пыльцы.

Сегодня у населения, проживающего в индустриальных районах, шансы заболеть респираторными заболеваниями, спровоцированными промышленным загрязнением, намного выше, чем у лиц, проживающих в сельской местности.

Пыльца растений – этиологически значимый аллерген

К наиболее распространенным этиологически значимым аллергенам относится пыльца растений. Известно более 700 видов аллергенных растений и их пыльцы.

Пыльца представляет мужские половые клетки растений и состоит из множества пыльцевых зерен, имеющих морфологические особенности, специфические для конкретных видов растений. В каждом регионе свой график пыления растений [7]. Во многих странах Европы, Америки, Канады, России составлены флористические карты и перечень растений, цветущих в краях и областях [8].

В последние десятилетия годовые уровни пыльцы возросли в десятки раз. Например, если в 1987 г. этот показатель составлял 203 зерна пыльцы/м³, то в 1999 г. – 2176 зерен/м³. В период 1994–2001 гг. дневные показатели содержания пыльцы в атмосферном воздухе увеличились со 143 до 403 зерен/м³.

В 2012 г. уровень пыльцы в конце апреля превышал 20 000 зерен/м³, что сопровождалось вспышкой обострений поллиноза среднетяжелого и тяжелого течения и дебюта бронхиальной астмы.

Пороговая доза пыльцы, вызывающая клинические проявления поллиноза, – один – три пыльцевых зерна в кубическом метре воздуха. При содержании пыльцы 10–50 зерен/м³ симптомы развиваются у 100% пациентов, страдающих поллинозом.

Актуальной проблемой клинической аллергологии является подбор растительной пыльцы для оптимизации зональных наборов аллергенов с целью диагностики поллинозов. Только в России и республиках СНГ зарегистрированы десятки видов тимофеевки, овсяницы, ежи сборной, березы и прочих растений, около 170 видов полыни, различающихся аллергенным составом [9]. Такие различия могут быть обусловлены и генетически наследуемыми признаками растений, и влиянием климатических, экологических и гидрологических особенностей среды в период, предшествующий созреванию пыльцы, и другими факторами. В последние годы все более актуальной становится проблема влияния факторов загрязнения окружающей среды на аллергенность и химический состав пыльцы растений [9].

Пыльца сорбирует на своей поверхности различные химические вещества, изменяющие ее химический состав, что диктует необходимость создания специальных, экологически чистых районов для выращивания растений с целью получения сырья для приготовления аллергенов и их последующего применения для выявления аллергических реакций.

Физическое и химическое загрязнение окружающей среды влияет на качество пыльцевых зерен, характеризующихся высокой чувствительностью к действию загрязнителей. Биоиндикационные свойства пыльцы растений используют для анализа загрязнения окружающей среды.

Исследования жизнеспособности пыльцы

Нами были проведены исследования, посвященные оценке жизнеспособности собранной в регионах России пыльцы тимофеевки, содержания в ее образцах фертильных и абортивных пыльцевых зерен, химических веществ (солей тяжелых металлов).

Мы изучали пыльцу, собранную в Приволжском районе Ивановской области (экологически благоприятный регион) и вблизи автострады в Истринском районе Московской области (экологически неблагоприятный регион).

Среди многочисленных загрязнителей природной среды тяжелые металлы считаются самыми опасными. К ним условно относят химические элементы атомной массой свыше 50, обладающие свойствами металлов или металлоидов.

Из-за отсутствия данных предельно допустимой концентрации содержания тяжелых металлов в пыльце для сравнительного анализа был использован показатель среднего содержания тяжелых металлов в лекарственных растениях по России.

Содержание свинца и ртути в пыльце тимофеевки определяли методом инверсионной вольт­амперометрии в испытательном центре почвенно-экологических исследований Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева.

Содержание мышьяка, меди, цинка, кадмия и марганца оценивали методом масс-спектро­скопии по методике ЦИНАО.

Количество белка в пыльце тимофеевки определяли методом Кьельдаля.

Процент проросших пыльцевых зерен оценивали не менее чем для пяти полей зрения микроскопа.

Обратите внимание: проросшими считаются зерна, длина пыльцевой трубки которых превышает диаметр пыльцы не менее чем в два раза. Морфологически выделяют нормальные (фертильные) и ненормальные (абортивные, или стерильные) пыльцевые зерна. Фертильные и абортивные пыльцевые зерна различаются содержанием крахмала. Фертильные полностью заполнены крахмалом и окрашиваются в темный цвет, абортивные не имеют его совсем или содержат следы и соответственно окрашиваются частично либо остаются бесцветными.

Собранные образцы пыльцы тимофеевки из регионов с различной экологической обстановкой анализировали на содержание фертильных и абортивных пыльцевых зерен йодным методом на временных давленых препаратах (табл. 2).

Как показали результаты, количество абортивных пыльцевых зерен, собранных вблизи автострады, превосходит более чем в десять раз количество зерен пыльцы, собранных в экологически чистом регионе.

При анализе содержания химических веществ в пыльце тимофеевки, собранной в Приволжском районе Ивановской области, ни один из перечисленных выше показателей не превышал среднего значения в отличие от аналогичных показателей в среднем по России (табл. 3).

Анализ результатов, представленных в табл. 4, свидетельствует о многократном увеличении содержания в пыльце тимофеевки тяжелых металлов, относящихся к первому классу опасности, – ртути и свинца. При этом показатель содержания свинца почти в десять раз превышает средние значения по России.

Концентрация свинца в пыльце, собранной вблизи автострады, значительно превышает значения для образцов пыльцы, собранной в Приволжском районе Ивановской области. При этом антигенная структура пыльцы тимофеевки не изменялась под воздействием этих веществ.

Полученные результаты позволяют говорить не только об агрессивных свойствах пыльцы, содержащей различные химические вещества и способствующей сенсибилизации организма, но и о ее возможном повреждающем воздействии на слизистые оболочки респираторного и желудочно-кишечного тракта.

Таким образом, необходимы дальнейшие эпидемиологические исследования влияния факторов внешней среды на распространенность и особенности клинического течения аллергических заболеваний. Кроме того, необходимо активизировать исследования по устранению (уменьшению) негативного влияния загрязнения внешней среды на систему иммунитета.

Заключение

В XХΙ в. характеристики и клинико-иммунологические особенности аллергических заболеваний существенно изменились, что требует новых подходов к изучению патогенеза, диагностике, терапии и превентивным мероприятиям при аллергии.

Если ранее аллергию считали болезнью молодых, то сегодня наблюдается рост аллергических заболеваний, впервые развивающихся в пожилом возрасте, а удельный вес таких лиц повсеместно достигает 40% численности всего населения.

В настоящее время редко встречаются пациенты с моноаллергией. Как правило, больные страдают двумя аллергическими заболеваниями и более.

Современная аллергия характеризуется наличием полисенсибилизации и вовлечением в аллергический процесс многих органов, что увеличивает потребность в оказании помощи службами здравоохранения.

Согласно прогнозу, по мере повышения содержания воздушных поллютантов и температуры окружающей среды аллергические проблемы будут нарастать.