Актуальные вопросы грибковой сенсибилизации: аэробиологические аспекты | Мазоха К.С., Манжос М.В., Хабибулина Л.Р., Власова Н.В., Кавеленова Л.М.

Введение

Аэропалинологический мониторинг проводится в различных регионах мира с целью выявить основные аллергенные таксоны и их динамику в различных географических и климатических условиях, оценить влияние природных и антропогенных факторов. Значительную часть биоаэрозоля составляют споры грибов, многие из которых обладают свойствами аэроаллергенов. В ходе многочисленных исследований было показано, что концентрация спор грибов меняется в зависимости от сезона и в регионах с умеренным климатом повышается в теплое время года [1]. Плесневые грибы являются одним из основных источников ингаляционных аллергенов [2]. Превалирующими таксонами являются, как правило, представители грибов родов Cladosporium, Alternaria, Botrytis, Epicoccum, Fusarium, Aspergillus и Penicillium [3, 4].

Споры плесневых грибов могут вызывать респираторные и кожные проявления у сенсибилизированных пациентов и быть фактором риска развития бронхиальной астмы (БА) [5]. Распространенность грибковой аллергии, по данным разных авторов, колеблется от 3 до 10% в популяции и от 5 до 20% среди сенсибилизированных пациентов. По данным исследования, в 16 европейских странах общие показатели сенсибилизации к Alternaria alternata составляют 11,9%, к Cladosporium herbarum — 5,8%, с самой высокой распространенностью в Великобритании, Ирландии, Северной Европе [6]. Пороговый уровень, необходимый для проявления клинических симптомов аллергических заболеваний у сенсибилизированных пациентов, варьирует между различными видами. Для представителей рода Alternaria пороговый уровень составляет 100 спор/м³, тогда как для представителей рода Cladosporium он оценивается в 3000 спор/м³.^{Данная концентрация спор грибов может привести к развитию приступов БА. Низкий уровень грибковой контаминации для больных с предрасположенностью к атопии, соответствует концентрации 10 спор/м3 [7].}

Сбор и структурирование аэропалинологических данных позволяют выявлять специфичные для региона аллергены пыльцы и спор, необходимые для диагностики и лечения респираторных заболеваний [8]. Для г. Самары мониторинг воздушной среды проводится с 2013 г. с определением концентрации пыльцевых зерен [9].

Цель исследования: анализ динамики спорообразования плесневых грибов для прогнозирования риска развития и обострения аллергических заболеваний в г. Самаре.

Материал и методы

Аэропалинологический мониторинг проводился в г. Самаре в вегетационный период, с 1 апреля по 30 сентября. Пыльцу и споры улавливали с помощью ловушки-импактора, через которую прокачивался воздух в течение 25 мин со скоростью 10 л/мин, на предметные стекла, покрытые смесью вазелина и воска. Импактор устанавливался на высоте 10 м над уровнем земли. В полученных препаратах подсчитывали пыльцевые зерна и споры с последующим определением их принадлежности к различным систематическим группам [10]. В дальнейшем определялось содержание пыльцевых зерен в 1 м³, при составлении календаря пыления количественное содержание пыльцы усредняли. Обработка предметных стекол проводилась на кафедре экологии, ботаники и охраны природы Самарского университета.

Статистическая обработка данных проводилась с применением методов вариационной статистики. Значимость различия для частотных показателей анализировали с использованием критерия χ². Полученные данные обрабатывали с применением пакета прикладных программ AtteStat, версия 10.5.1, и статистических формул программы Microsoft Excel, версия 5.0.

Результаты исследования

Споры различных грибов определялись в той или иной концентрации в атмосферном воздухе г. Самары на протяжении всего периода наблюдения, с 1 апреля по 30 сентября. Вегетационный период составил в среднем 164 дня.

В ходе исследования были идентифицированы споры грибов Cladosporium и Alternaria, которые присутствовали в составе биоаэрозоля на протяжении всего периода наблюдения. В количественном отношении в 2016 и 2018 гг. споры грибов рода Alternaria доминировали над спорами грибов рода Cladosporium: 19,8–10,9% и 24,5–18,2% соответственно (р=0,0001). В 2017 и 2019 гг. статистически значимого различия между числом спор грибов рода Alternaria и рода Cladosporium не наблюдалось. В ходе наблюдения была проанализирована сезонная динамика концентрации спор (рис. 1 и 2).

В целом удельный вес спор грибов рода Cladosporium составил 15,3% от общего числа грибковых спор. Отмечено несколько периодов наибольшей концентрации спор грибов рода Cladosporium — вторая и третья декады апреля, конец июля — начало августа, первая и вторая декады сентября, максимальные значения были на уровне средних показателей и не превышали 960 спор/м³.

Средний удельный вес спор грибов рода Alternaria составил 19,1% от общего числа грибковых спор за весь период наблюдения. Частота дней с превышением порогового значения 100 спор/м³ варьировала в разные годы от 6 до 81% за месяц с максимальными значениями в июле — сентябре (рис. 3).

Поскольку как динамика, так и количество спор плесневых грибов, поступающих в воздушную среду в вегетационный период, подвержены влиянию погодных условий, анализ данных мониторинга уместно дополнить особенностями погоды 2016–2019 гг. в г. Самаре, которую характеризует климадиаграмма традиционного вида по Г. Вальтеру (рис. 4).

Построение климадиаграммы по предложенному Г. Вальтером варианту позволяет оценить условия внутри теплого периода как аридные (засушливые, влагодефицитные) — при расположении графика температуры выше графика осадков, либо как гумидные (влажные) — при обратном положении [11].

По результатам проведенного исследования был составлен ориентировочный календарь спорообразования для Самарского региона и оценен риск развития аллергических заболеваний у сенсибилизированных пациентов. С учетом опубликованных ранее данных по пыльцевому мониторингу календарь представлен на рисунке 5 [9].

Обсуждение результатов

Город Самара расположен в Среднем Поволжье России (53^°11’0’’ северной широты, 50^°8’48’’ восточной долготы) на высоте 100–120 м над уровнем моря, в регионе с умеренным континентальным климатом, для которого каждый 2–3-й год определяется как засушливый с наличием суховеев.

Для данного региона характерна существенная изменчивость климатических условий, которая проявляется в разной степени выраженности засушливых условий, изменении количества осадков, выпавших в вегетационные периоды. Перечисленные параметры определяют условия существования растений и характер спорообразования.

В результате проведенных нами исследований были выявлены споры грибов, составляющие 1/3 (в среднем 34,4%) от общего числа спор в атмосферном воздухе г. Самары — споры грибов родов Alternaria (19,1%) и Cladosporium (15,3%). Споры этих грибов определялись на протяжении практически всего периода наблюдения, их численность варьировала от года к году.

Многочисленные эпидемиологические исследования свидетельствуют, что споры грибов рода Cladosporium являются наиболее многочисленными в составе биоаэрозоля в странах Северной Европы, Азии и Австралии, а споры грибов рода Alternaria — в странах Средиземноморья [12, 13]. Для Москвы показана ведущая роль спор грибов рода Cladosporium в формировании микобиоты приземного воздуха [4].

Периоды наибольшей концентрации спор грибов рода Alternaria в г. Самаре приходились на июль, август и начало сентября, что напоминает в наибольшей степени картину, типичную для стран Восточной Европы, где имеется достаточно длительный вегетационный период с увеличением концентрации спор в июле — августе [14, 15].

По литературным данным, концентрация таксонов значительно варьирует в зависимости от биоклиматических условий. Пики концентрации спор грибов рода Alternaria приходятся на теплый период года (лето и раннюю осень). Теплая и сухая погода способствует развитию, образованию и распространению спор: их максимальная суточная концентрация наблюдается в полдень и послеобеденные часы, для которых характерна максимальная температура, минимальная влажность воздуха и максимальная скорость ветра [16]. Это согласуется с результатами нашего исследования: повышение интенсивности спорообразования грибов рода Alternaria наблюдалось при благоприятных метеорологических условиях в июле — августе, для которых были характерны высокие температуры, сухая погода и частые суховеи. По данным ряда авторов, оптимальные условия для высоких концентраций спор грибов рода Cladosporium в воздухе зарегистрированы при температуре 23–29 градусов и относительной влажности около 80%, в дни, которым накануне предшествовали дожди [17]. Количество спор возрастает в конце лета, когда имеются источники питания, — в период созревания, сбора и хранения урожая.

Более высокое содержание спор грибов рода Alternaria в Самаре по сравнению с Москвой, вероятно, обусловлено климатическими особенностями региона. Это может быть связано и с разными ландшафтными и геоботаническими условиями, фактором урбанизации, интенсификацией методов ведения сельского хозяйства [18].

Полученные данные указывают на важную роль спор грибов рода Alternaria в аэропалинологическом спектре г. Самары. Согласно результам нашего исследования, превышение пороговых концентраций спор грибов рода Alternaria от 10 до 100 спор/м³ отмечено в среднем в течение 82 дней за сезон (50%), более 100 спор/м³ — в течение 38 дней за сезон (23%). Это свидетельствует не только о наличии условий для формирования сенсибилизации к аллергенам — спорам грибов рода Alternaria, но и о возможности проявления симптомов аллергических заболеваний, в т. ч. БА, обусловленных повышением экспозиции данного аллергена. Максимальное число спор грибов рода Alternaria присутствовало в период пыления полыни и амброзии, что могло маскировать проявления грибковой аллергии.

Заключение

Таким образом, в результате проведенного исследования были выявлены условия формирования грибковой сенсибилизации в г. Самаре — выделены основные таксоны плесневых грибов, показана региональная специфика спорообразования, оценен риск развития аллергических заболеваний при сенсибилизации к спорам грибов родов Alternaria и Cladosporium. Климатические условия региона способствуют увеличению концентрации спор грибов в июле — сентябре, период пыления полыни и амброзии, что может вызывать затруднение при диагностике заболевания и лечении пациентов, имеющих обострения аллергических заболеваний в данный период. Следует учитывать, что споры грибов рода Alternaria являются фактором риска развития БА. Полученные данные позволят оптимизировать диагностику, лечение и профилактику аллергических заболеваний.

Сведения об авторах:

Мазоха Ксения Сергеевна — ассистент кафедры внутренних болезней, Медицинский университет «Реавиз»; 443001, Россия, г. Самара, ул. Чапаевская, д. 227; ORCID iD 0000-0001-5835-9655.

Манжос Марина Валентиновна — д.м.н., заведующая кафедрой внутренних болезней, Медицинский университет «Реавиз»; 443001, Россия, г. Самара, ул. Чапаевская, д. 227; ORCID iD 0000-0001-6930-6372.

Хабибулина Людмила Романовна — к.м.н., доцент кафедры морфологии и патологии, Медицинский университет «Реавиз»; 443001, Россия, г. Самара, ул. Чапаевская, д. 227; ORCID iD 0000-0002-9806-6942.

Власова Наталья Валерьевна — к.б.н., старший преподаватель кафедры экологии, ботаники и охраны природы, Самарский университет; 443086, г. Самара, Московское шоссе, д. 34; ORCID  iD 0000-0001-9515-3007.

Кавеленова Людмила Михайловна — д.б.н., заведующая кафедрой экологии, ботаники и охраны природы, Самарский университет; 443086, г. Самара, Московское шоссе, д. 34; ORCID  iD 0000-0002-3679-1276.

Контактная информация: Манжос Марина Валентиновна, e-mail: mmv_kinel@mail.ru. Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует. Статья поступила 05.03.2020, поступила после рецензирования 28.04.2020, принята в печать 20.05.2020. 

About the authors:

Ksenia S. Mazokha — Assistant of the Department of Internal Diseases, Medical University “Reaviz”; 227, Chapaevskaya str., Samara, 443001, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-5835-9655.

Marina V. Manzhos — Doct. of Sci. (Med.), Head of the Department of Internal Diseases, Medical University “Reaviz”; 227, Chapaevskaya str., Samara, 443001, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-6930-6372.

Lyudmila R. Khabibulina — Cand. of Sci. (Med.), Associate Professor of the Department of Morphology and Pathology, Medical University “Reaviz”; 227, Chapaevskaya str., Samara, 443001, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-9806-6942.

Natalia V. Vlasova — Cand. of Sci. (Biol.), Senior Lecturer of the Department of Ecology, Botany, and Conservation, Samara National Research University; 34, Moskovskoye highway, Samara, 443086, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-9515-3007.

Lyudmila M. Kavelenova — Doct. of Sci. (Biol.), Professor, Head of the Department of Ecology, Botany, and Conservation, Samara National Research University; 34, Moskovskoye highway, Samara, 443086, Russian Federation; ORCID iD 6508175376.

Contact information: Marina V. Manzhos, e-mail: mmv_kinel@mail.ru. Financial Disclosure: no authors have a financial or property interest in any material or method mentioned. There is no conflict of interests. Received 05.03.2020, revised 28.04.2020, accepted 20.05.2020.