Введение
Географическое положение и климат местности могут влиять на время и количество выброса пыльцы, а также на растительный покров и его пространственное распределение относительно жилых районов [1]. Тем не менее часто обнаруживается пыльца таксонов, не характерных для местной или региональной растительности, что свидетельствует о ее переносе на большие расстояния [2]. Поскольку фенология цветения сильно зависит от температуры, ожидается, что изменения климата повлияют на характер распределения пыльцы и ее количество, что может повлечь за собой изменения эпидемиологии респираторной аллергии [3]. Однако реальный уровень повышенного риска аллергии трудно предсказать из-за особенностей физиологии и экологии растений, обусловленных комплексным воздействием планетарных изменений окружающей среды, включая температуру воздуха, количество осадков, почву и изменение периода цветения и сезонов пыльцепродукции [4].
Следует отметить, что, говоря о сезонной аллергии, чаще всего имеют в виду аллергию к пыльце ветроопыляемых растений. Однако сезонные проявления аллергии также могут быть связаны со спорами плесневых грибов, которые в большом количестве находятся в атмосферном воздухе вместе с пыльцой. Споры грибов — одни из наиболее часто встречающихся в воздухе биологических частиц. Установлено, что они являются потенциальными аллергенами. Споры грибов, по сравнению с пыльцой, можно считать недооцененным и иногда игнорируемым источником респираторной аллергии [2].
Цель исследования: изучить особенности содержания пыльцы растений и спор грибов в воздухе г. Каракола Кыргызской Республики за сезоны 2015–2017 гг.
Материал и методы
В ходе аэробиологического исследования проводился сбор материала с биочастицами — пыльцой растений и спорами грибов, содержащимися в воздухе, их идентификация, количественное определение при визуальном подсчете в поле зрения микроскопа. В исследовании применялся волюметрический пыльцеуловитель Lanzoni. Данный пыльцеуловитель приобретен по индивидуальному исследовательскому проекту «Динамика содержания пыльцы растений и спор грибов на фоне глобального потепления климата» при поддержке научной грантовой программы для исследователей из республик Центральной Азии и Афганистана Университета Центральной Азии и при менторстве профессора H. Behling (Department of Palynology and Climate Dynamics Albrecht-von-Haller Institute for Plant Sciences University of Göttingen). Пыльцеуловитель размещен на крыше здания в пределах городской черты Каракола, вдали от парковых зон и промышленных предприятий, на высоте 13 м над уровнем земли.
На протяжении 2015–2017 гг. постоянных наблюдений отобрано 630 проб атмосферного воздуха. Продолжительность отбора проб — с апреля по сентябрь. Микроскопирование проводилось с помощью световых микроскопов Carl Zeiss (Германия) и MEIJI (Япония) с 10-, 20-, 40-, 100-кратным увеличением. Микрофотографии пыльцы растений и спор грибов выполнены в лаборатории «Экология и защита растений» Научно-производственного центра исследования лесов им. П.А. Гана на микроскопе SWIFT (USA) при увеличении 15–40.
Идентификация пыльцевых зерен проводилась в основном до рода или семейства, в отдельных случаях — до вида. С целью их определения использовали специальные определители и атласы пыльцы, ориентационный ключ основных типов пыльцевых зерен. При идентификации использовали дополнительные приемы: образцы пыльцы растений из собственной коллекции (эталонные препараты), натуральные наблюдения, сравнения с препаратами из пыльцы, взятой непосредственно из пыльников. Для идентификации спор грибов использовали Атлас аллергенных спор и определитель грибов-фитопаразитов.
Статистическая обработка данных проводилась общепринятыми методами вариационной статистики на основе анализа абсолютных и относительных величин. Для подсчета и построения графиков использовали программу Microsoft Exel.
Результаты и обсуждение
Город Каракол расположен в восточной части Иссык-Кульской котловины в Кыргызской Республике на высоте 1716 м над уровнем моря (среднегорье) у северного подножия хребта Тескей Ала-Тоо.
Во всех аэропалинологических работах высота установки пыльцеуловителя должна быть оговорена. В мегаполисе г. Стамбуле с населением около 18 млн человек мониторинг аэроаллергенов проводился с помощью одного пыльцеуловителя, расположенного на западной окраине Стамбула — Бююкчекмедже. При этом исследователи отметили, что можно было бы получить более репрезентативную для Стамбула информацию о пыльце при использовании трех аппаратов, так как имелись различия в важности таксонов, способствующих образованию пыльцы, между центром города и пригородами [5]. Данное суждение позволяет предположить, что установка и работа одного пыльцеуловителя в небольшом по площади Караколе (рис. 1) с населением приблизительно 80 000 человек была достаточной.
За период наблюдения абсолютный максимум пыльцы (в процентах от всей выпавшей за сезон с апреля по октябрь пыльцы растений) наблюдался в июле, составив в 2015 г. 54,4%, в 2016 г. 41%, в 2017 г. 57,5%. Максимальный процент спор грибов был зафиксирован также в июле (в 2015 г. — 76,4%, в 2016 г. — 38%, в 2017 г. — 60%). Эти данные коррелируют с метеорологическими данными исследуемого района. Так, по данным Тянь-Шаньского высокогорного научного центра института водных проблем и гидроэнергетики Национальной академии наук Кыргызской Республики в периоды 1956–1969 гг. и 2013–2018 гг. температура воздуха сохраняла тенденцию к повышению [6]. В июле — сентябре 1971–2019 гг., по данным метеостанции «Кызыл-Суу» (на высоте 2550 м над уровнем моря), были отмечены положительные тренды температуры воздуха. В частности, в 2015 г. в июле наблюдался продолжительный (более 2 нед.) высокий температурный фон. Таким образом, абсолютный максимум пыльцы в воздухе совпадает с высокими значениями температуры в районе исследования (рис. 2).
По сведениям Центра по гидрометеорологии г. Каракола Агентства по гидрометеорологии при МЧС Кыр-гызстана, самые высокие температуры в июле 2015 г. были в пределах 30,5–34,8 °С. В 2017 г. отмечался наибольший по продолжительности период (105 дней) с положительными температурами воздуха, обусловленный положительным трендом температуры воздуха в сентябре [6]. Зафиксировано также достижение самых высоких температур (28,9–31,4 °С) в сентябре 2017 г., что для этого месяца в Иссык-Кульской котловине нетипично.
Показано, что в воздухе Каракола находилась пыльца 38 таксонов растений: 21 таксон древесно-кустарниковых растений, 17 таксонов трав, 5 таксонов из класса хвойных. Доминантным был пыльцевой спектр из 7 таксонов растений: полынь (Artemisia spp.), маревые (Chenopodiaceae), злаковые (Poaceae), коноплевые (Cannabiaceae), астровые (Asteraceae), сосна (Pinus spp.), кипарисовые (Cupressaceae), ель (Picea spp.). Из этого спектра сосна, полынь, маревые и злаковые превосходили все остальные таксоны (рис. 3А—D).
Пыльца сосновых преобладала по количеству над пыльцой ели. Это связано с биологическими особенностями пыльцы этих растений. Морфология пыльцевых зерен и обильная продукция сосны наиболее благоприятствуют ее рассеиванию и дальней транспортировке по воздуху. Так, в исследовании B.L. Lappe et al. [1] были обнаружены признаки ассоциации между пыльцой сосны и количеством больных астмой, что подтверждают другие работы, ставящие под сомнение исторически сложившееся представление о неаллергенности сосновых пород.
В Караколе в 2015 г. пыльца трав составила 97,5% от всей массы пыльцы растений за сезон (см. таблицу). Из всей зарегистрированной пыльцы растений 66,8% принадлежало пыльце полыни. Сильное увеличение концентрации пыльцы Artemisia наблюдалось с середины по конец июля, что соответствовало повышению среднесуточной температуры воздуха за сезоны исследования. Самые высокие концентрации пыльцы полыни отмечены в 2015 г. при температуре в 30,1°С (61% всей пыльцы полыни за сезон), в 2016 г. при температурах до 33,4 °С (72% всей пыльцы полыни за сезон), в 2017 г. при температуре 28,3 °С (67% всей пыльцы полыни за сезон).
Таксономическое разнообразие пыльцы растений (пыльца сорных трав с преобладанием пыльцы Poaceae и Artemisia) и спор грибов (с распространенными во всем мире аллергенами — Alternaria и Cladosporium) с максимальной концентрацией в летне-осенний период, полагаем, уже является одной из причин роста заболеваемости поллинозом в Караколе. Когда в воздухе максимальные концентрации спор грибов совпадают с появлением пыльцы Poaceae и Artemisia (которые являются наиболее распространенной причиной пыльцевой аллергии), совместное присутствие этих аэроаллергенов повышает риск возникновения заболевания [7, 8].
В рейтинге по частоте встречаемости спор грибов в воздухе Каракола выделяются 3 таксона — Alternaria,Cladosporium и Fusarium (рис. 3E—G), при этом концентрация спор грибов Cladosporiumнамного превышает концентрацию других таксонов. Ряд исследователей приуменьшают значения других таксонов спор в воздухе как возможной причины респираторной аллергии.
Установлено, что 60–76% спор грибов выпало в июне — августе. В данном исследовании показано преобладание спор грибов Cladosporium и Alternaria (рис. 4). Значительные показатели температуры воздуха способствовали выбросу спор в атмосферу. В отдельных исследованиях отмечается также, что максимум спор Cladosporium приходится на июнь — август [8]. В сухие, ветреные дни количество спор Alternaria на открытом воздухе, как правило, наиболее большое и обычно составляет от 500 до 1000 спор на 1 м3. Пиковые уровни спор обычно наблюдаются в конце лета — осенью, несмотря на то что они находятся в воздухе круглый год [9]. Наиболее подходящим условием погоды для Cladosporium и Alternariа является жаркое, сухое лето с высокой температурой воздуха и минимальным количеством осадков [10, 11].
Согласно наблюдениям для южного региона Российской Федерации характерно круглогодичное присутствие аллергенов плесневых грибов с пиками спороношения в июле — сентябре [11]. Отмечается, что существует взаимосвязь между развитием ряда плесневых грибов (Alternaria alternata, Aspergillus niger, Botrytis cinerea, Cladosporium cladosporioides, Cladosporium oxysporum и Epicoccum purpurascens) и прогнозируемым изменением климатических условий, при этом продемонстрировано, что при повышении температуры рост грибов увеличивается, а спорообразование снижается [12].
Август — месяц таксономического многообразия спор грибов в Караколе, уменьшение которого происходит в 1–2-й декадах сентября. Во всех декадах августа определяются споры Cladosporium,Alternaria, Fusarium, Ustilago, Aureobasidium, Botrytis, Serpula, Pyrenophora, Helminthosporium, а также небольшие количества Epicoccum, Tilletia, Puccinia, Torula, Drechslera, Stemphilium, Curvularia,Polythrincium, Phytophthora и Pyricularia. Уже в 3-й декаде сентября не фиксировались споры многих таксонов. Увеличение продолжительности пыльцевого сезона и расширение сельскохозяйственных территорий определяют спорово-пыльцевой спектр в воздухе города. Поэтому в таком воздухе увеличивается количество пыльцы Poaceae и содержится большое таксономическое разнообразие спор грибов. Пыльцевой спектр местности в экологическом контексте зависит от естественной растительности, землепользования, декоративной флоры в зеленых городских зонах и рудеральной городской флоры [5].
Результаты изучения специфических IgE-антител еще в 1990-е годы в Кыргызской Республике показывали, что пыльца Artemisia лидирует как этиологический фактор поллиноза в городах Бишкеке и Нарыне. На 2-м месте находилась пыльца Роасеае, причем наивысшие значения аллергенспецифических IgE-антител к пыльце Роасеае и Chenopodiаceae были отмечены в Караколе [13]. Если исходить из постулатов Thommen, растения должны широко культивироваться, а значит, наиболее часто поллиноз будут вызывать злаковые, сорные и луговые растения [14].
В исследовании, проведенном в Кракове (Польша), отмечалось, что более 80% пациентов, страдающих аллергическим ринитом (АР), чувствительны к пыльце Poaceae [15]. Пыльца Poaceae является самым сильным аллергеном в Центральной и Восточной Европе [16]. В наблюдениях в Пекине отмечается, что количество амбулаторных посещений больных АР сильно коррелирует с сезонной концентрацией пыльцы в воздухе и зависит от метеорологических условий. Наивысшие точки соответствуют температурам 12 °С и выше 22 °С. И наоборот, число амбулаторных посещений по поводу АР уменьшалось с увеличением влажности воздуха [17]. Следовательно, изменение метеорологических условий является одним из факторов, из-за которого пыльца становится основным аллергеном, вызывающим развитие АР [18].
В польском Щецине в исследованиях 2006–2008 гг. с использованием пыльцеуловителя Lanzoni VPPS и автоматической метеорологической станции Vaisala были обнаружены статистически значимые корреляции между количеством пыльцы и загрязнением воздуха, а также метеорологическими параметрами, и наиболее сильная корреляция наблюдалась со средней температурой воздуха. При повышении температуры или при умеренных температурах увеличивалось количество пыльцы таксонов Chenopodiaceae, Artemisia и Urtica [19].
В исследовании в Шэньяне (КНР) с использованием пыльцеуловителя Durham было показано, что основными источниками аллергенов, обусловившими увеличение числа больных АР с августа по сентябрь, были Compositae и Moraceae. Artemisia (Compositae) и Poaceae являлись основными аллергенами [18]. В Пекине обнаружено, что пациенты с АР, вызванным пыльцой, составили 61,18% от всех пациентов с АР. Среди них чувствительные к пыльце Artemisia составили 48,54% [17]. Обширность территории и большая численность населения некоторых стран также меняют характеристики аллергенов у пациентов с АР в разных регионах и среди разных возрастных категорий. По этой причине для профилактики и лечения АР большое значение имеет понимание особенностей распространения аллергенов и связанных с ними факторов риска в каждом регионе [19].
Исследования в Кыргызской Республике свидетельствуют о широкой распространенности сенсибилизации у жителей Бишкека к пыльцевым аллергенам. Аллергия на пыльцу растений у жителей Бишкека является доминирующей и выявлена у 64% обследованных пациентов [20]. Но подобных данных о сенсибилизации к спорам грибов пока в республике нет. Отмечен максимальный рост общей заболеваемости АР с увеличением на 122–126% в период с 2017 по 2019 г. В это же время больные АР, проживающие в городах, составили 57,1%, а в сельской местности — 42,9% [21].
Споры грибов — постоянно присутствующий компонент воздуха, их концентрация и состав колеблются в зависимости от сложного взаимодействия биологических и экологических факторов, это: географическое положение, загрязнение воздуха, погодные условия, деятельность человека и местные источники растительности. Споры одних и тех же таксонов всегда обнаруживаются независимо от метода мониторинга. Это может быть связано со способностью этих родов продуцировать огромное количество спор и с доминированием спор Cladosporium, Alternaria и Ustilago в местной и региональной микофлоре [2]. Даже при отборе проб с самолета на большой высоте преобладающими (87%) видами спор были споры Cladosporium и Alternaria [15]. В некоторых странах Cladosporium spp. ежегодно имел наибольшую частоту встречаемости (около 90%). Другие таксоны, Alternaria, Botrytis, Epicoccum, Ganoderma spp. и Drechslera, встречались регулярно с высокой концентрацией (с частотой более 50%) [7]. Установлено, что в городской среде по сравнению с природными территориями наблюдается накопление аллергенных видов грибов. Например, в центральной части Москвы содержание потенциально аллергенных грибов в приземных слоях воздуха в летний период достигает 50% от всех выделенных [22]. Исследования показывают, что изменение температуры может повлиять на колонизацию и рост грибов непосредственно через физиологию отдельных организмов или косвенно, через физиологические эффекты в отношении растений в роли хозяев или субстратов [23].
Страны Центральной Азии (Казахстан, Кыргызстан, Таджикистан, Туркменистан и Узбекистан) уже ощущают последствия изменения климата. При таких обстоятельствах возможны изменения в распространении заболеваний, в том числе аллергических. А поскольку изменения в температуре воздуха и количестве осадков могут сказаться на стадиях вегетации растений, идут изменения в землепользовании, растет количество населения региона вкупе с повсеместным загрязнением всех природных сред — все эти факторы могут усугубить положение, когда некоторые виды заболеваний будут распространяться быстрее, тем самым увеличивая риски для здоровья людей. С учетом этого возникают вопросы, касающиеся безопасности сред, ранее считавшихся безвредными, и возросшей вероятности того, что аэроаллергены действительно могут быть обнаружены в более разнообразных средах [2].
В настоящее время в Центральной Азии, в Республике Узбекистан, пыльцеуловители Lanzoni установлены Международным центром молекулярной аллергологии в Ташкенте, Джизакской, Бухарской, Навоийской и Хорезмской областях, т. е. в различных природно-климатических регионах. Данные, полученные после полного запуска пыльцеуловителей, будут размещаться на специальном портале Европейского общества мониторинга пыльцы (сайт www.polleninfo.org). В условиях Ташкента деревья и травы начинают пылить с 3-й декады февраля. В первую очередь наблюдается начало пыления интродуцируемых растений. У деревьев и трав, относящихся к местной флоре, этот процесс наблюдается несколько позже [24]. Микроскопические исследования образцов за весенний период в Ташкенте показали обилие пыльцы деревьев и спор грибов (рис. 5).
Изменение климата — постоянный процесс, влияющий на эпидемиологию аллергических заболеваний, поскольку его воздействие на пыльцу растений может иметь важные последствия для здоровья человека. Научные исследования аэроаллергенов и аллергических заболеваний — это одна из мер адаптации к последствиям изменения климата. Изменение климата связано с увеличением продолжительности пыльцевых сезонов, увеличением производства пыльцы, изменением типов пыльцы в конкретном месте и увеличением аллергенности пыльцы. Поскольку пыльца может негативно влиять на показатели здоровья, любое увеличение ее количества, связанное с изменением климата, загрязнением окружающей среды, изменениями в землепользовании, может привести к увеличению бремени аллергических заболеваний. При резком росте распространенности АР в Караколе [21] особенно чувствительными оказываются дети. Распространенность респираторных заболеваний растет как среди детей, так и среди взрослых и подростков. К сожалению, в сезон обострения аллергии на пыльцу растений не все пациенты могут обращаться к аллергологам, так как в Кыргызской Республике (особенно в регионах) их остро не хватает. В таких случаях пациенты попадают к семейным врачам или терапевтам, педиатрам, и поэтому не могут получить квалифицированную аллергологическую помощь. Половина больных АР вообще не обращаются к врачу, другие обращаются, когда симптомы становятся невыносимыми. Очень часто бывает так, что аллергию на пыльцу, особенно у детей, принимают за острые респираторные заболевания. Несмотря на относительно хорошо развитую систему мониторинга в некоторых частях мира (страны Европы, США и Россия), в большинстве регионов мира подобная система вообще отсутствует. Национальной программы мониторинга аэробиочастиц в Кыргызской Республике нет.
Заключение
Пыльца ведущих аэроаллергенов — полыни, злаков, маревых — содержится в воздухе г. Каракола в значительных количествах и продолжительно (до 150 дней). Качественный и количественный состав пыльцы в воздухе разных лет практически идентичен, но имеются отличия в преобладании и наличии определенных таксонов. При анализе видового состава пыльцы деревьев в Караколе преобладала пыльца хвойных (голосеменных). В воздухе из 24 таксонов грибов в значительных количествах обнаруживались главные аллергены — тандем спор Alternaria и Cladosporium. Результаты экспериментальных исследований пыльцы растений и спор грибов имеют важные последствия для общественного здравоохранения. Постоянные аэропалинологические исследования необходимы для разработки системы оповещения населения и медицинских учреждений о концентрации пыльцы и спор — «пыльцевом дожде» — для оценки аллергенной обстановки, что позволит людям, страдающим аллергией, избежать или снизить тяжесть течения болезни. Подобные знания необходимы для установления этиологии, правильного подбора диагностических и лечебных аллергенов, оптимальных сроков проведения специфической диагностики и лечения, осуществления профилактики поллиноза. Многие болезни могут быть предотвращены путем сосредоточения внимания на экологических факторах риска.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Осмонбаева Кымбаткуль Бейшеновна — к.б.н., доцент кафедры туризма и охраны окружающей среды Иссык-
Кульского государственного университета им. К. Тыныстанова; 722200, Кыргызская Республика, г. Каракол, ул. Абдрахманова, д. 103; ORCID iD 0000-0001-9606-9392.
Чурюкина Элла Витальевна — к.м.н., доцент, начальник отдела аллергических и аутоиммунных заболеваний НИИАП ФГБОУ ВО РостГМУ Минздрава России; 344022, Россия, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, д. 29; доцент кафедры клинической иммунологии, аллергологии и лабораторной диагностики ФПК и ППС ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России; 350063, Россия, г. Краснодар, ул. им. Митрофана Седина, д. 4; ORCID iD 0000-0001-6407-6117.
Джамбекова Гульнара Сулеймановна — д.м.н., профессор, зам. директора по научной работе Международного центра молекулярной аллергологии; 100069, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Университетская, д. 7.
Назарова Евгения Валерьевна — к.м.н., врач аллерголог-иммунолог, зам. главного врача ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России; 115478, Россия, г. Москва, Каширское ш., д. 24; ORCID iD 0000-0003-0380-6205.
Контактная информация: Осмонбаева Кымбаткуль Бейшеновна, e-mail: kymbat.950307@gmail.com.
Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах.
Конфликт интересов отсутствует.
Статья поступила 29.01.2024.
Поступила после рецензирования 21.02.2024.
Принята в печать 20.03.2024.
ABOUT THE AUTHORS:
Kymbatkul’ B. Osmonbaeva — C. Sc. (Biol.), associate professor of the Department of Tourism and Environmental Protection, K. Tynystanov Issyk-Kul’ State University; 103, Abdrakhmanov str., Karakol, 722200, Kyrgyz Republic; ORCID iD 0000-0001-9606-9392.
Ella V. Churyukina — C. Sc. (Med.), Associate Professor, Head of the Division of Allergic and Autoimmune Diseases, Rostov State Medical University; 29, Nakhichevanskiy lane, Rostov-on-Don, 344022, Russian Federation; associate professor of the Department of Clinical Immunology, Allergy, and Laboratory Diagnostics, Kuban State Medical University; 4, Mitrofan Sedin str., Krasnodar, 350063, Russian Federation; ORCID iD 0000-0001-6407-6117.
Gul’nara S. Dzhambekova — Dr. Sc. (Med.), Professor, Deputy Director for Scientific Work, International Center for Molecular Allergy; 7, Universitetskaya str., Tashkent, 100069, Republic of Uzbekistan.
Evgeniya V. Nazarova — C. Sc. (Med.), Deputy Director, National Research Center Institute of Immunology of the Federal Medical Biological Agency of Russia; 24, Kashirskoe road, Moscow, 115478, Russian Federation; ORCID iD 0000-0003-0380-6205.
Contact information: Kymbatkul’ B. Osmonbaeva, e-mail: kymbat.950307@gmail.com.
Financial Disclosure: no authors have a financial or property interest in any material or method mentioned.
There is no conflict of interest.
Received 29.01.2024.
Revised 21.02.2024.
Accepted 20.03.2024.
Информация с rmj.ru
Загрузка...
