Pyłek roślin jako źródło alergenów.pdf

Problemy kliniczne w alergii i astmie

Dr med. Piotr Rapiejko

Wojskowy Instytut Medyczny, Klinika Otolaryngologii CSK MON w Warszawie

Pyłek roślin jako źródło alergenów

Biologia pyłku roślin wiatropylnych

Ziarna pyłku roślin są to męskie gamety niezbędne do

reprodukcji. Po opuszczeniu pylnika, życie komórki ziarna

pyłku jest niezależne od organizmu rośliny macierzystej.

Pyłek roślin charakteryzuje się wyjątkową aktywnością fi-

zjologiczną, oddycha, kiełkuje na znamieniu słupka kwiatu

żeńskiego, rośnie i umiera. Ziarno pyłku przenosi informa-

cję genetyczną, ale może spełnić swoją funkcję, jeżeli zo-

stanie przetransportowane na znamię właściwej rośliny.

Roślina ta często może rosnąć w odległości dziesiątek lub

setek metrów. Tę odległość ziarno pyłku pokonuje dzięki

powiewom wiatru lub przenoszeniu przez owady lub ptaki.

Pyłek rośliny wiatropylnej jest niesiony przez wiatr w przy-

padkowym kierunku i może być spłukany przez deszcz.

Pojedyncze ziarno ma niewielkie szanse trafić na znamię

kwiatu żeńskiego własnego gatunku. Tę szansę zwiększa

system cech przystosowawczych. Duża część roślin wiatro-

pylnych kwitnie wiosną (większość drzew), zanim rozwiną

się liście stanowiące naturalną zaporę w rozprzestrzenia-

niu się ziaren pyłku. Kwiatostany części roślin są rozdziel-

nopłciowe. Z męskich kwiatów, w kształcie zwisających

kotków, wiatr wywiewa miliony ziaren suchego, lekkiego

pyłku. Pylniki traw wiszą luźno na długich, wiotkich nitkach

pręcikowych, a pyłek wysypuje się z nich nawet przy sła-

bym wietrze. W kwiatach pokrzywy dojrzałe pylniki są

wyrzucane przez długie, sprężyste nitki pręcikowe.

Pyłek i znamię kwiatu rozpoznają się zaraz po zapyle-

niu. Prawdopodobnie na ich powierzchni wbudowane są

receptory, które sygnalizują o wzajemnych relacjach. Ziar-

no pyłku, po rozpoznaniu powierzchni znamienia i szyjki,

jako należącej do własnego gatunku, zaczyna kiełkować.

Jeśli znamię sygnalizuje niezgodność – kiełkowanie nie

następuje. Sygnały chemiczne „wysyłane” przez pyłek są

odbierane przez komórki znamienia i szyjki; jeśli pyłek zo-

stanie odebrany jako zgodny gatunkowo przygotowują się

na przyjęcie łagiewki, jeśli nie – podejmują blokadę kiełko-

wania i wzrostu. Łagiewka, mająca zwykle przekraczającą

kilkakrotnie wielkość ziarna pyłku, wydostaje się przez pory

w ścianie ziarna pyłku i kieruje się w głąb szyjki słupka.

W przypadku niezgodności łagiewka nie kiełkuje lub jej

wzrost ulega zahamowaniu. Można przypuszczać, że to

właśnie mnogość substancji białkowych zaangażowanych

w proces zgodności gatunkowej odpowiada za tak silne

właściwości alergizujące ziaren pyłku. Żadna bowiem inna

część rośliny nie ma tak silnych właściwości uczulających

jak ziarno pyłku.

Charakterystyczną cechą schorzeń alergicznych wywo-

łanych przez alergeny pyłku roślin jest sezonowość wystę-

powania objawów. Nasilenie objawów chorobowych

u osób z uczuleniem na pyłek roślin jest ściśle związane ze

stężeniem aeroalergenów w atmosferze. Wraz ze wzrostem

stężenia aeroalergenów, wzrasta również nasilenie obja-

wów chorobowych.

Powietrze atmosferyczne w naszym klimacie wysycone

jest pyłkiem roślin od końca stycznia do pierwszych dni paź-

dziernika. W tym okresie w powietrzu stwierdza się obec-

ność kilkuset gatunków roślin. Aktualnie monitoruje się od

30 do 70 gatunków i rodzajów roślin należących do róż-

nych rodzin.

Lekarz praktyk ma do dyspozycji szeroką paletę kilku-

dziesięciu alergenów pyłkowych w zestawach diagnostycz-

nych do skórnych testów punktowych, podobną liczbę od-

czynników do badania poziomu swoistych przeciwciał klasy

IgE przeciwko alergenom pyłku roślin i kilkanaście alerge-

nów pyłkowych do testów prowokacji donosowej. Od kilku

lat dostępna jest też szeroka paleta alergenów pyłkowych

do immunoterapii swoistej. Poza bezpornymi korzyściami

z pełnej dostępności szerokiej gamy alergenów diagnostycz-

nych i terapeutycznych stan taki niesie też za sobą pewne

niebezpieczeństwa. Lekarz musi bowiem znać lokalną sza-

tę roślinną, terminy pylenia poszczególnych roślin, a także

aktualne stężenia, jakie osiąga pyłek poszczególnych ro-

ślin. W przeciwnym wypadku pełna dostępność prepara-

tów zamiast owocować wzrostem skuteczności diagnostyki

i terapii może prowadzić do błędnych wniosków diagno-

stycznych i chaosu w decyzjach terapeutycznych, szcze-

gólnie w przypadku stosowania swoistej immunoterapii.

Lekarz może mieć trudność w zdefiniowaniu istotności

danego alergenu pyłkowego dla konkretnego chorego. Teo-

retycznie można by oprzeć się na badaniach epidemiolo-

gicznych na danym terenie i jako istotny klinicznie zdefinio-

wać ten alergen który np. stosunkowo często daje dodatnie

odczyny w teście skórnym. Jednak na podstawie samych

tylko wyników badań nie możemy określić istotności klinicz-

nej danego alergenu. Dodatni wynik badania pomocnicze-

go (testy skórne lub sIgE) nie jest równoznaczny z uzna-

niem, że to właśnie ten alergen jest istotny klinicznie dla

konkretnego chorego, choć oczywiście jest to wysoce

PRZEGLĄD ALERGOLOGICZNY

prawdopodobne. Z drugiej strony, z punktu widzenia cho-

rego cierpiącego na schorzenia alergiczne wywołane nad-

wrażliwością na dany alergen, zawsze będzie to alergen

bardzo istotny.

Dziś, gdy mamy znacznie większy zasób wiadomości

choćby o alergii krzyżowej i panalergenach oraz dokład-

ne informacje o dystrybucji sporomorf w atmosferze, może-

my zmodyfikować znane od ponad 70 lat warunki, jakie

muszą być spełnione, aby pyłek wywołał uczulenie u oso-

by atopowej (tab. I).

Pierwsze kryterium Thommena jest szczególnie ważne.

Pyłek musi zawierać komponentę wywołującą uczulenie

(antygen), mającą swoistą możliwość indukowania medio-

wanej IgE odpowiedzi ustroju. Konieczność spełnienia tego

kryterium tłumaczyć może relatywnie niskie występowanie

pyłkowicy wywoływanej przez rośliny wiatropylne w po-

równaniu z olbrzymią liczbą gatunków tych roślin. Przykła-

dów dostarcza sosna, świerk i pokrzywa. Chociaż w nie-

których miejscach rośliny te są szeroko rozpowszechnione,

a w atmosferze obecna jest olbrzymia liczba ziaren pyłku

tych roślin, nie wywołują uczulenia, co może prawdopodob-

nie wynikać z niskiego poziomu alergogenności ich pyłku.

Drugie kryterium jest nieaktualne w przypadku pracow-

ników szklarni, ogrodników, kwiaciarzy, a nawet pracowni-

ków zakładów, salonów kosmetycznych i innych osób za-

wodowo i często narażonych na ekspozycję na pyłek roślin

(również owadopylnych).

Z punktu widzenia profilaktyki za alergen istotny klinicz-

nie można uznać ten alergen, którego eliminacja z otocze-

nia chorego oraz ograniczenie narażenia jest niemożliwe

lub bardzo trudne [1].

Epidemiolog uznałby za alergen istotny ten, który jest

częstą przyczyną dolegliwości na danym terenie lub w kon-

kretnej populacji. Dlatego wiedza o częstości uczuleń na

dany alergen i sile alergenowej tego alergenu jest niezbęd-

na do prawidłowego leczenia. Lekarz staje przed trudnymi

decyzjami diagnostycznymi i terapeutycznymi.

Lekarz musi ustalić skład zestawu alergenów do punk-

towych testów skórnych (podstawowych i rozszerzonych)

oraz ustalić listę alergenów diagnostycznych do badania

sIgE. Alergeny istotne powinny znaleźć się w zestawie pod-

stawowym testów skórnych.

Ocena klinicznej istotności alergenu

pyłku roślin

Warunkiem koniecznym do spełnienia przy ustalaniu

wskazań do immunoterapii alergenowej jest określenie

czynnika sprawczego, odpowiedzialnego za obraz kli-

niczny choroby. Identyfikacja alergenów wywołujących

objawy choroby, a więc istotnych klinicznie, jest warun-

kiem niezbędnym umożliwiającym dobór właściwej,

a więc skutecznej szczepionki [2]. Jedynie alergeny istot-

ne powinny być brane pod uwagę w standardowej im-

munoterapii alergenami pyłkowymi. Aktualne standardy

zalecają stosowanie szczepionek zawierających nie wię-

cej niż 4 różne alergeny [3]. W tej sytuacji lekarz zleca-

jący skład szczepionki, która będzie stosowana przez

okres 3-5 lat, a może i dłużej, stoi przed bardzo trudną

decyzją, które z alergenów uznać za istotne, a które za

mniej istotne dla konkretnego chorego. Pomocne może

być w takim wypadku ustalenie, który z alergenów wy-

stępuje na danym terenie powszechnie i z którym chory

będzie się często stykał. Ma to szczególne znaczenie

w przypadku roślin pospolitych lub uprawnych. Nasile-

Problemy kliniczne w alergii i astmie

nie objawów jest proporcjonalne do stężenia ziaren pył-

ku w powietrzu (tab. II).

Badania stężenia aeroalergenów prowadzone w więk-

szości dużych miast pozwalają na ocenę stopnia ekspozy-

cji na dany alergen.

Można więc przyjąć, że z punktu widzenia aerobiolo-

gicznego alergenem istotnym będzie ten, który występuje

w atmosferze w wysokim stężeniu przez określoną liczbę

dni (zdaniem autora minimum 14 dni) [4]. Istotnym alerge-

nem będzie też taki alergen, który występuje w atmosferze

w stężeniu średnim, ale przez długi okres np. ponad 30

dni. Taki alergen może w określonych warunkach np. w cza-

sie lokalnej zwiększonej ekspozycji wywoływać silne obja-

wy chorobowe.

Analizując wyniki testów skórnych z alergenami pyłko-

wymi możemy zaobserwować, że niektóre z alergenów

częściej niż inne wywołują odczyny nasilone. Przykładem

takich roślin są trawy, brzoza, olcha, bylica. Jest też grupa

roślin, której pyłek daje rzadko silne odczyny w teście skór-

nym, pomimo stosunkowo często obserwowanych odczy-

nów uznanych za istotne (zwykle odczyny słabo nasilone).

Według obowiązujących obecnie standardów za istotny

klinicznie (świadczący o uczuleniu) wynik punktowego te-

stu skórnego przyjmuje się wystąpienie bąbla większego

od kontroli negatywnej i o średnicy >3mm (powierzchni

>7mm 2 ) [5]. Odczyny bliskie dolnej granicy istotności czę-

ściej uzyskuje się z alergenami o mniejszym znaczeniu kli-

nicznym, jak np. babka czy pokrzywa, pomimo że są one

dodatnie u znacznej liczby badanych chorych z alergicz-

nym nieżytem nosa i astmą oskrzelową. W wątpliwych przy-

padkach zawsze pomocne są testy prowokacji donosowej.

O istotności danego alergenu dla konkretnego chore-

go mogą też decydować terminy ekspozycji. Jeśli chory jest

eksponowany na kilka alergenów jednoczasowo lub bez-

pośrednio na jeden po drugim, ich istotność kliniczna bę-

dzie większa niż w przypadku ekspozycji jedynie na jeden

z tych alergenów lub nadwrażliwości na tylko jeden z nich.

O znaczeniu klinicznym alergenu będzie decydować nie

tylko „priming efect” , ale i stopień ekspozycji na alergeny

roślin, wykazujących bliskość gatunkową. Ziarna pyłku róż-

nych gatunków traw, w tym i traw uprawnych np. żyta, po-

siadają homologiczne alergeny [6,7,9]. Bliskość gatunko-

wą wykazują w większości rośliny w obrębie tej samej

rodziny. Przykład rodziny oliwkowatych, której pospolitym

przedstawicielem jest jesion i sadzony w formie żywopło-

tów ligustr, wykracza znacznie poza granice Polski. Repre-

zentantem tej samej rodziny jest oliwka. Jej ziarna pyłku są

przyczyną bardzo częstych uczuleń w krajach basenu

Morza Śródziemnego. Z uwagi na występowanie homolo-

gicznych alergenów w ziarnach pyłku oliwki, jesionu i ligu-

stru inaczej będziemy oceniać istotność kliniczną pyłku je-

sionu i ligustru dla chorego mieszkającego w Europie

Centralnej, a inaczej dla chorego który przeniósł się do Pol-

ski z krajów Europy Południowej. Pyłek jesionu występujący

w atmosferze Polski w bardzo wysokich stężeniach nie ma

większego znaczenia klinicznego dla mieszkańców Polski,

może jednak wywoływać silne objawy u uczulonego na

alergeny pyłku oliwki Greka lub Włocha, przebywających

w Polsce w okresie pylenia jesionu [8,9].

Również obecność panalergenów, jak to ma miejsce

w przypadku pyłku brzozy, owoców jabłka i brzoskwini,

będzie miała znaczenie w ocenie istotności klinicznej da-

nego alergenu [10].

Na podstawie 14-letnich badań prowadzonych w kil-

kunastu punktach pomiarowych na terenie całej Polski oraz

badań epidemiologicznych, autor zaproponował zestawie-

nie roślin wg rodzin i rodzajów systematycznych oraz za-

proponował przyporządkowanie im oznaczeń istotności

klinicznej ziaren pyłku jako nośników alergenów (tab. III).

Pyłek traw

Najczęstszą przyczyną pyłkowicy w naszym klimacie

są alergeny pyłku traw . Uczulenie na pyłek traw jest

obserwowane w populacji europejskiej częściej niż na py-

łek innych roślin. W Polsce występuje około 160 gatunków

traw. Główny okres pylenia traw przypada w Europie cen-

tralnej na drugą połowę maja, czerwiec i pierwszą połowę

lipca, w Europie północnej na drugą połowę czerwca, li-

piec i pierwszą połowę sierpnia, w Europie południowej

i rejonie śródziemnomorskim na maj [12].

Pyłek chwastów

Bardzo ważnym alergenem pyłkowym w Polsce jest

bylica – odpowiedzialna za większość objawów alergicz-

nego zapalenia błony śluzowej nosa i spojówek w okresie

od połowy lipca do połowy września. Bylica jest bardzo

popularnym w całej Europie chwastem wiatropylnym. Jest

rośliną pionierską, zasiedla nowe tereny, place budowy i na-

sypy: w Europie centralnej: Artemisia vulgaris , w południo-

wej A. annua i A. verlotorum . Tuż nad ziemią stężenie jej

pyłku jest bardzo wysokie i często przekracza 400-500

ziaren pyłku/m 3 powietrza. Aktywność alergenowa pyłku

bylicy jest bardzo wysoka i ma on duże znaczenie klinicz-

ne. Ziarno pyłku jest średnicy 19x22 μm. Opisano część

alergenów wyizolowanych z pyłku bylicy. Główne alerge-

ny to Art v 1 o masie molekularnej 60 kDa i pI = 4,4 oraz

Art v 2 o masie molekularnej 20 kDa i pI = 4,1-4,8 [7,8,9].

Pyłek drzew

Kolejnym, trzecim co do ważności aeroalergenem w Pol-

sce, jest pyłek brzozy . Brzoza jest pospolitym drzewem

w północno-zachodniej i centralnej Europie. W północnej

Europie może stanowić do 75% składu lasów, ale i w cen-

tralnej i zachodniej Europie jest bardzo często spotykana.

Najliczniejsze są dwa gatunki B. verrucosa ( B. pendula )

i B. pubescens. Bardzo częste są też mieszańce tych od-

mian. Kwiaty męskie to żółto-zielone kotki, widoczne już

jesienią, zwisające, cylindryczne, zebrane po kilka obok

PRZEGLĄD ALERGOLOGICZNY

Problemy kliniczne w alergii i astmie

siebie na końcach pędów. Brzoza kwitnie równocześnie z po-

jawieniem się pierwszych liści (od połowy kwietnia do poło-

wy maja), a w krajach skandynawskich w maju i czerwcu.

Pyłek brzozy osiąga bardzo wysokie stężenia w at-

mosferze – zwykle do 4000 z/m 3 , ale w 2003 roku na-

wet w centrum Warszawy, Opola, Olsztyna notowano stę-

żenia przekraczające 18-20 tysięcy ziaren w 1 m 3

powietrza. W pobliżu kwitnącego drzewa stężenie może

przekraczać 16,2 mln ziaren pyłku/1m 3 powietrza [9].

Pyłek brzozy jest po pyłku traw i bylicy najczęstszą przy-

czyną alergicznego zapalenia błony śluzowej nosa i spo-

jówek. U osób z silną nadwrażliwością objawy uczule-

niowe występują także po kontakcie z pyłkiem brzozy

zdeponowanym w kurzu domowym. Najwyższe stężenia

pyłku znajdowane są w kurzu domowym około 3 tygodni

po szczycie pylenia. Poznana została pełna sekwencja

aminokwasów dla trzech alergenów pyłku brzozy. Głów-

ny alergen brzozy brodawkowatej Bet v 1, zbudowany

z 159 aminokwasów, masa molekularna 17 kDa, pI = 5,2.

Wykazano, że daje on krzyżową reakcję z 17 kDa aler-

genem jabłka. Kolejny główny alergen brzozy Bet v 2 ma

133 aminokwasy o znanej sekwencji, zbliżonej do grupy

białek określanych jako profiliny. Profilina pełni rolę w

polimeryzacji aktyny. Trzecim alergenem pyłku brzozy jest

białko kalmodulina o masie molekularnej 20 kDa, będące

aktywatorem enzymów [7,8,9].

Pyłek chwastów

Alergenem, który w najbliższych latach może znaczny

wpływ na rozwój alergii jest pyłek ambrozji . Rodzaj

Ambrozja należy do rodziny Astrowate ( Asteraceae ). Am-

brozja jest rośliną zielną, jednoroczną ( Ambrosia artemisi-

folia i A. trifida ) lub byliną jak A. psilostachya .

Alergen pyłku ambrozji jest najczęstszą przyczyną pył-

kowicy w Ameryce Północnej i przez wiele lat uważano, że

nie stanowi problemu w Europie. Od końca lat 60. ambro-

zja obecna jest we Francji, północnych Włoszech, na Ukra-

inie, w krajach bałkańskich, na Węgrzech i południowej

Austrii [9], a ostatnio także w zachodniej i południowo-

wschodniej Polsce. Z uwagi na wymagania klimatyczne nie

wydaje się jednak, aby ambrozja mogła się w Polsce roz-

mnażać. Pyłek ambrozji znaleziony w atmosferze Polski

(w pojedynczych dniach nawet w wysokim stężeniu) po-

chodzi najprawdopodobniej z roślin wysianych wraz

z importowanym zbożem. Wskazuje na to ograniczone wy-

stępowanie okazów ambrozji np. w okolicach stacji przeła-

dunkowych i dworców kolejowych. Kwitnienie przypada na

drugą połowę sierpnia i wrzesień.

Ziarno pyłku jest średnicy 20-22 μm. Eksyna z relatyw-

nie długimi kolcami. Bardzo dokładnie poznano alergeny

ambrozji. Z pyłku A. artemisifolia (elator) wyizolowano 6

głównych alergenów. Zdefiniowano je jako Amba I, II, III,

IV, V, VI [7,8,9]. W populacji warszawskiej autor stwierdził

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: