Аллергия на пыльцу конопли в изменяющемся мире

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Аллергия на пыльцу конопли в изменяющемся мире

Кобзарь В.Н.

Аннотация

В мировом масштабе к семейству Cannabaceae (коноплевые) - двудольных растений порядка розоцветные Rosales (ранее порядка крапивные Urticales) относят два аллергенных рода, а именно: коноплю и хмель. Подсчитано, что только один мужской цветок конопли производит около 350000 пыльцевых зерен, а если растение включает сотни цветов, то это дает очень много пыльцы в воздухе, переносимых достаточно далеко.

С учетом того, что во многих странах марихуана легализована как легкий наркотик, последствия воздействия Cannabis на здоровье, включая аллергию, выходят на передний план медицинских исследований и интереса. В качестве аэроаллергена пыльца конопли вызывает аллергический ринит, аллергический кератоконъюнктивит, гиперчувствительный пневмонит и обострение симптомов бронхиальной астмы.

Конопля является одной из старейших культур человечества, и записи о ее использовании в пищу (клетчатка), в качестве лекарства и как наркотик насчитывают более 6000 лет. До 1965 г. коноплю выращивали в Киргизии как техническую культуру для производства мешков, бечевки и канатов. Департамент пастбищ Министерства сельского хозяйства предполагает вновь вернуться к выращиванию конопли, а по мере роста сельскохозяйственной отрасли конопля Cannabis sativa также может стать более серьезным аэроаллергеном. По данным Государственной службы контроля наркотиков, сейчас в стране дикорастущая конопля произрастает на площади 2617 га, что равняется площади 12 Монако. Пыльца конопли не входит в десятку глобальных аэроаллергенов, но ей присущи общие черты: небольшой размер, однотипная морфология, высокая пыльцепродукция. Цель представленной статьи заключалась в палиноморфологических исследованиях нативной пыльцы конопли, классификации выявленных тератоморфозов и оценке стандартизированного вклада конопли в аэробиологическую ситуацию. Биомониторинг пыльцы конопли из различных пунктов наблюдения Кыргызстана с помощью световой и сканирующей электронной микроскопии выявил 4 типа тератоморфозов разной степени сложности:

1) деформацию;

2) перфорацию;

3) фрагментацию;

4) сложные изменения скульптурных элементов поверхности экзины.

Используя стандартизированный индекс вклада пыльцы, был оценен потенциальный вклад пыльцы Cannabaceae в аэробиологическую ситуацию пунктов наблюдения Кыргызстана. Он основан на следующих показателях: сроках цветения, размере пыльцевых зерен (полярная ось и экваториальный диаметр), обилии произрастающих видов в регионе и продукции пыльцы.

Ключевые слова: пыльца растений, конопля, поллинозы, тератоморфозы, индекс вклада пыльцы.

Abstract

Kobzar V. Allergy to cannabis pollen in a changing world

Результаты и их обсуждение

Современная пыльца под прогрессирующим прессингом загрязненности окружающей среды становится хрупкой и беззащитной: вместо нормально развитой пыльцы формируется аномальная, уродливая (тератоморфная), в которой изменяются характерные таксономические признаки. Пыльца конопли соответствует ранее выделенным главным критериям тератоморфозов пыльцы [5], в связи с этим она является адекватной тест- системой для оценки загрязнений среды обитания человека.

Нормально развитые пыльцевые зерна конопли сорной (Cannabis ruderalis Janisch.) 3-4- поровые, слегка сплющенные, в очертании с полюса округлые или реже округлотреугольные, с экватора широкоэллиптические, полярная ось 18,0-21,6 мкм, экваториальный диаметр 21,6-25,2 (28,8) мкм. Поры экваториальные, простые, ободковые, имеют оперкулум в экологически чистых районах, диаметр поры с ободком 3,6 мкм, поровое отверстие с волнистым краем, овальное, 1,7 мкм. Экзина тонкая около 1,0 мкм. Поверхность экзины бугорчатая с мелкими шипиками (бугорками) разного диаметра от 0,2 до 0,4 мкм, очертания и конфигурация также различны. По данным СЭМ, на 1 мкм² расположены 10 микрошипиков (Рисунок 1).

Рисунок 1. Детали ультраструктуры пыльцевого зерна конопли сорной: апертуры и структура поверхности экзины (СЭМ: увеличение х2000-6000)

Нормально развитые пыльцевые зерна хмеля обыкновенного (Humulus lupulus L.) 3-4- поровые, сплющено-шаровидные, 21,6-22,4 мкм в очертании с полюса округло-треугольные, с выступающими порами, с экватора широкоэллиптические. Полярная ось 18,0-21,6 мкм. Поры экваториальные, ободковые, с оперкулумом в норме, диаметр поры с ободком 5,1-6,8 мкм, поровое отверстие 1,7-2,0 мкм, овальное, реже круглое. Экзина тонкая около 1,0 мкм. Поверхность экзины бугорчатая с мелкими шипиками (бугорками) разного диаметра, на 1 мкм² расположены 10 микрошипиков (Рисунок 2).

Рисунок 2. Детали ультраструктуры пыльцевого зерна хмеля обыкновенного: апертуры и структура поверхности экзины (СЭМ: увеличение х1000-3000)

Ультраструктура пыльцы Cannabaceae из различных пунктов наблюдения Кыргызстана имела следующие тератоморфозы (отклонения от нормально развитого пыльцевого зерна), похожие на пыльцу Poaceae, имеющей такую же тонкую экзину:

1) деформация - изменение типичной виду округлой или округло-треугольной формы пыльцевого зерна различной степени: слабой, умеренной и сильной.

2) перфорация - сквозное отверстие в эктэкзине, диаметром меньше 1 мкм, включает трещины, отверстия и каверны, расположенные локально или по всей поверхности экзины.

3) фрагментация - более выраженный тератоморфоз, когда произошло нарушение целостности пыльцевого зерна, все слои оболочки разорваны и возникли мелкие фрагменты. Фрагментация пыльцы обычно начинается с перфорации, т е. появления глубоких трещин и каверн на поверхности экзины, распространяясь на само зерно.

4) сложные изменения скульптурных элементов поверхности экзины: вмятины, выросты, гребни, наплывы и тяжи спорополленина, изменение типичной скульптуры, а также налипание частиц разнообразной природы, например кусочков тапетума.

Для пыльцы с тонкой экзиной характерен выраженный естественный полиморфизм. Показано, что в пробах из центрального и юго-восточного районов г. Ош (1000 м над уровнем моря, Ошская область), благодаря сильным вмятинам на поверхности экзины, пыльца конопли сорной собрана в легко распадающиеся тетрады и полиады. В центре и районе АО «Текстильщик» города наряду с нормально развитыми обнаружены недоразвитые пылинки. В результате нарушения онтогенеза сформировалась пыльца с немногочисленными выростами на поверхности. Вся изученная выборка пыльцы конопли сорной чрезвычайно деформирована, особенно в области апертур (Рисунок 3).

Рисунок 3. Пыльца конопли сорной из района юго-востока и центра г. Ош (увеличение х2000)

Апертуры представляют собой участки оболочки пыльцы, где прочная и устойчивая экзина (внешняя оболочка) сильно редуцирована, а роль стенки выполняет интина (внутренняя оболочка). В связи с этим, область апертур наиболее чувствительна к эффекту действия загрязнителей, и они страдают от них в первую очередь, поэтому у пыльцы коноплевых, так же как у мятликовых полностью исчезает оперкулум (крышечка).

Оказалось, что для одноименной пыльцы из районов г. Бишкек (700-900 м над уровнем моря, Чуйская область), пгт. Кемин (1120 м над уровнем моря, Чуйская область), г. Чолпон-Ата (1602 м над уровнем моря, Иссык-Кульская область) и с. Ананьево (1644 м над у. м., Иссык-Кульская область) свойственна сильно выраженная степень деформации, переходящая в каверны в некоторых пыльцевых зернах. На поверхности экзины отдельных пылинок иногда встречались наплывы спорополленина и прилипшие кусочки тапетальной ткани (Рисунок 4).

Рисунок 4. Пыльцевое зерно конопли сорной из с. Ананьево (увеличение х3000)

Характерно, что на скульптурированной поверхности экзины пыльцы конопли сорной из г. Каракол (1800 м над у. м., Иссык-Кульская область) образовались бесформенные наплывы спорополленина, выросты, вздутия в виде более крупных бугорков, свойственных таксону и перфорация в виде трещин (Рисунок 5).

Таким образом, пыльца конопли сорной отвечает всем трем критериям тератоморфозов, а именно: имеет тонкую оболочку (1 мкм), округлую или округло-треугольную форму и высокую чувствительность к действию загрязнений, поэтому сильно модифицируется.

Рисунок 5. Пыльцевые зерна конопли сорной из района гг. Чолпон-Ата и Каракол (увеличение х3000)

Постулируя результаты сканирующей микроскопии нормально развитой и тератоморфной пыльцы конопли, следует отметить выраженную модификацию в связи с воздействием факторов окружающей среды вследствие:

1) тонкой (1,0 мкм) и хрупкой экзины, так как при попадании в воздушную среду эндэкзина исчезала;

2) неравномерно развитой экзины, так как образующиеся наплывы спорополленина, могут служить местом разрыва при формировании тератоморфозов. В норме спорополленин очень устойчивый органический полимер, представляющий собой многочисленные функциональные группы гидроксила;

3) нарушения онтогенеза пыльцы: изменяется типичная бугорчатая поверхность экзины, появляется мозаичная скульптура, на поверхности которой обнаруживаются пылевые частички и кусочки тапетальной ткани. Агломерированные микрочастички на поверхности экзины и фрагменты пыльцы транспортируются на далёкие расстояния. В результате этого изменяется механизм попадания тератоморфной пыльцы в организм человека и возрастает тяжесть и распространенность симптомов поллиноза и бронхиальной астмы пыльцевой этиологии;

4) чувствительности к эффекту действия загрязнений, особенно в области апертур.

Результаты палиноморфологических исследований подчеркивают значение оценки нормально развитой и тератоморфной морфологии пыльцы конопли для таксономической идентификации и дифференциации, а также показывают зависимость морфологических особенностей от географической локализации. Для оценки потенциального вклада пыльцы Cannabaceae в аэробиологическую ситуацию пунктов исследований был использован стандартизированный индекс вклада пыльцы (Рисунок 6). Он основан на следующих показателях: сроках цветения, размере пыльцевых зерен (полярная ось и экваториальный диаметр), обилии произрастающих видов в регионе и продукции пыльцы [6].

Рисунок 6. Графическое резюме: стандартизированный индекс вклада пыльцы Cannabaceae в аэробиологическую ситуацию

аллергический пыльца конопля риск диагностика лечение

Конопля - это однолетнее двудомное травянистое растение с крупными пальчатораздельными листьями. Спустя 10 дней после появления всходов растения конопли достигают в высоту 30-35 см. Растения увенчаны зеленоватыми женскими цветками или длинными шипами мужских цветков на отдельных растениях. Это растение родом из Центральной Азии и часто там и произрастает, но культурные формы выращиваются и в других местах для получения волокна при изготовлении веревок, бумаги, экологической одежды. Излюбленными местами обитания конопли являются влажные поля, пастбища, обочины дорог и пустыри. Это сорное растение хорошо распространено в биоценозах и антропоценозах, отличается своей устойчивостью к заболеваниям и высокой приспособленностью к окружающей среде.

Сезон цветения конопли приходится на летний период, когда наблюдается повышенная пыльцевая активность таких наиболее аллергенных сорных растений, как полынь, злаковые травы и маревые-амарантовые. Пыльца конопли, благодаря мелкому размеру и летучести, может легко распространяться по воздуху ветром на большие расстояния, что делает ее крайне сильным аллергеном. Хотя пыльцу производят только мужские растения конопли, от контакта с пыльцой нельзя уберечься даже при выращивании женских растений, поскольку на них могут появляться мужские соцветия-гермафродиты. Например, в штате Небраска, где культивируется Cannabis sativa var. spontanea Vavilov, ее пыльца составляет 36% от общего количества в аэробиологическом спектре в период середины-конца августа. В европейских странах (Франция, Испания и Италия) отмечались аналогичные тенденции. Воздушная пыльца каннабиса из Марокко, обнаруживалась на юге Испании в дни с благоприятными погодными условиями. Каждый год с мая по сентябрь североафриканская пыльца идентифицировалась на Пиренейском полуострове тогда, когда воздушный поток находился на большой высоте, поэтому пыльца поднималась над морским слоем воздуха и не попадала в воду. Такой период наблюдался от 15 до 29 дней в году в течение сезона цветения [7-11].

Цветение конопли обычно происходит с июня по август в северо-центральных районах и с сентября по октябрь в северо-восточных районах. Незаконное, криминальное использование этого растения заключается в производстве наркотика марихуаны. C помощью гравиметрического метода продемонстрировано, что пыльца коноплевых варьирует в пыльцевом спектре от 23,5% в г. Каракол (Иссык-Кульская область) до 2,4% в г. Ош (Ошская область) и содержится практически постоянно в атмосфере в период июня-сентября, вызывая аллергию в регионах Центральной Азии. Аэробиологические исследования с применением волюметрического метода (ловушка Ланзони) выявили, что концентрация вышеуказанной пыльцы в воздухе г. Каракол достигала значимых показателей (максимальная суточная концентрация 6567 пыльцевых зерен/м³ в третьей декаде августа) и варьировала в аэробиологических образцах в разные годы исследования от 3% до 10%.

В 2021 г. на площади в 380 га в Иссык-Кульской области обнаружили дикорастущие плантации конопли, 20 т уничтожили или скосили механическим и химическим способами. До 1965 г. коноплю выращивали в Киргизии как техническую культуру для производства мешков, бечевки и канатов, устойчивых к гниению в воде. В настоящее время департамент пастбищ министерства сельского хозяйства предполагает вновь вернуться к культивированию конопли посевной, а по мере роста сельскохозяйственной отрасли Cannabis sativa var. spontanea Vavilov также может стать более серьезным аэроаллергеном.

По данным Государственной службы контроля наркотиков, сейчас в стране дикорастущая конопля произрастает на площади 2617 га (ранее сообщалось о площади в 10000 га), что равняется площади 12 Монако. Местные депутаты также призывают к легализации марихуаны как легкого наркотического средства. Таким образом, можно представить будущий сценарий легализации марихуаны и промышленного ее выращивания, когда различные пути воздействия и сенсибилизации будут способствовать росту аллергии на пыльцу конопли (Рисунок 7).

Во-первых, в связи с повышением концентрации пыльцы конопли в атмосфере; во-вторых, люди могут сенсибилизироваться путем вдыхания аллергена каннабиса через активное курение и (или) испарение препарата; в-третьих, при использовании наркосодержащих лекарственных препаратов; в-четвертых, при кожном контакте (в группе риска находятся производители каннабиса и полицейские, которые уничтожают незаконные растения конопли).

Рисунок 7. Графическое резюме: Настоящий статус аллергии на пыльцу конопли

Заключение

Глобальное употребление конопли, будь то по медицинским показаниям или в тех случаях, когда оно легализовано в рекреационных целях, имеет тенденцию к росту, а вместе с ним и распространенность аллергии на ее пыльцу [11]. Спровоцировать ту или иную аллергическую реакцию может один из аллергенов конопли. Главным из них является белок переноса липидов (nsLTP) Cans3, содержащийся в культивируемой конопле. Его функции заключаются в переносе и осаждении липидов через клеточные мембраны. Неспецифические белки переноса липидов PR-14 являются паналлергенами, повсеместно присутствующими во всех растениях, включая фрукты и овощи [12]. Следовательно, сенсибилизация к Cans3 может быть объяснением высокого разнообразия вторичных пищевых аллергий растительного происхождения, наблюдаемых у европейских пациентов с аллергией на коноплю за счет перекрестной реактивности между ней и растительными продуктами питания [13].

Для предотвращения дальнейших социально-экономических и медицинских потерь, связанных с аллергическими заболеваниями, муниципальные органы власти должны принимать эффективные меры профилактики. К ним относится своевременное уничтожение механическим и химическим путем плантаций дикорастущей конопли, особенно большую площадь они занимают в Чуйской и Иссык-Кульской областях. Важной мерой также является контроль употребления марихуаны (анаши) наркоманами в стране. Основные выводы проведенных палиноморфологических и аэробиологических исследований:

1. Пыльца Cannabaceae, так же, как и Poaceae, обладая сферической геометрией и бугорчатой поверхностностью экзины часто деградирует в окружающей среде, что приводит к потере архитектоники, структуры и размера. Она сильно модифицируется под воздействием факторов окружающей среды вследствие:

- тонкой (1,0 мкм) и хрупкой экзины;

- неравномерно развитой экзины, так как образующиеся наплывы спорополленина, могут служить местом разрыва при формировании тератоморфозов;

- нарушения онтогенеза пыльцы: изменяются скульптурные элементы поверхности экзины, появляется иная скульптура с агломерированными пылевыми частичками и кусочками тапетальной ткани.

- чрезвычайной чувствительности к эффекту действия загрязнений, особенно в области апертур. В результате этого изменяется механизм попадания тератоморфной пыльцы в организм человека и возрастает тяжесть и распространенность симптомов поллиноза и пыльцевой астмы.

2. Стандартизированный индекс вклада пыльцы позволил оценить важность выбросов пыльцы Cannabaceae по заданным показателям: фенологии, размеру пыльцевого зерна, видовому обилию и пыльцевой продукции.

Список литературы

1. Jackson B., Cleto E., Jeimy S. An emerging allergen: Cannabis sativa allergy in a climate of recent legalization // Allergy, Asthma & Clinical Immunology. 2020. V. 16. №1. P. 1-6.

2. Ocampo T.L., Rans T.S. Cannabis sativa: the unconventional “weed” allergen // Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 2015. V. 114. №3. P. 187-192.

3. Decuyper I.I., Van Gasse A.L., Cop N., Sabato V., Faber M.A., Mertens C., Ebo D.G. Cannabis sativa allergy: looking through the fog // Allergy. 2017. V. 72. №2. P. 201-206.

4. Decuyper I., Ryckebosch H., Van Gasse A.L., Sabato V., Faber M., Bridts C. H., Ebo D.G. Cannabis allergy: what do we know anno 2015 // Archivum immunologiae et therapiae experimentalis. 2015. V. 63. P. 327-332.

5. Кобзарь В.Н. Критерии тератоморфозов пыльцы растений // Медицина Кыргызстана. 2014. №2. С. 163-167.

6. Romero-Morte J., Rojo J., Rivero R., Fernandez-Gonzalez F., Pdrez-Badia R. Standardised index for measuring atmospheric grass-pollen emission // Science of the Total Environment. 2018. V. 612. P. 180-191.

7. Stokes J.R., Hartel R., Ford L.B., Casale T.B. Cannabis (hemp) positive skin tests and respiratory symptoms // Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 2000. V. 85. №3. P. 238-240.

8. Anselme A., Metz-Favre C., De Blay F Allergie aux stupdfiants // Revue Francaise d'Allergologie. 2011. V. 51. №6. P. 548-552.

9. Mayoral M., Calderon H., Cano R., Lombardero M. Allergic rhinoconjunctivitis caused by Cannabis sativa pollen // Journal of investigational allergology & clinical immunology. 2008. V. 18. №1. P. 73-74.

10. Torre F.D., Limonta A., Molinari A., Masala E., Vercelloni S., Torre E.D. Cannabaceae pollen in the atmosphere of Brianza, Northen Italy // European annals of allergy and clinical immunology. 2007. V. 39. №1. P 9-11.

11. Skypala I.J., Jeimy S., Brucker H., Nayak A.P., Decuyper I.I., Bernstein J.A. Cannabis-related allergies: An international overview and consensus recommendations // Allergy. 2022. V. 77. №7. P. 2038-2052.

12. Egger M., Hauser M., Mari A., Ferreira F., Gadermaier G. The role of lipid transfer proteins in allergic diseases // Current allergy and asthma reports. 2010. V. 10. P. 326-335.

13. Ebo D.G., Swerts S., Sabato V., Hagendorens M.M., Bridts C.H., Jorens P.G., De Clerck L.S. New food allergies in a European non-Mediterranean region: is Cannabis sativa to blame? // International archives of allergy and immunology. 2013. V. 161. №3. P. 220-228.

References

1. Jackson, B., Cleto, E., & Jeimy, S. (2020). An emerging allergen: Cannabis sativa allergy in a climate of recent legalization. Allergy, Asthma & Clinical Immunology, 16(1), 1-6.

2. Ocampo, T.L., & Rans, T.S. (2015). Cannabis sativa: the unconventional “weed” allergen. Annals of Allergy, Asthma & Immunology, 114(3), 187-192.

3. Decuyper, I.I., Van Gasse, A.L., Cop, N., Sabato, V., Faber, M.A., Mertens, C., ... & Ebo, D.G. (2017). Cannabis sativa allergy: looking through the fog. Allergy, 72(2), 201-206.

4. Decuyper, I., Ryckebosch, H., Van Gasse, A.L., Sabato, V., Faber, M., Bridts, C.H., & Ebo, D.G. (2015). Cannabis allergy: what do we know anno 2015. Archivum immunologiae et therapiae experimentalis, 63, 327-332.

5. Kobzar, V.N. (2014). Kriterii teratomorfozov pyl'tsy rastenii. Meditsina Kyrgyzstana, (2), 163-167. (in Russian).

6. Romero-Morte, J., Rojo, J., Rivero, R., Fernandez-Gonzalez, F., & Pdrez-Badia, R. (2018). Standardised index for measuring atmospheric grass-pollen emission. Science of the Total Environment, 612, 180-191.

7. Stokes, J.R., Hartel, R., Ford, L.B., & Casale, T.B. (2000). Cannabis (hemp) positive skin tests and respiratory symptoms. Annals of Allergy, Asthma & Immunology, 85(3), 238-240.

8. Anselme, A., Metz-Favre, C., & De Blay, F (2011). Allergie aux stupdfiants. Revue Francaise d'Allergologie, 51(6), 548-552.

9. Mayoral, M., Calderon, H., Cano, R., & Lombardero, M. (2008). Allergic rhinoconjunctivitis caused by Cannabis sativa pollen. Journal of investigational allergology & clinical immunology, 18(1), 73-74.

10. Torre, F.D., Limonta, A., Molinari, A., Masala, E., Vercelloni, S., & Torre, E. D. (2007). Cannabaceae pollen in the atmosphere of Brianza, Northen Italy. European annals of allergy and clinical immunology, 39(1), 9-11.

11. Skypala, I. J., Jeimy, S., Brucker, H., Nayak, A.P., Decuyper, I.I., Bernstein, J.A., ... & International Cannabis Allergy Collaboration. (2022). Cannabis-related allergies: An international overview and consensus recommendations. Allergy, 77(7), 2038-2052.

12. Egger, M., Hauser, M., Mari, A., Ferreira, F., & Gadermaier, G. (2010). The role of lipid transfer proteins in allergic diseases. Current allergy and asthma reports, 10, 326-335.

13. Ebo, D.G., Swerts, S., Sabato, V., Hagendorens, M.M., Bridts, C.H., Jorens, P.G., & De Clerck, L.S. (2013). New food allergies in a European non-Mediterranean region: is Cannabis sativa to blame? International archives of allergy and immunology, 161(3), 220-228.

Размещено на Allbest.Ru