In EnglishOśrodek Badania Alergenów Środowiskowych w Warszawie
Praca opublikowana w: R. Śpiewak (Redaktor): "Pyłki i Pyłkowica: Aktualne Problemy". Instytut Medycyny Wsi w Lublinie 1995, str. 13-19.
Powrót do spisu treści książki
Pyłek roślin jest klinicznie jednym z najważniejszych źródeł alergenów. Ocenia się, że na alergiczny nieżyt nosa i spojówek (pyłkowica) cierpi od 5 do 15% populacji (w grupie wiekowej 19-25 lat odsetek ten może dochodzić do 20%). ziarena pyłku są męskimi gametami produkowanymi przez kwitnące rośliny. Właściwości alergogenne przejawiają przede wszystkim ziarena pyłku roślin wiatropylnych. ziarena pyłku poszczególnych gatunków roślin wiatropylnych różnią się wielkością i zawierają się w przedziale 17-60 µm.
Aby ziarena pyłku danego gatunku roślin miały kliniczne znaczenie, muszą występować:
Za alergogenność pyłku roślin odpowiedzialne są alergeny - najczęściej proteiny znajdujące się w zewnętrznej ścianie i cytoplazmie ziarena pyłku. Reakcja alergiczna powstaje, gdy ziarena pyłku roślin padają na błonę śluzową osób nadwrażliwych na konkretne alergeny. Charakterystyczną cechą schorzeń alergicznych wywołanych przez alergeny pyłku roślin jest sezonowość występowania objawów. Objawy występują tylko w okresie, gdy pyłek danej rośliny występuje w atmosferze w dużej ilości.
Na stężenie pyłku roślin w atmosferze wpływ ma wiele czynników, m.in. klimat, geografia, okres wegetacyjny. Liczba ziaren pyłku niezbędna do wywołania reakcji alergicznej nie jest do końca oznaczona. Badania wykazują, że liczba ta jest różna w zależności od wcześniejszej ekspozycji. Ilość pyłku niezbędna do wywołania objawów na początku sezonu pylenia (objawów) jest większa niż pod jego koniec. Jest to efekt znany jako priming effect. Większość badaczy uważa, że progowym stężeniem niezbędnym do wywołania objawów uczuleniowych u osób nadwrażliwych jest 10-50 ziaren pyłku w 1 metrze sześciennym powietrza. Taudorfr i Moseholm uważają, że u osób mniej wrażliwych do wywołania objawów chorobowych konieczna może być 4-10-krotnie większa ekspozycja. W naszych badaniach (Rapiejko i wsp. 1995) progowe stężenie pyłku traw niezbędne do wywołania objawów uczuleniowych na początku sezonu określiliśmy na 53 ziarena na 1 metr sześcienny powietrza dla osób przebywających w Warszawie (zanieczyszczenie powietrza) i na 71 z/m3 powietrza dla osób przebywających w Rucianem Nidzie (Mazury).
Zarówno lekarze, jaki i osoby z uczuleniem na pyłek roślin zainteresowani są aktualnym i prognozowanym stężeniem pyłku roślin. Wiadomości te umożliwiają prowadzenie właściwej profilaktyki, efektywnego leczenia objawowego oraz immunoterapii swoistej. Duża zmienność ilościowa i jakościowa stężenia pyłku roślin na tym samym terenie w poszczególnych latach sprawia, że niezbędne są badania stężenia pyłku roślin prowadzone w sposób ciągły. Niezbędne jest też zapewnienie stałego dostępu do danych zarówno lekarzy praktyków, badaczy jak i zainteresowanych pacjentów.
Pomiary stężenia pyłku roślin i zarodników grzybów pleśniowych w powietrzu prowadzi się w Stanach Zjednoczonych od 1916 roku, a w Wielkiej Brytani od 1942 roku. W Polsce badania palinologiczne na użytek medycyny zapoczątkował w 1939 roku M. Obtułowicz. W następnych latach prowadzono badania nad stężeniem pyłku w następujących miastach:
Szczególne zasługi dla alergologii polskiej wniosło opracowanie przez E. Zawiszę w latach 1973-1974 dokładnego kalendarza pylenia roślin dla Warszawy oraz przez K. Szczepanka i K. Obtułowicz kalendarza pylenia dla Krakowa. Przez wiele lat z kalendarzy tych korzystały liczne rzesze lekarzy i pacjentów. W 1989 r. w łódzkim "Expressie Ilustrowanym" ukazał się pierwszy w Polsce komunikat palinologiczny dla alergików opracowany przez Ośrodek Badania Alergenów Środowiskowych. W celu objęcia całego kraju siecią punktów pomiarowych prowadzących stałe pomiary stężenia pyłku roślin i spor grzybowych oraz przekazywania danych do ośrodków medycznych i pacjentów niezbędne było stworzenie Ośrodka organizującego i koordynującego badania. Inspiratorami powołania Ośrodka byli prof. K. Buczyłko i prof. E. Zawisza, a bezpośrednim założycielem P. Rapiejko. W 1989 roku rozpoczęto tworzenie sieci punktów pomiarowych rozmieszczonych w całym kraju, przesyłających na bieżąco dane do centrali Ośrodka w Warszawie.
W chwili obecnej (IX 1995) Ośrodek prowadzi pomiary w 17 punktach stałych i 5 okresowych oraz współpracuje z siecią 5 punktów (wyposażone w aparaty Burkarda) zorganizowanych i prowadzonych przez prof. K. Szczepanka z UJ oraz z 5 samodzielnymi punktami (w Krakowie prof. K. Obtułowicz - Collegium Medicum (Burkard), w Łodzi prof. K. Buczyłko - Centrum Alergologii, w Rabce prof. R. Kurzawa i dr P. Gaweł (Burkard), w Gdańsku doc. M. Latałowa z UG (Burkard), w Poznaniu mgr A. Stach i dr T. Hofman z Centrum Alergologii (Burkard). W 1994 r. przy Zarządzie Głównym Polskiego Towarzystwa Zwalczania Chorób Alergicznych powstał Krajowy Zespół ds. Monitoringu Aeroalergenów (członkowie: K. Obtułowicz, K. Szczepanek, K. Buczyłko, P. Rapiejko).
Dane z części polskich punktów pomiarowych przesyłane są do europejskiej sieci w Wiedniu i służą opracowywaniu kalendarzy pylenia i prognoz dla Europy (w przyszłości mapy komputerowe w programie TV Sat 1). Komunikaty dla pacjentów o aktualnym i prognozowanym stężeniu pyłku roślin opracowywane przez OBAŚ przekazywane są do TVP (Panorama), rozgłośni radiowych i licznych gazet lokalnych i ogólnokrajowych. Dokładne dane przeznaczone dla lekarzy publikowane są od stycznia 1995 r. w "Monitorze Pyłkowym" i rozsyłane w cyklu tygodniowym do klinik, poradni i gabinetów alergologicznych.
We wszystkich punktach pomiarowych Ośrodka oznacza się co najmniej 15 gatunków ziaren pyłku (będących najważniejszymi aeroalergenami w Polsce). W większości punktów prócz oceny jakościowej i ilościowej pyłku roślin prowadzi się także analizę spor grzybowych (co najmniej z rodzaju Cladosporium i Alternaria). W celu standaryzacji komunikatów o stężeniu aeroalergenów, wzorem innych krajów, przyjęto stopniowaną skalę stężeń. Dzięki temu wszystkie komunikaty są zrozumiałe zarówno dla pacjentów, jak i lekarzy bez względu na to, czy publikuje je gazeta w Szczecinie czy w Rzeszowie. Podział przedstawia Tabela I.
| Stopień stężenia | Ilość ziaren pyłku w 1 m3 powietrza | Ilość zarodników grzybów pleśniowych w 1 m3 powietrza | Reakcja kliniczna | Zalecenia |
|---|---|---|---|---|
| POJ - pojedyncze ziarena pyłku | do 5 | do 10 | brak reakcji, znaczenie prognostyczne | ostrzeżenie przed zbliżającym się początkiem sezonu pylenia lub koniec pylenia |
| BN - bardzo niskie | 6-10 | 11-50 | jw. | jw. |
| N - niskie | 11-20 | 51-100 | jw. | jw. |
| Ś - średnie | 21-50 | 101-500 | niewielkie objawy u osób bardzo silnie uczulonych | zalecone przez lekarza leki profilaktyczne i objawowe, profilaktyka - ograniczenie kontaktu z alergenem |
| W - wysokie | 51-100 | 501-1000 | objawy chorobowe u wszystkich osób uczulonych na dany alergen | jw. + ścisłe ograniczenie kontaktu z alergenem (np. wyjazd w okolicę o niskim stężeniu, stosowanie filtrów powietrza itp.) |
| BW - bardzo wysokie | powyżej 100 | powyżej 1000 | silne objawy chorobowe u wszystkich osób uczulonych na dany alergen | jw. |
Podstawą każdej metody badania stężenia pyłku jest przygotowanie lepnej powierzchni, do której będą się przyklejać ziarena pyłku i na której będą mogły być ocenione mikroskopowo. Można wyróżnić 3 grupy aparatów do badań ilości pyłku roślin i spor grzybowych w powietrzu:
Metoda grawimetryczna (opadowa)
Najprostszym sposobem zbierania ziaren pyłku jest umożliwienie im osiadania na lepnej powierzchni, gdzie mogą być analizowane przy użyciu mikroskopu. Metody grawimetryczne należą do najprostszych, a zarazem najtańszych. Jako powierzchni chwytnych możemy używać szkiełek mikroskopowych podstawowych, folii plastikowych lub innych przezroczystych materiałów umożliwiających bezpośrednią ocenę preparatu w mikroskopie świetlnym. Czasem celowe jest zastosowanie dużych powierzchni chwytnych jak szalki Petriego, zlewki lub kuwety. Wymaga to jednak późniejszego wirowania i zastosowania acetolizy. Jako substancji lepnych używa się wazeliny, gliceryny lub specjalnych roztworów. Oto kilka najczęściej stosowanych:
Osobiście polecam lepik Haupta z dodatkiem 2-3 kropli nasyconego roztworu fuksyny zasadowej i zmienną ilością żelatyny (w zależności od pory roku i temperatury powietrza). Przed użyciem lepik należy podgrzać, doprowadzając galaretowatą substancję do stanu płynnego, a następnie pokryć powierzchnię chwytną cienką warstwą płynu. Tak przygotowane szkiełko podstawowe opisuje się i wykłada na stanowisko pomiarowe. Po zakończeniu pomiaru szkiełko należy podgrzać nad palnikiem spirytusowym (upłynnia to lepik) i przykryć szkiełkiem nakrywkowym. Zaletą tej metody jest jej prostota i niskie koszty, dlatego znajduje ona zastosowanie w masowych badaniach, np. w jednoczasowych badaniach w wielu punktach oraz w badaniach wewnątrz pomieszczeń. Istotną wadą tej metody jest narażenie próbek na działanie opadów atmosferycznych. Z tego powodu znajduje ona jedynie zastosowanie w krótkotrwałych badaniach, przy stałej bezdeszczowej pogodzie, bowiem nawet krótkotrwałe opady powodują zmycie lepiku wraz z opadłymi ziarenami pyłku z powierzchni szkiełka.
Aparat Durhama
W celu uniezależnienia się od warunków atmosferycznych wykorzystuje się skonstruowany przez O. C. Durhama w 1946 r. aparat chwytny. Urządzenie jest proste w konstrukcji i użyciu oraz nie wymaga dostarczania energii elektrycznej. Aparat Durhama zbudowany jest z dwu płaszczyzn o średnicy 9 cali połączonych trzema czterocalowymi podpórkami. Na dolnej płaszczyźnie na wysokości 1 cala nad nią znajduje się stoliczek służący do zamocowania szkiełka mikroskopowego stanowiącego powierzchnię chwytną. Całość znajduje się na podstawce umożliwiającej usytuowanie na wybranej wysokości. W metodzie tej aparat najczęściej umieszcza się na wysokości 150-180 cm nad powierzchnią gruntu lub na dachach budynków. Analiza mikroskopowa preparatów uzyskanych tą metodą pozwala na uzyskanie wyników wyrażonych ilością ziaren na 1 cm2 powierzchni chwytnej. W metodzie tej zakłada się, że ilość ziaren pyłku, który opadł na powierzchnię chwytną, jest odzwierciedleniem ilości i składu gatunkowego ziaren pyłku w atmosferze. Jednakże w warunkach naturalnych na wychwyt ten ma wpływ prędkość wiatru i turbulencje oraz ustawienie szkiełka w stosunku do kierunku wiatru. W badaniach przeprowadzonych w 1989 r. w grupie osób uczulonych na pyłek traw ustalono, że do wywołania objawów chorobowych u wszystkich badanych (przy wietrze o sile do 5m/s) niezbędny jest opad 27-29 ziaren pyłku traw na 1 cm2 w okresie 24 godzin.
Szalki i kuwety
W celu uzyskania większej ilości ziaren pyłku stosuje się większe powierzchnie chwytne jak szalki Petriego, zlewki lub kuwety. Ich dno pokrywa się substancjami lepnymi lub wykłada zwilżoną bibułą. W pierwszym przypadku po zakończeniu pomiaru szalki przemywa się kilkakrotnie wodą destylowaną, a z otrzymanego roztworu odwirowuje się ziarena pyłku i inne substancje osiadłe na szalce w wyniku sedymentacji powietrza. Z otrzymanego osadu sporządza się preparaty mikroskopowe. Znając powierzchnię szalki i ilość ziaren pyłku w osadzie obliczamy ilość ziaren przypadającą na 1 cm2. Osad można też poddać zmodyfikowanej metodzie acetolizy, otrzymuje się wtedy ziarena pozbawione cytoplazmy, co ułatwia ich identyfikację jakościową. Zaletą stosowania szalek jest to, iż niewielkie opady deszczu nie niszczą próbek, umożliwiają natomiast dokładną analizę jakościową ziaren spłukiwanych z górnych warstw atmosfery przez deszcz. Szalki są polecane do prowadzenia pomiarów w okresie obfitych opadów deszczu i opadów śniegu. Autor tej pracy prowadził z powodzeniem pomiary opadu pyłku na dachu Stacji Meteorologicznej na Kasprowym Wierchu. W czasie badań wielokrotnie występowały obfite opady śniegu, które dzięki zastosowaniu dużych kuwet napełnionych substancją niezamarzającą nie przeszkodziły w dokonaniu pomiarów.
Metody uderzeniowe
Metody uderzeniowe wykorzystują zjawisko nalotu. Nalot jest to ilość aeroplanktonu, jaką chwytamy na powierzchnię ustawioną pionowo. Najprostszym sposobem jest ustawienie szkiełka mikroskopowego podstawowego pokrytego lepikiem w pozycji pionowej prostopadle do kierunku wiatru. Cząsteczki niesione przez wiatr będą się przyklejały do powierzchni lepnej. Wartość nalotu jest kilkakrotnie większa od wartości opadu mierzonego w tym samym punkcie. Wg H. A. Hyda stosunek nalotu do opadu dla pyłku babki lancetowatej wynosi 4,3:1.
Typ flagowy (flag sampler)
Aparat typy flagowego zbudowany jest z przezroczystej folii pokrytej lepikiem, przymocowanej do cienkiego, lekkiego pręta, którego koniec jest umieszczony w szklanej probówce. Zapewnia to ruchomość powierzchni chwytnej i samoczynne ustawianie się w zależności od kierunku wiatru.
Mechaniczne aparaty uderzeniowe
Skonstruowano wiele modeli mechanicznych aparatów uderzeniowych. Pomimo wielu różnic wszystkie one opierają swe działanie na tej samej zasadzie. Elektryczny silnik napędza dwa ramiona, na których znajdują się powierzchnie chwytne w postaci plastikowych lub szklanych pręcików. Można również zastosować oklejanie ramion aparatu taśmą lepną (np. aparat Rotorod f-my Metroncs). Znając wielkość powierzchni chwytnych, długość okręgu, jaki zataczają ramiona, liczbę obrotów na minutę (kilka tysięcy) oraz czas badania możemy obliczyć objętość powietrza, w jakiej znajdowały się przylepione do ramion aparatu ziarena pyłku. Odmiany tych aparatów mają automatyczny włącznik, który uruchamia aparat na czas 1 minuty co 10 minut. Dobre efekty uzyskano także przy użyciu aparatu, w którym umieszczono szkiełka mikroskopowe pokryte lepikiem jako powierzchnie chwytne. Zastosowanie tych aparatów pozwoliło na uzyskanie wyników w przeliczeniu na objętość powietrza, co umożliwiło obliczenie ilości ziaren dostających się do dróg oddechowych wraz z wdychanym powietrzem.
Urządzenia ssące
Te same zalety posiadają aparaty ssące. Wszystkie one powodują skierowanie zasysanego przez silnik elektryczny powietrza na powierzchnie chwytną. W aparacie Hirsta opracowanym w 1952 r. powierzchnią chwytną jest przezroczysta taśma odwijana z bębna przez mechanizm zegarowy. Podobny mechanizm zastosowano w aparacie Burkarda. Aparat Burkarda jest najczęściej w Europie używanym aparatem pomiarowym w badaniach aerobiologicznych. Cząsteczki wyłapywane są na taśmę lepną, ułożoną na bębnie przesuwanym za pomocą zegara mechanicznego. Bęben z taśmą przesuwa się przed wąskim otworem wlotu powietrza z prędkością 2 mm na godzinę. Aparat zasysa powietrze w ilości 10 litrów na minutę. Dzięki mechanizmowi możliwe jest oznaczenie stężenia cząsteczek aeroalergenów nawet w określonej godzinie. W aparacie tym w miejsce bębna istnieje możliwość zastosowania przystawki z przesuwającym się szkiełkiem mikroskopowym. Mankamentem aparatu Burkarda są stosunkowo duże, rozmiary, konieczność zasilania prądem zmiennym oraz wysoka cena. Ta sama firma produkuje małe ważące 590 g aparaty (Personal Volumetric Spore Trap) w których stosuje się szkiełka mikroskopowe.
Inne konstrukcje składają się z wąskich pozałamywanych przewodów, na ściankach których przymocowane są szkiełka mikroskopowe pokryte lepikiem. W 1991 roku w Polsce (P. Rapiejko, L. Domański) został skonstruowany aparat objętościowy VST-1 Alergo-RP. Silnik zasilany prądem zmiennym lub stałym z mieszczącego się w aparacie akumulatora żelowego zasysa 10 litrów powietrza na minutę. Specjalna "tuba" - komora przednia - kieruje strumień powietrza na centralną część szkiełka mikroskopowego podstawowego. Aparat może pracować w systemie pracy ciągłej lub przerywanej (10 minut pracy w ciągu godziny). Zaletą aparatu są małe rozmiary, waga ok. 1 kg z akumulatorem) i możliwość pracy w terenie (zasilanie z akumulatora) lub w miejscu, gdzie doprowadzenie prądu zmiennego jest niemożliwe. Aparat ten jest szczególne przydatny w pracy sezonowych punktów pomiarowych instalowanych np. w okresie wakacyjnym w miejscowościach wypoczynkowych.
W celu dokładnego rozdzielenia aeroplanktonu pod względem średnicy cząstki stosuje się opracowany w 1958 r. przez panią Andersen ssący aparat kaskadowy, wykorzystujący szereg sześciu kaskadowo ustawionych szalek Petriego. Do pomiarów stężenia najmniejszych ziaren pyłku roślin, bakterii, a przede wszystkim zarodników grzybów pleśniowych stosuje się aparaty opracowane przez Bourdillona i wsp. w 1941 r. Zasysane powietrze kierowane jest przez wąską szczelinę (0,3 mm) na płytkę agarową umieszczoną na obracającym się talerzyku, która może zawierać podłoże sprzyjające rozwojowi zarodników grzybów pleśniowych.
Wszystkie wymienione aparaty oparte są na zasadzie pomiaru ilościowej i jakościowej oceny ziaren pyłku roślin i spor grzybowych znajdujących się w powietrzu. W ostatnich latach rozpoczęto próby skonstruowania aparatów dokonujących pomiarów stężenia specyficznych alergenów w powietrzu, a ich działanie oparte jest na zasadach immunologicznych. Wstępne badania wykazały wysoką korelację pomiędzy wynikami uzyskanymi metodą immunologiczną (oznaczanie stężenia alergenu) a wynikami uzyskanymi z aparatów Burkarda (oznaczanie stężenia pyłku roślin). Z uwagi na wysokie koszty metoda ta dotychczas nie znalazła zastosowania w masowych badaniach.
Każdy z omówionych aparatów pomiarowych ma swoje zalety i wady. Wybór zależy od celu badania. Od tego też zależeć będzie umiejscowienie aparatu, co jest bardzo ważne, choć nie ma standardowej wysokości usytuowania aparatu. Większość aparatów jest umieszczana na wysokości 10-30 metrów nad poziomem gruntu. Wysokość ta jest uważana za wystarczającą, aby na wynik pomiaru nie miała wpływu lokalna flora. Badania wykazały, że pierwsze ziarena pyłku roślin obserwowane są na poziomie gruntu od 1 do 2 tygodni wcześniej niż na wysokości 30 m nad ziemią. Tak więc pomiary na niższych poziomach są pomocne w przewidywaniu rozpoczęcia sezonu pylenia, W naszym Ośrodku powszechnie wykorzystywane do opracowywania prognoz są umieszczone nad poziomem gruntu aparaty grawimetryczne i objętościowe VST-1. Zalecamy umieszczanie jednego aparatu na wyższym, a drugiego na niższym poziomie.
Analizując wyniki pomiarów zawsze należy mieć na względzie technikę badania i związany z nią ewentualny błąd pomiaru. Metoda grawimetryczna nie pozwala na pełną, obiektywną ocenę najmniejszych (najlżejszych) ziaren pyłku i zarodników grzybów pleśniowych. W większym odsetku w metodzie tej występują duże, ciężkie ziarena pyłku i inne zanieczyszczenia, które pomimo poziomych ruchów mas powietrza opadają siłą ciężkości na powierzchnię lepną. Tymczasem w metodzie objętościowej w większym odsetku reprezentowane są drobne, lekkie zarodniki grzybów pleśniowych i mniejsze ziarena pyłku, które z łatwością zasysane są przez aparaty ssące.
Powrót do spisu treści książki
© Radosław Śpiewak (kod źródłowy).
Ta strona jest częścią serwisu alergologia.org
Strona utworzona 8 lutego 2006, ostatnio zmodyfikowana 9 lutego 2006.