15 марта очередной сезон открыла московская станция пыльцевого мониторинга. Данные о содержании пыльцы в воздухе Москвы и других городов России публикуются на сайте allergotop.com.
Фото: Коммерсантъ / Сафрон Голиков / купить фото
Фото: из личного архива
В Москве еще лежит снег, а аллергики уже потянулись к врачам. Ничего удивительного: в Белоруссии, Польше, на Украине и на юге России уже вовсю цветут ольха и орешник, пыльца которых долетает и до Москвы. Это первые ласточки поллиноза — аллергической реакции на пыльцу растений и споры плесневых грибов (все вместе они называются аэроаллергенами). Так начинаются мучения аллергиков. В марте-апреле ольха и орешник зацветут в средней полосе, в апреле-мае пытку продолжит береза — один из главных российских аллергенов, дальше пойдут луговые травы, полынь и амброзия; во второй половине лета и осенью станут досаждать плесневые грибы альтернария и кладоспориум.
По разным оценкам, в мире от поллиноза страдает от 4% до 20% населения. Может ли что-нибудь защитить этих людей помимо лекарств?
Ответ может показаться парадоксальным: помочь аллергикам способна… информация — сведения о том, где, в каких концентрациях и какие аэроаллергены присутствуют в воздухе. Если такие сведения получать регулярно, например каждый день, легко понять, когда концентрация пыльцы в воздухе достигает пика, а когда падает до нуля. Концентрация аэроаллергенов — это число зерен пыльцы или плесневых спор в одном кубометре воздуха. Почему важно это знать? Чем выше концентрация, тем больше риск развития аллергических симптомов, если у вас поллиноз.
«Концентрация пыльцы повышается или понижается в зависимости от времени суток. Для многих раннецветущих деревьев пик пыления наступает в полдень и послеполуденные часы. Большинство злаков выбрасывают пыльцу утром, примерно от 6:00 до 10:00. Есть виды с одноразовым полуденным цветением, с двухразовым — утренним и более слабым вечерним, и даже ночным»,— рассказывает Елена Северова, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, директор по науке проекта «Аллерготоп». Такая информация позволяет понять, стоит ли выходить на улицу, и если да, то в какое время. Благодаря ей можно свести к минимуму контакт с пыльцой и тем самым уменьшить, а то и вообще убрать из жизни симптомы аллергии.
Будет вам наука
Наука, которая изучает циркулирующие в атмосфере частицы биологического происхождения, в том числе пыльцы, называется аэробиология. Это название ученые предложили еще в 1930-е годы, но отдельной научной дисциплиной аэробиологию признали лишь на Первом международном конгрессе по экологии в Гааге в 1974 году.
Родоначальником аэробиологии считается британский врач Чарльз Блэкли, который сам страдал поллинозом. В 1873 году он впервые доказал связь весенне-летних аллергических реакций с циркулирующей в воздухе пыльцой, изложив свои наблюдения в книге «Экспериментальные исследования природы и причин летнего катара». Параллельно с ним в США врач Моррилл Вайман, тоже страдавший от поллиноза, описал «осенний катар», мучивший аллергиков в августе-сентябре, в период цветения аллергенного сорняка — амброзии.
Как поймать пыльцу
Данными о содержании пыльцы в воздухе ученых и простых людей снабжает пыльцевой мониторинг — система наблюдений, оценки и прогноза изменения состояния аэроаллергенов, прикладной раздел аэробиологии.
Но как обнаружить в воздухе пыльцу, ведь она такая маленькая? Поймать в ловушку. Пыльцевая ловушка — главный инструмент мониторинга, если не считать микроскоп.
Приборы для пыльцевого мониторинга пытались создать многие ученые, достаточно вспомнить аэроскопы Мэддокса (1870), Каннингема (1873) и Микеля (1878). Точность всех этих инструментов оставляла желать лучшего.
В 1946 году появился более точный прибор — гравиметрический пыльцеуловитель Дюрама. В нем летающие в воздухе частицы под действием силы тяжести осаждались на липкие стекла, которые затем изучались под световым микроскопом. Такая ловушка позволяла понять, какие именно частицы циркулируют в атмосфере, но не давала никакого представления об их концентрации.
Пыльцевая ловушка, установленная на территории метеостанции МГУ
Фото: из личного архива
Прорыв случился в 1952 году, когда английский исследователь Джим Хирст изготовил волюметрическую (от слова volume — объем) ловушку, в которой при помощи насоса принудительно создавался воздушный поток. Здесь уже можно было определить концентрацию частиц в единице объема воздуха. «Пыльцевая ловушка Хирста стала прототипом современных установок, разработанных фирмами Burkard и Lanzoni, которые сегодня используются большинством станций аэробиологического мониторинга в мире»,— объясняет Елена Северова.
Первая в мире сеть пыльцевого мониторинга зародилась в 1928 году в США. Уже через несколько лет она насчитывала 50 станций в США, а также в Канаде, Мексике и на Кубе и отслеживала пыльцу всех аллергенных растений. К середине 1970-х годов похожие сети появились в большинстве европейских стран.
Причем тут аллергия
Аэробиологи никогда не отделяли свои научные интересы от интересов аллергиков. Ничего удивительного, что аэробиологические исследования в СССР инициировал врач-иммунолог, академик Андрей Дмитриевич Адо. С 1974 года по 1990-е пыльцу отслеживали гравиметрические ловушки, а в 1992 году в МГУ им. М. В. Ломоносова и Ботаническом институте им. В. Л. Комарова РАН (Санкт-Петербург) были установлены первые волюметрические приборы. Их предоставила в аренду, а потом одну из них подарила МГУ лаборатория палинологии Музея естественной истории Швеции. Сегодня пыльцевой мониторинг проводится в Москве, Санкт-Петербурге, Ставрополе, Рязани, Тюмени, Перми.
Елена Северова, ведущий российский палинолог (специалист по пыльце и спорам растений), стояла у истоков современной отечественной аэробиологии. Именно она и подготовленные ею специалисты осуществляют пыльцевой мониторинг в России. И если до начала 2000-х данные мониторинга были исключительно предметом научного анализа, то сегодня они доступны всем. Они находятся в открытом доступе на сайте allergotop.com, который является частью всемирной сети пыльцевого мониторинга и единственным в России, дающим реальные данные о концентрации аэроаллергенов, а также прогнозы по цветению растений, опасных для аллергиков.
Как работает ловушка
Через пыльцевую ловушку с постоянной скоростью прокачивается воздух, занося внутрь все «летающие» частицы. Скорость всасывания воздуха составляет 10 л/мин., что соответствует интенсивности дыхания взрослого человека.
Внутри ловушки установлен барабан с липкой лентой, на которой оседают частицы. Барабан вращается с постоянной скоростью, что позволяет отслеживать не только суммарную концентрацию пыльцы в атмосфере за сутки, но и ее содержание в каждое конкретное время дня и ночи.
Раз в сутки участок ленты с налипшими за день частицами доставляют в лабораторию. Там его наклеивают на предметное стекло и заливают специальным составом, который окрашивает все живые пыльцевые зерна в розовый цвет разной интенсивности, чтобы их было легче обнаружить и различить. Препарат рассматривают под световым микроскопом при 400-кратном увеличении, ведь размеры большинства пыльцевых зерен не превышают 30–50 мкм.
Пыльца березы бородавчатой под сканирующим электронным микроскопом (3000-кратное увеличение)
На сайте allergotop.com концентрация аэроаллергенов представлена в виде «пыльцевого светофора», что соответствует мировому стандарту отображения данных и наиболее удобно для людей с аллергией.
Зачем нужны точные данные мониторинга
На сайте allergotop.com публикуются общие сведения о концентрации аэроаллергенов, но по особой подписке с этого года можно получить и точные данные. Зачем? Хотя бы для того, чтобы вовремя принять профилактические меры, ведь если противоаллергическую терапию начать за 10–14 дней до появления симптомов, то сезон поллиноза пройдет гораздо легче. Но как понять, когда появятся симптомы, если кто-то реагирует на пыльцу, когда ее концентрация достигает пика, а кому-то достаточно нескольких пыльцевых зерен? Вот тут и помогут точные данные. «Кроме того, аллергикам чисто психологически важно понимать, насколько повышается или падает концентрация пыльцы,— считает Елена Шуватова, врач аллерголог-иммунолог, кандидат медицинских наук, медицинский директор “Аллерготопа”.— Конечно, в пик пыления березы все люди с поллинозом чувствуют себя плохо, но точные данные снижают тревожность».
Что такое аллергофон
Аллергофон — это тот внешний фон, который влияет на состояние аллергиков. Его главная часть — концентрация в воздухе аэроаллергенов. Однако погодные условия тоже сказываются на симптомах аллергии. «Холодная или жаркая погода, высокая влажность или очень сухой воздух, перепады атмосферного давления — все это влияет на слизистые оболочки дыхательных путей и кожные покровы и часто дает обострение аллергии»,— объясняет Елена Шуватова. Поэтому allergotop.com предложил такой показатель, как комфортность среды для аллергиков, который рассчитывается на основе метеоусловий по выведенной специалистами «Аллерготопа» формуле, где каждому неблагоприятному фактору присвоен определенный удельный вес. Формула учитывает диапазоны комфорта и дискомфорта для слизистых оболочек, которые у людей с аллергией сильнее подвержены влиянию погоды.
Аэробиологические прогнозы
Прогнозы по содержанию в воздухе аэроаллергенов бывают краткосрочные (на 72 часа) и долгосрочные — на сезон цветения того или иного растения. Российские палинологи пользуются моделью, разработанной специалистами Финского метеорологического института (silam.fmi.fi), в создании которой тоже принимали участие. «Модель для краткосрочного прогноза базируется на метеоданных и показывает, каким образом облака пыльцы могут перераспределяться с учетом ветров,— говорит Елена Северова.— Кроме того, она учитывает, где и в каком количестве растут аллергенные растения, а также многолетние фенологические данные (связанные с сезонными изменениями в развитии растений), то есть время начала цветения определенных растений в том или ином месте».
«Прогноз о сроках цветения дается на основании текущего метеопрогноза,— продолжает Елена Северова.— Главный критерий здесь — накопленные положительные температуры после даты, особой для каждого региона. Пыление наступает, когда сумма всех температур выше нуля достигает определенного значения».
Чтобы определить, насколько интенсивным будет пыление, учитывают два параметра: метеоусловия прошлого сезона, когда закладывались тычинки и формировалась пыльца, и текущие погодные условия — заморозки, которые могут сережки убить, а также дожди, способные вымыть пыльцу. Существуют модели, позволяющие рассчитать потенциальную пыльцевую продукцию различных растений для каждого сезона. Благодаря этому аллергики знают, к чему готовиться.
Прогноз по березе-2019
А теперь хорошие новости: по прогнозу Елены Северовой, в этом году пыление березы будет средним или даже ниже среднего. «Мы уже сейчас видим, сколько заложено сережек, в которых находится пыльца,— рассказывает ученый.— Помимо погодных условий в тот момент, когда они закладывались, на их число влияет внутренняя ритмика растений. Бывают же яблочный и неяблочный годы! Для березы тоже характерен такой двухлетний цикл. В прошлом году совокупная пыльцевая продукция за сезон составила около 60 тыс. пыльцевых зерен. Мы прогнозируем, что в этом году будет меньше».