Главная / Наука о пчелах / Система апимониторинга

Система апимониторинга как способ оценки влияния вредных факторов окружающей среды на вероятность развития аллергозаболеваний

В течение последних десятилетий во всем мире отмечается существенный рост частоты и выраженности проявлений аллергических реакций на пыльцу различных растений у людей. По данным мировой статистики, от аллергии на пыльцу страдает до 20% населения планеты. За последние три десятилетия в мире каждые 10 лет частота этих заболеваний удваивалась. Источником пыльцевых аллергенов, как известно, является пыльца деревьев, луговых и сорных трав, причем, на протяжении всего периода цветения деревьев и трав, в воздухе одновременно присутствует пыльца нескольких десятков видов растений.

На сегодняшний день известно более 700 аллергенов растений, в том числе и происходящих из их пыльцы. Важной проблемой в настоящее время является изменение природных экзоаллергенов под влиянием факторов окружающей среды. Установлена возможность усиления пыльцевой аллергии под воздействием веществ, содержащихся в атмосферном воздухе: аммиака, хлора, фтора, кислородных радикалов, сульфитов, нитратов, продуктов сгорания дизельного топлива и др. Сейчас все большее внимание обращают на резиновую пыль от шин огромного количества автомобилей, содержащую не только латекс, но и многочисленные ксенобиотики и канцерогены.

Загрязнение окружающей среды продлевает сроки палинации растений и изменяет антигенную структуру пыльцы, способствуя повышению ее аллергенности. Доказана повышенная способность загрязненной пыльцы провоцировать сенсибилизацию и повышать реактивность слизистой оболочки носа и бронхов. Фитотоксиканты также увеличивают жизнеспособность пыльцы сорных трав и, при сочетании с повышенной концентрацией ее в атмосфере, способствуют росту заболеваемости поллинозом у населения промышленных регионов.

Пасека

Хозяйственное освоение новых территорий привело к нарушению естественных ландшафтов, сокращению ареалов обитавших там видов и широкому распространению сопутствующих человеку растений: сорняков и рудеральных (мусорных) трав. К рудеральным растениям относят марь, лебеду, полынь и пр., известные своими аллергенными свойствами. В связи с этими факторами, на сегодняшний день на первое место в профилактике и терапии аллергии специалисты ставят именно контроль за состоянием окружающей среды, осуществление которого может быть произведено различными путями. Мы предлагаем систему апимониторинга, позволяющую не только контролировать количество пыльцы в воздухе, но и определять количество поврежденной (модифицированной) пыльцы в окружающей загрязненный объект среде. Эти данные позволят оценить аллергенную опасность пыльцы и выработать адекватные рекомендации для людей, страдающих аллергическими заболеваниями.

Первоначально предлагается проводить сбор пыльцы растений с помощью системы апимониторинга и использование автоматизированной системы обработки полученной информации. Реализация принципов пыльцевого мониторинга заключается в выполнении нескольких этапов. На первом этапе проводят поиск и сбор пыльцы растений, который реализуется с помощью пчел. Отбор пыльцы у особей пчел осуществляют с помощью пыльцеуловителей, установленных у летка улья. В дальнейшем проводят камеральную обработку пыльцы, которая включает сушку, сортировку, герметизацию, консервацию. Затем изготавливаются образцы для микроскопии. Проводится ручная разбраковка пыльцы для введения данных в компьютер и установления классов верификации.

Далее осуществляют проектирование автоматизированного устройства для сбора и классификации вида пыльцы, создается образец данного устройства и эскизная техническая и эксплуатационная документация.

В дальнейшем создают компьютерную коллекцию пыльцевых зерен растений с экологически чистых и загрязненных территорий: ввод изображений в компьютер (осуществляется с ультрафиолетового микроскопа), обработка цифровых изображений, выработка классификационных эталонов. При этом необходимо владеть знаниями о диапазоне сорбционной емкости пыльцы в экспериментах на экологическом полигоне (тяжелые металлы, органические соединения). Затем проводится компьютерный морфологический анализ пыльцы и выявление модифицированных видов. Автоматизированный компьютерный анализ включает подготовку образцов для цифровой микроскопии, ввод и обработку изображений и верификацию объектов - массива пыльцы. Выполняется сопоставительный анализ пыльцы растений с двух типов районов: 1-й тип - районы с неблагополучной экологией; 2-й тип - экологически чистые районы.

При этом возникает необходимость проведения физико-химического анализа пыльцы, корневой системы, ствола и листьев растений с различных территорий, отличающихся по экологической чистоте. В аналитической лаборатории с помощью атомно-абсорбционного спектрального анализа изучаются сорбционные емкости пыльцы растений по тяжелым металлам и их солям. Далее осуществляют сбор необходимого количества модифицированной и «нормальной» пыльцы для проведения медико-биологических опытов. Создается образец автоматизированного устройства для сбора и классификации видов пыльцы. Проводятся сравнительный анализ ручной и автоматизированной процедуры сбора и классификация пыльцы. Уточняются результаты верификации, полученные на втором этапе.

В дальнейшем проводятся исследования оценки степени аллергизации модифицированной пыльцы на биосистемы (например, белых мышей и пчел).

Оценка воздействия аллергенов из пыльцы растений, модифицированной под действием вредных производственных факторов, на мелких лабораторных животных (белых мышей) проводится с помощью методики иммуноферментного анализа (ИФА) для определения специфических IgE в крови лабораторных животных, а также для определения кожной гиперчувствительности при проведении скарификационной пробы после предварительного вскармливания контрольной группы животных кормом с немодифицированной пыльцой и опытной группы животных со вскармливанием кормом с модифицированной пыльцой.

Таким образом, проведенные исследования и полученные при этом результаты при небольших затратах и в краткие сроки позволяют оценить состояние окружающей среды вокруг любого объекта, составить прогноз здоровья для живущих вокруг людей и выработать для них соответствующие рекомендации.

П.Ю. Садилова, К.В. Гасников, Г.В. Ломаев. ГОУ ВПО Ижевский государственный технический университет