Francisco Feo Brito Hospital General Universitario CIUDAD REAL³lenes, contaminación y cambio...

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PÓLENES, CONTAMINACIÓN Y CAMBIO CLIMÁTICO

Francisco Feo BritoFrancisco Feo Brito

Hospital General Universitario

CIUDAD REAL

CAMBIO CLIMÁTICO: LA AMENAZA DEL SIGLO XXICAMBIO CLIMÁTICO: LA AMENAZA DEL SIGLO XXI

� El cambio climático es inequívoco y representa una posible amenaza para pacientes alérgicos.

� La temperatura media se ha incrementado 0.7º C durante los pasados 100 años y el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) ha realizado una estimación de incremento entre 1.8-4ºC para la presente centuria.

� El IPCC pronostica para las próximas décadas la presencia de fenómenos meteorológicos extremos, tales como altas temperaturas, olas de calor, tormentas y fuertes precipitaciones.

� La contaminación ambiental con aumento de los gases con efecto invernadero es una de las causas más directamente implicadas en el cambio climático.

Cecchi L et al. Allergy, 2010; 65: 1073-81Cecchi L et al. Allergy, 2010; 65: 1073-81

D´Amato G et al. Multidisciplinary Respiratory Medicine 2013, 8:12

CONTAMINACIÓN AMBIENTAL: INFLAMACIÓN SISTÉMICACONTAMINACIÓN AMBIENTAL: INFLAMACIÓN SISTÉMICA

Brook et al. Circulation, 2010; 121: 2331-2378

Cambio Climático y Polen: fenología

Galan C et al. Int J Biometeorol; 49:184-8

� El olivo poliniza de abril a junio según las diferentes zonas, con una alta dependencia de la temperatura en los meses previos a la polinización.

� Los inviernos y primaveras más cálidos muestran un adelanto en la polinización de las plantas.

� El estudio de la Universidad de Córdoba en una serie de 20 años muestra un adelanto entre 1-3 semanas del polen de olivo.

Emberlin et al. Clin Exp Allergy, 1999; 29: 347-56

� Las gramíneas en las ciudades inglesas de Derby y Cardiff, muestran una tendencia similar al olivo.

� La diferencia con Londres se atribuye a descenso en las zonas de gramíneas, diferencia de especies, cambio en las técnicas de recolección (ensilado) e interferencia de la contaminación.

D´Amato G et al. Allergy, 2007; 62: 976-990

� Durante 30 años (1960-90) se ha reducido la cantidad de polen recolectado en la ciudad de Londres.

� Sin embargo, la rinitis y el asma estacional han mostrado un notable incremento. Una posible explicación a esta contradicción sería que la interacción entre pólenes y contaminantes potencia la alergenicidad de los pólenes.

Cambio Climático y Polen: umbrales

Erbas B et al. Clinical Experimental Allergy, 2012; 42: 799-805

� La concentración de pólenes de gramíneas para inducir síntomas de asma es muy inferior

a la descrita por Davis en Londres en 1974 (50 granos/metro cúbico de aire).

Cambio Climático y Polen: efecto de la temperatura

� El aumento de temperatura incrementa la alergenicidadde las plantas.

Ahlholm JU et al. Clin Exp Allergy, 1998; 28: 1384-8

de las plantas.

� El polen de abedul sometido a una mayor temperatura incrementa el contenido en Bet v 1 con respecto al procedente de zonas con temperaturas más bajas.

� La baja temperatura del suelo (inferior a 5ºC) parece ser limitante en los nutrientes y crecimiento.

� De esta forma, el cambios climático con el incremento

� De esta forma, el cambios climático con el incremento de la temperatura media podría producir cambios en la alergenicidad de los pólenes en estas zonas.

Ahlholm JU et al. Clin Exp Allergy, 1998; 28: 1384-8

� La temperatura se incrementó en Japón 1.15ºC en los últimos 100 años. El aumento de temperatura en verano se asocia a un incremento en la producción de polen de cedro japonés (Cryptomeria japonica).

� La polinosis por Cryptomeria japonica afecta al 36,7 % de la población entre 20-49 años, y el 56,3 % presenta IgE especifica al polen de cedro.

� La alergia a Cryptomeria japonica se multiplicó por tres entre1980 y 2000

T Yamada et al. J Allergy Clin Immunol, 2014; online.

� El Plátano de sombra alcanza sus niveles reactivos pocos días después del inicio de su polinización. En los años de temperaturas más bajas, la polinización resulta más explosiva, en comparación con los años más cálidos.

Tedeschini E et al. Grana, 2006; 45: 222–229.

� El aumento de temperatura prolonga la duración de la temporada polínica, especialmente en las especies que tienen una polinización tardía, como son Quenopodiáceas y Urticáceas.

� El estudio EXPO demostró que en Ciudad Real se producía un notable descenso en la sensibilización a gramíneas que paralelamente se asociaba a un aumento en la sensibilización a Quenopodiáceas.

Barber et al. Allergy, 2008; 63: 1150-8

� Murcia y Cartagena muestran una polinización de Quenopodiáceas biestacional, durante los meses de abril-junio y septiembre-octubre, con valores mucho más elevados en Cartagena.

� Almería y Alicante presentan una polinización de Quenopodiáceas igualmente biestacional, con mayor exposición en Alicante.

� Lérida y Zaragoza son igualmente provincias con elevada concentración de pólenes de Quenopodiáceas. Se mantienen los niveles reactivos durante los meses de verano-otoño, provocando una intensa y prolongada polinización.

Cambio Climático y Polen: estudio multicéntrico

Gramíneas

Salsola

Platanus

� El estudio multicéntrico llevado a cabo en el año 2002 por el Comité de Aerobiología, con la participación de 13 ciudades y 1536 pacientes, demostró que las quenopodiáceras son el tercer polen en importancias en España, detrás de las gramíneas y el olivo.

� Los resultados son similares a los obtenidos en Alergológica-2005.

� Durante los años 2015-17 se llevará a cabo un nuevo estudio multicéntrico para valorar los cambios en sensibilizaciones y relevancia de componentes alergénicos tanto a nivel clínico como atmosférico.

Cupressus

Parietaria

Cambio Climático y Polen: efecto de las tormentas

� Las intensas corrientes de aire que se forman durante las tormentas realizan un “barrido” de las partículas alergénicas en una estrecha banda cerca del suelo. Las personas alérgicas inhalan un aire muy cargado de alérgenos polínicos, provocando epidemias de asma.

Marcks GB al. Torax, 2001; 56: 468-71

Solomon et al. JACI, 2002; 109: 895-900

� Los pólenes de gramíneas, en días de lluvia y humedad, pueden liberar entre 500-700 granos de almidón, conteniendo antígenos de gramíneas. Además, por su pequeño tamaño tienen una mayor penetrabilidad en el árbol respiratorio.

Feo Brito et al. JIACI, 2010; 20: 295-302

� Durante todo el año se obtuvieron datos de concentración de pólenes a través del Burkard y alérgenos por medio del colector de alto-volumen Air Sentinel. Asimismo, los pacientes registraron diariamente síntomas y medicación administrada. Sólo 27 de 417 son monosensibles a gramíneas.

� Durante los meses de octubre-noviembre, asociado a tormentas, se demostró la presencia atmosférica de concentraciones reactivas de alérgenos que provocaron síntomas en pacientesmonosensibles a gramíneas.

0100200300400500600700800900

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151 161 171

GRANOS DE POLEN DE GRAMÍNEAS

Año 2003

Año 2004

� La detección de alérgenos de gramíneas en otoño no depende de la cantidad de pólenes de mayo-junio. El año 2003 no se detectaron alérgenos en otoño a pesar de superar en un 30 % el total de pólenes de 2004.

GRAMINEAS

11-abr 11-may 11-jun 11-jul 11-ago 11-sep

µµ µµg

r filt

Gramíneas

Mesesµµ µµg

Cambio Climático y Polen: Transporte a larga distancia

C Galan et al. Allergy, 2013; 68: 809-12

� La evolución de la temporada polínica es similar en Córdoba y Evora (Portugal).

� La potencia del polen en Evora después del 25 de mayo es 5 veces superior que antes de esta fecha, y similar al de Córdoba (distante 400 kms.).

� El fenómeno coincide con vientos procedentes de SE de España.

Ciudad Real: Polen de olivo, alérgenos y síntomas

� El polen de olivo a diferencia de las gramíneas muestra una distribución similar a los alérgenos. No influyen las tormentas y los alérgenos se limitan a la época de polinización.

� La asociación con los síntomas es ligeramente superior (r=0.80) superior con los alérgenos que con los granos de pólenes (r=0.70)

Feo Brito et al. Ann Allergy Asthma Immunol. 2011;106:146 –152.

Cartagena: Polen de olivo, alérgenos y síntomas

� En Cartagena la asociación entre granos de pólenes de olivo y alérgenos (Ole e 1) es más estrecha que en Ciudad Real (r =0,89). Igualmente, la presencia de alérgenos se limita a la época de polinización del olivo.

Moreno Grau S et al. Ann Allergy Asthma Immunol. 2006; 96:858-64.

Cambio Climático y Polen: Transporte a larga distancia

• El traslado de polen de olivo a larga distancia mod ifica notablemente el calendario local incrementado el riesgo para los alérgicos.

Cambio Climático y hongos

� La alergia a Alternaria se asocia a una mayor prevalencia de asma, con evolución más tórpida y más asistencia a Urgencias

Cecchi L et al. Allergy, 2010; 65: 1073-81

asma, con evolución más tórpida y más asistencia a Urgencias que en la alergia a pólenes.

� Los acontecimientos extremos asociados al cambio climático (vientos, tormentas) favorecen un incremento en la exposición a hongos.

� El mayor uso de aire acondicionado en los edificios o la mayor humedad como consecuencia de intensas precipitaciones pueden favorecer una mayor exposición a alérgenos fúngicos y un mayor riesgo para los asmáticos.

Cambio Climático y hongos: efecto de las tormentas

Pulimood TB B et al. JACI, 2007; 120: 610-7

� Las exacerbaciones de asma asociadas a tormentas son más frecuentes en asmáticos alérgicos a gramíneas. El rápido incremento de los alérgenos de Alternaria al final de la temporada de gramíneas actúa como un cofactor de riesgo.

� En el estudio de Pulimood, 22 de los 26 pacientes son alérgicos a gramíneas, y las hospitalizaciones por asma se multiplicaron por 10 en los días de tormenta.

Cambio Climático y hongos: efecto de las tormentas

100,00

120,00

ptomspg

Alternaria alternata

pg Alt a 1

Symptoms

Alternaria alternata

Spores

Symptoms

� La concentración de Alt a 1 mostró una mejor correlación con los síntomas que los niveles de esporas en pacientes monosensibles a Alternaria alternata. Además, Alt a 1 alcanza sus valores máximos durante las tormentas y tiene una baja correlación con las esporas.

ptomspg

Cambio Climático y polvo africano

� La intrusión de polvo africano incluye partículas PM10, PM2,5, superfinas y compuestos biológicos.

� Su pequeño tamaño facilita la alta penetrabilidad en el aparato respiratorio.

� Niños y asmáticos los más vulnerables.

Cambio Climático y polvo africano

� No habitual en el mes de mayo, más frecuente durante los meses de julio-agosto.

� Episodio similar en la misma época en 2009.

� Más frecuente en Canarias por su proximidad al continente africano.

� Los compuestos biológicos están poco estudiados, pero se han asociado a episodios de meningitis procedentes del Sahel.

Ballester F et al. J Epidemiol Community Health, 2006; 60: 328–36.

Cambio Climático y polvo en suspensión

� Fenómenos similares se describen en Japón como consecuencia de tormentas en los desiertos de Mongolia, Norte de China y Kazajstán.

� El número de tormentas ha aumentado en los últimos 13 años.

� El aumento de tormentas asociado al incremento de contaminantes provocan estrés oxidativo e incrementan las citocinas proinflamatorias.

� Las tormentas son mas frecuentes de febrero a mayo, cuando los niveles de pólenes son máximos. Se incrementa hasta el 33 % las urgencias asmáticas.

Watanabe et al. Allergol Int, 2011; 60:517-24.

Cambio Climático y contaminación ambiental

Laumbach RJ and Kipen HM. JACI, 2012; 129: 3–11.

� Los JJOO representan un buen modelo para valorar el efecto del descenso de los contaminantes en la evolución de los pacientes asmáticos por las limitaciones al tráfico de vehículos y la actividad industrial.

1 junio 2008 15 julio 2008

� La contaminación empeora la evolución del asma bronquial, especialmente la asociada al tráfico de vehículos (PM10,

McCreanor J et al. N Engl J Med 2007; 357: 2348–58.

tráfico de vehículos (PM10, PM2,5) y ozono.

� Estudio de 60 pacientes después de dos horas caminando por una calle de alta densidad de tráfico descienden FEV1 y FVC, en comparación con pasear por Hyde Park. El descenso es más severo en el asma más grave.

� Durante los JJOO de Atlanta se llevaron a cabo medidas similares en el tráfico y actividad industrial, con notables desensos en la concentración de ozono (28 %) y partículas (31 %).

Friedman MS et al. JAMA, 2001; 285: 897-905

� Los episodios de asma disminuyen entre el 11 y el 41 %.

� Sin embargo, para el resto de patologías, no se observaron cambios notables durante los Juegos Olímpicos.

� En un estudio llevado a cabo en Massachusetts se incluyen 271 niños: 130 con medicación de mantenimiento, y 141 sin medicación. En el primer grupo, cada incremento del 50 ppb aumenta en un 47 % de los síntomas de asma y uso de medicación de rescate.

� Además, utilizan medicación de rescate con ozono superior a 72.7 ppb o de 19 µg/m3 de PM2,5 . Las personas asmáticas presentan síntomas con niveles de contaminantes inferiores a las cantidades recomendadas por las Agencias de Medio Ambiente.

� Los niños son más vulnerables al efecto de los contaminantes por su inmadurez bronquial y por permanecer mayor cantidad de tiempo al aire libre.

Gent et al. JAMA,2003; 290: 1859-67

ASMA ESTACIONAL EN DOS CIUDADES CON DISTINTO NIVEL DE CONTAMINACIÓN: OBJETIVOS

� Los objetivos fueron evaluar los factores de riesgo asociados a la descompensación de asma polínica en ambas ciudades, y comparar los pacientes de Puertollano y Ciudad Real con respecto a:

� Síntomas clínicos recogidos en el diario de síntomas.

� Medición diaria de función respiratoria (pico de flujo).

� Consumo de medicación.� Consumo de medicación.

� Niveles de contaminantes.

ASMA ESTACIONAL EN DOS CIUDADES CON DISTINTO NIVEL DE CONTAMINACIÓN: HIPÓTESIS

� La hipótesis de trabajo ha sido que los pacientes alérgicos a pólenes de dos ciudades de La Mancha, con muy diferentes niveles de contaminación, presentan distinto grado de afectación de su asma.

� Puertollano, núcleo industrial con refinería petroquímica, fábrica de fertilizantes y dos centrales térmicas.

� Ciudad Real, localidad predominantemente de servicios.

DESCOMPENSACIÓN Y LUGAR DE RESIDENCIA

� La descompensación clínica (mayor número de síntomas y medicación) afectó al 24 %de síntomas y medicación) afectó al 24 %de los pacientes de Puertollano y al 14 %de Ciudad Real.

� Además, los pacientes de Puertollano se descompensaron antes que los de C. Real.

Mur P et al. Clin Exp Allergy, 2007; 37: 558-63

CONTAMINANTES Y ASMA

� En Puertollano hay un incremento significativo del riesgo asma del 6% con tres días de decalaje para las PM10, del 8% para el O3 y del 4% para el SO2 con un día de decalaje . Los días en que se superan los umbrales de

ozono se incrementa el riesgo de asma un 15%.

Feo Brito et al. Allergy, 2007; 62: 1152-57

CONSUMO DE BRONCODILATADOR EN DÍAS NORMALES, FRENTEA DÍAS CON SUPERACIONES DE OZONO EN PUERTOLLANO

� El consumo de medicación de rescate en Puertollano es muy superior en los días con superaciones de ozono en comparación con los días normales.

0.64/0.85 (P=0.004)0.83/0.92 (P=0.738)

comparación con los días normales.

CONTAMINANTES Y ASMA

� Se han identificado varios subgrupos de asma según los diferentes perfiles de células inflamatorias: eosinófilos, neutrófilos, mezcla de neutrófilos/eosinófilos.

� El fenotipo eosinófilos/neutrófilos es el que se asocia con peor control del asma.� Th17 se asocia a mayor severidad en el asma � Síntomas de asma en el 33 % de alta exposición a DEP por el 14 % en baja

exposición

Brant EB et al.. J Allergy Clin Immunol 2013;132:1194-204.

CONTAMINANTES Y PÓLENES

� El ozono incrementa la sensibilización a aeroalérgenos y el nivel de IgE. Estudio llevado a cabo durante dos años con 1.340 niños procedentes de zonas no contaminadas (620) y zonas industrializadas (720).

� La asociación del ozono y nuevas sensibilizaciones se produce exclusivamente con los alérgenos de exterior, como los pólenes (gramíneas, árboles, malezas). Esta interacción se podría explicar por el efecto adjuvante del ozono y su mayor frecuencia en el exterior.

Byoung-Ju Kim Ann Allergy Asthma Immunol. 2011;107:214 –219.

� Los pólenes expuestos a partículas diesel (PED) presentan pliegues en su exina, el tectum está alterado y depósito de DEP en su superficie.

Cheheregani A, Kouhkan F. Ecotoxicology and Enviromental Safety, 2008; 69: 568-73

� Los pólenes expuestos a partículas diesel , durante cinco y diez días, muestran un perfil de durante cinco y diez días, muestran un perfil de bandas diferentes, y algunas bandas nuevas en el análisis de SDS-PAGE, mostrando una mayor capacidad alergénica.

Cheheregani A, Kouhkan F. Ecotoxicology and Enviromental Safety, 2008; 69: 568-73

� Los pólenes gramíneas (Poa annua) expuestos a un suelo contaminado con cadmio liberan una un suelo contaminado con cadmio liberan una mayor cantidad de proteínas alergénicas (PR-3 like) que las plantas no expuestas.

Aina R et al. Allergy, 2010; 65: 1313-21

� Los pólenes de ragweed recolectados en zonas con alta densidad de tráfico mostraron una mayor alergenicidad que los procedentes de zonas no contaminadas.

� La contaminación por tráfico puede modificar la estructura de la membrana externa de los pólenes (exina) facilitando la liberación de partículas polínicas, con toda la alergenicidad de los pólenes.

� Los pólenes recolectados en parques urbanos, separados de las calles por una vegetación alta y densa mostraron una vegetación alta y densa mostraron una baja alergenicidad en comparación con otras plantas en la proximidad de las vías de tráfico.

� La concentración de contaminantes es más baja en el interior de los parques porque los árboles y arbustos absorben los contaminantes gaseosos y atrapan las partículas.

� Una vez demostrado que los pacientes asmáticos de Puertollano presentan una peor evolución que los de Ciudad Real, la siguiente pregunta es conocer si los pólenes de Puertollano son más alergénicos que los de Ciudad Real, por su exposición a la contaminación ambiental

� En el mes de mayo de 2009 se recolectaron muestras de Lolium perenne en Puertollano y Ciudad Real en zonas previamente seleccionadas, con similar distancia de las vías de tráfico y similar densidad en número de vehículos. de vehículos.

1. Lolium perenne comercial (Alercon).

2. Lolium perenne de Puertollano.Puertollano.

3. Lolium perenne de Ciudad Real.

� En el análisis llevado a cabo por Laboratorios Diater se comprueba que las muestras de Puertollano presentan un mayor reconocimiento proteico que el Lolium perennerecolectado en Ciudad Real.

1. Lolium perenne comercial (Alercon).

2. Lolium perenne de Puertollano.

3 Lolium perenne de Ciudad Real. Real.

� El ELISA-Inhibición realizado con el Lolium perenne de las tres procedencias muestra una mayor capacidad de inhibición del polen procedente de Puertollano, como expresíon de su mayor potencia biológica.

� El análisis de los pólenes de Lolium perenne de ambas ciudades en un medio selectivo para estudio de la producción de endotoxinas, mostró unas diferencias muy significativas.

� Mientras que el de Lolium perenne recolectado en Ciudad Real produce una media de 25.600 ufc/g de endotoxinas, la muestra de Puertollano alcanza 97.600 ufc/g.

� La exposición a endotoxinas en los primeros años de la vida favorece la tolerancia frente alérgenos ubicuos como animales domésticos, pólenes de árboles o gramíneas.

� En los últimos años se ha prestado atención a la participación de las endotoxinas en el asma y la alergia. Las endotoxinas son componentes lipopolisacáridos de la pared celular de bacterias, y actúan como potentes estimuladores del sistema inmune. La exposición a endotoxinas se ha asociado a inflamación de la vía aérea con deterioro del flujo aéreo, y a exacerbación asmática.

Bryce M et al. Int Arch Allergy Immunol, 2010; 151: 46-55

� En la superficie del polen pueden detectarse bacterias productoras de endotoxinas.endotoxinas.

� Las endotoxinas aumentan la maduración de células dendríticas y la respuesta Th2, participando en el inicio de la respuesta alérgica.

� De esta forma, las endotoxinas que colonizan los pólenes actuarían como adyuvantes en la respuesta inmunológica.

Heydenreich B et al. Clin Exp Allergy, 2012; 42: 76-84

CONTAMINANTES Y PÓLENES: proyecto 2015-17

Madrid

Ciudad

� Se analizarán las características fisiológicas, diversidad genética y actividad enzimática de plantas de Lolium perenne desarrolladas bajo diferentes niveles de contaminación urbana.

� Evolución de pacientes alérgicos mediante score de síntomas y medicación.

� Estudio de respuesta alérgica en pacientes asmáticos de ambas poblaciones.

� Cuantificación de endotoxinas en polen de Lolium perenne de ambas ciudades.

� Valoración de la actividad biológica y contenido alergénico de las muestras de polen de Madrid y Ciudad Real.

Ciudad Real

CONCLUSIONES

� El cambio climático con el aumento de temperaturas puede provocar un adelanto en el calendario de polinización de gramíneas y olivo.

� En la misma línea, las Quenopodiáceas pueden ampliar su temporada polínica alcanzando más precozmente sus niveles reactivos y prolongando su actividad en los meses de otoño.

� Las tormentas son un factor de riesgo para los asmáticos alérgicos a pólenes de gramíneas y hongos atmosféricos (Alternaria).

� Los contaminantes empeoran la evolución de los asmáticos alérgicos a pólenes.

� Por otro lado, los contaminantes se depositan en el suelo, actúan sobre semillas, raíces y desarrollo de las plantas, induciendo “estrés ambiental” y convirtiendo los pólenes en más alergénicos.

Francisco Feo Brito Hospital General Universitario CIUDAD REAL³lenes, contaminación y cambio...

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