Генетика и окружающая среда — два основных фактора в развитии аллергического ринита. Заболеваемость аллергическим ринитом растет во всем мире в течение последних 20 лет. Эту тенденцию трудно объяснить исключительно генетическими изменениями, и следует учитывать тот факт, что изменения окружающей среды также играют важную роль в развитии аллергического ринита. Эти изменения в факторах окружающей среды включают, в частности, увеличение загрязнения воздуха, изменения в диетических привычках и структуре питания, а также снижение уровня бактериальных и/или вирусных инфекций. В этой статье кратко описано влияние трех факторов на развитие аллергического ринита: загрязнение воздуха, диета и питание, а также инфекция.
[Загрязнение воздуха] Загрязнение воздуха имеет давнюю историю проблем со здоровьем. Еще в 1873 году Чарльз Харрисон Блэкли, подтвердив, что истинной причиной хитридной лихорадки является пыльца трав, также обнаружил, что болезнь более распространена в городах, чем в сельской местности, а в Лондоне XIX века широкое использование открытых угольных котельных привело к высокому уровню загрязнения воздуха. В декабре 1873 года на ярмарке скота произошел туман, в результате которого погибло большое количество скота. По иронии судьбы, Клод Моне, известный французский художник-импрессионист, жил в Лондоне в 1901 году, когда увидел мост Ватерлоо рядом со своим домом, окутанный густым дымом. Он был вдохновлен на создание знаменитой картины «Мост Ватерлоо».
Загрязнители воздуха делятся на две основные категории: газы и твердые частицы (ТЧ). Загрязнители воздуха образуются двумя основными способами: во-первых, путем прямого выброса первичных загрязнителей из выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания или дымоходов — включая такие газы, как оксиды азота (NOx) и диоксид серы (SO2), и твердые частицы, такие как сажа; и, во-вторых, путем химического воздействия первичных загрязнителей в атмосфере в присутствии солнечного света и влажности. образуются вторичные загрязнители, включая озон (O3) и вторичные твердые частицы, такие как сульфаты. Почти все первоначальные загрязнители воздуха появились в результате сжигания угольного топлива. С развитием общества выбросы от автотранспорта стали основным источником загрязнения воздуха, включая летучие органические соединения (ЛОС), вещества вдыхаемых частиц и многие раздражающие газы (NO2, SO2, O3). Растет число доказательств, связывающих загрязнение воздуха с развитием респираторных аллергических заболеваний. Загрязнению воздуха больше подвержены определенные группы населения, например, пожилые люди или дети с астмой или хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ). Кроме того, специфические генетические характеристики также могут повышать риск заболевания после воздействия загрязнителей воздуха. Загрязнители воздуха часто наиболее сильно связаны с обострением острых респираторных патологий. Например, инфекции верхних дыхательных путей и обострение ХОБЛ. Хроническое воздействие загрязняющих веществ влияет на нормальный рост и развитие слизистой оболочки носа и легких и приводит к развитию аллергического ринита и астмы. Загрязняющие вещества в окружающей среде могут вызывать Th2-направленный ответ на первоначальное воздействие аллергенов и IgE-опосредованный аллергический ответ после последующего повторного воздействия аллергенов.
В настоящее время общепризнано, что количество и тип загрязнения воздуха влияют на развитие аллергических заболеваний. Это подтверждают эпидемиологические исследования в двух городах Германии: изучив 7653 ребенка в Мюнхене и 2623 ребенка в Лейпциге, Von Mutius et al. обнаружили, что частота аллергического ринита, астмы и положительных кожных тестов на аллергены у детей в Лейпциге составила 2,7%, 3,9% и 18,2% соответственно, что значительно ниже, чем у детей в Мюнхене ( 8.6%, 5.9%, 36.7%). Эти два города отличаются по профилю загрязнения воздуха: в Лейпциге преобладает SO2 от сжигания угля, в то время как в Мюнхене преобладают выбросы от автомобилей. Большинство считает, что загрязнители воздуха могут непосредственно вызывать воспаление слизистой оболочки дыхательных путей, включая высвобождение воспалительных цитокинов и агрегацию воспалительных клеток. В свою очередь, воспаление приводит к усилению реакции организма на аллергены. Например, NOX является важным загрязнителем воздуха внутри и снаружи помещений, а также веществом-предшественником (Precursors) для производства озона. Повышенные уровни NO2 в воздухе могут привести к ряду респираторных симптомов (кашель, хрипы, слизистая мокрота, симптомы бронхита) Ван Стриен и др. сообщили, что риск развития астмы у младенцев, подвергающихся воздействию высоких уровней NO2 (>17,4 ppb) в выборке младенцев в течение одного года после рождения в Англии с семейной историей астмы, у которых были зарегистрированы респираторные симптомы, составил были значительно выше, чем у тех, кто подвергался воздействию более низких концентраций (<5,1 ppb). Напротив, Уайт и др. продемонстрировали значительное снижение функции легких у детей школьного возраста с астмой после 1 часа воздействия 0,11 промилле озона.
По мере дальнейшего усиления мер по охране окружающей среды и ограничения промышленного загрязнения во всем мире, основные загрязнители воздуха меняются одновременно. В последние годы растет интерес к загрязнению, вызванному частицами выхлопных газов дизельных двигателей (DEP), которые состоят из углеродного ядра в центре, на поверхности которого адсорбированы различные химические вещества и металлы. Большинство DEP представляют собой мелкие частицы (диаметром от 0,1 до 2,5 мкм) и ультрамелкие частицы (диаметром <0,1 мкм). Однако несколько DEP могут быть соединены вместе, образуя полимеры различных размеров и форм, и обладают более широким спектром биологического действия, поскольку переносят больше химических веществ. Исследования in vitro и in vivo показали, что ДЭП может вызывать или усиливать аллергическое воспаление в носу путем (i) действия в качестве адъюванта, усиливая аллергенный иммунный ответ и способствуя выработке антител IgE; (ii) усиления экспрессии мРНК рецептора гистамина H1 в эпителиальных и эндотелиальных клетках слизистой оболочки носа и стимулирования выработки интерлейкина (IL)-8 и гранулоцит-макрофагального колониестимулирующего фактора (GMCF); и (iii) увеличения экспрессии рецепторов гистамина H1 в эпителиальных и эндотелиальных клетках слизистой оболочки носа. (3) Усиление транскрипции генов цитокинов Т-хелперных клеток (Th) второго типа, таких как IL-4, IL-5 и IL-13, и снижение экспрессии мРНК цитокина Th1 интерферона (IFN-γ), что приводит к сдвигу иммунного ответа в сторону Th2 типа; (4) Усиление транскрипции генов цитокинов Т-хелперных клеток (Th) второго типа, таких как IL-4, IL-5 и IL-13, и снижение экспрессии мРНК цитокина Th1 интерферона (IFN-γ), что приводит к сдвигу иммунного ответа в сторону Th2 типа. (4) Усиление адгезии эозинофилов к эпителиальным клеткам слизистой оболочки носа, что приводит к дегрануляции и высвобождению катионного белка эозинофилов (ECP); (5) Усиление гиперреактивности дыхательных путей (AHR) и гиперчувствительности слизистой оболочки носа за счет стимуляции сенсорных нервов. Кроме того, DEP оказывает прямое иммунологическое действие на различные клетки (Таблица 1).
Таблица 1: Прямое воздействие ДБП на клетки различных тканей
Тип клеток
Влияние DBP
Эпителиальные клетки носа и бронхов и эндотелиальные клетки
Повышенная экспрессия цитокинов (IL-8, эотаксин, RANTES, GM-CSF, IL-6)
Повышенная экспрессия рецепторов гистаминового типа
Повышение экспрессии ICAM-1
Эозинофилы
Усиливают адгезию к эпителиальным клеткам носовой полости
Индуцированная дегрануляция эозинофилов
Тучные клетки
Повышенное IgE-опосредованное высвобождение гистамина
Повышенная выработка цитокинов (IL-4, IL-6)
Базофильные гранулоциты
Вызывает высвобождение гистамина в отсутствие IgE
Повышенная выработка цитокинов (IL-4)
Мононуклеарные клетки периферической крови
Индуцирует выработку цитокинов (IL-8, RANTES и TNFα)
B клетки
Повышенная выработка IgE после стимуляции IL-4 и анти-CD40
Моноциты-макрофаги
Регулирование выработки цитокинов и ингибирование высвобождения простагландина Е2
Что касается биологического воздействия загрязнителей воздуха, большинство исследований показывают, что загрязнители воздуха действуют на макрофаги, нейтрофилы и эозинофилы в дыхательных путях, производя реактивные формы кислорода (ROS), такие как супероксид, перекись водорода и гидроксильные радикалы, которые взаимодействуют с белками, липидами и ДНК, вызывая окислительные процессы. стресс), что приводит к повреждению клеток. В настоящее время признано, что воспаление по своей природе является окислительным процессом. Было показано, что продукция супероксида может быть обнаружена в бронхиальных тестах, вызванных аллергенами, и наоборот, количество кислородных радикалов в исследованиях на животных коррелирует с антиген-индуцированной гиперреактивностью дыхательных путей. Перекись водорода, оксид азота и оксид углерода в выдыхаемом воздухе могут использоваться в качестве маркеров степени воспаления дыхательных путей. Таким образом, загрязнители воздуха часто оказывают двойное повреждающее действие: непосредственно вызывая выработку ROS, что приводит к окислительному стрессу, и косвенно усиливая воспалительный ответ, что приводит к увеличению количества ROS и более интенсивному воспалению. Длительное воздействие загрязнителей воздуха на дыхательные пути часто сопровождается потерей антиоксидантных компонентов слизистой оболочки дыхательных путей. Некоторые препараты с антиоксидантным действием, такие как витамин С и витамин Е, могут обеспечить определенную защиту от реакций легких, вызванных озоном.
[Диета и питание] С 1990-х годов было высказано предположение, что помимо загрязнения воздуха, рост аллергических заболеваний также связан с изменениями в рационе питания западных обществ. Это объясняется тем, что в последние годы в некоторых европейских странах, где загрязнение воздуха существенно контролируется, даже при хорошем качестве воздуха, частота аллергических заболеваний возросла. Это изменение в структуре рациона имеет три основных аспекта.
1. снижение потребления в рационе продуктов с антиоксидантной активностью
Потребление витамина С. Водорастворимый витамин С усиливает внутриклеточную и внеклеточную антиоксидантную способность путем сжигания свободных радикалов кислорода и ингибирования секреции супероксидных отрицательных ионов макрофагами. В целом, большинство исследований показали, что достаточное потребление витамина С с пищей способствует улучшению вентиляции легких, но лишь в немногих исследованиях упоминается связь между витамином С и аллергическим ринитом. Rubin et al. обнаружили снижение риска развития астмы на 19% у детей в возрасте 4-16 лет с высоким уровнем витамина С в сыворотке крови. Другое исследование показало, что уровень витамина С в сыворотке крови у взрослых отрицательно связан с развитием симптомов хрипоты.
Потребление витамина Е. Жирорастворимый витамин Е является основным барьером на пути повреждения клеточных мембран антиоксидантами. В отличие от витамина С, витамин Е, помимо антиоксидантного действия, обладает иммуномодулирующим эффектом. Было высказано предположение, что потребление витамина Е отрицательно связано с уровнем IgE в сыворотке крови и риском развития аллергических заболеваний у взрослых.
Употребление фруктов. Фрукты содержат большое количество важных антиоксидантных компонентов. Количество фруктов, потребляемых в рационе, тесно связано с приступами астмы, функцией вентиляции и респираторными симптомами как у взрослых, так и у детей. Исследование здоровья и образа жизни показало положительную корреляцию между показателями FEV1 у взрослых и количеством свежих фруктов, потребляемых зимой. Другой пример: достаточное ежедневное потребление яблок снижает риск развития астмы на 30%.
Приведенные выше эпидемиологические исследования показали отрицательную корреляцию между потреблением антиоксидантов с пищей и развитием аллергических заболеваний, в то время как было проведено множество исследований диетического вмешательства. Например, диетические добавки витамина С использовались для контроля или профилактики аллергических заболеваний. Однако результаты большинства этих исследований оказались неутешительными - они показали либо слишком слабый эффект, либо отсутствие клинической значимости.
2. дисбаланс в потреблении полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК).
Блэк и Шарп пишут, что современные изменения в потреблении жирных кислот в рационе питания сопровождаются ростом заболеваемости аллергическими болезнями. В промышленно развитых странах потребление насыщенных жирных кислот (сливочное масло и сало) снизилось в качестве меры здравоохранения для снижения сердечно-сосудистых заболеваний, в то время как потребление полиненасыщенных жирных кислот n-6 (в основном содержащихся в маргарине и растительных маслах) увеличилось. Сниженное потребление полиненасыщенных жирных кислот n-3 (ПНЖК), эйкозапентаеновой кислоты (ЭПК) и докозагексаеновой кислоты (ДГК), которыми богаты эти продукты, также было связано с развитием аллергических заболеваний. Заманчивым аспектом этой гипотезы является предположение о том, что повышенное потребление ПНЖК n-6 в маргарине и растительных маслах и пониженное потребление ПНЖК n-3 в рыбе способствует повышению восприимчивости организма к аллергическим реакциям. Наиболее распространенными пищевыми полиненасыщенными жирными кислотами являются линолевая кислота (n-6) и линоленовая кислота (n-3), которые метаболизируются циклооксигеназой и липоксигеназой до арахидоновой кислоты, в конечном итоге производя медиаторы воспаления, такие как простагландин E2 (PGE2), тромбоксан и лейкотриены, которые способствуют развитию аллергического воспаления. И наоборот, увеличение потребления в рационе n-3 линоленовой кислоты способствует снижению выработки арахидоновой кислоты и PGE2. Это объясняется тем, что линоленовая кислота конкурентно ингибирует метаболизм линолевой кислоты посредством одной ферментативной каскадной реакции. Напротив, его метаболит EPA-DHA снижает экспрессию генов и подавляет активность циклооксигеназы-2.
Маргарин содержит в 20 раз больше n-6 линолевой кислоты, чем сливочное масло, и потребление маргарина тесно связано с развитием аллергических заболеваний. dunder сообщил о результатах исследований случай-контроль, в которых изучалась связь между структурой питания и развитием аллергических заболеваний у детей в возрасте от 3 до 18 лет в 1980 году, и которые были пересмотрены в 1986 и 1989 годах. Дети с аллергическими заболеваниями потребляли больше маргарина и меньше сливочного масла, чем неатопичные люди. В ходе продольного исследования было установлено, что больные атопией потребляли меньше масла и рыбы, чем те дети, у которых не было этого заболевания. Кроме того, исследования 1986 и 1989 годов показали, что у детей с атопическим дерматитом уровень ЭПК и ДГК в сыворотке крови снижен. Общее потребление диетических жиров положительно коррелировало с гиперреактивностью дыхательных путей.
Все чаще возникает желание предотвратить развитие аллергических заболеваний путем дополнения рациона питания ПНЖК. И это несмотря на то, что большинство исследований дали неутешительные результаты. Тем не менее, несколько исследований показали защитный эффект диетической терапии. Применение добавок рыбьего жира после рождения и снижение диетического потребления n-6 ПНЖК привело к значительному снижению симптомов хрипоты у детей с атопией в возрасте 18 месяцев. В группе из 40 беременных женщин с атопией, получавших добавки рыбьего жира с n-3 ПНЖК, не наблюдалось значительного снижения пролиферации мононуклеарных клеток пуповинной крови или продукции цитокинов. Однако при стимуляции кошачьими аллергенами в этой группе было обнаружено значительное снижение выработки IL-10. Не существует большого количества исследований и достаточных доказательств, подтверждающих или опровергающих роль пищевых добавок ПНЖК в профилактике аллергических заболеваний.
3. грудное вскармливание
Грудное вскармливание сегодня признано самым идеальным источником питания для младенцев. Грудное молоко не только питательно, но и способствует укреплению связи между матерью и ребенком. Однако связь между грудным вскармливанием и аллергическими заболеваниями до сих пор остается предметом споров. Это во многом объясняется сложностью взаимодействия грудного молока с кишечной микросредой и иммунной системой младенца. Несмотря на это, Американская академия педиатрии и Европейские общества педиатрической аллергии и клинической иммунологии, педиатрической гастроэнтерологии, гепатологии и питания рекомендуют грудное вскармливание как важную часть профилактики аллергических реакций в младенчестве. Существуют доказательства того, что грудное вскармливание в течение как минимум 4 месяцев после рождения значительно снижает частоту возникновения атопического дерматита и хрипов в младенчестве.
Можно проследить взаимосвязь между изменениями в питании и аллергическими заболеваниями: 1 Снижение потребления продуктов, богатых антиоксидантами (фрукты, овощи), увеличение потребления продуктов с ПНЖК n-6 (маргарин, растительные масла) и снижение потребления продуктов с ПНЖК n-3 (рыба) связано с увеличением заболеваемости астмой и атопическим дерматитом. 2 Потребление витаминов С, Е, каротиноидов, селена и фруктов отрицательно связано с развитием аллергических заболеваний, таких как астма. 3 Дефицит антиоксидантных компонентов в пище может влиять на развитие аллергических заболеваний. Механизмы включают снижение иммуномодулирующих и антиоксидантных механизмов.4 Диетическое потребление антиоксидантов и липидов может быть важным для предотвращения возникновения аллергических реакций у женщин во время беременности и в раннем младенчестве.5 Грудное вскармливание может быть полезным для снижения частоты аллергических заболеваний в младенчестве.
Согласно [инфекционно-гигиенической гипотезе], за последнее десятилетие или около того наблюдается рост заболеваемости аллергическими заболеваниями, в то время как заболеваемость инфекционными болезнями значительно снизилась. Это объясняется совершенствованием систем здравоохранения и улучшением гигиены, особенно в развитых странах. Страхан отметил, что риск развития аллергических реакций и астмы отрицательно коррелирует с количеством членов семьи. По-видимому, это связано с тем, что улучшение гигиены в доме снизило вероятность перекрестного заражения между братьями и сестрами, что привело к росту аллергических заболеваний. Это привело к разработке "гигиенической гипотезы" в 1989 году. Объяснение гигиенической гипотезы требует понимания развития иммунной системы. В начале жизни, когда иммунная система незрелая, для плода характерен Th2-доминирующий ответ. Это повышает риск развития метаболической реакции после воздействия аллергенов. Согласно гигиенической гипотезе, при инфекции вирусами или бактериями вырабатываются цитокины Th1-типа, такие как IFN-γ и IL-12, которые снижают регуляцию иммунных реакций Th2-типа. Предполагается, что повторяющееся воздействие микробных раздражителей в раннем возрасте может стимулировать незрелую иммунную систему к фенотипу Th1, тем самым снижая риск развития аллергических заболеваний. Однако микробные инфекции также могут приводить к обострению аллергических заболеваний. Известно, что инфекции нижних дыхательных путей, например, вызванные респираторно-синцитиальным вирусом, вирусом краснухи и бактериями коклюша, повышают риск развития астмы в раннем детстве. Более крупное исследование также показало, что заражение вирусом краснухи не обеспечивало защиту от аллергических заболеваний, но было тесно связано с развитием аллергических заболеваний. Поэтому необходимо проводить больше продольных эпидемиологических исследований для выяснения влияния микробных инфекций в детстве на развитие иммунной системы и патологию аллергических заболеваний.
Гипотеза гигиены" является одним из наиболее убедительных на сегодняшний день объяснений роста заболеваемости аллергическими болезнями в контексте все большей "вестернизации" образа жизни. Было высказано предположение, что это явление является результатом хронической стимуляции Toll-подобных рецепторов (TLRs) на поверхности клеток естественного иммунитета. В результате роста глобальной индустриализации и изменения образа жизни в младенчестве снижается воздействие микроорганизмов, что в свою очередь уменьшает стимуляцию TLRs на поверхности дендритных клеток и NK-клеток, что приводит к снижению выработки ряда цитокинов, таких как IL-12, IFN-α и IFN-γ. Эти цитокины не только способствуют развитию клеток TH1, но и подавляют действие клеток Th2. В свою очередь, снижение уровня этих цитокинов может привести к перекосу иммунного ответа от Th1 к Th2, что ведет к увеличению частоты аллергических заболеваний.
Недавно открытие регуляторных Т-клеток (Treg) придало более богатый смысл "гипотезе гигиены": Treg-клетки - это специфическое подмножество Т-клеток с иммуносупрессивными функциями, которые были открыты в конце прошлого века и играют важную роль в опосредовании периферической иммунной толерантности. Treg-клетки избирательно экспрессируют TLR-4, TLR-5, TLR-7 и TLR-8, а стимуляция этих клеток высокими дозами LPS вызывает их пролиферацию и повышает их супрессивную активность. Таким образом, длительная, хроническая микробная стимуляция может снижать реактивность организма на аллергены, вызывая иммуносупрессивную активность в клетках Treg, а снижение функции клеток Treg из-за уменьшения стимуляции внешними патогенами при "вестернизированном" образе жизни может способствовать развитию аллергических заболеваний.