Как новейшие швейцарские технологии помогают аллергикам

Весной все больше людей во всем мире страдают от поллиноза, сезонного хронического заболевания, вызванного пыльцой цветущих растений, опыляемых ветром. © Keystone / Gaetan Bally

Приборы, позволяющие точно измерять степень насыщенности воздуха коварной пыльцой, могли бы стать для многих аллергиков огромным подспорьем.

Весной все больше людей во всем мире страдают от поллиноза — сезонного хронического заболевания, вызванного пыльцой цветущих растений, опыляемых ветром. Точные приборы, позволяющие точно измерять степень насыщенности воздуха коварной пыльцой, могли бы стать шагом к совершенствованию методов мониторинга ситуации и предупреждения наступления периодов повышенного содержания аллергенов в атмосфере.

А в итоге пользу от такой техники могли бы получить и те, кто не относится к 20% населения страны, каждую весну страдающим от приступов удушающего кашля, покраснения и зуда в глазах, а также от заложенных дыхательных путей  — а это все и есть стандартные симптомы так называемой «сенной лихорадки». Бернар Клот (Bernard Clot) знаком со всем этим не понаслышке, поскольку в детстве он почти ежегодно страдал от аллергии на пыльцу, провоцировавшей у него приступы астмы.

Из-за этого он не мог, как все дети, гулять со сверстниками на улице. «Несколько лет назад благодаря десенсибилизирующей терапии моя аллергия исчезла. Тем не менее проблемы с пыльцой продолжает оставаться частью моей повседневной жизни», — говорит Бернар Клот. Ему 60 лет, по профессии он биометеоролог Федерального ведомства метеорологии и климатологии Meteo Schweiz.

Сегодня в центре его научно-практических интересов находится изучение таких характеристик атмосферного воздуха, как концентрация пыльцы, а также ее влияние на живые организмы. Из-за загрязнения окружающей среды и изменения климата проблема астматических и аллергических синдромов приобретает сейчас все большее значение. Численность людей, страдающих от проникновения в дыхательные пути пыльцы и прочих микроскопических частиц биологического происхождения (биоаэрозоли), продолжает расти.

Как измеряется содержание пыльцы в воздухе?

И в такой ситуации, по словам Бернара Клота, «очень важно иметь актуальные и надежные эмпирические данные». А получить их можно только при помощи соответствующей аппаратуры. Во франкоязычной Швейцарии, в частности в кантоне Во, мониторинг ситуации с пыльцой организован на метеостанции в городе Пайерн. Это очень удобная локация, так как там расположена база ВВС Швейцарии и техническая инфраструктура, нужная для организации такого мониторинга, там уже была. Результаты аэрологических исследований собираются в большие массивы данных, полученные в результате тщательного изучения качества воздуха при помощи специальных измерительных приборов.

Это Бернар Клот. Ему 60 лет, по профессии он биометеоролог Федерального ведомства метеорологии и климатологии Meteo Schweiz. Luigi Jorio / SWI swissinfo.ch

С их помощью можно, например, довольно подробно выявлять характер распыленных в воздухе мелкодисперсных частиц. Методы изучения этих частиц сродни методам спектрального анализа. Итоговая информация анализируется искусственным интеллектом, распознающим наиболее аллергенные частицы, среди которых пыльца злаковых, альпийского разнотравья и амброзии (лат. Ambrósia, род однолетних или многолетних трав семейства Астровые / Asteraceae). Результаты анализаВнешняя ссылка очень важны, в частности для медиков. С их помощью они, на основе краткосрочного и долгосрочного планирования, могут более прицельно и эффективно помогать тысячам аллергиков, проживающих в Конфедерации, а по всей Европе таких насчитываются миллионы.

А ведь аллергия на пыльцу — это не только медицина, но и экономика: прямые (визиты к врачу, лекарства и лечение) и косвенные (отсутствие на работе и потеря производительности) затраты, связанные с аллергическими приступами, обходятся экономике ЕС примерно в 50–150 млрд евро в год, а одна Швейцария теряет в результате таких заболеваний от 1 до 3,5 млрд франков в год. Швейцарский гидрометцентр Meteo Schweiz Swiss играет роль координатора общеевропейского проекта EUMENET AutopollenВнешняя ссылка, целью которого является автоматизация и стандартизация процессов воздушного мониторинга в периоды цветения и распространения пыльцы по европейскому континенту.

Пыльца забирается на высоту до 5 000 метров

Как говорит Б. Клот, «пыльце несвойственно останавливаться на государственных границах». В Пайерне в его распоряжении сейчас находится прибор, разработанный Швейцарским федеральным технологическим институтом в Лозанне (EPFL) в сотрудничестве с греческими коллегами из ряда НИИ, собирающих данные о маршрутах переноса пыльцы на разной высоте. Прототип, испытываемый в настоящее время в Швейцарии, выстреливает вверх лазерный импульс, выдавая в итоге цифры концентрации аллергенных частиц в воздухе.

Прибор способен анализировать атмосферу даже на высоте в 5 000 метров. По данным EPFL, в мире существует всего четыре таких прибора, швейцарский экземпляр является самым совершенным по своим возможностям и по технической конфигурации. Например, в мае — июне 2023 года он четко показал наличие в воздухе Швейцарии частиц гари и пепла, возникших в результате лесных пожаров в Северной Америке. Технология, которая лежит в основе этого прибора, позволяет изучать перенос пыльцы не только вверх, но и горизонтально, причем на очень большие расстояния.

«Это также дает возможность изучать характер влияние частиц, находящихся в воздухе, в том числе и бактерий, на здоровье человека и на климат», — говорит Атанасиос Ненес (Athanasios Nenes), директор Лаборатории атмосферных процессов EPFL. По его словам, мы пока не до конца понимаем механизмы и характер влияние этих частиц на состояние здоровья людей, и поэтому так важно лучше понимать, что происходит в атмосфере над нашими головами.

Настоящая революция

Швейцарский прибор имеет свою специфику: он самым оптимальным образом настроен для работы в режиме реального времени. По словам Бернара Клота, по сравнению со старыми ручными методами, которые до сих пор используются в мире в качестве стандарта, в Швейцарии произошла настоящая научно-практическая революция. В случае применения ручных методов (зерна пыльцы оседают на полоске из пластика, прикрепленной к металлическому диску, и затем анализируются под микроскопом) итоги измерений бывали готовы к использованию лишь через 7–9 дней.

Как менялась реакция людей с аллергией в зависимости от масштабов выбросов парниковых газов и каков может быть прогноз? University of East Anglia

Первый импульс к автоматизации соответствующих процессов исходил из ЯпонииВнешняя ссылка, страны, где аллергия на пыльцу приобрела с недавних пор угрожающие масштабы. Но там, как рассказывает Бернар Клот, регистрируются только два вида аллергенов такого вида — пыльца японского кедра и кипариса.

Именно от них и страдает большинство японцев. Однако многие аллергически реагируют еще и на пыльцу амброзии, поэтому аппаратура, используемая в Швейцарии, вполне могла быть полезной и в стране восходящего Солнца. Об этом SWI swissinfo.ch сообщил Йоши Накамура, представитель Японского метеорологического Агентства, входящего в состав Министерства земли, инфраструктуры, транспорта и туризма.

Семь типов пыльцы

Швейцария стала первой страной в мире, где с начала 2023 года полтора десятка станций атмосферного мониторинга были объединены в единую национальную сеть, автоматически замеряющую все релевантные показатели и дающую точный прогноз в плане распространения пыльцы, причем в масштабах всей страны. Данные о содержании в воздухе семи видов пыльцы (орешника, ольхи, березы, ясеня, бука, дуба и трав) публикуются на сайте Meteo Schweiz и обновляются ежечасно. Аллергики, с тем чтобы узнать прогноз на завтра, могут обратиться и к услугам специального радара

Бернар Клот поясняет, что такая система также предназначена для определения и других аллергенов, таких как споры грибов. «Цель состоит в том, чтобы сделать прогнозы точнее и улучшить качество жизни аллергиков», — говорит он. В будущем планируется расширить спектр распознаваемых частиц, включив в него загрязняющие вещества, микропластик и частицы, которые могут вызывать заболевания у сельскохозяйственных культур.

За последние 30 лет масштабы распространенности аллергии и астмыВнешняя ссылка, вызванных пыльцой и другими биоаэрозолями, в Европе увеличилась по меньшей мере в четыре раза. Сегодня таким рискам подвержены от 15 до 40% населения, в основном дети и молодежь. По данным Всемирной организации здравоохранения, к 2050 году страдать от расстройств аллергического типа будет половина населения Земли. Причем парадокс: современные стандарты гигиены как раз снижают нашу естественную «сопротивляемость» по отношению к внешним возбудителям.

Свою роль играет повышение средней температуры воздуха и увеличение доли CO2 в атмосфере. Эти факторы побуждают растения производить больше пыльцы, что негативно сказывается на состоянии здоровья аллергиков. Как отмечает в исследовании, опубликованном в 2021 году, Марлос Эфтенс (Marloes Eeftens), старший научный сотрудник швейцарского Центра тропической медицины (Zentrum für Tropen- und Reisemedizin), продолжительность и интенсивность сезона цветения многих аллергенных видов растений увеличилась за последние годы в несколько раз.

Продолжать начатое дело

Свою роль играет и загрязнение окружающей среды. «Дерево, растущее в условиях смога, производит пыльцу, которая содержит больше, чем обычно, аллергенных белков и раздражающих веществ», — поясняет Б. Клот. Не говоря уже о том, что некоторые загрязняющие вещества повреждают слизистые оболочки дыхательных путей и разрушают естественные защитные барьеры организма. Аллергены легче проникают в организм и вызывают тем самым более сильные аллергические реакции. Эффективным способом решения этой проблемы могут стать индивидуальные методы терапии, включая так называемую «десенсибилизацию».

Однако в первую очередь необходимо избегать контакта с аллергенными веществами, и в этом отношении оборудование, используемое и испытанное в Пайерне, может оказаться чрезвычайно полезным. Данные, получаемые в режиме реального времени, помогают аллергикам в повседневной жизни: такие пациенты могут теперь планировать свой день и цикличность приёма антигистаминных препаратов в соответствии с прогнозом, они могут, например, выбрать занятия спортом в помещении, а не пробежку на улице, если ситуация с пыльцой для них неблагоприятна.

Недавно в Берне во время Дня информирования общественности об объединённой мониторинговой сети Meteo Schweiz к стенду постоянно подходили аллергики, выражая свою благодарность за своевременно предоставляемые населению данные. «Это самая лучшая и полезная обратная связь», — говорит Бернар Клот. Для него такие контакты остаются самым главным мотивом и импульсом продолжать начатое им дело.