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The impact of climate change and pollution on the allergenicity of Ambrosia artemisiifolia pollen

Markus Debiasi

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

Thomas Alfred Decker

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DOI

10.25365/thesis.29536

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29693.34281.327663-5

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Allergisches Asthma ist eine chronische immun-vermittelte Entzündungserkrankung der Atemwege, die durch eine Überempfindlichkeit gegen Allergene hervorgerufen wird. Mehrere auf den Klimawandel und auf Umwelt-Faktoren bezogene wissenschaftliche Veröffentlichungen weisen darauf hin, dass Umwelt-Veränderungen in den letzten Jahrzehnten dazu beigetragen haben, das Vorkommen von allergischem Asthma zu erhöhen. Umweltfaktoren, wie extreme Temperaturen, Veränderungen in der Luftfeuchtigkeit, niedrige pH-Werte und Schadstoffe stehen im Verdacht u.a. direkt mit Allergenen wechselzuwirken und dadurch die Allergenität zu verändern. Um mögliche Unterschiede in der Allergenität von Pollen, unter verschiedenen Stress- Bedingungen zu untersuchen, entwickelten wir ein Protokoll um allergisches Asthma mit dem hoch-allergenen Pollen von Artemisia artemisiifolia in BALB/c Mäusen zu induzieren. Obwohl wir ein breites Spektrum an Umweltfaktoren und verschiedene Konzentrationen von diesen imitierten, einschließlich Hitze, sauren Regen, Kupfer- und Ammoniumnitrat- Verschmutzung, konnten wir keine signifikanten Unterschiede im Krankheitsbild finden. Wir vermuteten, dass der gekaufte Pollen während der industriellen Verarbeitung so modifiziert worden war, dass die Allergenität durch Umweltfaktoren nicht mehr weiter veränderbar war. Um dennoch mögliche Auswirkungen von Umwelt-Stressbedingungen auf die Allergenität von Pollen zu untersuchen, entschieden wir lokal gesammelten Pollen zu verwenden. Wir sammelten Pollen aus ländlichen und städtischen Gebieten, und verglichen die Allergenität mit der von gekauftem Pollen. Während der Pollen aus dem ländlichen Gebiet keiner oder wenig Schadstoffbelastung ausgesetzt war, wurde der Pollen aus der städtischen Umgebung in unmittelbarer Nähe einer stark frequentierten Autobahn gesammelt und war somit einer massiven Schadstoffbelastung des Verkehrs ausgesetzt. Mäuse, die mit städtischem Pollen behandelt wurden zeigten ein ausgeprägteres Krankheitsbild als Mäuse, die mit Pollen aus dem ländlichen Gebiet behandelt wurden. Jene Mäuse, die mit dem gekauften Pollen behandelt wurden, wiesen ähnlich starke Krankheitssymptome auf wie jene nach Behandlung mit städtischem Pollen. Wir schließen daraus, dass der gekaufte Pollen während der Herstellung verändert wurde und empfehlen deshalb Pollen aus wenig belasteten ländlichen Gebieten zu verwenden, um mögliche Auswirkungen von Umwelt-Stressfaktoren auf die Allergenität von Pollen zu untersuchen. Außerdem deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass städtische Schadstoffbelastung sich erschwerend auf die Allergenität von Pollen auswirkt, und zum globalen Anstieg von allergischem Asthma beiträgt.

Abstract

(Englisch)

Allergic asthma is a chronic immune-mediated inflammatory disease of the respiratory tract, characterized by airway dysfunction induced by a hypersensitivity reaction against allergens. Several publications studying the climate change and environmental factors indicate that environmental alteration is contributing to the increase in incidence and prevalence of allergic asthma over the last decades. It has been suggested that environmental factors, such as extreme temperatures, changes in humidity, low pH, and pollution may interact directly with allergens, altering allergenicity. We developed an allergic asthma model for disease induction in BALB/c mice with the highly allergenic pollen of Ambrosia artemisiifolia to investigate possible differences in allergenicity of pollen incubated under several stress conditions. Although we mimicked a wide range and various doses of environmental factors, including heat, acid rain, and copper and ammonium nitrate pollution, we were not able to detect significant differences in disease severity when using processed pollen. We hypothesized that the purchased untreated pollen may have been modified during processing and could not be altered further under the conditions used in our study. To address this hypothesis, we planned to use locally collected Ambrosia pollen to detect possible changes in allergenicity following treatment with environmental stress conditions. Therefore, we collected pollen from rural and urban areas and compared the allergenicity with company-derived pollen. Rural pollen was harvested from an area in the countryside unexposed to air pollution, whilst urban pollen was collected from the vicinity of a highly motorized roadway where plants were constantly exposed to exhaust fumes. Increased pathological outcomes in mice treated with urban pollen indicated that pollen from plants derived from high stress environments might be more allergenic than pollen from rural areas. Environmental stress factors, in our case most probably traffic pollution, might directly impact plants to produce a more allergenic pollen or/and may interact directly with the pollen itself. Moreover, treatment with Allergon pollen and urban pollen resulted in similar disease severity, supporting our assumption that Allergon pollen allergenicity is being altered during processing. Our results suggest that company-derived pollen has been altered during production and processing, and collected rural pollen should be used in further experiments to investigate possible effects of environmental stress factors on pollen allergenicity. Furthermore, we suggest that the observed aggravating effects of urban pollution on pollen allergenicity might be a major contributor to the global rise in incidence and prevalence of allergic asthma.

Autor*innen

Markus Debiasi

Haupttitel (Englisch)

The impact of climate change and pollution on the allergenicity of Ambrosia artemisiifolia pollen

Paralleltitel (Deutsch)

Auswirkungen von Klimaveränderung und Schadstoffen auf die Allergenität von Ambrosia artemisiifolia-Pollen

Publikationsjahr

2013

Umfangsangabe

91 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Thomas Alfred Decker

Klassifikationen

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,

44 Medizin > 44.45 Immunologie

AC Nummer

AC11687272

Utheses ID

26344

Studienkennzahl

UA | 066 | 830 | |

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Schlagwörter