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Foto: Monika Grote, FWF
Bodennahes Ozon führt zu mehr Allergenen im Roggenpollen.
Foto: Archiv

Prof. Dr. Rudolf Valenta Zentrum für Pathophysiologie, Infektiologie und Immunologie der MedUni Wien

 
Pulmologie 1. September 2010

Scharfmacher Ozon

Aufgrund von Umweltverschmutzung wandelt sich gerade an heißen Sommertagen O2 zu O3. Diese Sauerstoffform macht Gräserpollen aggressiver und erhöht damit die Allergiebelastung für den Menschen.

Ein österreichisches Forscherteam um Prof. Dr. Rudolf Valenta hat entdeckt, dass sich bei Ozonkonzentrationen, wie sie im Sommer vorkommen, in Pollen mehr Allergene entwickeln. Das vom Wissenschaftsfonds unterstützte Projekt zeigt, dass bei erhöhter Ozonkonzentration während der Reifung der Protein- und Allergengehalt von Roggenpollen ansteigt. Damit deutet sich ein Zusammenhang zwischen aktuellen Umweltproblemen und der Zunahme von Allergien an.

Speziell während des photochemischen Smogs bei hohen Temperaturen in den Sommermonaten liegen die bodennahen Ozonwerte immer wieder über den Grenzwerten. Neben der Umweltverschmutzung trägt auch der Klimawandel zu diesem immer häufigerem Auftreten bei. Das allein ist schon ein großes gesundheitliches Problem. Seit Kurzem gibt es aber auch noch Hinweise darauf, dass gesteigerte Ozonkonzentrationen den Gehalt an Allergenen in Pollen steigern. Valenta und sein Team vom Zentrum für Pathophysiologie, Infektiologie und Immunologie der MedUni Wien und des Austrian Institute of Technology (AIT) sind dem nun näher auf den Grund gegangen.

O3

„Ozon scheint die Pollenreifung zu beschleunigen. Wir haben schon viel früher bemerkt, dass wichtige Allergene, zum Beispiel das Hauptallergen der Birke, im reifen Birkenpollen besonders stark exprimiert wird“, so Valenta. „Die im Roggen untersuchen Hauptallergene sind hoch homolog in allen Gräsern und Getreiden. Das heißt, dass man mit großer Sicherheit davon ausgehen kann, dass die Beobachtungen für Roggen für alle Gräser und Getreide Allgemeingültigkeit haben werden.“

Roggenpollen reagieren auf höhere Ozonwerte

Valenta ließ für seine Untersuchungen zwei verschiedene Sorten von Roggenpflanzen unter kontrollierten Umweltbedingungen wachsen. Eine Sorte war Ozonkonzentrationen von rund 79 ppb ausgesetzt. Das ist mehr als drei Mal so viel wie an gesundheitskritischen Spitzenzeiten in Wien. Zum Vergleich mit dieser Pflanzengruppe zogen die Forscher eine Kontrollgruppe bei normalen Ozonkonzentrationen.

Nach Reifung der Pollen wurden diese geerntet und für die weiteren Untersuchungen herangezogen. Die dabei gefundenen Ergebnisse waren von überzeugender Klarheit, wie Prof. Valenta erläutert: „In den Pollen beider Roggen-Sorten konnten wir zunächst zeigen, dass die Ozonbelastung einen deutlichen Anstieg des Proteingehalts zur Folge hatte. Weitere Analysen zeigten, dass zu diesem Anstieg gerade auch Allergene der sogenannten Klassen 1, 5 und 6 sowie von Profilin beitragen. Und auch in der zweiten Roggensorte war bei Pollenreifung unter erhöhter Ozonkonzentration die Menge der Gruppe 1-Allergene und von Profilin stark angestiegen.“

Verursachen Allergene mehr Allergien?

Zwar scheint allein dieses Ergebnis zu zeigen, dass eine erhöhte Ozonkonzentration das Allergiepotenzial von bestimmten Gräserpflanzen steigern kann. Doch „mehr Allergen“ bedeutet nicht unbedingt „mehr Allergien“. So war Valenta und seinem Team klar, dass potenzielle Allergene nicht immer vom Immunsystem erkannt werden und damit dann auch keine Allergie auslösen. Valenta: „Eine Arbeit aus dem Jahr 2007 zeigt, dass Ozon sogar die Allergenität von Roggenallergenen senkt. Es mag also mehr von den Allergenen geben, wie unsere Arbeit zeigt, doch ob diese mit den Allergie-verantwortlichen IgE-Antikörpern des Menschen reagieren und damit Allergien auslösen können, war zunächst nicht klar.“

Doch ein weiteres Experiment brachte auch zu dieser Frage rasch Gewissheit: Proteinextrakte der beiden Roggenpflanzen wurden mit IgE-Antikörpern von allergischen Patienten inkubiert. Dabei zeigte sich, dass die Proteinextrakte der Ozon-gestressten Pflanzen stärker mit den – für die Entstehung von Allergien relevanten – IgE-Antikörpern reagieren als die der Kontrollpflanzen und somit allergener sind.

„Wichtig erscheint mir der überraschende Effekt, dass Ozon die Allergenexpression verstärkt und damit die Allergenbelastung erhöht. Der Zusammenhang ist bei Menschen nicht klar gewesen“, so Valenta. Das habe zumindest zwei mögliche Folgen. „Die eine ist, dass es zu mehr allergischen Symptomen bei bereits sensibilisierten Allergikern kommt. Die zweite, dass es ein erhöhtes Risiko gibt, sich zu sensibilisieren und Allergiker zu werden. Das passiert im Kindesalter, wahrscheinlich gleich nach der Geburt“, so der Mediziner.

Luftschadstoffe und Allergien

„Die Einflüsse der Schadstoffbelastung auf die Allergenexpression sind eigentlich nicht gesichert“, erklärt Valenta. „Von Bedeutung mag der Effekt sein, dass bestimmte Schadstoffpartikel als Träger für Pollenallergien wirken können. Dazu gibt es für Dieselpartikel Experimente in Mäusen.“ Dass die Dieselpartikel aber tatsächlich mit Allergenen überzogen sind und so vom Patienten aufgenommen werden, habe sich jedoch nicht gezeigt.

Allergenpassage durch Rauch

„Es ist sehr wohl denkbar, dass Schadstoffe eventuell die Schleimhaut schädigen und so mehr Allergene durchtreten können, aber auch dazu gibt es keine klaren Untersuchungen“, meint Valenta. „Diesen Aspekt würde ich sehr interessant finden, weil nur wenige Prozent der Allergene durch eine intakte Schleimhaut durchtreten können. Wir haben gefunden, dass etwa Tabakrauch und chronische Entzündungen die Schleimhaut so schädigen können, dass mehr Allergene durchtreten.“ Für Stickoxide und andere Luftschadstoffe sei das jedoch noch nicht bestätigt.

 

Quellen: pte, FWF

 

Originalpublikation: Exposure of rye (Secale cereale) cultivars to elevated ozone levels increases the allergen content in pollen, J. Eckl-Dorna, B. Klein, T.G. Reichenauer, V. Niederberger, R. Valenta, J Allergy Clin Immunol. doi:10.1016/j.jaci.2010.06.012

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