1

G. FrenguelliDip. Biologia ApplicataUniversità di Perugia

freng@unipg.it

Le esperienze di monitoraggio degli aeroallergeni in Europa

Cambiamento climatico, pollini e saluteBologna, 10 Giugno 2013

2

Gregory (1973) in "Microbiology of the atmosphere" dedica l'ultima pagina ai

possibili futuri studi dell'atmosfera Diverse ricerche sono state fatte essenzialmente per scopi

allergologici e fitopatologici, ma l'atmosfera non era stata esplorata sistematicamente e simultaneamente nelle diverse parti del mondomediante metodi comparabili e ciò rendeva spesso inutilizzabili i dati ricavati.

Gregory auspicava la necessità di nuovi studi di aerobiologia condotti per lunghi periodi di tempo e che: utilizzassero equipaggiamenti testati e calibrati per analizzare la

presenza di bioparticolato in atmosfera, la sua concentrazione nell'aria, l'entità della sua ricaduta e la

deposizione sulle superfici. Quando questi metodi sarebbero stati sviluppati, sarebbe stato

necessaria una cooperazione internazionale per organizzare una "catena" di stazioni di campionamento in una varietà di situazioni climatiche e vegetazionali, coordinate tra loro con particolare interesse per le città, l'agricoltura e la medicina.

3

Le reti di monitoraggio di pollini allergenici

Monitoraggio aerobiologico:condotto su piùpunti distribuiti sul territorio, per fornire una visione realistica delle diverse situazioni vegetazionali di una regione e in grado di rilevare la presenza temporale e quantitativa dei principali pollini allergenici.

Rete AIA: http://www.ilpolline.it/bollettino-pollinico

Rete AAITO: http://www.pollinieallergia.net/bollettino-pollini.php

Rete Europea: http://www.polleninfo.org

Rete ARPA: http://www.pollnet.it

4

Reti di monitoraggio che aderiscono alla rete Europea

http://www.polleninfo.org/en/laenderauswahl.html

5

Numero di catturatori

6

J 1 J 15 F 1 F 15 M 1 M 15 A 1 A 15 M 1 M 15 J 1 J 15 J 1 J 15 A 1 A 15 S 1 S 15 O 1 O 15 N 1 N 15 D 1 D 15AUSTRIABULGARYDENMARKFINLANDFRANCEGERMANYGERMANY PID HUNGARYICELANDITALYLATVIALITHUANIALUXEMBOURGPOLANDREPUBLIC OF MACEDONIARUSSIA MoscowRUSSIASERBIASLOVENIASPAINSWITZERLAND

THE NETHERLANDS Hed.THE NETHERLANDSTURKEYUKRAINEUNITED KINGDOM

Periodo di campionamento

7

Preparazione del vetrino di campionamento

8

Rete Spagnola: REA

Attiva dal 1992, gestita dall’Università di Cordoba

47 stazioni Diffusione dati settimanali con

commento sulla previsione:

High concentrations of olive pollen remain in the southern and moderate in the centre. Low levels remain in the northern.

Moderate levels of grasses pollen have been detected in northern and high concentrations remain in the southern.

High concentrations of nettle pollen have been detected in Galicia and some pollen grains of chenopod have been detected.

9

Rete UK: NPARU National Pollen and Aerobiology Research Unit

Il National Pollen Aerobiology Research Unit ha attualmente 9 stazioni ed ha sede alla Università di Worcester;

Fornisce la previsione sia per i pollini sia per le spore e dal 2011 ha aggiunto un servizio di previsione meteorologica e di rischioper la salute

National Pollen and Aerobiology Research Unit Pollen forecast A warm and dry week means it's time to prepare for the start of

the grass pollen season. There will be moderate levels across most parts and some highs in the southern areas during the warmest days.

This forecast is updated every Friday or more often if necessary: Last update: 31 May 2013.

10

NPARU: bollettino Tree Pollen - moderate The oak pollen season will continue across the UK. There will still be some minimal

amounts of birch pollen in Scotland and Northern Ireland.

Grass Pollen - High A week of dry and bright weather will hasten the start of the grass pollen season and

mean moderate levels across most of the UK. Sufferers should also be prepared for the first high counts during really warm days. These will be mainly in the southern and central parts of England but could be more widespread towards the middle of next week. Slightly cooler temperatures in the north and Northern Ireland will mean the risk will be slightly lower there.

Fungal Spore Pollen - Low Some Cladosporium will be airborne on warm, dry days but generally the spore risk

will be low this week.

Weed Pollen - Low Plantain, dock and nettle are coming into flower. However, the general risk for weed

pollen this week will be low.

Other information Oilseed rape (Brassica napus) pollen can cause hay fever in a small number of

sufferers but Volatile Organic Compounds (VOCs) given off by the crop can cause irritation of the upper respiratory tract and eyes in some people in close proximity to the crop.

11

Rete Tedesca: Stiftung Deutscher Polleninformationdienst

Obiettivi dello Stiftung Deutscher Polleninformationsdienst (PID) (Fondazione Tedesca per il Servizio di Informazioni su Pollini):

Misurazione delle concentrazioni di pollini in Germania

Previsioni di disseminazione dei pollini a livello nazionale

Cooperazione con il Sistema Europeo di Informazione sui Pollini (epi)

Fornire dati sulla carica pollinica dal PID EAN database

Pubbliche Relazioni Aiuto per i pazienti Corsi di formazione sull’analisi dei

pollini Sanzioni per la gestione della qualità

nel campo dell’analisi dei pollini Attività di ricerca Conferenze

12

9th European Pollen SymposiumOctober 10 - 12, 2013 in Berlin

Organized by the Foundation German Pollen Information Service

Main topics1. The Disease: Pollen

allergy in Europe2. The Trigger: Pollen in

Europe3. Avoidance and treatment

- Information, Medication and Immunotherapy

13

La Rete Svizzera: MeteoSwiss

14 stazioni Dal 15 al 20% della popolazione svizzera

soffre di allergia ai pollini. MeteoSvizzera vi informa sul tasso del polline nell'aria.

Previsioni sui pollini per oggi e i giorni seguenti

Le principali specie di pollini, nocciolo, ontano, frassino, betulla, erbe e artemisia, sono responsabili del 95% delle allergie da pollini in Svizzera.

Le carte di previsioni delle concentrazioni di pollini sono elaborate per ognuna di queste specie e per l'ambrosia.

Ulteriori informazioni: il calendario dei pollini in Svizzera vi

informa sulla data della normale apparizione dei pollini delle principali specie allergeniche.

oggi

domani

dopodomani

14

Indicazioni sul calcolo delle previsioni del carico di pollini con COSMO-ART Copertura completa del territorio svizzero Diversi servizi meteorologici europei stanno attualmente

sviluppando una nuova generazione di modelli per la previsione dei pollini, in grado di simularne la propagazione in relazione alle previsioni del tempo.

In Svizzera la base per questo lavoro è data dal modello numerico di previsione meteorologica di MeteoSvizzera, COSMO, con il modulo ART, in grado di calcolare la propagazione delle particelle (per esempio pollini).

Il modulo è stato sviluppato dall'Istituto per la tecnologia di Karlsruher (KIT) e da MeteoSvizzera. La risoluzione di COSMO-ART è di 7 km. Tramite questo strumento è possibile per la prima volta garantire la copertura di tutto il territorio.

15

Rete Francese: RNSA L’attività è iniziata nel 1985 all’Istituto Pasteur e dal 1996 la

RNSA è una associazione privata, Raccoglie dati da 70 città di cui 65 hanno catturatori di

proprietà dell’associazione; settimanalmente i dati sono inviati al centro di Brussieu (Rhône).

Per misurare l’impatto sulla salute, RNSA ha organizzato una rete clinica (allergologi liberi professionisti) che settimanalmente preparano un bollettino dei sintomi con la loro gravità,

Reti di fenologi permette di raccogliere informazioni precise sullo stato di fioritura delle principali specie allergeniche;

Sono raccolti anche dati meteorologici con le previsioni e tutti i dati, complessivamente, permettono di allestire un bollettino con le previsioni e alcune raccomandazioni

Queste sono inviate alle autorità della sanità pubblica, ai medici e al pubblico.

16

Pollens vigilance map - from 31st of May to 7th of June 2013 (RNSA)

Pollen bulletin in June, hay fever! Pollinosis to grass, or hay fever, is characterized

by important ocular and respiratory symptoms: red and watery eyes, runny nose, sneezing, respiratory problems.

Bad weather is going away, the anticyclone is coming, grasses are ready, the production and dispersal of their pollens will be important throughout the country in the first week of June.

Allergic to the southern half and especially the South West quarter already know, from the return of the sun, pollens are active on them.

If a majority of trees has finished or is finishing flowering, there are still large quantities of oak pollen especially in the South East and olive pollens are arriving in Provence. As for pine pollen, very visible, they do not cause allergy. Allergic people have to follow their prescribed treatment or consult their doctor.

17

La presenza del polline in atmosfera e la sintomatologia clinica associata non

sempre coincidono

18

Comparison between antigenic activities of Olea pollen in air samplers and daily fluctuations in the airborne Olea pollen counts

per cubic meter of air from April to June. (De Linares et al. Clinical and Experimental Allergy, 37)

19

BIOLOGIA MOLECOLARE E MONITORAGGIO AEROBIOLOGICO

CLASSICO

Estrazione di DNA da campioni del monitoraggio giornaliero: Semplice esecuzione, il colorante e il materiale

di supporto (melinex) non ostacolano l’estrazione.

Il contenuto di Dna dei campioni è molto elevato

Procedura applicabile anche a materiale conservato in palinoteca.

Ottimi risultati con tutti i kit estrattivi presenti in commercio (Prepman Ultra, Wizard ecc.)

20

Possibili applicazioni

Si potrebbe ottenere:l’esatta determinazione quali-quantitativa del

particolato di cui fosse stato sequenziato l’intero genoma...

Non più una identificazione basata sulla morfologia del granulo di polline, ma sulle caratteristiche dei genomi

Potrà sostituire l’attuale progedura di monitoraggio aerobiologico ?!?!

21

Biologia molecolare e nuove tecniche monitoraggio aerobiologico

Strumento Cyclonic Sampler (Burkard ), o simili, campionatore “volumetrico” giornaliero o settimanale: il particolato raccolto in microprovette è

sottoposto ad Elisa-test; si arriva alla determinazione quantitativa di specifiche sequenze di basi (es. allergeni) impiego: determinazione del quantitativo di

determinati allergeni in atmosfera.

22

Cyclonic Sampler (Burkard )

23

Coriolis® Air Sampler

24

25

Dipende da:

Potenziale allergenico del polline

Durata della stagione pollinica

Condizioni meteorologiche

Conta pollinica

Situazione geografica del sito

Considerazioni etniche

Determinazione del rischio allergenico

• 0 = Nullo

• 1 = Veramente basso

• 2 = Basso

• 3 = Moderato

• 4 = Alto

• 5 = Veramente alto

Rischio allergenico

26

Rischio allergenico

0

1

2

3

4

5

Conta pollinica

Days

AR

Pollen countsSymptoms

Polline di Graminacee

27

0

1

2

3

4

5

Conta pollinica Rischio allergenico

ARPollen counts

Symptoms

Days

Polline di Betulla

28

Year-to-year variation in release of Bet v 1 allergen from birch pollen: evidence for geographical differences

between west and south Germany. Buters J. et al. Int. Arch. Allergy Immunology - 2008

29

Futura stazione di campionamento?

Burkard Pollen trap(pollini in aria ambiente)

10 L/min

Coriolis Air Sampler(pollini e allergeni in aria ambiente)

200 to 800 L/min“Chemvol®” Sampler

(allergeni in aria ambiente)800 L/min

30

31

Raccomandazioni minime:“Quality Control in Aerobiology”

Perugia, 2009 •Flow rate: 10 l/min; •Check every week the flow; •Adhesive: silicon (polydimethilsiloxane) or vaseline (can

include Vaseline and paraffin wax mixture) •Mounting media: glycerine gelatine •Basic fucsin or safranin •Minimum surface examined: 10% •Counting methods: longitudinal or transversal transects •Yearly monitoring (Jan-Dec) •Training: for example, attend national or international courses

or stage periods, etc. with a particular emphasis on: identification main pollen types, how to manage the pollen trap,preparation of the sampling slide

•Internal validation of counted samples: among different staff members

•External validation of counted samples: in the frame of a national network, among different networks at international level, among different project partners

•To produce a final written Report

32

I Corsi in Europa: un modo per migliorare il monitoraggio aerobiologico

1993, 18-24 April, Krems (A) - “First European Course. Assessment of airborne pollen concentrations (elementary level)

1995, 10-16 September, Leiden (NL) – 2nd European Couse. Assessment of airborne pollen concentrations (elementary level)

1997, 10-19 July, Worcester (UK) – 3rd European Course in Basic Aerobiology

1999, 21-26 September, Cordoba (E) – 4th European Course on Basic Aerobiology

2001, 29 May-3 June, Perugia, (I) – 5th European Course on Basic Aerobiology (2 levels)

2003, 7-13 August, Poznan (PL) – 6th European Course on Basic Aerobiology

2005, 17-28 July, Saint Clément Les Places (F) – 7th Basic Course on Aerobiology

2007, 12-18 July, Novi Sad (Serbia) - 8th Basic Course on Aerobiology 2009, 3-10 September, Evora (P) – 9th Basic Course on Aerobiology 2011, 6 – 13 July – Holbaek (DK) - 10th Basic Course on Aerobiology 2013, 4-10 July – Vinnitsa (Ukraine) - 11th Basic Course on Aerobiology

33

The 11th European Course on Basic Aerobiology

The next 11th European Course on Basic Aerobiology will take place in Vinnitsa, a city of Central Ukraine, 260 kms to the South of the capital of Ukraine Kyiv,

on July 4-10, 2013, in a joint collaboration of European Aerobiology Society (EAS), Vinnitsa National Pirogov Memorial Medical University (VNMU) and Ukrainian Association of Aerobiologists (UAA)

http://11bca.vnmu.vn.ua/

by National Pirogov Memorial Medical University, Vinnitsa

34

Scopo dei Corsi

Per migliorare e standardizzare la qualità delle osservazioni aerobiologiche, per insegnare agli operatori del monitoraggio come operare con un catturatore e come valutare la quantità di polline aerodiffuso.

I principali aspetti che si affrontano sono: - catturatore volumetrico e su caratteristiche (posizione, flusso,

funzionamento, etc.), sua manutenzione; - come preparare la superficie di campionamento, l’uso di adesivi; - come condurre la lettura dei vetrini; - come interpretare il vetrino campione; - come esprimere i risultati; - come gestire il microscopio; - identificazione dei maggiori pollini e spore dallo studio della loro

morfologia.

35

Organizzazione dei Corsi

Il numero dei participanti ènormalmente ristretto ad un massimo di 20.

Il corso dura una settimana per un totale d 36-40 ore: 12-15 di teoria e 24-25 di pratica in laboratorio;

Le ore pratiche includono l’uso del catturatore e la descrizione di 25 pollini e di almeno 10 spore aerodiffuse più comuni in Europe;

Dopo il periodo di formazione si chiede ai partecipanti di identificare e contare I pollini e spore in vetrini di monitoraggio per accertare la preparazione.

36

16

1611

7

12

2

12 1457

Controllo di Qualità: Test e Corsi

37

AUSTRIABULGARYDENMARK Identification of 18-20 standard slides and 1 slide with airsampleFINLAND Identification from 1-type pollen-slides; in the HIALINE QC pollen types included in the project FRANCE Indentification of ten mono pollen slides and couting of one savage slideGERMANY A "ring control test". The participants receive artifically and natural slides and must identify and count the pollenGERMANY PID Analysing one slide preparationHUNGARY Repeated analysis of selected slides by analysts of the central laboratoryICELANDITALYLATVIA Test of the same slide and comparison of resultsLITHUANIALUXEMBOURGPOLANDREPUBLIC OF MACEDONIARUSSIA MoscowRUSSIASERBIASLOVENIA InternalSPAIN 3 slides from different sites and seasons are reading by all analysts

SWITZERLAND2004: Each analyst counted the same two lines of several slides. 2008: counting the same slides, but not the same lines + determination of single-type pollen slides

THE NETHERLANDS HelmondTHE NETHERLANDS Slides are counted by both analysts and the outcomes are analyzed and documentedTURKEYUKRAINE Apply tests for pollen morphology, referent slides with single and mixture of different pollen types

UNITED KINGDOM

Slides sent to the NPARU where members of staff re-count the slides and comment on slide preparation and pollen identification. Counters from EAN sites are tested on pollen in spring and summer (total of 4 slides each). Counters from Grass Only sites send slides from the summer season (2 slides each).

Controllo di Qualità: Test e Corsi