Автореферат и диссертация по медицине (14.00.36) на тему:Синантропные клещи - источник бытовых аллергенов

И S9 - 3

I/

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЩНСКЙХ НАУК Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток

им. И.И.Мечникова

На правах рукописи

ШТИКОВА Татьяна Михайловна СМНАНТРОПНЫЕ КЛЕЩИ (Aoariformes: Pyroglypiiidae, Aoaridae, Glycyphagidae) - ИСТОЧНИК БЫТОВЫХ АЛЛЕРГЕНОВ.

14.00.36 - аллергология и иммунология

Диссертация на соискание ученой степени „.доктора биологических наук

нь

л

ии

Научные консультанты:

доктдр!¡медицинских наук, профессор i В.Б.Гервазиева

кандида^-бшлогических наук

А.д.Петрова-Никитина

Москва - 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

I. ВВЕДЕНИЕ....................................................................................7-16

II. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава I. Синантропные клещи, обитающие в домашней шли.

1.1. Фауна клещей домашней шли.............................17-20

1.2. Пирогжфидные клещи - ядро акарокомплекса домашней шли..........................................................20-23

1.3. Сезонная динамика численности пироглифидных клещей..........................................................................23-26

1.4. Экспозиция клещевых аллергенов в окружающей среде больного........................................................27-32

1.5. Амбарные клещи в акарокомплексе домашней шли. 32-41

1.6. Клещи, микромицеты и дрожжеподобные грибы в биоценозе домашней шли............................................42-49

Глава 2. Культивирование синантропных клещей: от

искусственных популяции - к техноценозам________50

2.1. Индивидуальное развитие пироглифидных клещей. 50-53

2.2. Лабораторное культивирование клещей ceM.Pyroglyph.idae...............................53-55

2.3. Индивидуальное развитие и лабораторное культивирование клещей амбарно-зернового комплекса ceM.Acarid.ae и сем.01уоур]аа§1с[ае.. 55-58

Глава 3. Аллергены из синантропных клещей домашней пыли.

3.1. Водно-солевые экстракты из пироглифидных клещей (сем.Ру^1урМйае) и их антигенный состав____59-63

3.2. Водно-солевые экстракты из амбарных клещей (сем.Асаг1<1ае и ceM.Glyoyphagid.ae) и их

антигенный состав......................................................64-68

Заключение........................................................................................68-69

III. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

Глава I. Материал исследования..................................................70-71

Глава 2. Биологические методы исследования..........................71-74

Глава 3. Биохимические методы исследования..........................74-76

Глава 4. Иммунологические методы исследования.................76-80

Глава 5. Статистические методы исследования............ 80

IV. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСЗДЕНМЕ.

Глава I. Акарокомплекс и микобиота домашней пыли...... 81

1.1. Структура акарокомплекса домашней шли и ее многолетняя динамика..........................81-98

1.2. Экспозиция аллергенов I и 2 групп D.pteronys-sinus (Der р I, Der р II) и D.farinae (Der f I,

Der f II) в квартирах г.Москвы............... 99-106

1.3. Мониторинг численности клещей ceM.Pyroglyphidae и экспозиции клещевых аллергенов 1 и 2 групп (Der I, Der II) в пыли модельных квартир............. 107

1.3.1. Сезонная динамика численности и возрастной структуры популяций клещей домашней пыли..107-140

1.3.2. Сопряженность динамики численности клещей сем. Pyroglyphidae и экспозиции клещевых

аллергенов (Der I, Der II)..........................141-144

1.4. Микобиота домашней пыли..............................................145-153

1.5. Обсуждение результатов................................................154-167

Глава 2. Биоценотические отношения между синантропными

клещами и грибами домашней пыли............................168

2.1. Сезонная динамика численности клещей ceM.Pyroglyphidae, микромицетов и дрожжеподобных грибов в домашней пыли.........................168-184

2.2. Трофические отношения Т.putrescentiae и микромицетов......................................................185-186

2.3. Динамика видового состава микобиоты в пищевых субстратах при культивировании D.pteronyssinus

И D.farinae..............................................186-189

2.4. Обсуждение результатов..........................190-193

Глава 3. Культуры синантропных клещей - основа для производства аллергенов.....................................................194

3.1. Динамика популяций клещей сем. Pyroglyphidae в

простых периодических культурах..........................195-196

3.1.1. Динамика численности пироглифидных клещей D.pteronyssinus и D.farinae и концентрации клещевых аллергенов I и 2 групп (Der I и Der II) в простых периодических

культурах............................. 196-209

3.1.2. Динамика возрастной структуры популяций В^егопувзшив и БЛагзлае в простых периодических культурах................ 210-212

3.2. Динамика популяций клещей амбарного комплекса сем.Асагййае и а1уоур!1а§1с1ае в простых периодических культурах....................... 212-214

3.3. Алгоритм оптимизации культивирования синантропных клещей в простых периодических культурах..... 214-221

3.4. Стандартное сырье - первый этап стандартизации клещевых аллергенов.......................... 222-225

3.5. Обсуждение результатов........................ 226-232

Глава 4. Физико-химические и иммунобиологические свойства

экстрактов из различных видов синантропных клещей..233

4.1. Отработка параметров экстракции при получении аллергенных экстрактов из амбарных клещей Т.ритгевсепИае, 0.го<Иопоуз., Йх.агсиакш, СЛаоИв..................................... 233-238

4.2. Фракционный состав и антигенные свойства экстрактов из амбарных клещей................ 238-241

4.3. Специфическая активность аллергенных

экстрактов из амбарных клещей.............. 242-250

4.4. Сравнительный анализ антигенного состава и специфических свойств амбарных и пироглифидных

клещей...................................... 251-253

4.5. Диагностическая значимость аллергенов из клещей Т.риЪгевоепНае, О.гойпжжЦ СЬ.агоиа'Ьив,

ОЛаоИв.................................... 253-257

4.6. Обсуждение результатов....................... 258-261

V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................... 262-266

VI. ВЫВОДЫ............................................. 267-269

VII. ПРИЛОЖЕНИЕ........................................ 270-273

VII. ЛИТЕРАТУРА........................................ 274-324

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

АТ - антитела

кД - килодальнон

Да - дальтон

ДД - домашняя шль

ИФА - иммуноферментный анализ

М.м. - молекулярная масса

ОП - оптическая плотность

УВ - утильные волосы из электробритв

ТТЕМ1 - тест торможения естественной миграции

лейкоцитов

t - температура

ш - относительная влажность воздуха

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ВИДОВЫХ НАЗВАНИИ. Dermatophagoid.es рteronyssinus - D.pteronyssinus Dermatophagoid.es farinae - D.farinae Tyrophagus putrescentiae - T.putrescentiae Caloglyphus rodionovi - C.rodionovi Chortoglyphus arcuatus - Ch.arcuatus Oarpoglyphus laotis - C.laotis Cryptocoocus albidus - С.albidus Debariomyoes hanseriii - D.hansenii lureobasidium pullulans - A.pullulans

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕРМИНЫ.

Акарокомплекс = акароценоз - группировка клещей совместно обитающих в домашней пыли и взаимосвязанных.

Биотоп - участок абиотической среды (квартира), которую занимает акароценоз.

Встречаемость - количество квартир (в %), в которых были обнаружены клепда по отношению ко всему количеству квартир.

Микобиота - комплекс грибов, населяющих домашнюю пыль.

Микробиотоп - в нашем случае это постель, мягкая мебель, палас и т.д.

Удельное обилие - доля (в Ж), приходящаяся на вид от общей численности всех клещей.

Рост промышленности, химизация сельского хозяйства, быстрые темпы урбанизации катастрофически влияют на окружающую среду, что отражается и на здоровье человека. В этой связи экология мегаполисов представляет исключительно актуальную проблему для здравоохранения (Meд.окр.среды, 1981). Многие специалисты: экологи-урбанисты, работники по озеленению и санэпидстанций ведут многолетние наблюдения за формированием флоры и фауны больших городов (Глазычев, 1984; Гиренок, 1987; Кузнецов, 1988 и др.). В то же время город нельзя рассматривать как единую экосистему, поскольку в большинстве случаев речь идет об отдельных городских биотопах, формирующихся в зависимости от антропогенных форм их использования (Клауснитцер, 1990). Повышенное внимание к проблемам сохранения биоразнообразия и мониторинга антропогенных экосистем свидетельствует о необходимости изучения экологического своеобразия различных городских местообитаний и, в первую очередь, жилых помещений.

Одним из негативных последствий нарушенного экологического равновесия является широкое распространение аллергических заболеваний, которые справедливо относят к числу болезней цивилизации (Адо, 1976, 1978; Большаков, 1983; Воробьев, 1985; Гиренок, 1987; Зикмунд, 1987; Федосеева и др. 1989; Пыцкий и др., 1991; Адо и др., 1992). Аллергизирующие факторы принято разделять на аллергены внешней среды (outdoor allergens), к которым относятся пыльца растений, промышленные биоорганические выбросы и отходы и т.д., а

также аллергены помещений (indoor allergens) - домашняя пыль, клещевые, эпидермальные, грибковые аллергены и т.д.

Начиная с середины 60-х годов особое внимание аллергологов было обращено на проблему аллергии к клещам ceM.Pyroglyphidae, обитающим в домашней пыли (Voorhorst et al., 1964; Oshima, 1964). До этого времени взаимосвязь между целым рядом аллергических заболеваний и присутствием в домашней пыж пироглифидных клещей не была доказана, хотя такое предположение и было выдвинуто еще Dek-ker в 1928 г. В 80-90-е годы объектом исследования аллергологов становятся и амбарные клещи сем. Acaridae и Glyeyphagidae, - сначала как этиологический фактор профессиональных заболеваний работников сельского хозяйства, а затем и как источник аллергенов домашней пыли (Arruda et al.,1991; Colloff, 1993).

При всем многообразии научной литературы об аллергии к клещам домашней пыли ceM.Pyroglyphidae, их биологии и экологии, а также изучению клещевых аллергенов, до сих пор некоторым аспектам этой проблемы не уделялось должного внимания. Так, в медицинской литературе домашнюю пыль оценивали только как бытовой аллерген или пищевой субстрат для клещей, а самих клещей домашней шли -изолированно от других организмов, населяющих домашнюю пыль. В то же время домашняя пыль - это биоценоз со специфическими и уникальными абиотическими и биотическими особенностями. Однако до сих пор не проведен системный анализ биоты домашней пыли, как со-

общества различных организмов, не изучены многолетняя динамика структуры акарокомплекса, а также биоценотические отношения клещей с другими компонентами сообщества, в частности с грибами. Полностью отсутствуют данные по многолетнему мониторингу численности клещей и экспозиции клещевых аллергенов в жилых помещениях г.Москвы. В производстве аллергенов особые требования предъявляются к стандартизации сырья, что применительно к клещевым аллергенам связано с получением стандартизированных культур, параметры и критерии которых пока отсутствуют. Переход от лабораторного к промышленному разведению клещей требует разработки алгоритма оптимизации процесса культивирования клещей. Несмотря на то, что значение клещей амбарного комплекса в этиологии аллергических заболеваний не вызывает сомнений, на практике часто необходимо доказывать роль клещей конкретного вида в формировании экспозиции клещевых аллергенов и их положение среди других бытовых аэроаллергенов. В свою очередь, набор диагностических коммерческих клещевых аллергенов представлен недостаточно полно.

В связи с изложенным, цель настоящей работы была оценить таксономическое разнообразие и выявить структурную организацию акарокомплекса, его место и роль в биоценозе домашней шли, а также определить положение различных амбарных клещей в спектре клещевых аллергенов.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить таксономическую, экологическую, пространственную и временную структуру акарокомплекса домашней шли.

2. Изучить сезонную, многолетнюю динамику численности и возрастной структуры популяций различных синантропных клещей домашней пыли.

3. Изучить структуру и динамику экспозиции основных клещевых аллергенов 1 И 2 групп (Der pi, Der р II, Der f I, Der f II), a также сопряженность ее с численностью Dermatophagoides pteronys-sinus и Dermatophagoides farinae в пыли жилых помещений г.Москвы.

4. Изучить микобиоту домашней пыли и ее динамику, а также биоценотические отношения между клещами и грибами в естественных и искусственных сообществах.

5. Ввести в лабораторные культуры амбарных клещей Calogly-phus rodionovi, Tyrophagus putrescentiae, Chortoglyphus arcuatus, Carpoglyphus lactis, определить параметры культивирования D.pte-ronyssinus, D.farinae, C.rodionovi, T.putrescentiae, Oh.arcuatus, G.lactis в простых периодических культурах, разработать критерии качества, обосновывающие алгоритм стандартизации культур и перехода к массовому разведению клещей.

6. Получить аллергенные экстракты из амбарных клещей с.rodionovi, Т.putrescentiae, Ch.arcuatus, С.lactis. Изучить их физико-химические, иммунобиологические свойства, специфическую активность и диагностическую значимость.

МУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Впервые дана комплексная характеристика биоценоза домашней пыли, в результате чего разработана концепция структурной организации этого сообщества, основные тезисы которой следующие:

1.1. В формировании акарокомплекса домашней шли принимают участие синантропные клещи, в первую очередь, представители подотряда Astigmata: ceM.Pyroglyphidae, Acaridae и Glycyphagidae, которые благодаря имеющимся системам преадаптаций успешно заселили домашнюю пыль.

1.2. Акарокомплекс домашней пыж характеризуется общими для всех регионов и специфическими для конкретного географического района особенностями. Общие черты проявляются в устойчивости (структура доминирования) и динамичности (колебания общей численности и удельного обилия видов) сообщества клещей домашней пыли. Региональные особенности акароценоза домашней шли г.Москвы отражаются в определенном спектре эу- и гемисинантропных видов, абсолютном постоянном преобладании пироглифидных клещей над амбарными, уровне обилия и характере сезонной динамики численности клещей. Мз клещей ceM.Pyroglyphidae постоянно доминируют D.pteronys-sinus и D.farinae, а клещи амбарного комплекса Ch.arcuatus, T.pu-trescentiae, O.rodionovi, C.laotis, G.fusca отличаются неустойчивостью численного соотношения.

1.3. В формировании микобиоты домашней шли г.Москвы, вклю-

чающей по меньшей мере 84 вида, ведущая роль принадлежит мезо-фильным грибам (около половины); на долю ксеротолерантных грибов приходится около трети и пятую часть микобиоты составляют гигрофильные формы. Наибольшим видовым разнообразием и численностью отличаются микромицеты p.Penicillium и Aspergillus. Среди дрожжей доминировал Cryptococcus albidus. Численность и удельное обилие грибов изменяются в течение года и сопряжены с численностью клещей, что отражается на структуре экспозиции бытовых аллергенов.

1.4. В экспозиции клещевых аллергенов в квартирах г.Москвы в равной мере принимают участие главные аллергены доминирующих видов пироглифидных клещей D.pteronyssinus и D.farinae 1 и 2 групп (Der I, Der II), концентрация которых колеблется в течение года, положительно коррелируя с изменениями численности клещей.

2. Определены параметры культивирования D.pteronyssinus, D.farinae, C.rodionovi, Т.putrescentiae, Ch.arcuatus, O.lactis, на базе которых разработаны критерии качества, обосновывающие алгоритм стандартизации простых периодических культур и перехода к массовому разведению этих клещей. Показано, что основой массового разведения пироглифидных клещей D.pteronyssinus, D.farinae и амбарных клещей Ch.arouatus, Т.putrescentiae являются простые периодические культуры, вовлекаемые в многоцикличный процесс, а амбарных клещей C.rodionovi, o.lactis - периодические культуры, выращиваемые в продленном режиме.

3. Доказано участие клещей амбарно-зернового комплекса с.го-dionovi, Т.putrescentiae, Oh.arcuatus, C.lactis в формировании экспозиции бытовых аэроаллергенов в жилых помещениях г.Москвы.

4. Несмотря на частое сочетание у больных повышенной чувствительности к амбарным и пироглифидным клещам, в аллергенных экстрактах из C.rodionovi, Т.putrescentiae, Oh.arcuatus и C.lactis не обнаружены общие антигенные детерминанты, соответствующие основным аллергенам Der р I, Der р II, Der f I, Der f II.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ.

1. Комплексное изучение сообщества домашней пыж позволило внести коррективы в схемы профилактических мероприятий по борьбе с клещами, а также рекомендовать проведение акарологического и микологического анализов домашней пыли в квартире больного перед назначением специфической иммунотерапии.

2. Введены в лабораторные культуры амбарные клещи c.rodionovi, Т.putrescentiae, Oh.arcuatus, O.lactis как источник сырья для производства аллергенов.

3. Определены концентрации основных аллергенов Der I и Der II в экстрактах D.pteronyssinus и D.farinae, полученных из культур клещей на разных этапах культивирования, что легло в основу разработки критериев зрелости культуры и качества сырья для получения высокоактивных аллергенных препаратов.

4. На каждую культуру клещей D.pteronyssinus, D.farinae,

T.putrescentiae, Ch.arouatus, C.rodionovi И G.laotis составлен паспорт, содержащий критерии качества сырья для производства аллергенов. Разработан алгоритм оптимизации процесса культивирования аллергенных клещей в простых периодических культурах.

5. Полученные новые аллергены из амбарных клещей c.rodionovi, Т.putrescentiae, Ch.arouatus, С.lactis расширили возможности диагностики клещевой аллергии in vivo и in vitro; нормативно-техническая документация на эти аллергены оформлена и утверждена на Ученом совете НИM вакцин и сывороток им.И.И.Мечникова РАМН 4 июля 1995 г. (протокол N21).

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПРАКТИКУ.

Данные мониторинга численности клещей и экспозиции клещевых аллергенов Der I и Der II, микологического анализа домашней пыли, а также полученные аллергенные препараты из амбарных клещей c.rodionovi, Т.putrescentiae, Ch.arouatus и С.lactis внедрены в клиническую практику Аллергологического центра при НМИВС им.И.М.Мечникова РАМН, аллергологического кабинета Чебоксарского Государственного Университета, Иркутского Государственног�