La matriz de polen se compone por una miríada de moléculas bioactivas que se coliberan junto con alérgenos. Un cuerpo creciente de evidencia respalda un papel esencial de las moléculas bioactivas durante la sensibilización alérgica. Se postula que estos adyuvantes bioactivos contribuyen a la creación de un microambiente proinflamatorio a nivel celular tras la exposición a un grano de polen (GP); un microambiente que induce a las células dendríticas a promover la polarización de linfocitos Th2. La matriz de polen es la fuente del microambiente químico del polen en contacto con las células mucosas, el cual puede modificarse por el envejecimiento químico del GP.
El GP se modifica por contaminantes atmosféricos gaseosos, en particular por dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NO2) y ozono (O3); estos tres gases se utilizaron en experimentos de fumigación de GP en laboratorio. Se prevé que las concentraciones de ozono a nivel del suelo durante el siglo XXI permanezcan en niveles peligrosos para la salud de las plantas. Las condiciones meteorológicas favorables para la polinización, como el clima tranquilo y soleado, también favorecen la formación de ozono. En Copenhague, por ejemplo, concentraciones altas de ozono coinciden tanto con las temporadas de polen de abedul y gramíneas como con los picos diarios de polen. También se encontró una coincidencia entre la temporada de polen de gramíneas y las concentraciones más altas de ozono. Además, es probable que las concentraciones atmosféricas de GP alergénicos aumenten para algunos taxones en las próximas décadas, en especial por la influencia combinada del cambio climático y el aumento de las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono dióxido de carbono (CO2). Por lo tanto, estudiar los efectos del ozono en los GP es más relevante en Europa donde se estima una prevalencia de alergia al polen es de 40 %. Esto es importante de manera especial debido a que el ozono aumenta la gravedad de los síntomas alérgicos.
Se sabe poco sobre los mecanismos moleculares involucrados en los efectos del ozono en la alergia al polen, y se necesita más investigación en el área. Los efectos del ozono en la germinación del polen se reportaron por primera vez en 1968. Desde entonces, se describieron una serie de efectos tras la exposición del polen de muchos taxones al ozono: disminución de la viabilidad, inhibición parcial o completa de la formación del tubo polínico, modificación química de la esporopolenina, modificación de la fracción lipídica, promoción de reacciones de nitrosación de proteínas o modificación de algunas proteínas después de la exposición simultánea del polen al ozono y dióxido de nitrógeno, aumento o disminución de la cantidad total de proteínas y alérgenos extraíbles, cambio en la alergenicidad (reactividad IgE a alérgenos y pruebas ELISA), mayor roncha y eritema en la prueba por punción cutánea con polen recolectado de árboles con mayor exposición al ozono, mayor propensión a la ruptura, mejora de la actividad de la enzima NAD(P)H oxidasa, cambio en la composición microbiana del polen.
La investigación actual indica de manera rotunda que los efectos del ozono dependen de la dosis y la especie, y en la mayoría de los casos los efectos resultan con una mayor alergenicidad. Se esperan diversas respuestas a los estresores ambientales que dependen de la especie, e incluyen todas las partes de la planta como el polen o sus alérgenos. Es desafiante comparar los resultados de exposiciones de polen a contaminantes realizadas bajo diferentes condiciones experimentales dado que varios parámetros varían de un estudio a otro, como la relación entre la masa de polen tratada y la masa de contaminante utilizada, la concentración de contaminante, el tiempo de contacto, y el control de la humedad relativa y la tasa de hidratación del polen. Sin embargo, algunos estudios demostraron que bajo condiciones experimentales estrictas, los pólenes de diferentes taxones reaccionan de manera diferente a la exposición a oxidantes atmosféricos, aunque en un número limitado de taxones (entre 3 y 7 por estudio). El efecto de los contaminantes es también en ocasiones lo opuesto por completo, por ejemplo, aumenta la reactividad de IgE a proteínas de polen de Acer negundo y Quercus robur en respuesta al tratamiento con ozono, mientras que se observó lo contrario para el polen de Platanus × acerofilia bajo las mismas condiciones experimentales.
La sensibilidad del polen al ozono varía entre las especies, y también entre las condiciones de exposición. Por lo tanto, es difícil estimar si una o más especies son más sensibles al ozono mientras que otras son más resistentes. En este trabajo, se expone al polen de 22 taxones al ozono bajo condiciones estrictas de manera similar para cuantificar la absorción de ozono por las diferentes especies. El contacto entre el polen y el ozono en el laboratorio implica el consumo de ozono por medio de dos mecanismos: la adsorción de ozono en la superficie de los granos de polen y la reactividad del ozono con los constituyentes del polen. El ozono adsorbido puede transportarse en el polen y transferirse a las membranas mucosas después de la inhalación del polen. El ozono transportado por el polen podría involucrarse en la agravación de los síntomas mediante estrés oxidativo e inflamación local.
2. Métodos
2.1. Muestras de polen
Las muestras comerciales de polen se proporcionaron por BONAPOL (Ceské Budejovice, República Checa), con la excepción de un lote de Ambrosia artemisiifolia proporcionado por Greer Laboratories (Lenoir, EE. UU.), y lotes de Pinus halepensis y Cupressus sempervirens que se recolectaron de Argelia y Francia. El polen de BONAPOL se secó después de la recolección hasta alcanzar un contenido de agua <7 % y se almacenó a 5 ◦C durante 6 meses y luego a −18 ◦C.
También se recolectó una serie multianual de 5 lotes de polen de abedul desde 2016 hasta 2020 en el campus de la Universidad de Lille, Facultad de Ciencias y Tecnologías. Asimismo, se proporcionó una serie multiubicacional de 9 lotes de polen de Betula pendula recolectados en 2020 en 9 sitios diferentes en Croacia (3 sitios) y la República Checa (6 sitios) por BONAPOL. El inicio de la polinización se estimó a partir de los datos de la red aerobiológica nacional francesa (RNSA: www.pollens.fr). Los datos de tamaño y masa del polen se obtuvieron de la literatura.
El contenido de agua se midió para algunos pólenes (Betula pendula, Alnus glutinosa, Salix caprea, Urtica dioica, Fraxinus excelsior, Pinus halepensis y Cupressus sempervirens) por diferencia de peso después de almacenar el polen en un horno de secado calentado a 110 ◦C durante 48 h. El contenido de agua de todos los pólenes probados era inferior a 2 %, consistente con el protocolo de recolección que implicaba secar las muestras y almacenarlas en frascos herméticos a 4 ◦C.
2.2. Determinación de la fracción lipídica
Se colocó una muestra de polen de 500 mg en una pipeta Pasteur y se lavó con diclorometano (10 mL). Después de drenar el solvente, el polen se secó bajo flujo de nitrógeno para obtener un lote de polen desgrasado. El solvente del paso de lavado se evaporó hasta secarse bajo flujo de nitrógeno; la masa del residuo seco se obtuvo mediante pesaje (±0.1 mg). La masa promedio de lípidos extraíbles se obtuvo a partir de tres muestras de 500 mg cada una. Cabe señalar que los lípidos internos de algunos taxones no se extraen por el lavado con diclorometano en el polen intacto (sin triturar).
2.3. Medición de la superficie específica
La superficie específica se midió por adsorción seguida de desorción de N2(g) a 77 K en muestras de polen de 300 mg (Flowsorb III Micromeritics®). La corriente de gas utilizada era una mezcla de N2/He con una relación de 30/70. Previo a la medición, las muestras de polen se desgasifican a temperatura ambiente durante 30 minutos bajo la misma corriente de gas N2/He.
La superficie específica del polen (μm2•GP−1) se calculó a partir de la superficie específica medida (m2•g−1) y el número de GP por miligramo de polen obtenido de la literatura. La superficie geométrica de un GP se calculó por medio del área superficial de una esfera con el mismo diámetro.
2.4. Captación de ozono
El montaje experimental para la exposición del polen al ozono se describió en otro lugar. En resumen, un flujo de ozono pasó por medio de un portafiltro que contenía un filtro de cuarzo de 47 mm. Una vez que la concentración de ozono se estalizó (100 ±5 ppb), de forma rápida se introdujeron 5 ±0.1 mg de polen en el portafiltro y se expusieron al ozono. La concentración de ozono se midió cada 10 segundos con un analizador (modelo 49i de Thermo Scientific) ubicado en la salida del portafiltro. Cuando la captación de ozono ocurrió después de la introducción del polen, se observó un pico negativo de ozono. La integración de este pico proporciona la masa de ozono captada por miligramo. Cada medición se repitió tres veces para cada taxón de polen. Los márgenes de error se calcularon como la desviación máxima entre los valores de captación de ozono respecto a la media de las mediciones. Se consideró que este método de medición de captación de ozono es sensible para masas de ozono superiores a 1 ng por miligramo de polen.
2.5. Análisis estadístico
Se exploraron las diferencias en la captación de ozono entre pólenes de árboles y hierbas y se utilizó una prueba de Mann-Whitney. Para evaluar la influencia de las características del polen en la captación de ozono, se realizaron pruebas de Mann-Whitney y Kruskal-Wallis en orden para las comparaciones de dos y tres grupos. La correlación entre el tamaño del polen, la fracción lipídica y la captación de ozono se evaluó con el coeficiente de correlación de Spearman. El umbral de significancia estadística se estableció en p < 0.05. Los análisis estadísticos se realizaron por medio del programa estadístico XLSTAT.
3. Resultados
3.1 Visión general
La buena repetibilidad de las mediciones de concentración de ozono se demuestra en cuatro repeticiones de exposición de polen de Olea europaea al ozono (Figura 1). Tras la introducción del polen, la concentración de ozono cae de manera abrupta y luego aumenta de forma gradual hasta alcanzar un nivel cercano a la concentración inicial.
Las mediciones de captación de ozono se realizaron en ng por mg de polen y luego se convirtieron en masa de ozono captada por GP en pg (Tabla 1). Los pólenes probados en este trabajo pueden clasificarse en dos categorías de acuerdo con sus niveles de captación de ozono: aquellos con captación indetectable de ozono (<0.05 pg•GP−1) y aquellos con captación significativa de ozono (>0.1 pg•GP−1). La mayor captación de ozono por GP se observó en el polen de Acer negundo (2.5 ±0.2 pg•GP−1). Se observó una diferencia significativa de forma estadística entre árboles (n = 13) y gramíneas (n = 8), con una media de 0.5 y 0.02 pg•GP−1, de manera respectiva (valor p = 0.032 < 0.05).
3.2. Variabilidad dentro de la especie para varios lotes de polen de Betula pendula
La captación de ozono por el polen de Betula pendula se evaluó en 14 lotes diferentes de polen: 5 lotes multianuales del mismo sitio y 9 lotes multilocalidad del mismo año (Tabla 2). La cantidad de ozono capturado por el polen de Betula pendula osciló entre 16 y 37 ng por mg de polen (promedio de 28 ±12 ng•mg−1)
3.3. Rol de los lípidos en la captación de ozono
Se midió la captación de ozono para varios taxones después de la retirada de lípidos, que implica lavar el polen con un solvente orgánico para eliminar la capa externa de lípidos (Tabla 3). El polen sin lípidos externos tendió a captar una cantidad mayor de ozono para Fagus sylvatica, Pinus halepensis y Ambrosia artemisiifolia. Sin embargo, el efecto de la retirada de lípidos en la captación de ozono en el polen de abedul no se encontro concluyente en dicho estudio. Se cree que los cambios del protocolo experimental pueden explicar dicha diferencia. Los valores de captación de ozono reportados se obtuvieron para muestras de polen sin lípidos varios días antes de la exposición al ozono, mientras que las mediciones de captación de ozono se realizaron de forma directa en este trabajo después de la extracción y secado del polen.
La captación de ozono por GP se graficó como función de la masa de lípidos externos tanto para el polen sin tratar como para el polen sin lípidos (Figura 2). En este gráfico se pueden distinguir tres grupos de polen: polen con captación baja de ozono (<0.2 pg•GP−1) de forma independiente de la fracción de lípidos, polen con captación alta de ozono (>0.2 pg•GP−1) y al final el polen sin lípidos. Se observa una correlación estadística positiva entre la captación de ozono (para polen con lípidos) y la fracción de lípidos para captaciones de ozono superiores a 0.2 pg•GP−1 (Rs = 0.599 > 0.5).
3.4. Superficie específica del polen
La superficie específica del polen (μm2•GP−1) es proporcional (R2 = 0.993) a la superficie geométrica de los granos de polen (Tabla S1). En promedio, la superficie específica del polen es cuatro veces mayor que su superficie geométrica. La superficie específica del polen sin tratar es baja, menos de 1.3 m2•g−1 para todos los taxones probados en este trabajo. La retirada de lípidos del polen aumentó la superficie específica del polen de Ambrosia artemisiifolia, pero no cambió de manera significativa la de Betula pendula, Fagus sylvatica y Pinus halepensis (Tabla 3). La Figura 3 ilustra la diversidad de captación de ozono medida para algunos taxones en función sobre su superficie específica del polen (μm2•GP−1). No existe una correlación clara entre la superficie del polen y la captación de ozono, donde el polen de pino es un ejemplo emblemático de un taxón con la mayor superficie de todos los taxones probados pero una captación baja de ozono.
3.5. Influencia de las características del polen en la captación de ozono
3.5.1. Aberturas
La hipótesis probada es si las aberturas, que son partes más delgadas o faltantes de la exina mediante las cuales puede desarrollarse el tubo polínico, pueden representar puntos débiles en la protección del polen contra los contaminantes gaseosos. Los análisis estadísticos muestran que el número de aberturas no parece influir en la tasa de captación de ozono (pg•GP−1) por el polen (valor p = 0.66). Sin embargo, la mayoría de los polenes probado (16 de 22 taxones) tenía tres aberturas, por lo que se necesitan más experimentos de captación de ozono por medio de los granos de polen con una mayor diversidad de números de aberturas para confirmar este resultado. Además, el tipo de abertura (porada, colpada, colporada, etc.) no mostró una correlación con estadística significativa con la captación de ozono.
3.5.2. Temporada de polinización
Se planteó la hipótesis de que los taxones con una temporada de polinización en verano se encuentran adaptados a las concentraciones altas de ozono con tasas mas bajas de captación. El análisis estadístico mostró que la tasa de captación de ozono por grano de polen (pg•GP−1) no se correlaciona con el período de polinización (invierno/primavera/verano) (valor p = 0.34).
3.5.3. Tamaño del polen
El coeficiente de correlación de Spearman indica una correlación positiva débil entre el tamaño del polen y la masa de ozono captada por los granos de polen (rs = 0.34). Sin embargo, esta correlación estadística débil no debería opacar las diferencias significativas entre los taxones. Por ejemplo, el polen más grande del estudio, es decir, el de pino, muestra una captación muy baja de ozono.
4. Discusión
4.1. Captación de ozono por el polen
En este estudio, se demostró que algunos granos de polen (GPs) pueden captar ozono en condiciones de laboratorio, mientras que otros no lo hacen. Se encontró una gran diversidad en la captación de ozono entre los 22 taxones diferentes probados. Es interesante observar que, en promedio, los pólenes de árboles tuvieron una mayor captación de ozono que los pólenes herbáceos. No se pudo identificar un solo parámetro que predijera la capacidad de un polen para captar ozono. Es probable que uno de los parámetros clave involucrados en la captación de ozono sea la composición química de la superficie del GP, que incluye tanto la composición química de la superficie de lípidos como la estructura molecular de la esporopolenina. Estudios previos mostraron que la sensibilidad del polen al ozono depende de su pigmentación, la cual se asocia a su composición en carotenoides y pigmentos fenólicos como flavonoides, antocianinas y cumarinas. Se descubrió que el polen es un absorbente eficaz para ciertos gases o compuestos orgánicos, como se informó en estudios previos. De hecho, los GP y las sustancias derivadas del polen, como la esporopolenina, se utilizaron para la desintoxicación de contaminantes ambientales, en particular en medios acuosos.
Para los pólenes con una captación de ozono superior a 0.2 pg•GP−1, los lípidos parecen desempeñar un papel en la interacción del polen con el O3. Un pretratamiento consistente en lavar el polen con un solvente para eliminar los lípidos superficiales (desgrasado) aumentó la captación de ozono en los casos de Fagus sylvatica, Pinus halepensis y Ambrosia artemisiifolia. El retiro de lípidos también tiene un efecto marcado en el aumento de la superficie específica del polen de Ambrosia artemisiifolia. Se sugiere un doble papel de los lípidos en la captación de ozono. En primer lugar, la presencia de lípidos puede promover la adsorción y la reactividad con el ozono. La reactividad de los lípidos con un doble enlace hacia el ozono se describió para tres taxones: Betula pendula, Phleum pratense y Pinus halepensis. Por otro lado, los lípidos pueden limitar la captación de ozono en la superficie del polen al bloquear el acceso a ciertos canales o microcavidades (lo que reduce la superficie específica del polen). Por lo tanto, los lípidos tienen un papel protector para el polen contra el ozono, ya sea por actividad antioxidante (sobre todo por medio de lípidos con dobles enlaces), o como una capa que protege la superficie física subyacente del polen.
La captación de ozono en laboratorio no es un indicador absoluto de la susceptibilidad del grano de polen (GP) al ozono. En primer lugar, el ozono puede reaccionar de forma lenta y sin necesidad de una etapa de absorción. Por ejemplo, el polen de pino tiene una captación baja de ozono (2 ng•mg−1), y sin embargo, se observó una reactividad entre el ozono y algunos lípidos del polen de pino (ácidos grasos insaturados), así como con monómeros de ácido cumárico en la superficie de la exina de la esporopolenina. Una captación baja de ozono indica que el ozono no reacciona ni se absorberá en la superficie del polen; sin embargo, no se puede excluir la posibilidad de reactividad mediante un mecanismo de Eley-Rideal, donde el ozono reacciona directo a los compuestos en la superficie del GP desde la fase gaseosa sin pasar por una etapa de adsorción.
4.2. Efectos del ozono transportado por el polen en la inflamación nasal
Comprender las interacciones de los GP con las células nasales es una pregunta de investigación emergente que desafía la comprensión de los mecanismos moleculares a nivel celular, así como de la composición bioquímica de los GP, incluidos los cambios inducidos por la contaminación. Las cantidades de ozono captadas a escala de un solo GP son muy bajas en valor absoluto, con una cantidad máxima medida en este trabajo de 2.6 pg de ozono captado por GP de Acer negundo. ¿Una dosis baja de ozono es suficiente para perturbar el papel protector del moco nasal y causar daño a las células subyacentes? De hecho, el ozono puede causar estrés oxidativo en el tracto respiratorio si no se elimina por antioxidantes antes de llegar a las células epiteliales. Para comprobar la hipótesis, es necesario comparar la cantidad de ozono llevada a la superficie epitelial durante el depósito de un GP con la cantidad de ozono en fase gaseosa capturada por la misma superficie epitelial. Para hacerlo, se consideró el depósito de un solo GP de Acer negundo en una superficie epitelial nasal de 35 × 35 μm (diámetro del polen ~ 35 μm), lo que podría proporcionar una transferencia máxima de ozono al moco de 2.6 pg para un grano depositado (Tabla 1). Se sabe que un aproximado de una cuarta parte del ozono inhalado se elimina en la cavidad nasal, la cantidad de ozono gaseoso depositado en una superficie epitelial de 35 × 35 μm puede estimarse un volumen de respiración único de 0.5 L, una concentración de ozono de 200 μg•m−3 (equivalente a 100 ppb) y una superficie de mucosa nasal de 160 cm2. Con estos valores, la concentración media de ozono absorbida por dicha superficie de 1225 μm2 (35 × 35 μm) se estima en 7.7 fg, es decir, una cantidad de ozono más de 300 veces menor que la entregada por un GP de Acer negundo en la misma superficie.
Por lo tanto, la cantidad de ozono transportada por un GP representa una dosis significativa para el epitelio nasal en comparación con la entrada de ozono gaseoso. Para calcular la cantidad de ozono transferida del grano de polen al moco, se asumió que el ozono capturado por el GP está disponible en su totalidad (sin reactividad o adsorción irreversible). El destino del ozono después de ser capturado en la superficie del polen no se estudió en este trabajo. Investigaciones previas, sugieren que sólo una fracción del ozono adsorbido reacciona con alquenos en la superficie del polen de abedul. Se necesitan mediciones adicionales para cuantificar con precisión la fracción de ozono disponible.
También es interesante comparar la dosis de ozono entregada por un GP con la capacidad antioxidante del moco nasal. En las vías respiratorias superiores, la dosis de ozono que llega a los tejidos por lo general es baja debido a que el ozono reacciona con los compuestos mucosos. Esto se debe a la capa de moco que protege las células subyacentes, incluida la reactividad del ozono con antioxidantes. Sin embargo, si el polen entrega una dosis local alta de ozono, es concebible que se supere la protección natural ofrecida por el moco nasal, y el ozono pueda llegar a las células nasales en dosis más altas (Figura 4). Este daño tisular podría causar inflamación adicional o preparar para la liberación de alérgenos y adyuvantes por parte del polen. Esto amplía la hipótesis del estrés oxidativo en el sentido de que un contaminante se concentra y transporta en la superficie de un GP, que implica una dosis más alta de oxidante durante el depósito de un solo GP en la superficie celular que la recibida de la fase gaseosa. El mecanismo del estrés oxidativo inducido por el ozono transportado por el polen podría explicar el empeoramiento de los síntomas durante la coexposición al polen y al ozono.
Las concentraciones de los dos principales antioxidantes en el moco tienen una aproximación de 250 μM para el ácido úrico y 30 μM para el ácido ascórbico. Al usar estas concentraciones, se puede estimar la cantidad de antioxidantes presentes en un volumen mucoso de 35 × 35 × 10 μm³, es decir, 3.1 y 0.4 fmol para el ácido úrico y el ácido ascórbico. Es interesante observar que la masa de ozono entregada en la fase gaseosa (7.7 fg) en el mismo volumen durante una respiración corresponde a 0.2 fmol, que es uno o dos órdenes de magnitud menor que la capacidad antioxidante acumulativa del ácido úrico y el ácido ascórbico. En contraste, la cantidad de ozono transportado por el polen (2.6 pg•GP-1) corresponde a 54 fmol, que es un orden de magnitud mayor que la capacidad antioxidante local. La comparación de las cantidades de materia muestra que la hipótesis de superar la capacidad antioxidante local (3.5 fmol) por el ozono transportado por el polen (54 fmol•GP-1) es plausible, mientras que la cantidad de ozono transportada por el aire no es suficiente (0.2 fmol por respiración a una concentración de ozono de 200 μg•m-3/100 ppb) para alterar la capacidad oxidante. Los fenómenos involucrados son sin duda complejos, y estos cálculos de proporciones estequiométricas sólo pretenden proporcionar órdenes de magnitud para probar la hipótesis de una capacidad antioxidante abrumada debido al ozono transportado por el polen. La reactividad del ozono en la superficie de los GP no se tomó en cuenta en estos cálculos. El ozono puede consumirse en la superficie del polen mediante reacciones con lípidos insaturados, lo que también puede generar especies reactivas como especies reactivas de oxígeno e intermediarios de oxígeno reactivo que contribuyen a la capacidad oxidativa del polen. Se necesitan investigaciones experimentales de la escala del GP para comprender la reactividad en su superficie y sus posibles implicaciones en la inflamación de las células epiteliales, en especial porque otros contaminantes adsorbidos en la superficie del polen también pueden afectar la actividad antioxidante del moco nasal. De hecho, la reactividad de los antioxidantes epiteliales, incluido el ácido úrico y el ácido ascórbico, disminuye en varios órdenes de magnitud al momento de que el pH cae de modo local de 7 a 3. El moco se puede acidificar de forma local por el depósito de partículas en el aire inhaladas de forma simultánea con el polen. El polen también puede transportar compuestos ácidos como HNO2, HNO3, HCl, así como partículas atmosféricas que pueden modificar el microambiente local del sitio de depósito del polen.
Existe una cantidad significativa de información consistente procedente de estudios del mundo real sobre la coexposición al polen y la contaminación que involucra a los contaminantes atmosféricos en el empeoramiento de los síntomas de alergia al polen. Por ejemplo, se encontró que puntajes altos de gravedad de síntomas alérgicos se relacionan con exposiciones a concentraciones de polen de abedul superiores a 100 GP•m-3 y exposiciones a ozono y PM10 con concentraciones superiores a 10 μg•m-3. El ozono también se asoció de forma positiva con puntajes significativos de los síntomas durante la temporada de polen de gramíneas, pero no durante las de abedul y ambrosía. En un estudio se destacó el papel del polen y los contaminantes químicos del aire en las admisiones hospitalarias por síntomas respiratorios. Se demostró que la exposición atmosférica a O3 y a los pólenes (excepto de ambrosía) eran los primeros y segundos factores de riesgo, para personas mayores de 65 años con rinitis alérgica. No se encontró asociación en adultos más jóvenes (<65 años), la diferencia se explica por una mayor disfunción de la barrera epitelial en los ancianos. Los modelos múridos de coexposición a ozono y alérgenos no polínicos muestran un aumento en el número de células epiteliales y la aparición de células mucosas en áreas que de manera habitual se encuentran libres de células secretoras después de tres días de coexposición. En humanos, la exposición al ozono no promueve la fase temprana de la respuesta inflamatoria inducida por el alérgeno, pero sí aumenta la llegada de eosinófilos involucrados en la fase tardía de la reacción alérgica después de la exposición al alérgeno. Todos estos datos respaldan una disfunción significativa a nivel nasal, que conduce al empeoramiento de la inflamación alérgica inducida por la coexposición a O3 y alérgenos.
Hasta donde se sabe, la hipótesis de que el estrés oxidativo transportado por el polen causa efectos adversos a la salud aún no se prueba en estudios de laboratorio que involucren la exposición sólo a extractos de polen o proteínas alergénicas. El transporte de contaminantes en la superficie del polen de hecho no se prueba al momento que se inhalan extractos alergénicos de polen. Por ejemplo, la respuesta broncoconstrictora tanto para alérgenos solos como para la coexposición a ozono y alérgenos no fue diferente de forma estadística para el abedul y las gramíneas. Este mecanismo de transporte de contaminantes sólo puede ser significativo con partículas atmosféricas que tengan un área de superficie alta por partícula para la adsorción de ozono. Por lo tanto, la dosis transportada es mucho más alta que las capacidades antioxidantes locales en el sitio de adhesión de la partícula en la superficie epitelial. Hasta donde se sabe, este mecanismo de transporte de contaminantes por polen aún no se propone en algún otro lugar. Los estudios sobre los efectos del ozono en el polen se centraron en la reactividad, incluida la modificación de lípidos, proteínas, alérgenos o la superficie del polen. Sin embargo, existen condiciones específicas que deben seguirse para estudiar el mecanismo del estrés oxidativo transportado por el polen en condiciones de laboratorio. El tiempo de vida del ozono o sus derivados (especies reactivas de oxígeno, productos de reacción) en la superficie del polen no se conoce. Bajo condiciones reales de exposición, se alcanza un equilibrio entre la concentración de ozono gaseoso libre y la cantidad absorbida. Según estos experimentos de captación de ozono, el tiempo característico para alcanzar este equilibrio debería ser del orden de varios minutos para los pólenes con captación alta de ozono. En condiciones de la vida real, el polen se inhala bajo condiciones equilibradas, y el ozono transportado puede alcanzar el nivel celular. En experimentos de laboratorio, la contaminación del polen con ozono a menudo se disocia de forma temporal a la exposición celular del polen contaminado. Por lo tanto, es concebible que el ozono captado en el polen se elimine durante el almacenamiento del polen mientras espera la exposición celular. Se necesitan protocolos experimentales dedicados para considerar el mecanismo del estrés oxidativo transportado por el polen.
Esto implica exponer células al polen que recién se expuso al ozono, así como al polen que se expuso al ozono el tiempo suficiente como para alcanzar un estado estacionario en términos de la cantidad de contaminante transportado. Se necesitan estudios de interfaz aire-líquido con células nasales que aborden de forma específica estos puntos para comprender mejor la bioquímica de la interacción del polen con las células epiteliales.
5. Conclusión
Se midió la captación de ozono en 22 taxones diferentes de polen con un montaje experimental que permitió medir una captación mínima de ozono en el rango de nanogramos por miligramo con una excelente repetibilidad (aproximado ±10 %). El mismo montaje experimental se utilizó para medir la captación de ozono en 14 muestras diferentes de polen de abedul provenientes de diferentes ubicaciones o años de cosecha, y la reproducibilidad fue buena, con una captación promedio de ozono por polen de abedul de 28 ±12 ng•mg-1. No se encontró un solo factor que explicara por qué algunos pólenes captan ozono mientras que otros no. Las propiedades cuantitativas y cualitativas específicas del taxón de la fracción lipídica superficial, así como la estructura de la exina, tal vez desempeñan un papel crucial en la captación y reactividad del ozono. Este trabajo destacó la importancia de no extrapolar los efectos de los contaminantes de un taxón de polen a otro.
La captación de ozono por el polen puede desempeñar un papel tanto en la integridad de la barrera epitelial como en la inflamación local al entrar en contacto con el epitelio nasal. La dosis de ozono transportada por el polen puede superar las capacidades locales de antioxidantes, lo que respalda la hipótesis del estrés oxidativo transportado por el polen. Algunos pólenes con la mayor captación de ozono son los mejores candidatos para futuros estudios sobre la exacerbación de la inflamación y los síntomas alérgicos durante la coexposición al ozono. Estos incluyen Acer negundo, Olea europaea, Phleum pratense, Fraxinus excelsior y Corylus avellana.
Al momento del depósito en las membranas mucosas, el polen puede modificar su microentorno circundante con una multitud de moléculas que constituyen el GP. Este microentorno también puede modificarse de acuerdo con los procesos de envejecimiento a los que se somete el GP en la atmósfera, como la captación de oxidantes gaseosos, el depósito de partículas atmosféricas o incluso la ruptura del grano de polen debido a condiciones climáticas y restricciones mecánicas. Una mejor comprensión del estado del GP en el momento de la inhalación es esencial para comprender los mecanismos moleculares y bioquímicos mediante los cuales la salud humana se afecta por el polen.
Centro Regional de Alergia e Inmunología Clínica CRAIC, Hospital Universitario “Dr. José Eleuterio González” UANL, Monterrey, México
Dra. Med. Sandra Nora González Díaz Jefe y Profesor
Dra. Med. Gabriela Galindo Rodríguez Profesor asesor
Dr. Evaristo Noe Lemus Reyner Residente 1er Año
Dra. Alejandra Macías Weinmann Profesor
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