Damialis, Athanasios

Friedmann, Arne

Gilles, Stefanie

Häring, Franziska

Rauer, Denise

Schwandt, Reiner

Traidl-Hoffmann, Claudia

German

OPUS Augsburg

13Räumliches und zeitliches Monitoring von Betulaceae- und Corylaceae-Pollen in der Region AugsburgpRojektteam•	 Dipl.	Geogr.	Franziska	Häring franziska.haering@tum.de Tel.: 0821 598 6414•	 M.Sc. Reiner Schwandt reiner.schwandt@wzu.uni-augsburg.de Tel.: 0821 598 3558•	 M.Sc. Denise Rauer denise.rauer@tum.de Tel.: 0821 598 6412•	 PD Dr. Stefanie Gilles stefanie.gilles@tum.de Tel.: 0821 598 6412•	 Prof.	Dr.	Claudia	Traidl-Hoffmann claudia.traidl-hoffmann@tum.de Tel.: 0821 598 6411•	 Prof.	Dr.	Arne	Friedmann arne.friedmann@geo.uni-augsburg.de Tel.: 0821 598 2262•	 Dr. Athanasios Damialis thanos.damialis@tum.de Tel.: 0821 598 6414 pRojektpaRtneR•	 Klinikum	rechts	der	Isar,	Technische	Universität	München•	 Lehrstuhl für Physische Geographie mit Schwer-punkt	Klimaforschung,	Universität	Augsburg•	 Wissenschaftszentrum	Umwelt,	Universität	Augs-burg föRdeRUnG•	 Universitäres	Zentrum	für	Gesundheitswissen-schaften	am	Klinikum	Augsburg	(UNIKA-T) pRojektlaUfZeit•	 Seit 2013Worum geht es?In Europa leidet etwa 30% der Bevölkerung an Allergien, bis zum Jahr 2025 soll dieser Wert bis auf 50% steigen (EAACI 2015, Bieber et al. 2016). Über die Gründe für diesen Anstieg wird von Forschern in den letzten Jahren viel spekuliert. Einer der Gründe ist der Klimawandel, so verlängert sich durch die globale Temperaturerhöhung die Vegetationsperiode und damit auch die Dauer und die In-tensität des Pollenflugs (Scheifinger et al. 2013, Damialis et al. in press b). Auch auf den Menschen selbst wirken sich diese Veränderungen aus (Gilles et al. 2018). Daraus ergibt sich die Frage, wie Vegetation im Allgemeinen, so-wie die Phänologie der Blüten und die Pollenproduktion im Speziellen, auf den Einfluss des sich verändernden Klimas reagieren, sich der Allergengehalt vor diesem Hin-tergrund verändert und wie dies sich auf die menschliche Gesundheit auswirkt.ZielsetzungDas Ziel dieses Projektes, in dessen Rahmen zwei Disser-tationen („Spatial and temporal monitoring of birch pol-len in the region of Augsburg“ (Franziska Häring); 14Räumliches und zeitliches Monitoring von Betulaceae- und Corylaceae-Pollen in der Region Augsburg„Examining Betula pendula, Carpinus betulus, Corylus avellana, Alnus glutinosa and Alnus incana for flowering phenology, pollen season, pollen production and pollen al-lergenicity in Augsburg“ (Reiner Schwandt)) durchgeführt werden, ist es, die Zusammenhänge zwischen den gesund-heitsrelevanten Reproduktionsmerkmalen der Pflanzen und verschiedenen Umwelteinflüssen zu untersuchen. Durch diese Erkenntnisse können raumzeitliche Muster identifiziert werden. Diese helfen, Einflüsse auf die Ge-sundheit von Allergikern zu verstehen und vorhersagen zu können und ermöglichen dadurch ein besseres Aller-gie-Management (Damialis et al. in press a).MethodenDie Individuen aller vorkommenden Birken-Spezies in den besiedelten Bereichen Augsburgs wurden kartiert, wo-bei die Koordinaten des Standortes, die Spezies, die Baum-höhe, sowie der Stammumfang erhoben wurden.Außerdem wurden 60 Hängebirken (Betula pendula) an Standorten in und um Augsburg ausgewählt, die sich in den Aspekten Urbanität, Lufttemperatur und Luftschad-stoff-Konzentration unterscheiden.Seit 2013 werden an diesen Standorten die Phänologie der Blüten, die Pollenproduktion sowie die Allergenität der Pollen beobachtet und untersucht. Phänologische Beob-achtungen, die in der Hochphase alle 1-2 Tage stattfinden, eignen sich zur Erkenntnisgewinnung über den Beginn, den Höhepunkt sowie das Ende der Blüte. Neben den Blüten der Bäume gehören auch der Zeitpunkt des ers-ten Blattaustriebs und die darauffolgende Etablierung der einzelnen Entwicklungsstufen der Blattentfaltung zu den Messgrößen der Untersuchungen. Die Pollenproduktion wird für verschiedene Level, pro Blüte, pro Blütenstand, sowie pro Baum erhoben. Das Hauptallergen der Pollen (Bet v 1) wurde durch spezielle antikörperbasierte Nach-weisverfahren (ELISAs) in wässrigen Pollenextrakten be-stimmt.Zur durchgehenden Messung der Konzentration von luft-getragenen Pollen dient eine Pollenfalle, die nach dem Hirst-Prinzip misst (s. Abb. 2.)Außerdem wurden meteorologische Faktoren sowie ein Urbanitäts-Index, basierend auf Landnutzungsdaten für alle Standorte erhoben. Luftschadstoffe (NO2, O3) wurden mittels Passivsammlern direkt an den Bäumen gemessen.Um einen Gesamtüberblick über alle Pflanzengattungen der Familie der Birken- und Haselgewächse (Betulaceae, Corylaceae) in Augsburg zu bekommen, werden seit Ende Abb. 1: Birkenkätzchen vor der Blüte15Räumliches und zeitliches Monitoring von Betulaceae- und Corylaceae-Pollen in der Region Augsburg2017 die beschriebenen Methoden ebenfalls für die Bau-marten Hainbuche (Carpinus betulus), Haselnuss (Cory-lus avellana), Schwarzerle (Alnus glutinosa) und Grauerle (Alnus incana) angewendet. Die Pollen dieser Arten set-zen mit dem Birkenpollen-Allergen kreuzreaktive Pro-teine frei. Das bedeutet, dass Patienten, die für nur eine Pollenart sensibilisiert sind, auch Symptome entwickeln können, wenn Pollen der anderen Arten fliegen. Die um-fassende Untersuchung aller kreuzreaktiven Spezies ist notwendig, um das komplette Ausmaß der Pollenbelas-tung und somit auch das Risiko für allergische Symptome in Augsburg abzuschätzen. Hierfür wurden die in Augs-burg am häufigsten vorkommenden Pflanzenarten jeder Gattung der Familie der Birkengewächse ausgewählt. Da-bei wurden während der Vegetationsperiode 2018 bereits 33 Exemplare beobachtet. Für die nächste Vegetationspha-se wurde die Auswahl auf 43 Exemplare erweitert. Die Standorte der Bäume befinden sich sowohl in zentrums-nahen als auch Stadtrandlagen. Durchführung und ErgebnisseIn Augsburg wurden über 4000 Hängebirken (B. pendula) kartiert. Diese produzieren zusammen pro Jahr Pollen in der Größenordnung von Billionen Pollenkörnern.Im Durchschnitt beginnt die Blüte der Hängebirken An-fang April und dauert etwa 10 Tage. Die durchschnittli-che Birkenpollen-Saison dauert etwa 2 Monate von Ende März bis Ende Mai, wobei sie sich nicht immer mit der Blütephase deckt. Dies deutet darauf hin, dass ein Teil der atmosphärischen Pollen nicht aus lokalen Quellen stam-men, sondern auch durch Ferntransport aus entfernten Regionen zu uns gelangen.Im Gegensatz zu den Hängebirken und den Hainbuchen (Carpinus betulus, Haupt-Pollensaison: Anfang April bis Mitte Mai) beginnen die Erlen (Alnus) und Haseln (Co-rylus) bereits viel früher zu blühen. So ist es bei milder Witterung üblich, die ersten blühenden Exemplare bereits im Dezember beobachten zu können. Dabei erwiesen erste Untersuchungen, dass bei Frost die Freisetzung der Pollen durch die Blüten der Erlen und Haseln regelmäßig abnahm oder gar pausierte. Bei ansteigender Tempera-tur konnte eine erneute Freisetzung beobachtet werden. Abb. 2: Die Burkard Pollenfalle auf dem Dach des Gebäu-des D an der Universität Augsburg ist seit Januar 2018 in Betrieb und misst seither kontinuierlich16Räumliches und zeitliches Monitoring von Betulaceae- und Corylaceae-Pollen in der Region AugsburgDieses „Stop-and-go“-Prinzip führt bei manchen Frühblü-hern unter den Bäumen zu vergleichsweise langen Blüh-phasen.Weitere Untersuchungen zeigen, dass Temperatur, Urba-nität und Luftschadstoffe sich auf verschiedene Aspekte der Phänologie und der Pollen auswirken.AusblickDas Verständnis von Pflanzenreproduktion und Ökologie wird es in Zukunft ermöglichen, die potentiell allergenen Effekte von Pflanzen auf die menschliche Gesundheit abzuschätzen. Dazu werden in diesen Projekten alle all-ergenen Gattungen der Birkengewächse (Betulaceae) (Bir-ken, Erlen) und Haselnussgewächse (Corylaceae) (Haseln, Hainbuchen) untersucht, da diese für einen großen Teil der allergischen Atemwegssymptome in gemäßigten Kli-maten verantwortlich sind.Durch eine räumliche, sowie zeitliche Vorhersage von Pollen- und Allergenmengen, sowie der Pollen- und Blüh-Saison ist es möglich, Echtzeit-Informationen zur Verfü-gung zu stellen, die Allergikern helfen, in Zukunft besser mit ihren Allergien zu leben und diese besser zu kontrol-lieren.Literatur• Bieber, T., Akdis, C., Lauener, R., Traidl-Hoffmann, C., Schmid-Grendelmeier, P., Schäppi, G., Allam, J. P., Ap-felbacher, C., Augustin, M., Beck L., Biedermann, T., Braun-Fahrländer, C., Chew, F. T., Clavel, T., Crameri, R., Darsow, U., Deleuran, M., Dittlein, D., Duchna, H. W., Eichenfeld, L., Eyerich, K., Frei, R., Gelmetti, C., Gieler, U., Gilles, S., Glatz, M., Grando, K., Green, J., Gutermuth, J., Guttman-Yassky, E., Hanifin, J., Hijnen, D., Hoetzenecker, W., Irvine, A., Kalweit, A., Katoh, N., Knol, E., Koren, H., Möhrenschlager, M., Münch, D., Novak, N., O‘Mahony, L., Paller, A. S., Rhyner, C., Ro-duit, C., Schiesser, K., Schröder, J., Simon, D., Simon, H. U., Sokolowska, M., Spuls, P., Stalder, J. F., Straub, D., Szalai, Z., Taieb, A., Takaoka, R., Todd, G., Todorova, A., Vestergaard, C., Werfel, T., Wollenberg, A., Ring, J. (2016): Global Allergy Forum and 3rd Davos Declaration 2015: Atopic dermatitis/Eczema: challenges and oppor-tunities toward precision medicine. Allergy 71: 588-592.• Damialis, A., Häring, F., Gökkaya, M., Rauer, D., Reiger, M., Bezold, S., Bounas-Pyrros, N., Eyerich, K., Todorova, A., Hammel, G., Gilles, S., Traidl-Hoffmann, C. In press a: Human exposure to airborne pollen and relationships with symptoms and immune responses: Indoors versus outdoors, circadian patterns and meteorological effects Abb. 3: Ein Erlenpollenkorn (links), drei Haselpollen (rechts unten) und Cladosporium-Sporen (rechts oben) unter einem Mikroskop17in alpine and urban environments. Science Of The Total Environment.• Damialis, A., Traidl-Hoffmann, C., Treudler, R. In press b: Climate change and pollen allergies. In: Marselle, M. R., Stadler, J., Korn, H., Irvine, K. N., Bonn, A. (eds). Biodiversity and Health in the face of Climate Change. Springer.• Gilles, S., Akdis, C., Lauener, R., Schmid-Grendelmeier P, Bieber, T., Schäppi, G., Traidl-Hoffmann, C. (2018): The role of environmental factors in allergy: A critical reappraisal. Experimental Dermatology 27: 1193-1200• Scheifinger, H., Belmonte, J., Buters, J., Celenk, S., Damialis, A., Dechamp, C., García-Mozo, H., Gehrig, R., Grewling, L., Halley, J. M., Hogda, K., Jäger, S., Karatzas, K., Karlsen, S., Koch, E., Pauling, A., Peel, R., Sikoparija, B., Smith, M., Galán-Soldevilla, C., Thibaudon, M., Vo-kou, D., de Weger, L. (2013): Monitoring, Modelling and Forecasting of the Pollen Season. In: Sofiev, M., Berg-mann, K. C. (eds): Allergenic Pollen. A Review of the Production, Release, Distribution and Health impacts, Heidelberg: Springer Verlag, S. 71-126.• The European Academy of Allergy and Clinical Immu-nology (EAACI) (2015): Advocacy Manifesto: Tackling the Allergy Crisis in Europe - Concerted Policy Action Needed.Räumliches und zeitliches Monitoring von Betulaceae- und Corylaceae-Pollen in der Region Augsburg

Räumliches und zeitliches Monitoring von Betulaceae- und Corylaceae-Pollen in der Region Augsburg

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