Proyecto: Qué contiene el aire que respiramos? El porqué de las alergias

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1 Proyecto: Qué contiene el aire que respiramos? El porqué de las alergias Área temática: Botánica Facultad/ Departamento Universitario donde se desarrollará el proyecto: Departamento de Botánica, Ecología y Fisiología Vegetal Equipo científico Carmen Galán Soldevilla (bv1gasoc@uco.es) - Catedrática Purificación Alcázar Teno (bv2altep@uco.es) - Profesora contratada doctora Andrés Alamillo Zamorano (alazamo@yahoo.es) - Profesor Instituto Elena León Rodríguez (elena.leon.ro@gmail.com) - Profesora Instituto Herminia García Mozo (bv2gamoh@uco.es) - Investigadora Ramón y Cajal Mª José Velasco Jiménez (bv2vejim@uco.es) - Contratada a cargo de proyecto Objetivo principal del Proyecto Despertar el interés por la aerobiología y sus aplicaciones. Adquisición de destrezas prácticas en el desarrollo de la disciplina. Capacidad de reconocimiento de distintas especies vegetales, así como de sus granos de polen. Capacidad de reconocimiento de distintas especies de hongos, así como de sus esporas. Valoración de distintos aspectos ambientales y sociales del estudio de estas partículas. Descripción de la actividad y participación de los alumnos Diversos estudios epidemiológicos han demostrado un aumento de las enfermedades alérgicas en los últimos años. Los granos de polen, junto con las esporas de hongos, constituyen una de las fuentes principales de alérgenos que causan enfermedades alérgicas en la población. Del estudio de estas partículas biológicas en el aire es de lo que se encarga la Aerobiología. Los estudios de Aerobiología en la Universidad de Córdoba comenzaron en los años 80 con el estudio del contenido polínico de la atmósfera de Córdoba. En 1992, se constituyó la Red Andaluza de Aerobiología (RAA) de forma paralela a la constitución de la Red Española de Aerobiología (REA) En el Grupo de Aerobiología de la UCO se ubica el centro coordinador de ambas redes, desde sus inicios hasta la actualidad. El objetivo principal de estas Redes es analizar las partículas biológicas del aire, mediante captadores aerobiológicos, distribuidos por toda la geografía andaluza y española. De esta forma, se pueden facilitar datos de los niveles de granos de polen y esporas de hongos del aire, así como previsiones de la calidad biológica del aire, con interés tanto a nivel sanitario, para pacientes alérgicos y profesionales de este campo, como a nivel medioambiental y agrícola.

2 En la REA se utilizan de forma normalizada captadores de partículas volumétricos por succión, basados en el principio del impacto (Hirst, 1952). Estos captadores permiten obtener datos homologables independientemente de las características biogeográficas y bioclimáticas de la zona en la que se realice el muestreo. Se trata de un sistema de monitorizaje utilizado por todos los grupos de trabajo de los diferentes países componentes en la European Aeroallergen Network (EAN) en la cual se encuentra integrada la REA. A lo largo de las sesiones que se proponen en este Campus Científico de Verano, los alumnos estudiarán el origen de las partículas biológicas que provocan alergia, las especies de las que proceden, los mecanismos que provocan los diferentes síntomas de la alergia y la función biológica de estas partículas más allá de ser la causa de alergia más común entre humanos. Aprenderán a reconocer diferentes especies vegetales y fúngicas productoras de las partículas biológicas del aire, y conocerán el proceso de formación de éstas. Aprenderán de forma práctica el manejo de distintos captadores de partículas aerobiológicas y el procesamiento de las muestras resultantes para su análisis. Por otro lado, podrán identificar bajo microscopio granos de polen y esporas de hongos de las especies más representativas desde el punto de vista alergénico. Referencias recomendadas Ø Cariñanos, P., Galán, C., Alcázar, P., & Domínguez, E. (2007). Analysis of solid particulate matter suspended in the air of Córdoba, southwestern Spain. Annals of Agricultural and Environmental Medicine, 14(2), 219. Ø Domínguez, E., P. Cariñanos, C. Galán, F. Guerra, F. Infante & F. Villamandos Airborne pollen concentrations, solid particle content in the air and allergy symptoms in Córdoba (Spain). Aerobiologia, 11: Ø Galán, C., Cariñanos, P., Alcázar, P., Domínguez- Vilches, E. (2007). Manual de Calidad y Gestión de la Red Española de Aerobiología. Servicio de Publicaciones. Universidad de Córdoba. Ø Sánchez- Mesa, J. A., Serrano, P., Cariñanos, P., Prieto- Baena, J. C., Moreno, C., Guerra, F., & Galán, C. (2005). Pollen allergy in Cordoba city: frequency of sensitization and relation with antihistamine sales. Journal of Investigational Allergology and Clinical Immunology, 15(1), Ø Trigo, M.M., Jato, V., Fernández, D., Galán, C. (2008). Atlas aeropalinológico de España. Secretariado de Publicaciones. Universidad de León. Ø Velasco- Jiménez, M. J., Alcázar, P., Domínguez- Vilches, E., & Galán, C. (2013). Comparative study of airborne pollen counts located in different areas of the city of Córdoba (south- western Spain). Aerobiologia, 29(1), Páginas web de interés: Ø Ø Ø Ø

3 Descripción de la sesión de presentación de resultados de los proyectos Los alumnos realizarán una presentación Power Point a modo de resumen de todo lo que han aprendido para exponer a sus compañeros sus impresiones. En dicha presentación los alumnos deberán exponer de forma ordenada y concisa lo desarrollado durante la semana del proyecto. La presentación deberá constar de una Introducción al tema que les ocupa, la Metodología y Materiales utilizados, los Resultados obtenidos en modo de fotos, gráficos, tablas, etc. Para finalizar deberán de presentar las Conclusiones obtenidas tras el análisis y discusión de los resultados. Los alumnos dispondrán de una plantilla de presentación en Power Point que les facilitará la exposición de sus resultados.

4 Proyecto: Qué contiene el aire que respiramos? El porqué de las alergias Sesión 1 Lugar: Alrededores del Campus de Rabanales. Edificio Celestino Mutis (C4). Laboratorio de Botánica. Sótano. Objetivos detallados Identificación de especies arbóreas del campus de Rabanales mediante el uso de claves botánicas. Realizar observaciones directas. Potenciar la curiosidad, como actitud característica de la Ciencia, favoreciendo la capacidad de formular preguntas. Comprender aspectos de la biología reproductora de las plantas. Recursos y consumibles necesarios Ø Claves de especies arbóreas del Campus de Rabanales (elaboración propia). Ø Ordenador y Proyector. Ø Lupas binoculares. Ø Agujas enmangadas. Ø Muestras de plantas secas. Actividades a desarrollar De dónde proceden las partículas que provocan la alergia? Los granos de polen provienen de las plantas que nos rodean, siendo ellas las que los fabrican. A lo largo de esta sesión, los alumnos estudiarán algunas especies arbóreas ornamentales comunes en las ciudades. Se realizará un paseo por todo el Campus y, con la ayuda de unas claves basadas en las hojas, podrán llegar a reconocer la especie o el género en cuestión. Pero, todas las plantas que nos rodean son perjudiciales para nuestra salud? No, va a depender del tipo de flor, de su estrategia de polinización, de la cantidad de granos de polen que se liberen a la atmósfera y de la presencia en éstos de proteínas capaces de desencadenar la respuesta inmune en las personas sensibles. Los alumnos podrán descubrir la importancia de las distintas partes de la flor en la biología reproductora de las plantas. Estudiarán diferentes tipos de flores y sus características, dependiendo del tipo de polinización, con la observación de ejemplos representativos en lupas binoculares. Resultados esperados de la sesión Ø Identificación de especies arbóreas ornamentales frecuentes en nuestro entorno y su influencia en las alergias como productoras de polen alergógeno. Ø Distinguir entre especies de plantas anemófilas y entomófilas.

5 Ø Reconocer las distintas partes de la flor y su función biológica.

6 Proyecto: Qué contiene el aire que respiramos? El porqué de las alergias Sesión 2 Lugar: Edificio Celestino Mutis (C4). Laboratorio de Botánica. Sótano y Edificio Celestino Mutis (C4). Departamento de Botánica. Laboratorio de Aerobiología. 3ª planta Objetivos detallados Potenciar la curiosidad, como actitud característica de la Ciencia. Familiarizar al alumno con el laboratorio. Realizar observaciones directas. Adquisición de destrezas prácticas en el desarrollo de la disciplina. Recursos y consumibles necesarios Ø Ordenador y proyector. Ø Captador aerobiológico tipo Hirst localizado en el Campus de Rabanales. Ø Microscopios ópticos. Ø Muestras monoespecíficas de granos de polen y esporas de hongos para su reconocimiento. Ø Muestras diarias del aire. Ø Material para el montaje de preparaciones: guantes de látex, papel secante, porta y cubreobjetos de vidrio, dispensadores de plástico, gelatina glicerinada con fucsina, fluido de silicona, pinzas, tijeras, cúteres, esmalte transparente, pegatinas identificativas y alcohol. Actividades a desarrollar Qué es y por qué se producen las alergias? Qué las provocan? Cómo podemos estudiarlo? La respuesta a estas preguntas está en la Aerobiología, ciencia interdisciplinar que engloba a varias áreas del conocimiento como botánica, agronomía, medicina, meteorología, ecología, zoología, etc. Esta ciencia estudia el contenido de microorganismos y partículas biológicas que se transportan de forma pasiva a través del aire. Cuando hablamos de microorganismos y partículas biológicas nos referimos a: virus, bacterias, ácaros, granos de polen y esporas, etc. Debido a nuestra formación, nuestro grupo de investigación se centra en el estudio de granos de polen y esporas de hongos. A lo largo de esta sesión, se le introducirá al alumnado en los términos básicos sobre la aerobiología, metodología y aplicaciones prácticas. Se hará hincapié en conceptos clave como: granos de polen y esporas de hongos (función biológica, forma), los procesos de emisión, transporte y/o dispersión y deposición y la reacción antígeno- anticuerpo que desencadena la respuesta inmune. Aprenderán también los diferentes tipos de muestreo aerobiológico

7 dependiendo del estudio que se pretenda llevar a cabo. Durante este tiempo, se dejará funcionando un captador portátil para estudiar posteriormente en el laboratorio las partículas biológicas detectadas del aire. Durante la segunda parte de la sesión se mostrará al alumnado el manejo de un captador aerobiológico del tipo Hirst, cuáles son sus partes y su funcionamiento. Posteriormente podrán aprender las técnicas del montaje de las muestras obtenidas para su observación al microscopio óptico. Resultados esperados de la sesión Ø Afianzamiento de los conceptos de granos de polen y esporas de hongos. Función de las proteínas de reconocimiento. Reacción antígeno- anticuerpo. Ø Comprensión del funcionamiento de los aparatos utilizados en el muestreo aerobiológico. Ø Adquisición de destrezas prácticas en el desarrollo de la disciplina. Ø Manejo del microscopio óptico para la observación de partículas de interés aerobiológico.

8 Proyecto: Qué contiene el aire que respiramos? El porqué de las alergias Sesión 3 Lugar: Edificio Celestino Mutis (C4). Laboratorio de Botánica. Sótano Objetivos detallados Adquisición de destrezas prácticas en el desarrollo de la disciplina. Potenciar la curiosidad, como actitud característica de la Ciencia. Realizar observaciones directas. Recursos y consumibles necesarios Ø Lupa binocular. Ø Material para el montaje de preparaciones: guantes de látex, papel secante, porta y cubreobjetos de vidrio, dispensadores de plástico, gelatina con fucsina, fluido de silicona, pinzas, tijeras, cúteres, esmalte transparente, pegatinas identificativas y alcohol. Ø Microscopios ópticos. Ø Ordenador y proyector. Ø Muestras monoespecíficas preparadas de esporas de hongos para su reconocimiento. Ø Muestras diarias aerobiológicas. Ø Alimentos con colonias de hongos. Actividades a desarrollar Cómo podemos estudiar las partículas que causan las alergias? Una vez que hemos identificado la fuente de las partículas que provocan alergia, el siguiente paso consistiría en la captura de estas partículas directamente de la planta para su estudio. En esta sesión, los alumnos podrán extraer los granos de polen de las anteras de flores que se les facilitarán y preparar muestras para la realización de una palinoteca de referencia. Las palinotecas de referencia son colecciones de muestras de polen de distintas especies y son de gran utilidad para reconocer granos de polen en los muestreos del aire, donde encontraremos una gran diversidad de granos de polen. Y qué pasa con las esporas de hongos? Como avanzamos anteriormente, las esporas de hongos representan a otro grupo de partículas alergógenas. Durante la segunda parte de esta sesión, se presentará a los alumnos unas nociones teóricas básicas sobre micología y sus aplicaciones en Aerobiología. Estudiarán esporas de las especies más representativas. Por otro lado, podrán observar colonias de hongos en crecimiento sobre alimentos y prepararán muestras de esporas de hongos a partir de las colonias en crecimiento.

9 Resultados esperados de la sesión Ø Aprendizaje de técnicas para la extracción y observación de granos de polen desde la flor y esporas de hongos. Ø Manejo del microscopio óptico para la observación de partículas de interés aerobiológico. Ø Reconocer las distintas partes del hongo y su función biológica.

10 Proyecto: Qué contiene el aire que respiramos? El porqué de las alergias Sesión 4 Lugar: Alrededores del Campus de Rabanales. Edificio Celestino Mutis (C4). Laboratorio de Botánica. Sótano Objetivos detallados Adquisición de destrezas prácticas en el desarrollo de la disciplina. Potenciar la curiosidad, como actitud característica de la Ciencia. Realizar observaciones directas. Recursos y consumibles necesarios Ø Captadores portátiles LANZONI s.r.l. Ø Material para el montaje de preparaciones: guantes de látex, papel secante, porta y cubreobjetos de vidrio, dispensadores de plástico, gelatina con fucsina, fluido de silicona, pinzas, tijeras, cúteres, esmalte transparente, pegatinas identificativas y alcohol. Ø Microscopios ópticos. Ø Ordenador y proyector. Ø Muestras monoespecíficas preparadas de granos de polen para su reconocimiento. Ø Muestras diarias aerobiológicas. Actividades a desarrollar Estudiando el aire que nos rodea Llega la hora de aplicar todo lo que se ha aprendido en las sesiones anteriores para estudiar cómo es el aire que nos rodea. Durante la primera parte de la sesión los alumnos trabajarán en pequeños grupos de 2-3 personas para el trabajo de campo en diferentes puntos del Campus de Rabanales. Cada grupo dispondrá de un captador aerobiológico portátil y deberá realizar un muestreo de 1 hora. Trascurrido este tiempo, los alumnos prepararán en el laboratorio las muestras obtenidas para observarlas al microscopio óptico y descubrir lo que han capturado. Cómo cambia el aire que nos rodea a lo largo del año? Las concentraciones de polen y esporas de hongos son muy variables a lo largo del año. Del mismo modo, las especies que podemos encontrar en cada estación también van a ser diferentes, dependiendo de la época de floración de la planta emisora o del periodo de fructificación del hongo. Durante la segunda parte de esta sesión se les proporcionará a los alumnos muestras de diferentes épocas de año obtenidas con el captador fijo del Campus de Rabanales. En ellas podrán observar diferentes tipos polínicos y esporas de hongos que se pueden encontrar a lo largo del año y cómo varían sus concentraciones.

11 Resultados esperados de la sesión Ø Comprensión del funcionamiento de los aparatos utilizados en el muestreo aerobiológico. Ø Manejo del microscopio óptico para la observación de partículas de interés aerobiológico. Ø Capacidad de reconocimiento de distintos tipos polínicos de interés alergénico.