Genetika dan lingkungan adalah dua faktor utama dalam perkembangan rinitis alergi. Insiden rinitis alergi telah meningkat di seluruh dunia selama 20 tahun terakhir. Kecenderungan ini sulit untuk dijelaskan semata-mata oleh perubahan genetik dan harus memperhitungkan fakta bahwa perubahan lingkungan juga memainkan peran penting dalam pengembangan rhinitis alergi. Perubahan dalam faktor lingkungan ini antara lain, peningkatan polusi udara, perubahan dalam kebiasaan diet dan struktur nutrisi, dan penurunan infeksi bakteri dan/atau virus. Artikel ini merangkum dampak dari tiga faktor pada rinitis alergi: polusi udara, diet dan nutrisi, dan infeksi.
[Polusi udara] Polusi udara memiliki sejarah panjang masalah kesehatan. Pada awal tahun 1873, Charles Harrison Blackley, sementara mengkonfirmasi bahwa serbuk sari rumput adalah penyebab sebenarnya dari demam chytrid, juga menemukan bahwa penyakit ini lebih lazim terjadi di perkotaan daripada di daerah pedesaan, dan di abad ke-19 di London, penggunaan boiler berbahan bakar batu bara terbuka secara luas menyebabkan tingkat polusi udara yang tinggi. Pada bulan Desember 1873, sebuah pameran ternak menjadi tempat terjadinya kabut yang menewaskan sejumlah besar ternak. Ironisnya, Claude Monet, seorang pelukis Impresionis Prancis yang terkenal, tinggal di London pada tahun 1901 ketika ia melihat Jembatan Waterloo di dekat rumahnya diselimuti asap tebal. Ia terinspirasi untuk menciptakan lukisan terkenal Jembatan Waterloo.
Polutan udara dibagi menjadi dua kategori utama: gas dan materi partikulat (PM). Polutan udara dihasilkan melalui dua cara utama: pertama, melalui emisi langsung polutan primer dari knalpot mesin pembakaran internal atau cerobong asap – termasuk gas-gas seperti nitrogen oksida (NOx) dan sulfur dioksida (SO2), dan materi partikulat seperti jelaga; dan kedua, melalui aksi kimiawi polutan primer di atmosfer dengan adanya sinar matahari dan kelembaban. polutan sekunder – termasuk ozon (O3) dan materi partikulat sekunder seperti sulfat – diproduksi. Hampir semua polutan udara asli berasal dari pembakaran bahan bakar batu bara. Seiring dengan berkembangnya masyarakat, emisi dari kendaraan sekarang menjadi sumber utama polusi udara, termasuk senyawa organik yang mudah menguap (VOC), materi partikel yang terhirup dan banyak gas iritan (NO2, SO2, O3). Ada semakin banyak bukti yang menghubungkan polusi udara dengan perkembangan penyakit alergi pernapasan. Polusi udara memiliki kerentanan yang lebih tinggi untuk kelompok-kelompok tertentu seperti orang tua atau anak-anak dengan asma atau penyakit paru obstruktif kronis (PPOK). Selain itu, karakteristik genetik tertentu juga dapat meningkatkan risiko penyakit setelah terpapar polutan udara. Polutan udara sering kali paling kuat dikaitkan dengan memburuknya patologi pernapasan akut. Misalnya, infeksi saluran pernapasan atas dan memburuknya PPOK. Paparan kronis terhadap polutan mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan normal mukosa hidung dan paru-paru dan menyebabkan perkembangan rinitis alergi dan asma. Polutan di lingkungan dapat menyebabkan respons yang diarahkan Th2 terhadap paparan awal alergen dan respons alergi yang dimediasi IgE setelah paparan ulang alergen berikutnya.
Sekarang secara umum diterima bahwa jumlah dan jenis polusi udara mempengaruhi perkembangan penyakit alergi. Hal ini didukung oleh studi epidemiologi di dua kota di Jerman: setelah mempelajari 7653 anak di Munich dan 2623 anak di Leipzig, Von Mutius dkk. menemukan bahwa kejadian rinitis alergi, asma, dan tes kulit positif terhadap alergen pada anak-anak di Leipzig masing-masing 2,7%, 3,9%, dan 18,2%, yang secara signifikan lebih rendah daripada kejadian pada anak-anak di Munich ( 8.6%, 5.9%, 36.7%). Kedua kota ini berbeda dalam profil polusi udaranya, dengan Leipzig didominasi oleh SO2 dari pembakaran batu bara, sedangkan Munich didominasi oleh emisi dari mobil. Pandangan mayoritas adalah bahwa polutan udara dapat secara langsung menyebabkan peradangan pada mukosa pernapasan, termasuk pelepasan sitokin inflamasi dan agregasi sel-sel inflamasi. Pada gilirannya, peradangan menghasilkan respons organisme yang ditingkatkan terhadap alergen. NOX, misalnya, merupakan polutan udara dalam dan luar ruangan yang penting dan juga merupakan zat prekursor (Prekursor) untuk produksi ozon. Peningkatan kadar NO2 di udara dapat menyebabkan berbagai gejala pernapasan (batuk, mengi, dahak berlendir, gejala bronkitis) Van Strien dkk. melaporkan bahwa risiko asma pada bayi yang terpapar NO2 tingkat tinggi (>17,4 ppb) dalam sampel bayi dalam satu tahun kelahiran di Inggris dengan riwayat asma dalam keluarga dan yang gejala pernapasannya tercatat adalah secara signifikan lebih tinggi daripada mereka yang terpapar konsentrasi yang lebih rendah (<5,1 ppb). Sebaliknya, White dkk. menunjukkan penurunan fungsi paru-paru yang signifikan pada anak usia sekolah dengan asma setelah 1 jam terpapar ozon 0,11 ppm.
Karena langkah-langkah perlindungan lingkungan terus diperkuat dan polusi industri di seluruh dunia terus ditekan hingga tingkat yang berbeda-beda, polutan udara utama pun berubah pada saat yang sama. Dalam beberapa tahun terakhir ini, terdapat minat yang semakin besar terhadap polusi yang disebabkan oleh partikel gas buang diesel (DEP), yang terdiri atas inti karbon di pusatnya, di mana berbagai bahan kimia dan logam teradsorpsi pada permukaannya. Sebagian besar DEP adalah partikel halus (diameter 0,1 hingga 2,5 μm) dan partikel ultrafine (diameter <0,1 μm). Namun demikian, beberapa DEP dapat dihubungkan bersama untuk membentuk polimer dengan ukuran dan bentuk yang berbeda, dan memiliki kisaran efek biologis yang lebih luas, karena membawa lebih banyak bahan kimia. Penelitian in vitro dan in vivo telah menunjukkan bahwa DEP dapat menginduksi atau memperburuk peradangan alergi pada hidung dengan (i) bertindak sebagai adjuvan, meningkatkan respons imun alergen dan meningkatkan produksi antibodi IgE; (ii) meningkatkan ekspresi mRNA reseptor histamin H1 pada sel epitel mukosa hidung dan sel endotel serta meningkatkan produksi interleukin (IL)-8 dan faktor perangsang koloni granulosit-makrofag (GMCF); dan (iii) meningkatkan ekspresi reseptor histamin H1 pada sel epitel mukosa hidung dan endotel. (3) Peningkatan transkripsi gen sel T-helper (Th) tipe 2 sitokin seperti IL-4, IL-5 dan IL-13, dan penurunan ekspresi mRNA interferon sitokin Th1 (IFN-γ), yang menyebabkan pergeseran respons imun ke arah tipe Th2; (4) Peningkatan transkripsi gen sel T-helper (Th) tipe 2 sitokin seperti IL-4, IL-5 dan IL-13, dan penurunan ekspresi mRNA interferon sitokin Th1 (IFN-γ), yang menyebabkan pergeseran respons imun ke arah tipe Th2. (4) Peningkatan adhesi eosinofil ke sel epitel mukosa hidung, yang mengakibatkan degranulasi dan pelepasan protein kationik eosinofil (ECP); (5) Peningkatan hiperresponsif jalan napas (AHR) dan hipersensitivitas mukosa hidung melalui stimulasi saraf sensorik. Selain itu, DEP memiliki efek imunologis langsung pada berbagai sel (Tabel 1).
Tabel 1: Efek langsung DBP pada berbagai sel jaringan
Tipe sel
Pengaruh DBP
Sel epitel hidung dan bronkial dan sel endotel
Peningkatan ekspresi sitokin (IL-8, eotaxin, RANTES, GM-CSF, IL-6)
Peningkatan ekspresi reseptor tipe histamin
Regulasi naik dari ekspresi ICAM-1
Eosinofil
Meningkatkan adhesi ke sel epitel hidung
Degranulasi eosinofil yang diinduksi
Sel mast
Peningkatan pelepasan histamin yang dimediasi IgE
Peningkatan produksi sitokin (IL-4, IL-6)
Granulosit basofilik
Menginduksi pelepasan histamin tanpa adanya IgE
Peningkatan produksi sitokin (IL-4)
Sel mononuklear darah perifer
Menginduksi produksi sitokin (produksi IL-8, RANTES, dan TNFα)
Sel B
Peningkatan produksi IgE setelah stimulasi IL-4 dan anti-CD40
Monosit-makrofag
Regulasi produksi sitokin dan penghambatan pelepasan prostaglandin E2
Mengenai efek biologis polutan udara, sebagian besar penelitian menunjukkan bahwa polutan udara bekerja pada makrofag, neutrofil, dan eosinofil di saluran udara untuk menghasilkan spesies oksigen reaktif (ROS) seperti superoksida, hidrogen peroksida, dan radikal hidroksil, yang berinteraksi dengan protein, lipid, dan DNA untuk menyebabkan oksidatif. stres), yang menyebabkan kerusakan sel. Sekarang diakui bahwa peradangan pada dasarnya adalah proses oksidatif. Telah ditunjukkan bahwa produksi superoksida dapat ditemukan dalam tes bronkial yang diinduksi alergen dan sebaliknya bahwa jumlah radikal oksigen dalam penelitian pada hewan berkorelasi dengan hiperreaktivitas saluran napas yang diinduksi antigen. Hidrogen peroksida, oksida nitrat dan karbon monoksida dalam udara yang dihembuskan dapat digunakan sebagai penanda tingkat peradangan saluran napas. Dengan demikian, polutan udara sering kali memiliki efek merusak ganda: secara langsung dengan menginduksi produksi ROS yang menyebabkan stres oksidatif, dan secara tidak langsung dengan meningkatkan respons peradangan, menghasilkan lebih banyak ROS dan peradangan yang lebih intens. Paparan jangka panjang saluran pernapasan terhadap polutan udara sering kali disertai dengan hilangnya komponen antioksidan dari mukosa saluran napas. Beberapa obat dengan efek antioksidan seperti vitamin C dan vitamin E dapat memberikan perlindungan terhadap reaksi paru-paru yang diinduksi ozon.
[Sejak tahun 1990-an, telah disarankan bahwa selain polusi udara, peningkatan penyakit alergi juga terkait dengan perubahan pola makan masyarakat Barat. Hal ini karena kejadian penyakit alergi telah meningkat dalam beberapa tahun terakhir di beberapa negara Eropa di mana polusi udara telah dikontrol secara signifikan, bahkan dengan adanya kualitas udara yang baik. Perubahan struktur diet ini memiliki tiga aspek utama.
1. Penurunan asupan makanan dengan aktivitas antioksidan dalam makanan
Asupan vitamin C. Vitamin C yang larut dalam air meningkatkan kapasitas antioksidan intraseluler dan ekstraseluler dengan mengais radikal bebas oksigen dan menghambat sekresi ion negatif superoksida oleh makrofag. Secara umum, sebagian besar penelitian telah menunjukkan bahwa asupan vitamin C yang cukup berkontribusi terhadap peningkatan ventilasi, tetapi beberapa penelitian telah menyebutkan hubungan antara vitamin C dan rinitis alergi, Rubin et al. menemukan penurunan 19% risiko asma pada anak-anak berusia 4-16 tahun dengan kadar vitamin C serum yang tinggi. Studi lain menunjukkan bahwa kadar vitamin C serum pada orang dewasa berhubungan negatif dengan perkembangan gejala mengi.
Asupan vitamin E. Vitamin E yang larut dalam lemak adalah penghalang utama kerusakan membran sel yang disebabkan oleh antioksidan. Tidak seperti vitamin C, selain efek antioksidannya, vitamin E memiliki efek imunomodulator. Telah disarankan bahwa asupan vitamin E berhubungan negatif dengan kadar IgE serum dan risiko pengembangan penyakit alergi pada orang dewasa.
Asupan buah. Buah-buahan mengandung sejumlah besar komponen antioksidan penting. Jumlah buah yang dikonsumsi dalam makanan sangat terkait dengan serangan asma, fungsi ventilasi, dan gejala pernapasan pada orang dewasa dan anak-anak. Sebuah studi tentang kesehatan dan gaya hidup menunjukkan korelasi positif antara nilai FEV1 pada orang dewasa dan jumlah buah segar yang dikonsumsi di musim dingin. Contoh lainnya adalah, asupan apel yang cukup setiap hari mengurangi risiko terkena asma hingga 30%.
Studi epidemiologi di atas telah menunjukkan korelasi negatif antara asupan antioksidan makanan dan perkembangan penyakit alergi, sementara banyak studi intervensi diet telah dilakukan. Misalnya, suplementasi vitamin C makanan telah digunakan untuk mengendalikan atau mencegah penyakit alergi. Namun, hasil dari sebagian besar penelitian ini mengecewakan - mereka menunjukkan efek yang terlalu kecil atau kurangnya signifikansi klinis.
2. Ketidakseimbangan asupan asam lemak tak jenuh ganda (PUFA).
Black dan Sharpe menulis bahwa perubahan saat ini dalam asupan asam lemak makanan paralel dengan peningkatan kejadian penyakit alergi. Di negara-negara industri, asupan makanan asam lemak jenuh (mentega dan lemak babi) telah menurun sebagai langkah kesehatan masyarakat untuk mengurangi penyakit kardiovaskular, sementara asupan asam lemak tak jenuh ganda n-6 (sebagian besar terkandung dalam margarin dan minyak nabati) telah meningkat. Berkurangnya asupan asam lemak tak jenuh ganda n-3 (PUFA), asam eicosapentaenoic (EPA) dan asam docosahexaenoic (DHA), yang kaya akan makanan ini, juga telah dikaitkan dengan perkembangan penyakit alergi. Aspek yang menggiurkan dari hipotesis ini adalah saran bahwa peningkatan asupan n-6 PUFA dalam margarin dan minyak nabati dan berkurangnya asupan n-3 PUFA dalam ikan meningkatkan kerentanan terhadap reaksi alergi dalam tubuh. Asam lemak tak jenuh ganda makanan yang paling umum adalah asam linoleat (n-6) dan asam linolenat (n-3), yang dimetabolisme oleh siklooksigenase dan lipoksigenase menjadi asam arakidonat, yang pada akhirnya menghasilkan mediator inflamasi seperti prostaglandin E2 (PGE2), tromboksan, dan leukotrien, yang meningkatkan peradangan alergi. Sebaliknya, meningkatkan asupan makanan asam linolenat n-3 membantu mengurangi produksi asam arakidonat dan PGE2. Hal ini karena asam linolenat secara kompetitif menghambat metabolisme asam linoleat melalui reaksi kaskade enzimatik tunggal. Sebaliknya, metabolitnya EPA-DHA mengurangi ekspresi gen dan menghambat aktivitas siklooksigenase-2.
Margarin memiliki asam linoleat n-6 20 kali lebih banyak daripada mentega, dan asupan margarin sangat terkait dengan perkembangan penyakit alergi. dunder melaporkan studi kasus-kontrol yang menyelidiki hubungan antara struktur makanan dan perkembangan penyakit alergi pada anak-anak berusia 3 sampai 18 tahun pada tahun 1980, dan ditinjau pada tahun 1986 dan 1989. Anak-anak dengan penyakit alergi mengonsumsi lebih banyak margarin dan lebih sedikit mentega daripada individu non-atopik. Dalam studi longitudinal, ditemukan bahwa individu atopik mengonsumsi lebih sedikit mentega dan ikan daripada anak-anak yang tidak memiliki penyakit tersebut. Selain itu, penyelidikan pada tahun 1986 dan 1989 menemukan bahwa anak-anak dengan dermatitis atopik telah mengurangi kadar serum EPA dan DHA. Total asupan lemak makanan berkorelasi positif dengan hiperresponsif saluran napas.
Semakin banyak, ada keinginan untuk mencegah perkembangan penyakit alergi dengan melengkapi diet dengan PUFA. Hal ini terlepas dari fakta bahwa sebagian besar penelitian telah memberikan hasil yang mengecewakan. Namun demikian, beberapa penelitian menunjukkan efek perlindungan dari terapi diet. Penggunaan suplementasi minyak ikan setelah lahir dan mengurangi asupan makanan n-6 PUFA menghasilkan penurunan yang signifikan dalam gejala mengi pada bayi atopik pada usia 18 bulan. Dalam kelompok 40 wanita hamil atopik yang diobati dengan suplementasi minyak ikan n-3 PUFA, tidak ada penurunan yang signifikan dalam proliferasi sel mononuklear darah tali pusat atau produksi sitokin yang diamati. Namun, ketika distimulasi dengan alergen kucing, penurunan yang signifikan dalam produksi IL-10 ditemukan pada kelompok ini. Tidak ada penelitian yang besar dan bukti yang cukup untuk mendukung atau menyangkal peran suplementasi PUFA makanan dalam mencegah penyakit alergi.
3. Menyusui
Menyusui sekarang diakui sebagai sumber nutrisi yang paling ideal untuk bayi. ASI tidak hanya bergizi, tetapi juga meningkatkan ikatan antara ibu dan bayi. Namun hubungan antara menyusui dan penyakit alergi masih menjadi perdebatan. Hal ini sebagian besar disebabkan oleh kompleksitas interaksi antara ASI dan lingkungan mikro usus bayi serta sistem kekebalan tubuh. Meskipun demikian, American Academy of Paediatrics dan European Societies of Paediatric Allergy and Clinical Immunology, Paediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition semuanya merekomendasikan menyusui sebagai bagian penting dari pencegahan reaksi alergi pada masa bayi. Ada bukti bahwa menyusui selama setidaknya 4 bulan setelah kelahiran secara signifikan mengurangi kejadian dermatitis atopik dan mengi pada masa bayi.
Hubungan antara perubahan pola makan dan penyakit alergi dapat dilihat: 1 Berkurangnya asupan makanan yang kaya antioksidan (buah, sayuran), peningkatan asupan makanan n-6 PUFA (margarin, minyak sayur) dan berkurangnya asupan makanan n-3 PUFA (ikan) dikaitkan dengan peningkatan kejadian asma dan dermatitis atopik. 2 Asupan vitamin C, E, karotenoid, selenium dan buah dikaitkan secara negatif dengan perkembangan penyakit alergi seperti asma. 3 Kekurangan komponen antioksidan dalam makanan dapat mempengaruhi perkembangan penyakit alergi. Mekanismenya termasuk berkurangnya mekanisme imunomodulator dan antioksidan.4 Asupan diet antioksidan dan lipid mungkin penting dalam mencegah timbulnya reaksi alergi pada wanita selama kehamilan dan awal masa bayi.5 Menyusui mungkin berguna dalam mengurangi kejadian penyakit alergi selama masa bayi.
[Hipotesis infeksi-kebersihan] telah melihat peningkatan kejadian penyakit alergi selama dekade terakhir atau lebih, sementara kejadian penyakit menular telah menurun secara signifikan. Hal ini telah dikaitkan dengan peningkatan sistem perawatan kesehatan dan kebersihan yang lebih baik, terutama di negara-negara maju. strachan mencatat bahwa risiko mengembangkan reaksi alergi dan asma berkorelasi negatif dengan jumlah anggota rumah tangga. Hal ini tampaknya disebabkan oleh fakta bahwa kebersihan yang lebih baik di rumah telah mengurangi kemungkinan infeksi silang antara saudara kandung, yang menyebabkan peningkatan penyakit alergi. Hal ini menyebabkan pengembangan "hipotesis kebersihan" pada tahun 1989. Menjelaskan hipotesis higiene memerlukan pemahaman tentang perkembangan sistem kekebalan tubuh. Pada awal kehidupan, ketika sistem kekebalan tubuh belum matang, janin ditandai dengan respons dominan Th2. Hal ini meningkatkan risiko timbulnya reaksi metabolik setelah terpapar alergen. Menurut hipotesis higiene, infeksi oleh virus atau bakteri menghasilkan sitokin tipe Th1 seperti IFN-γ dan IL-12, yang menurunkan respons imun tipe Th2. Disarankan bahwa paparan berulang terhadap rangsangan mikroba di awal kehidupan dapat merangsang sistem kekebalan tubuh yang belum matang menuju fenotipe Th1, sehingga mengurangi risiko pengembangan penyakit alergi. Namun demikian, infeksi mikroba juga dapat menyebabkan eksaserbasi penyakit alergi. Infeksi saluran napas bagian bawah seperti yang disebabkan oleh virus syncytial pernapasan, virus rubella dan bakteri pertusis diketahui dapat meningkatkan risiko berkembangnya asma pada anak usia dini. Sebuah penelitian yang lebih besar juga menunjukkan bahwa infeksi virus rubella tidak memberikan perlindungan terhadap penyakit alergi, tetapi sangat terkait dengan perkembangan penyakit alergi. Oleh karena itu, diperlukan lebih banyak studi epidemiologi longitudinal untuk mengklarifikasi dampak infeksi mikroba di masa kanak-kanak terhadap perkembangan sistem kekebalan tubuh dan patologi penyakit alergi.
"Hipotesis higiene" adalah salah satu penjelasan yang paling meyakinkan hingga saat ini untuk peningkatan insiden penyakit alergi dalam konteks meningkatnya "westernisasi" gaya hidup. Telah disarankan bahwa fenomena ini adalah hasil dari stimulasi kronis Toll like receptors (TLRs) pada permukaan sel kekebalan alami. Sebagai hasil dari peningkatan industrialisasi global dan perubahan gaya hidup, paparan terhadap mikroorganisme berkurang selama masa bayi, yang pada gilirannya mengurangi stimulasi TLR pada permukaan sel dendritik dan sel NK, yang mengakibatkan berkurangnya produksi berbagai sitokin seperti IL-12, IFN-α dan IFN-γ. Sitokin-sitokin ini tidak hanya mendorong perkembangan sel TH1, tetapi juga menghambat aksi sel Th2. Pada gilirannya, pengurangan sitokin-sitokin ini dapat menyebabkan respons kekebalan Th1 ke Th2 yang miring, yang menyebabkan peningkatan insiden penyakit alergi.
Baru-baru ini, penemuan sel T regulator (Treg) telah memberikan makna yang lebih kaya pada "hipotesis kebersihan": Sel Treg adalah subset spesifik sel T dengan fungsi imunosupresif yang ditemukan pada akhir abad terakhir dan memainkan peran penting dalam memediasi toleransi kekebalan perifer. Sel Treg secara selektif mengekspresikan TLR-4, TLR-5, TLR-7 dan TLR-8, dan stimulasi sel-sel ini dengan LPS dosis tinggi menginduksi proliferasi mereka dan meningkatkan aktivitas supresif mereka. Dengan demikian, stimulasi mikroba kronis jangka panjang dapat mengurangi respons tubuh terhadap alergen dengan menginduksi aktivitas imunosupresif pada sel Treg, dan pengurangan fungsi sel Treg karena berkurangnya stimulasi oleh patogen eksternal setelah gaya hidup 'kebarat-baratan' dapat berkontribusi pada perkembangan penyakit alergi.