Mikrobitoksiinit sisäympäristössä. Martin Täubel ja Anne Hyvärinen

Transkriptio

1 Mikrobitoksiinit sisäympäristössä Martin Täubel ja Anne yvärinen

2 Mykotoksiinit sienien sekundaarimetaboliitit Mycos (Greek) = sieni Toxicum (Latin) = toksinen Tällä hetkellä >300 erilaista mykotoksiinia identifioitu MUTTA Arvioitu, että jopa noin erilaista mykotoksiinia luonnossa (arvio sienilajeista: arvio sienien sekundaarimetaboliiteista: )

3 Mykotoksiinit sienien sekundaarimetaboliitit C 3 C 3 3 C Mikrobit voivat tuottaa, jos ovat metabolisesti C 3 aktiivisia 3 C C 3 C 2 I Ac Ac 3 C C 3 C 2 C 3 Eivät ole rakennekomponentteja, toimivat kasvu- ja kehitysprosesseissa Kaksi biologista pääfunktiota: Luontaiset funktiot, jotka liittyvät kasvuun, C lisääntymiseen, erilaistumiseen... Toimia ulkoisia uhkia vastaan; organismien välinen kilpailullinen interaktio C 3 C C Me C 3 C Me C C 3 C C 3 C 2 I Ac N 2

4 3 C Mykotoksiinit sienien sekundaarimetaboliitit, jotka voivat aiheuttaa terveysriskejä C 3 C 2 C 3 C 3 Alhainen molekyylipaino, pysyviä, eihaihtuvia Vaihtelevia kemiallisia rakenteita Vaihtelevia biologisista aktiivisuutta ja vaikutuksia: maksatoksisia, munuaistoksisia, neurotoksisia, ; solutoksisia, karsinogeenisia, immunosuppressiivisia, tulehdusvaikutuksia, 3 C 3 C C 3 C 3 3 C 3 C C 3 C 2 I Ac C 3 C 2 I Ac Ac C 3 Suurin osa tiedosta perustuu ravinnon kautta tapahtuvaan altistumiseen C C C Me Me C N 2 C C

5 Bakteerien sekundaarimetaboliitit Bakteerit tuottavat valtavan määrän bioaktiivisia sekundaarimetaboliittejä (1999: ~ kuvattu; 500 uutta /vuosi) Useat farmakologisesti aktiivisia ja käytetään farmaseuttisissa tuotteissa antibiootit (> 6000; mm. tetrasykliinit,..) Kasvainlääkkeet (mm. aktinomysiini,..) Immunosuppressiiviset lääkkeet (eg. polyketidit,..) Ensyymi-inhibitorit Antiparasiittiset tuotteet

6 Mitä tiedämme mikrobitoksiineista sisäympäristöissä 1/3 1. Useat sieni- ja bakteerilajit voivat kasvaa rakennusmateriaaleissa; - Kosteus on periaatteessa ainut kasvua rajoittava tekijä - Näiden mikrobien joukossa on potentiaalisia toksiinien tuottajia (toksiinien tuotto osoitettu laboratorioolosuhteissa)

7 Mitä tiedämme mikrobitoksiineista sisäympäristöissä 2/3 2. Mikrobit tuottavat mykotoksiineja rakennusmateriaaleissa niin kokeellisissa kuin luonnollisissakin olosuhteissa Mykotoksiinien tuotto materiaaleilla on/riippuu: - Laji- (kanta-) spesifistä - Kasvualustasta - Kasvuolosuhteista (LT, R,..) - kilpailusta/yhteisvaikutuksesta muiden mikrobien kanssa Nielsen, 2000 Bloom et al., 2007, 2009 Vishwanath et al., 2009

8 Mitä tiedämme mikrobitoksiineista sisäympäristöissä 2/3 3. Mykotoksiinit vapautuvat ilmaan sieniitiöiden ja rihmaston frakmenttien mukana ja ihminen voi altistua Brasel et al. 2005; Charpin-Kadouch et al. 2006; Gottschalk et al. 2008; Polizzi et al ; Bloom et al. 2009; etc. Rihmaston frakmenttien pitoisuudet (< 0.3 µm) suurempia kuin mitatut itiöpitoisuudet (Gorny et al. 2002, Cho et al. 2005) itiöpitoisuusmittaukset aliarvioivat mahdollista sieni- ja mykotoksiinialtistumista S. chartarum frakmenttien depositio hengitysteihin >200x suurempaa kuin itiöiden depositio; lapsilla suhde vielä suurempi (Cho et al. 2005)

9 Miksi tutkimme mikrobitoksiineja? Vain vähän tutkittua tietoa, vain muutamista toksiineista Ei systemaattisia tutkimuksia toksiinien yhteydestä terveyteen Vaihe 1: Kerätään tietoa mikrobitoksiinien esiintymisestä mitkä löydökset normaaleja' identifioidaan yhdisteet, jotka liittyvät kosteusvaurioihin ja (terveyteen) - "short list" Vaihe 2: Kerätään tietoa altistumistasoista ja tutkitaan toksiinien vaikutusta terveyteen Vaihe 3: Sisäympäristöjen mikrobialtistumisen riskinarviointi 9

10 ITEA ealth Effects of Indoor Pollutants: Integrating microbial, toxicological and epidemiological approaches 66 koulua Suomessa, Alankomaissa ja Espanjassa > 700 laskeutuneen pölyn näytettä luokista ja muista tiloista

11 Vaihe 1: Multi-metaboliittimetodi PLC/ESI-MS/MS sisältää tämä hetkellä ~300 sieni- ja bakteerimetaboliittia Vishwanath et al. 2009; Anal Bioanal Chem

12 Enemmän mikrobitoksiineja, suurempina pitoisuuksina vaurioituneissa kouluissa all metabolites Rank sums p- value metabolites Index vs. reference school buildings metabolites metabolites >0.1 pg cm -2 >1.0 pg cm -2 >10 pg cm -2 Rank p- Rank p- Rank p- sums value sums value sums value all countries reference combined index Spain reference index The reference Netherlands index Finland reference index * Wilcoxon-Mann-Whitney test using rank sums for number of toxins in a sample Peitzsch et al (hyväksytty)

13 42-58% näytteistä positiivisia; 30 eri yhdistettä havaittiin metaboliittien esiintymisprevalenssi n. <10% (paitsi emodiinillä, enniatiineillä) pieniä eroja metaboliittien profiileissa ja esiintymisessä Suomen, Espanjan ja Alankomaiden välillä Indeksikouluissa enemmän metaboliitteja, mutta yksittäisten yhdisteiden välillä vain muutamia eroja Joitakin sisäilmaan liittyviä toksiineja esiintyi vain indeksikouluissa Peitzsch et al (hyväksytty) tausta toksiinit liittyvät ulkolähteisiin?

14 otes omeloukku ja terveysseuranta

15 Mikrobimetaboliittien esiintyminen vaurioituneiden kotien rakennusmateriaali- ja pölynäytteissä Sampling Microbial toxins in building materials and dust samples of the same home location Building materials Dust bag dust Floor dust Airborne settled dust Alternariol, Alternariolm., bacterial toxin, Beauvericin, bacterial Beauvericin, ome 2 Apicidin, Emodin, Emodin, Enniatin toxin, Emodin, bacterial toxin, Enniatin A, Enniatin B, B Enniatin B, Equisetin Enniatin B Festuclavin, Mycophen. acid ome 3 ome 6 ome 9 Beauvericin, bacterial toxin, Emodin, Enniatin A, Mycophen. acid, chratoxin A, Viridicatin, Valinomycin Beauvericin, bacterial toxin, Emodin, Enniatin B, Mycophen. acid, chratoxin A, Sterigmatocystin Altenuene, Alternariol, Alternariolm., Beauvericin, Chaetoglob., Emodin, Enniatin A1, Equisetin, ydr. Fumonisin B1, Kojic acid, Macrosporin, Physcion, Sterigmatocystin Beauvericin, bacterial toxin, Emodin, Enniatin B, Equisetin, Physcion bacterial toxin, Emodin, Enniatin B Beauvericin, Emodin, Enniatin A1, Equisetin, Enniatin B, Physcion bacterial toxin, Emodin, Enniatin B Beauvericin, bacterial toxin, Emodin, Enniatin B Altenuene, Alternariolm., Chaetoglob., Emodin, Enniatin A1, Equisetin, Enniatin B, Sterigmatocystin bacterial toxin, Emodin, Enniatin B Beauvericin, bacterial toxin, Enniatin B n.a.

16 Mikrobimetaboliittien esiintyminen vaurioituneiden kotien rakennusmateriaali- ja pölynäytteissä Prevalence (%) of microbial metabolites in samples of building materials Mineral Paper Gypsum fibres* based based N = 10 N = 6 N = 5 Wood based N = 14 ther N = 7 Prevalence (%) of microbial metabolites in dust samples Dust bag Floor Settled dust dust airborne N = 7 N = 13 dust N = 7 verall prevalence (%) N = 69 Fungal metabolites Emodin Enniatin B Beauvericin Equisetin Physcion Sterigmatocystin Meleagrin Chaetoglobosin A Enniatin A Stachybotrylactam Bacterial metabolites Chloramphenicol Valinomycin Täubel et al. 2011

17 Korjausten vaikutus mikrobimetaboliittien esiintymiseen pölyssä ng/g dust Metabolite content of vacuumed floor dust before and after renovation - home Before After 0,1 Altenuene AME Equisetin Enn A1 Enn B Emodin Chaetoglobosin A Sterigmatocystine

18 Korjausten vaikutus mikrobimetaboliittien esiintymiseen pölyssä ng/g dust Metabolite content of vacuumed floor dust before and after renovation - example home Before After 0,1 Beauvericin Andrastin A Physcion Enn B1 Enn B Enn A1 Emodin Chlamydosporal Sterigmatocystine

19 Tarvitaan kokonaisvaltainen riskinarvio Mitä mikrobitoksiineja esiintyy sisäympäristöissä Mitkä yleisimmät ja tärkeimmät toksiinit vauriorakennuksissa Millaisina pitoisuuksina mikrobitoksiineja esiintyy Mikrobitoksiinien yhteys terveyshaittoihin Mikrobitoksiinien toksikologinen merkitys Vähän tietoa inhalaatio-altistumisesta, vain muutamista toksiineista Alhaiset pitoisuudet tulehdusvasteita hiirimallissa useilla mykotoksiineilla tosi elämän pitoisuuksilla (Miller et al. 2010) Synergistiset vaikutukset, interaktiot.

20 Tämän hetken johtopäätökset toksiinimittauksista Sisäilman pitoisuudet erittäin pieniä, vaihtelevat Terveyshaitan ja riskin arviointi vaikeaa Käytännön mittausmenetelmät vasta kehitteillä; vaikutuksista ihmisiin ei tutkittua tietoa Toisaalta, koska toksiineja esiintyy yleisesti ja ne ovat potentiaalinen terveyshaitta yvä periaate suhtautua rakennuksen homekasvuun: omekasvu voi olla toksista, varottava altistumista, home poistettava ja syy kosteusvaurioon korjattava