Úvod

Aspergillus jsou vláknité houby, které se běžně vyskytují v půdě, rozkládající se vegetace, a semena a zrna, kde se jim daří jako saprofyty. Druhy Aspergillus mohou být občas škodlivé pro člověka . Většina druhů Aspergillus se vyskytuje v celé řadě prostředí a substrátů na Zemi po celý rok . Pouze několik známých druhů je u lidí považováno za důležité oportunní patogeny .

Polyfázická taxonomie měla zásadní vliv na druhové koncepty rodu Aspergillus. Rod byl rozdělen do 22 odlišných částí; Aspergillus, Fumigati, Circumdati, Terrei, Nidulantes, Ornati, Warcupi, Candidi, Omezení., Ústí, Flavipedes, a Versicolores obsahovat klinicky relevantní druhy (5). Ačkoli v rodu existuje více než 200 známých druhů, jen malý počet z nich je spojen s infekcemi u lidí .

u lidí je Aspergillus fumigatus nejčastějším a život ohrožujícím vzdušným oportunním houbovým patogenem, který je zvláště důležitý u imunokompromitovaných hostitelů . Vdechování spór a. fumigatus (conidia) do plic může způsobit mnohočetná onemocnění, která závisí na imunologickém stavu hostitele u lidí. Mezi tato onemocnění patří invazivní plicní aspergilóza, aspergilom a různé formy onemocnění přecitlivělosti, jako je alergické astma, přecitlivělost, pneumonitida a alergická bronchopulmonální aspergilóza (ABPA) .

existují značné obavy ohledně možných zdravotních výsledků expozice biologickým materiálům existujícím ve vzduchu . Formy představují důležitou hrozbu pro lidské zdraví; jejich účinky sahají od středně závažných alergií a těžkého astmatu až po diseminované infekce. Vystavení plísní ve vnitřních místech není obvykle považován za specifický rizikový faktor v etiologii houbových chorob, pokud nějaké speciální podmínky jsou přítomny, které jsou nezbytné pro specifické infekce.

plísňové infekce, které jsou zvláště agresivní vůči tkáním, jsou omezeny na imunokompromitované jedince (např. hospitalizované pacienty). Druhy Aspergillus jsou všudypřítomnou plísní v domácím a nemocničním prostředí. Pokojové rostliny představují přirozené prostředí pro růst těchto hub ; nicméně, jen málo doporučení byly provedeny o to, aby známé zdroje plísňové množení (rostlin a květin) v krytých místech.

několik studií již dříve odhalilo, že vystavení vnitřním, vzduchem přenášeným houbám z budov poškozených vlhkostí může mít nepříznivé účinky na zdraví . Aspergillus je jednou z dobře zdokumentovaných forem, o nichž je známo, že způsobují zdravotní problémy. Formy, jako je Aspergillus, mohou nepříznivě ovlivnit lidské zdraví na základě toxicity, alergie a infekce . Je známo, že některé druhy Aspergillus jsou schopné produkovat sekundární metabolity nebo mykotoxiny . Vdechování vysokých koncentrací smíšených organických prachů, včetně mykotoxinů, těkavých organických sloučenin (VOC) a alergenů (glukanů), je spojeno se syndromem sick building .

tento článek je přehled studií provedených na druhu Aspergillus ve vnitřním prostředí; ukázalo se, že tyto druhy jsou celosvětově ohroženy pracovním a veřejným zdravím. Zahájili jsme naše pátrání po přezkoumání všech anglicky odkazy zveřejněny v databázi PubMed (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed), během 1965-2015, pomocí následujících klíčových slov: „Aspergillus“, „vnitřní prostředí“, „alergie“, „povolání“, „těkavé organické látky“ a „mykotoxiny“. Poté, co jsme zkontrolovali tuto počáteční sérii zpráv, naskenovali jsme jednotlivé odkazy uvedené v každé publikaci, abychom našli další kazuistiky.

patogenita Aspergillus

produkce mykotoxinů

druhy Aspergillus vylučují do svého prostředí četné sekundární metabolity známé jako mykotoxiny . Mykotoxiny jsou produkovány během po sobě jdoucích enzymatických reakcí přes několik biochemicky jednoduché zprostředkovatel produktů z primárního metabolismu acetáty, mevalonates, malonites, a některé aminokyseliny. Aspergillus produkuje některé z nejvýznamnějších známých mykotoxinů včetně aflatoxinu, gliotoxinu a ochratoxinu A . Sekundární metabolit gliotoxin vzbudil největší zájem o a. fumigatus kvůli jeho silným imunosupresivním a cytocidním vlastnostem a skutečnosti, že může být snadno detekován během experimentální infekce a v séru od pacientů s aspergilózou . Nicméně specifické role jiných toxinů v patogenezi aspergilózy jsou dobře definovány.

plísňové metabolity mohou také narušit fagocytární funkce, které by normálně zničily konidiální a hyphalové formy. Gliotoxin snižuje adherenci a fagocytózu houbových prvků; aflatoxin ovlivňuje fagocytózu, intracelulární zabíjení a spontánní produkci superoxidu. Vazba komplementu a aktivace vázaných opsoninů, které normálně zvyšují fagocytózu, jsou ovlivněny také aflatoxinem, což činí houbové prvky méně náchylné k destrukci . V jiné studii Niyo et al. použití králičího modelu prokázalo, že toxin T2 snížil fagocytózu a. fumigatus conidia alveolárními makrofágy, čímž se zvýšila závažnost experimentální aspergilózy. Khoufache et al. ukázalo se, že verrukulogen, další mykotoxin produkovaný a. fumigatus, upravil elektrofyziologické vlastnosti lidské a prasečí epitelové buňky, které by mohly zpomalit ciliární bití a poškození epitelu vliv na kolonizaci A. fumigatus v dýchacích cestách.

Přizpůsobení obratlovců hostitelů.

Aspergillus druhy mají univerzální vlastnosti, které jim umožní přežít v různých podmínkách prostředí; druh je všudypřítomné houbového patogenu v širokém spektru hostitelů včetně lidí a zvířat . Aspergillus fumigatus conidia, ve srovnání s konidií většiny ostatních forem, jsou účinněji rozptýleny ve vzduchu . Dokonce i mírné proudy vzduchu mohou rozptýlit konidie kvůli jejich pozoruhodné hydrofobnosti. Tyto vzdušné konidie jsou chráněny před ultrafialovým zářením vzhledem k přítomnosti melaninu v jejich buněčných stěnách .

Aspergillus fumigatus lze izolovat z širokého spektra podmínek prostředí při optimální teplotě 37°C (rozmezí: 12-65°C )a pH růstových míst mezi 2,1 a 8,8. Thermotolerance usnadňuje růst houby nejen v rozkládající se organické hmoty (její primární ekologická nika), ale také v rámci savčí nebo ptačí dýchacích cest. Aspergillus fumigatus se běžně vyskytuje v kompostu, dynamickém prostředí, které prochází značnými výkyvy teploty a intenzivní mikrobiální aktivitou. Schopnost prosperovat v tomto stanovišti vyžaduje značnou úroveň termotolerance, o které se předpokládá, že přispívá k virulenci . Tyto vlastnosti mohou být se vyvinul v reakci na konkurenci v rámci ekologické niky organismu a je nepravděpodobné, že odrážejí specifické úpravy proti obratlovců hostitelské obranné mechanismy.

kromě toho, přítomnost různých glycosylhydrolases , skupina extracelulární proteinázy v. A. fumigatus genomu, potvrzuje schopnost houby rostou tím, že degradují polysacharidy z rostlinných buněčných stěn a získávání dusíku zdrojů zpřístupněných prostřednictvím degradace proteinových substrátů .

fyzické vlastnosti conidia povolit. A. fumigatus dosáhnout a dodržovat epitelu dýchacích cest a distální částí dýchacího traktu účinněji než jiné druhy hub s podobnými velikosti spór . Aspergillus fumigatus konidie jsou kulovité, aby subglobose s velikostí (2-3.5 µm) dostatečně malé, aby se vyhnula očista sliznic odbavení a dosáhnout dolních dýchacích cest. Kromě toho přítomnost melaninu v konidiální stěně a vysoce negativně nabité zbytky kyseliny sialové přispívají k ochraně a. fumigatus proti reakcím hostitelských buněk .

podobně jako mnoho jiných infekčních onemocnění je vývoj infekcí Aspergillus závislý na prodloužených interakcích mezi patogenem a hostitelem. K invazi do tkání zvířat, Aspergillus spoléhají na koordinované expresi celé řady genů zapojených do růstu hub včetně nepohlavní stádia klíčení, buněčné stěny a sestavy, thermotolerance, získávání živin, a odolnost vůči nepříznivým podmínkám jako je například oxidační stres. Během patogeneze Aspergillus byly pozorovány různé typy stresu, které způsobují plísňové reakce na překonání stresu a mohou být spojeny se zvýšenou virulencí a perzistencí plísní .

Aspergillus alergeny a alergie

houby jsou jedním z nejdůležitějších a nejrozšířenějších producentů alergenů. Odhaduje se, že téměř 50% lidí během svého života vyvine alergické příznaky na houby . Je však třeba poznamenat, že plísně nejsou převládajícími alergeny a že venkovní houby jsou důležitější než vnitřní. Alergické reakce většiny lidí jsou omezeny na rinitidu a astma. Aby se snížilo riziko progrese nebo zesílení alergie, houby nesmí růst ve vnitřním prostředí. Houbová kolonizace v domácnostech, školách nebo kancelářích musí být detekována a vymazána, než vlhkost usnadní růst těchto hub .

v etiologii astmatu se předpokládá, že houbové alergeny jsou méně významné než prach existující v domácnostech; nicméně odstranění hub z obytných prostředí může zlepšit astma. Studie ukázaly, že existuje souvislost mezi exacerbací astmatu u dospělých a vysokými koncentracemi indoor Aspergillus spp. a jejich alergeny . Podle stávající literatury je počet houbových kolonií v domovech, které poskytují zdravotní péči pro astmatické děti, vyšší, zejména v dětských postelích a místnostech, ve kterých děti tráví většinu času .

Podle oficiálních stránkách alergeny (www.allergen.org), několik druhů Aspergillus včetně A. fumigatus, A. niger, A. flavus, a. oryzae, jsou alergičtí. K dnešnímu dni bylo identifikováno 21 známých a 25 předpovězených alergenů a. fumigatus . Dva alergeny, Asp fl18 a Asp fl 13, byly detekovány v A. flavus a čtyři alergeny byly identifikovány pro A. oryzae: ASP lipáza, ASP o laktáza, Asp o 21 a Asp o 13 .

citlivost na Aspergillus souvisí s alergickými onemocněními . Aspergillus může být významným zdrojem vnitřních alergenů . Ve studii Jaakkola et al., specifický IgE na a. fumigatus významně souvisel s astmatem u dospělých . Několik studií prokázalo, jak vlhkost a pozorovatelný růst hub v domech mohou poškodit zdravé lidské dýchací systémy (49-51).

výše uvedené studie odhalily významný vztah mezi vlhkostí obytné prostředí a růst plísní ve vnitřním prostředí, dýchací obtíže, astma a respirační příznaky. Závažnost astmatu a průměrný počet příznaků potvrzují jeho souvislost s obsahem vlhkosti a růstem hub.

u adolescentů odhalila citlivost na inhalační alergeny vyšší míru IgE ve srovnání s ekologicky inhalačními alergeny během prvních let života (50). Po citlivosti na srst koček a psů je citlivost na prach v domácnostech během dětství důležitou podmínkou v západních zemích . Distribuce a lékařský význam citlivosti na houby je u mladých pacientů stále neznámý.

citlivost na domácí prach, dětské respirační příznaky a možné houbové alergeny mohou být důsledkem života ve vlhkých domech . Nedávno vědci zkoumali vztah mezi koncentrací vzdušných plísňových spór a zdravotními výsledky u dětí. Expozice konkrétním druhům hub ve vnitřním prostředí v zimě se ukazuje jako rizikový faktor pro astma, atopii a respirační příznaky u dětí .

Abnormální alergické syndromy, jako ABPA a alergické plísňové rinosinusitida, a alergické reakce na plísně, ve vnitřním prostředí může být způsobena IgE nebo IgG, z nichž oba jsou spojeny s expozicí plísní ve vnitřním prostředí, i když plísně, ve vnitřním prostředí, nejsou považovány za rizikové faktory pro tyto podmínky .

houby mohou obsahovat alergeny, toxiny a příležitostně infekční složky. je známo, že β-D-glukany, které tvoří strukturní sloučeniny většiny buněčných stěn hub, stimulují makrofágy a neutrofily. Tyto sloučeniny jsou účinnými markery povrchů obsahujících houbové shluky na prašných površích . Bylo hlášeno, že houbové glukany, zejména (1→3)-ß-glukany, hrají zásadní roli jako induktory chronických plicních onemocnění . Glukany mohou být také spojeny se známkami nespecifického zánětu. Ve vodě nerozpustná forma glukanu způsobuje zpožděnou odpověď, pokud jde o snížené hladiny makrofágů a lymfocytů v plicní stěně .

hladiny glukanu nad 1 ng / m3 způsobují příznaky, jako je chronická bronchitida, bolest kloubů, svědění nosu, tlak na hrudi a tíha v hlavě . Thorn a Rylander navrhli, aby glukan mohl být použit jako marker pro identifikaci rizika zánětu dýchacích cest . Beijer et al. bylo zjištěno, že respirační problém s β-glukany může ovlivnit zánět dýchacích buněk, což by mohlo souviset s dlouhodobým vystavením houbám uvnitř domů. Houby jsou všudypřítomné a jejich vystavení je nevyhnutelné; proto může expozice houbám přímo nebo nepřímo ovlivnit lidskou pohodu.

podle studie společnosti Skoner může expozice houbám u citlivých lidí vést k zánětu nosní sliznice zprostředkovanému IgE a uvolnění histaminu. Dlouhodobé vystavení houbám může vést k chronickým příznakům nosorožců, které nejsou primárně alergické, ale způsobují podráždění .

příznaky alergické rýmy, které se podobají chronickým příznakům nosu, jsou do značné míry spojeny se syndromem nemocných budov. Kromě toho mohou houby hrát roli ve vývoji onemocnění, ale toto rozlišení může být obtížné prokázat. I když existuje obecný názor, že plísně produkují řadu špatně definované alergenů a antigenů, došlo k významnému zlepšení v identifikaci důležité alergeny z několika druhů plísní; více než 25 alergeny byly hlášeny z a. fumigatus sám .

klonovaný alergeny Aspergillus, včetně proteiny tepelného šoku, serin a ribozomální proteázy, enolases, a cytotoxiny Asp f1, mají širokou škálu biologických funkcí. Asp f1, který je homologní s mitogilinem a a-sarcinisem, je hlavním alergenem a. fumigatus s molekulovou hmotností 18 kDa; cytotoxické a ribonukleázové účinky jsou exprimovány a. fumigatus a a. restrictus. Tento alergen se nenachází ve sporech a je vylučován hojně, jak klíčí a.fumigatus. Přibližně 85% pacientů citlivých na a. Fumigatus produkuje IgE protilátku proti Asp f1. Měření protilátky IgG anti-Asp f1 lze použít jako marker kolonizace a. fumigatus u pacientů s cystickou fibrózou, ABPA a aspergilomem . Asp f1 byl také použit k posouzení reaktivity T-buněk u pacientů s ABPA.

Těkavých organických sloučenin,

Mikroorganismy produkují velké množství těkavých mikrobiální organické sloučeniny (MVOCs) včetně alkoholy, aldehydy, ketony, estery, stejně jako síra a oxid sloučeniny. Mvoc jsou v zásadě považovány za produkty primárního metabolismu během syntézy DNAs, aminokyselin a mastných kyselin. Ačkoli rozdíl mezi primárním a sekundárním metabolismem není jasný, Mvoc se mohou tvořit během obou fází. Produkty MVOCs silně závisí na substrátu a podmínkách prostředí; různé sloučeniny, které definují Mvoc, mohou mít nemikrobiální původ .

předpokládá se, že plísňové VOC (FVOCs) mohou způsobit bolesti hlavy, nedostatek koncentrace, nepozornost a závratě. Aspergillus versicolor je jedním z hlavních výrobců těchto sloučenin. Některé další běžné druhy Aspergillus, které rostou ve vnitřních prostředích, včetně A. fumigatus, A. sydowii, A. flavus, a. niger, vyrábět FVOCs, stejně . Někteří lidé, jako jsou astmatici, mohou reagovat na nižší koncentrace Mvoc ve srovnání s jinými jedinci.

Epidemiologické studie na FVOCs hlášeny pozitivní vztah mezi FVOCs ve vnitřním prostředí a astma nebo alergie . Dřívější studie prokázaly, že těkavé metabolity nalezené v houbách kulturách, jako je a. fumigates, jsou detekovatelné v dechu pacientů kolonizovaných nebo infikovaných hub . Zatím málo vědecké pozornosti byla zaměřena na diagnostické potenciál Voc produkované mikroorganismy, i když tyto mikroorganismy jsou široce používány v přírodě pro komunikaci a jako chemo-atraktanty rostlinami a hmyzem; vůně bakterií však byla dobře zdokumentována lidskými pozorovateli.

mohou existovat další těkavé metabolity produkované a. fumigatus, které mohou být klinicky užitečné. Podle současných výsledků mohou být Mvoc nejlepší markery nadměrné vlhkosti a možné kontaminace houbami; jejich účinky na zdraví však zůstávají nejasné.