Introduzione

Le specie di Aspergillus sono funghi filamentosi che si trovano comunemente nel suolo, nella vegetazione in decomposizione e nei semi e nei cereali, dove prosperano come saprofiti. Le specie di Aspergillus possono essere occasionalmente dannose per l’uomo . La maggior parte delle specie di Aspergillus si trovano in un’ampia varietà di ambienti e substrati sulla Terra durante tutto l’anno . Solo poche specie ben note sono considerate importanti patogeni opportunisti nell’uomo .

La tassonomia polifasica ha avuto un impatto importante sui concetti di specie nel genere Aspergillus. Il genere è stato suddiviso in 22 sezioni distinte; Aspergillus, Fumigati, Circumdati, Terrei, Nidulantes, Ornati, Warcupi, Candidi, Restritti, Usti, Flavipedes e Versicolores contengono specie clinicamente rilevanti (5). Sebbene ci siano più di 200 specie conosciute nel genere, solo un piccolo numero di esse è associato a infezioni nell’uomo .

Nell’uomo, l’Aspergillus fumigatus è il patogeno fungino opportunistico aereo più comune e pericoloso per la vita, che è particolarmente importante tra gli ospiti immunocompromessi . L’inalazione delle spore di A. fumigatus (conidi) nei polmoni può causare malattie multiple, che dipendono dallo stato immunologico dell’ospite nell’uomo. Queste malattie includono aspergillosi polmonare invasiva, aspergilloma e diverse forme di malattie da ipersensibilità come asma allergico, ipersensibilità, polmonite e aspergillosi broncopolmonare allergica (ABPA) .

Vi è una notevole preoccupazione per i potenziali risultati sanitari dell’esposizione a materiali biologici esistenti nell’aria . Le muffe costituiscono un’importante minaccia per la salute umana; i loro effetti vanno da allergie moderate e asma grave a infezioni disseminate. L’esposizione alle muffe nei posti dell’interno non è considerata tipicamente un fattore di rischio specifico nell’eziologia delle malattie fungine a meno che alcune circostanze speciali siano presenti che sono essenziali per le infezioni specifiche.

Le infezioni fungine che sono particolarmente aggressive per i tessuti sono limitate a individui immunocompromessi (ad esempio, pazienti ospedalizzati). Le specie di aspergillus sono una muffa onnipresente in ambienti domestici e ospedalieri. Le piante da interno rappresentano un ambiente naturale per la crescita di questi funghi ; tuttavia, sono state fatte poche raccomandazioni per evitare fonti note di proliferazione fungina (piante e fiori) in luoghi interni.

Diversi studi hanno precedentemente rivelato che l’esposizione a funghi interni e trasportati dall’aria da edifici danneggiati dall’umidità può causare effetti negativi sulla salute . Aspergillus è uno degli stampi ben documentati noti per causare problemi di salute. Muffe come Aspergillus possono influire negativamente sulla salute umana in base a tossicità, allergia e infezione . Alcune specie di Aspergillus sono note per essere in grado di produrre metaboliti secondari o micotossine . L’inalazione di alte concentrazioni di polveri organiche miste, tra cui micotossine, composti organici volatili (VOC) e allergeni (glucani), sono associati alla sindrome da edificio malato .

Il presente documento è una revisione degli studi condotti sulle specie di Aspergillus in ambienti interni; queste specie hanno dimostrato di essere rischi professionali e per la salute pubblica in tutto il mondo. Abbiamo iniziato la nostra ricerca rivedendo tutte le referenze inglesi pubblicate su PubMed (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed), durante il periodo 1965-2015, utilizzando le seguenti parole chiave: “Aspergillus”, “indoor environments”, “allergy”, “occupational hazard”, “volatile organic compound” e “mycotoxin”. Dopo aver esaminato questa serie iniziale di report, abbiamo scansionato i singoli riferimenti elencati in ogni pubblicazione per trovare ulteriori report di casi.

Patogenicità di Aspergillus

Produzione di micotossine

Le specie di aspergillus secernono numerosi metaboliti secondari noti come micotossine nel loro ambiente . Le micotossine sono prodotte durante reazioni enzimatiche consecutive attraverso diversi prodotti intermedi biochimicamente semplici dal metabolismo primario di acetati, mevalonati, maloniti e alcuni amminoacidi. Aspergillus produce alcune delle micotossine conosciute più significative tra cui aflatossina, gliotossina e ochatossina A. Il metabolita secondario gliotoxin ha attirato il maggior interesse in A. fumigatus a causa delle sue potenti proprietà immunosoppressive e citocidali e del fatto che può essere facilmente rilevato durante l’infezione sperimentale e nei sieri di pazienti con aspergillosi . Tuttavia, i ruoli specifici di altre tossine nella patogenesi dell’aspergillosi sono ben definiti.

I metaboliti fungini possono anche compromettere le funzioni fagocitiche che normalmente distruggono le forme conidiali eph. La gliotossina riduce l’aderenza e la fagocitosi degli elementi fungini; l’aflatossina influenza la fagocitosi, l’uccisione intracellulare e la produzione spontanea di superossido. Il legame del complemento e l’attivazione delle opsonine legate, che normalmente aumentano la fagocitosi, sono influenzati anche dall’aflatossina, rendendo gli elementi fungini meno suscettibili alla distruzione . In un altro studio, Niyo et al. l’utilizzo di un modello di coniglio ha dimostrato che la tossina T2 ha ridotto la fagocitosi di A. fumigatus conidia da parte dei macrofagi alveolari, aumentando così la gravità dell’aspergillosi sperimentale. Khoufache et al. esposto che verruculogeno, un’altra micotossina prodotta da A. fumigatus, ha modificato le proprietà elettrofisiologiche delle cellule epiteliali umane e suine, che potrebbero rallentare il battito ciliare e danneggiare l’epitelio per influenzare la colonizzazione di A. fumigatus nelle vie aeree.

Adattamento agli ospiti vertebrati

Le specie di Aspergillus possiedono caratteristiche versatili che consentono loro di sopravvivere in varie condizioni ambientali; la specie è un agente patogeno fungino onnipresente in una vasta gamma di ospiti tra cui esseri umani e animali . Aspergillus fumigatus conidia, rispetto ai conidi della maggior parte degli altri stampi, sono dispersi in modo più efficiente nell’aria . Anche leggere correnti d’aria possono disperdere i conidi a causa della loro notevole idrofobicità. Questi conidi dispersi nell’aria sono protetti dall’irradiazione ultravioletta data la presenza di melanina nelle loro pareti cellulari .

Aspergillus fumigatus può essere isolato da un’ampia gamma di condizioni ambientali ad una temperatura ottimale di 37°C (intervallo: 12-65°C) e pH dei siti di crescita tra 2,1 e 8,8 . La termotolleranza facilita la crescita del fungo non solo nella materia organica in decomposizione (la sua nicchia ecologica primaria), ma anche all’interno delle vie respiratorie dei mammiferi o degli aviari. Aspergillus fumigatus risiede comunemente nel compost, un ambiente dinamico che subisce notevoli fluttuazioni di temperatura e intensa attività microbica. La capacità di prosperare in questo habitat richiede un notevole livello di termotolleranza, che si presume contribuisca alla virulenza . Queste proprietà potrebbero essere evolute in risposta ai concorrenti all’interno della nicchia ecologica dell’organismo ed è improbabile che riflettano adattamenti specifici per contrastare i meccanismi di difesa dell’ospite vertebrato.

Inoltre, la presenza di varie glicosilidrolasi , un gruppo di proteinasi extracellulari nel genoma di A. fumigatus, conferma la capacità del fungo di crescere degradando i polisaccaridi dalle pareti cellulari delle piante e acquisendo fonti di azoto rese disponibili attraverso la degradazione dei substrati proteici .

Le caratteristiche fisiche dei conidi consentono A. fumigatus di raggiungere e aderire all’epitelio delle vie aeree e alle parti distali delle vie respiratorie in modo più efficiente rispetto ad altre specie fungine con spore aeree di dimensioni simili . I conidi di Aspergillus fumigatus sono globosi a subglobosi con una dimensione (2-3, 5 µm) abbastanza piccola da bypassare la clearance mucociliare e raggiungere le vie aeree inferiori. Inoltre, la presenza di melanina nella parete conidiale e residui di acido sialico altamente caricati negativamente contribuiscono alla protezione di A. fumigatus contro le risposte delle cellule ospiti .

Simile a molte altre malattie infettive, lo sviluppo di infezioni da Aspergillus dipende da interazioni prolungate tra l’agente patogeno e l’ospite. Per invadere i tessuti animali, le specie di Aspergillus si affidano all’espressione coordinata di una vasta gamma di geni coinvolti nella crescita fungina, tra cui germinazione conidiale, assemblaggio della parete cellulare, termotolleranza, acquisizione di nutrienti e resistenza a condizioni avverse come lo stress ossidativo. Vari tipi di stress sono stati osservati durante la patogenesi dell’Aspergillus, che causano risposte fungine per superare lo stress e possono essere associati ad una maggiore virulenza e persistenza fungina .

Allergeni e allergie Aspergillus

I funghi sono uno dei più importanti e diffusi produttori di allergeni. È stato stimato che quasi il 50% delle persone sviluppa sintomi allergici ai funghi durante la loro vita . Tuttavia, va notato che le muffe non sono allergeni predominanti e che i funghi esterni sono più importanti di quelli interni. Le risposte allergiche della maggior parte delle persone sono limitate alla rinite e all’asma. Per ridurre il rischio di progressione o intensificazione di un’allergia, i funghi non devono essere autorizzati a crescere in ambienti interni. La colonizzazione fungina nelle case, nelle scuole o negli uffici deve essere rilevata e spazzata via prima che l’umidità faciliti la crescita di tali funghi .

Nell’eziologia dell’asma, si ritiene che gli allergeni fungini siano meno significativi della polvere esistente nelle case; tuttavia, l’eliminazione dei funghi dagli ambienti residenziali può migliorare l’asma. Gli studi hanno dimostrato che esiste un’associazione tra esacerbazione dell’asma negli adulti e alte concentrazioni di Aspergillus spp indoor. e i loro allergeni . Secondo la letteratura esistente, il numero di colonie fungine nelle case che forniscono assistenza sanitaria per i bambini asmatici è più alto, specialmente nei letti dei bambini e nelle stanze in cui i bambini trascorrono la maggior parte del loro tempo .

Secondo il sito ufficiale di allergeni (www.allergen.org), diverse specie di Aspergillus, tra cui A. fumigatus, A. niger, A. flavus e A. oryzae, sono allergiche. Ad oggi sono stati identificati 21 allergeni noti e 25 previsti di A. fumigatus . Due allergeni, Asp fl18 e Asp fl 13, sono stati rilevati in A. flavus e quattro allergeni sono stati identificati per A. oryzae: Asp lipasi, Asp o lattasi, Asp o 21 e Asp o 13 .

La sensibilità all’aspergillus è correlata a malattie allergiche . L’aspergillus potrebbe essere una fonte significativa di allergeni interni . In uno studio di Jaakkola et al., IgE specifiche ad A. fumigatus era significativamente correlata all’asma negli adulti . Diversi studi hanno dimostrato come l’umidità e la crescita osservabile di funghi nelle case potrebbero danneggiare i sistemi respiratori umani sani (49-51).

Gli studi sopra citati hanno rivelato una relazione significativa tra l’umidità degli ambienti residenziali e la crescita di funghi in ambienti interni, difficoltà respiratorie, asma e sintomi respiratori. La gravità dell’asma e il numero medio di sintomi confermano la sua associazione con il contenuto di umidità e la crescita dei funghi.

Negli adolescenti, la sensibilità agli allergeni inalati ha rivelato tassi più elevati di IgE rispetto agli allergeni inalati in ambiente durante i primi anni di vita (50). Dopo la sensibilità ai peli di cane e gatto, la sensibilità alla polvere nelle case durante l’infanzia è una condizione importante nei paesi occidentali . La distribuzione e l’importanza medica della sensibilità ai funghi è ancora sconosciuta tra i giovani pazienti.

La sensibilità alla polvere domestica, ai sintomi respiratori infantili e ai possibili allergeni fungini può derivare dal vivere in case umide . Recentemente, i ricercatori hanno studiato la relazione tra la concentrazione di spore fungine nell’aria e i risultati di salute nei bambini. L’esposizione a particolari tipi di funghi in ambienti interni in inverno ha dimostrato di essere un fattore di rischio per l’asma, l’atopia e i sintomi respiratori nei bambini .

Sindromi allergiche anormali, come ABPA e rinosinusite fungina allergica, e risposte allergiche a funghi in ambienti interni potrebbero essere dovute a IgE o IgG, entrambe associate all’esposizione a funghi in ambienti interni, sebbene i funghi in ambienti interni non siano considerati fattori di rischio per queste condizioni .

I funghi possono contenere allergeni, tossine e occasionalmente componenti infettivi. i Β-D-glucani, che costituiscono i composti strutturali della maggior parte delle pareti cellulari fungine, sono noti per stimolare macrofagi e neutrofili. Questi composti sono marcatori efficaci di superfici contenenti cluster fungini su superfici polverose . È stato segnalato che i glucani fungini, in particolare (1→3)-ß-glucani, svolgono un ruolo essenziale come induttori di malattie polmonari croniche . Glucani possono essere associati a segni di infiammazione aspecifica, pure. La forma insolubile in acqua del glucano provoca una risposta ritardata in termini di livelli ridotti di macrofagi e linfociti nella parete polmonare .

I livelli di glucano superiori a 1 ng / m3 causano sintomi come bronchite cronica, dolori articolari, prurito al naso, oppressione toracica e pesantezza alla testa . Thorn e Rylander hanno proposto che il glucano potesse essere usato come marcatore per identificare il rischio di infiammazione delle vie aeree . Beijer et al. ha scoperto che una sfida respiratoria ai β gluc glucani potrebbe influenzare l’infiammazione delle cellule respiratorie, che potrebbe essere correlata all’esposizione prolungata ai funghi all’interno delle case. I funghi sono onnipresenti e l’esposizione ad essi è inevitabile; pertanto, l’esposizione ai funghi potrebbe influenzare direttamente o indirettamente il benessere umano.

Secondo uno studio di Skoner, l’esposizione a funghi in persone sensibili potrebbe portare a infiammazione della mucosa nasale IgE-mediata e al rilascio di istamina. L’esposizione prolungata ai funghi potrebbe causare sintomi cronici rinoceronti che non sono principalmente allergici ma causano irritazione .

I sintomi della rinite allergica, che assomigliano ai sintomi cronici del naso, sono in gran parte associati alla sindrome da edificio malato. Inoltre, i funghi possono svolgere un ruolo nello sviluppo della malattia, ma questa distinzione potrebbe essere difficile da dimostrare. Sebbene vi sia una percezione generale che le muffe producano una serie di allergeni e antigeni mal definiti, vi è stato un miglioramento significativo nell’identificazione di allergeni importanti da diverse specie di muffe; oltre 25 allergeni sono stati segnalati da A. fumigatus da solo .

Gli allergeni clonati di Aspergillus, comprese le proteine da shock termico, la serina e le proteasi ribosomiali, le enolasi e le citotossine Asp f1, hanno una vasta gamma di funzioni biologiche. Asp f1, che è omologa alla mitogillina e a-sarcinis, è un importante allergene di A. fumigatus con un peso molecolare di 18 kDa; gli effetti citotossici e ribonucleasici sono espressi da A. fumigatus e A. restrictus. Questo allergene non si trova nelle spore ed è secreto abbondantemente come germina A. fumigatus. Circa l ‘ 85% dei pazienti sensibili a A. Fumigatus produce l’anticorpo IgE per Asp f1. La misura dell’anticorpo anti-Asp f1 di IgG può essere usata come indicatore della colonizzazione di A. fumigatus in pazienti con fibrosi cistica, ABPA e aspergilloma . L’Asp f1 è stato applicato anche per valutare la reattività delle cellule T nei pazienti con ABPA.

Composti organici volatili

I microrganismi producono grandi quantità di composti organici microbici volatili (MVOC) tra cui alcoli, aldeidi, chetoni, esteri, nonché composti solforati e nitrici. Gli MVOC, in linea di principio, sono considerati prodotti del metabolismo primario durante la sintesi di DNA, amminoacidi e acidi grassi. Sebbene la distinzione tra metabolismo primario e secondario non sia chiara, MVOCs potrebbe formarsi durante entrambe le fasi. I prodotti di MVOCs dipendono fortemente dal substrato e dalle condizioni ambientali; vari composti che definiscono MVOCs potrebbero avere un’origine non microbica .

Si ritiene che i VOC fungini (FVOC) possano causare mal di testa, mancanza di concentrazione, disattenzione e vertigini. Aspergillus versicolor è uno dei principali produttori di questi composti. Alcune altre specie comuni di Aspergillus che crescono in ambienti interni, tra cui A. fumigatus, A. sydowii, A. flavus e A. niger, producono anche FVOC . Alcune persone come gli asmatici possono rispondere a concentrazioni più basse di MVOC rispetto ad altri individui.

Studi epidemiologici su FVOCs hanno riportato una relazione positiva tra FVOCs in ambienti interni e asma o allergie . Studi precedenti hanno dimostrato che i metaboliti volatili presenti nelle colture di funghi, come i fumigati A., sono rilevabili nel respiro di pazienti colonizzati o infettati da funghi . Finora, poca attenzione scientifica è stata focalizzata sul potenziale diagnostico dei COV prodotti dai microrganismi, sebbene questi microrganismi siano ampiamente utilizzati in natura per la comunicazione e come chemio-attrattivi da piante e insetti; tuttavia, l’odore dei batteri è stato ben documentato dagli osservatori umani.

Potrebbero esserci altri metaboliti volatili prodotti da A. fumigatus che possono essere clinicamente utili. Secondo i risultati attuali, MVOCs possono essere i migliori marcatori di umidità in eccesso e possibile contaminazione fungina; tuttavia, i loro effetti sulla salute rimangono poco chiari.