Inleiding

Aspergillus-soorten zijn filamenteuze schimmels die vaak voorkomen in de bodem, rottende vegetatie en zaden en granen, waar ze gedijen als saprofyten. De Aspergillus species kunnen af en toe schadelijk voor mensen zijn . De meeste Aspergillus-species worden gevonden in een grote verscheidenheid van milieu ‘ s en substraten op de aarde door het jaar heen . Slechts enkele bekende soorten worden beschouwd als belangrijke opportunistische pathogenen bij de mens .

polyfasische taxonomie heeft een grote invloed gehad op soortenconcepten in het geslacht Aspergillus. Het geslacht is onderverdeeld in 22 verschillende secties; Aspergillus, Fumigati, Circumdati, Terrei, Nidulantes, Ornati, Warcupi, Candidi, Restricti, Usti, Flavipedes en Versicolores bevatten klinisch relevante soorten (5). Hoewel er meer dan 200 soorten bekend zijn in het geslacht, wordt slechts een klein aantal ervan geassocieerd met infecties bij de mens .

bij de mens is Aspergillus fumigatus de meest voorkomende en levensbedreigende opportunistische schimmelpathogeen in de lucht, die vooral belangrijk is bij immuungecompromitteerde gastheren . Het inademen van A. fumigatus sporen (conidia) in de longen kan meerdere ziekten veroorzaken, die afhankelijk zijn van de immunologische status van de gastheer bij de mens. Deze ziekten omvatten invasieve pulmonale aspergillose, aspergilloma, en verschillende vormen van overgevoeligheidsziekten zoals allergisch astma, overgevoeligheid, pneumonitis, en allergische bronchopulmonaire aspergillose (ABPA) .

Er bestaat grote bezorgdheid over de mogelijke gezondheidseffecten van blootstelling aan biologisch materiaal in de lucht . Schimmels vormen een belangrijke bedreiging voor de menselijke gezondheid; hun effecten variëren van matige allergieën en ernstige astma tot verspreide infecties. De blootstelling aan vormen in binnenplaatsen wordt niet typisch beschouwd als een specifieke risicofactor in de etiologie van schimmelziekten tenzij sommige speciale voorwaarden aanwezig zijn die voor specifieke besmettingen essentieel zijn.

schimmelinfecties die bijzonder agressief zijn voor weefsels zijn beperkt tot immuungecompromitteerde personen (bijv. gehospitaliseerde patiënten). De Aspergillus-species zijn een alomtegenwoordige vorm in huis en het ziekenhuismilieu ‘ s. Kamerplanten vertegenwoordigen een natuurlijke omgeving voor de groei van deze schimmels ; er zijn echter weinig aanbevelingen gedaan over het vermijden van bekende bronnen van schimmelgroei (planten en bloemen) in binnenplaatsen.

verschillende studies hebben eerder aangetoond dat blootstelling aan binnenluchtzwammen van door vocht beschadigde gebouwen kan leiden tot schadelijke effecten op de gezondheid . Aspergillus is één van de goed gedocumenteerde vormen bekend om gezondheidsproblemen te veroorzaken. De vormen zoals Aspergillus kunnen menselijke gezondheid nadelig beà nvloeden die op giftigheid, allergie, en besmetting wordt gebaseerd . Sommige species van Aspergillus zijn gekend om secundaire metabolites of mycotoxins te kunnen produceren . Het inademen van hoge concentraties gemengd organisch stof, waaronder mycotoxinen, vluchtige organische stoffen (VOC’ s) en allergenen (glucanen), wordt geassocieerd met sick building syndrome .

Dit artikel is een overzicht van studies uitgevoerd op Aspergillus-soorten in binnenomgevingen; deze soorten bleken wereldwijd beroeps-en gezondheidsrisico ‘ s te zijn. We begonnen onze zoektocht door alle Engelse referenties gepubliceerd in PubMed (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed) te bekijken, gedurende 1965-2015, met behulp van de volgende trefwoorden: “Aspergillus”, “indoor environments”, “allergy”, “occupational hazard”, “volatile organic compound” en “mycotoxin”. Nadat we deze eerste reeks rapporten hebben bekeken, hebben we individuele referenties gescand die in elke publicatie worden vermeld om aanvullende casusrapporten te vinden.

pathogeniteit van Aspergillus

mycotoxineproductie

Aspergillus-soorten scheiden talrijke secundaire metabolieten af die bekend staan als mycotoxinen in hun omgeving . Mycotoxinen worden geproduceerd tijdens opeenvolgende enzymreacties via verschillende biochemisch eenvoudige tussenproducten uit het primaire metabolisme van acetaten, mevalonaten, malonieten en sommige aminozuren. Aspergillus produceert enkele van de meest significante bekende mycotoxins met inbegrip van aflatoxine, gliotoxin, en ochratoxine A . De secundaire metaboliet gliotoxine heeft de meeste interesse in A. fumigatus vanwege zijn krachtige immunosuppressieve en cytocidale eigenschappen en het feit dat het gemakkelijk kan worden gedetecteerd tijdens experimentele infectie en in sera van patiënten met aspergillose . Niettemin, zijn de specifieke rollen van andere toxines in de pathogenese van aspergillosis goed-gedefinieerd.

Schimmelmetabolieten kunnen ook fagocytaire functies aantasten die normaliter conidiale en hypale vormen vernietigen. Gliotoxine vermindert therapietrouw en fagocytose van schimmelelementen; aflatoxine beïnvloedt fagocytose, intracellulaire doden, en spontane superoxide productie. Complementbinding en activering van gebonden opsonins, die normaal fagocytose verbeteren, worden beà nvloed door aflatoxine, ook, makend schimmelelementen minder vatbaar voor vernietiging . In een andere studie, Niyo et al. met behulp van een konijn model aangetoond dat T2 toxine verminderde fagocytose van A. fumigatus conidia door alveolaire macrofagen, waardoor de ernst van experimentele aspergillose. Khoufache et al. tentoongesteld dat verruculogeen, een andere mycotoxine geproduceerd door A. fumigatus, veranderde de elektrofysiologische eigenschappen van menselijke en porcine epitheliale cellen, die ciliaire kloppen zou kunnen vertragen en schade aan het epitheel te beïnvloeden op de kolonisatie van A. fumigatus in de luchtwegen.

adaptatie aan gastheren van gewervelde dieren

Aspergillus-soorten hebben veelzijdige kenmerken die hen in staat stellen onder verschillende omgevingsomstandigheden te overleven; de soort is een alomtegenwoordige schimmelpathogeen in een breed scala van gastheren, waaronder mensen en dieren . Aspergillus fumigatus conidia, in vergelijking met conidia van de meeste andere vormen, zijn efficiënter verspreid in de lucht . Zelfs lichte luchtstromen kunnen conidia verspreiden vanwege hun opmerkelijke hydrofobiciteit. Deze in de lucht aanwezige conidia zijn beschermd tegen ultraviolette straling gezien de aanwezigheid van melanine in hun celwanden .

Aspergillus fumigatus kan worden geïsoleerd uit een breed scala aan omgevingsomstandigheden bij een optimale temperatuur van 37°C (bereik: 12-65°C) en pH van groeiplaatsen tussen 2,1 en 8,8 . Thermotolerance vergemakkelijkt de groei van de schimmel niet alleen in rottend organisch materiaal (de primaire ecologische niche), maar ook in zoogdieren of vogels luchtwegen. Aspergillus fumigatus woont algemeen in compost, een dynamisch milieu dat aanzienlijke schommelingen in temperatuur en intense microbiële activiteit ondergaat. Het vermogen om te gedijen in deze habitat vereist een aanzienlijke mate van thermotolerantievermogen, die wordt verondersteld bij te dragen aan virulentie . Deze eigenschappen zouden in reactie op concurrenten binnen de ecologische niche van het organisme kunnen worden geëvolueerd en zullen waarschijnlijk geen specifieke aanpassingen aan tegen gewervelde gastheerafweermechanismen weerspiegelen.

bovendien bevestigt de aanwezigheid van verschillende glycosylhydrolasen , een groep extracellulaire proteïnasen in het A. fumigatus-genoom, het vermogen van de schimmel om te groeien door polysachariden uit de celwanden van planten af te breken en stikstofbronnen te verwerven die beschikbaar zijn door afbraak van proteïnesubstraten .

dankzij de fysische eigenschappen van conidia kan A. fumigatus het epitheel van de luchtwegen en distale delen van de luchtwegen efficiënter bereiken en zich daaraan hechten dan andere schimmelsoorten met vergelijkbare sporen in de lucht . Aspergillus fumigatus conidia zijn bolvormig tot subglobose met een grootte (2-3, 5 µm) klein genoeg om mucociliary klaring te omzeilen en de lagere luchtwegen te bereiken. Bovendien dragen de aanwezigheid van melanine in de conidiale wand en sterk negatief geladen sialic zuurresiduen bij tot de bescherming van A. fumigatus tegen reacties van gastheercellen . net als bij veel andere infectieziekten is de ontwikkeling van Aspergillus-infecties afhankelijk van langdurige interacties tussen de ziekteverwekker en de gastheer. Om dierlijke weefsels binnen te vallen, baseren de Aspergillus-species zich op de gecoördineerde uitdrukking van een brede waaier van genen betrokken bij schimmelgroei met inbegrip van conidiale kieming, de assemblage van de celmuur, thermotolerance, voedende aanwinst, en weerstand tegen ongunstige voorwaarden zoals oxydatieve spanning. Diverse types van spanning werden waargenomen om tijdens Aspergillus pathogenesis voor te komen, die schimmelreacties veroorzaken om spanning te overwinnen en met verhoogde virulentie en schimmel persistentie kunnen worden geassocieerd .

Aspergillus allergenen en allergieën

schimmels zijn een van de belangrijkste en wijdverspreide producenten van allergenen. Er is geschat dat bijna 50% van de mensen allergische symptomen ontwikkelen voor schimmels tijdens hun leven . Er moet echter worden opgemerkt dat schimmels geen overheersende allergenen zijn en dat buitenzwammen belangrijker zijn dan binnenzwammen. De allergische reacties van de meeste mensen zijn beperkt tot rhinitis en astma. Om het risico op progressie of intensivering van een allergie te verminderen, mogen schimmels niet groeien in binnenomgevingen. Schimmelkolonisatie in huizen, scholen of kantoren moet worden gedetecteerd en weggevaagd voordat vocht de groei van dergelijke schimmels vergemakkelijkt .

bij de astmaetiologie wordt aangenomen dat schimmelallergenen minder significant zijn dan stof in woningen; niettemin kan het elimineren van schimmels uit woonomgevingen astma verbeteren. Studies hebben aangetoond dat er een verband bestaat tussen astma-exacerbatie bij volwassenen en hoge concentraties Aspergillus spp. en hun allergenen . Volgens de bestaande literatuur is het aantal schimmelkolonies in huizen die zorg bieden voor astmatische kinderen hoger, vooral in kinderbedden en de kamers waar kinderen het grootste deel van hun tijd doorbrengen .

volgens de officiële website van allergenen (www.allergen.org), verschillende soorten Aspergillus, met inbegrip van A. fumigatus, A. niger, A. flavus, en A. oryzae, zijn allergisch. Tot op heden zijn 21 bekende en 25 voorspelde allergenen van A. fumigatus geïdentificeerd . Twee allergenen, Asp fl18 en Asp fl 13, zijn ontdekt in A. flavus, en vier allergenen zijn geïdentificeerd voor A. oryzae: ASP lipase, Asp o lactase, Asp o 21, en Asp o 13 .

gevoeligheid voor Aspergillus is gerelateerd aan allergische aandoeningen . Aspergillus zou een significante bron van interne allergenen kunnen zijn . In een studie van Jaakkola et al., specifiek IgE voor A. fumigatus was significant gerelateerd aan astma bij volwassenen . Verschillende studies toonden aan hoe vocht en de waarneembare groei van schimmels in huizen gezonde menselijke ademhalingssystemen kunnen schaden (49-51).

bovengenoemde studies toonden een significant verband aan tussen de vochtigheid in woonomgevingen en de groei van schimmels in binnenomgevingen, ademhalingsproblemen, astma en respiratoire symptomen. De ernst van astma en het gemiddelde aantal symptomen bevestigen zijn associatie met vochtgehalte en schimmelgroei.

bij adolescenten heeft de gevoeligheid voor geïnhaleerde allergenen tijdens de eerste levensjaren een hoger percentage ige aangetoond in vergelijking met in het milieu geïnhaleerde allergenen (50). Na gevoeligheid voor kat-en hondenhaar is gevoeligheid voor stof in huizen tijdens de kindertijd een belangrijke voorwaarde in westerse landen . De verdeling en het medisch belang van gevoeligheid voor schimmels is nog onbekend bij jonge patiënten.

gevoeligheid voor huisstof, respiratoire symptomen bij kinderen en mogelijke schimmelallergenen kunnen het gevolg zijn van het leven in vochtige huizen . Onlangs hebben onderzoekers de relatie onderzocht tussen de concentratie van schimmelsporen in de lucht en gezondheidsresultaten bij kinderen. De blootstelling aan bepaalde types van schimmels in binnenmilieu ‘ s in de winter wordt getoond om een risicofactor voor astma, atopy, en ademhalingssymptomen in kinderen te zijn .

abnormale allergische syndromen, zoals ABPA en allergische schimmelninosinusitis, en allergische reacties op schimmels in binnenomgevingen kunnen te wijten zijn aan IgE of IgG, die beide geassocieerd zijn met blootstelling aan schimmels in binnenomgevingen, hoewel schimmels in binnenomgevingen niet beschouwd worden als risicofactoren voor deze aandoeningen .

schimmels kunnen allergenen, toxinen en soms infectieuze componenten bevatten. van β-D-glucanen, die de structurele verbindingen van de meeste schimmelcelwanden vormen, is bekend dat ze macrofagen en neutrofielen stimuleren. Deze verbindingen zijn effectieve markers van oppervlakken met schimmelclusters op stoffige oppervlakken . Schimmel-glucanen, vooral (1→3)-ß-glucanen, zijn gemeld om een essentiële rol te spelen als inductoren van chronische longziekten . Glucanen kunnen ook geassocieerd worden met tekenen van niet-specifieke ontsteking. De in water onoplosbare vorm van glucaan veroorzaakt een vertraagde respons in termen van verlaagde niveaus van macrofagen en lymfocyten in de longwand .

Glucaanspiegels boven 1 ng / m3 veroorzaken symptomen zoals chronische bronchitis, gewrichtspijn, jeukende neus, beklemd gevoel op de borst en zwaar gevoel in het hoofd . Thorn en Rylander stelden voor dat glucaan zou kunnen worden gebruikt als een marker voor het identificeren van luchtwegontsteking risico . Beijer et al. gevonden dat een respiratoire uitdaging aan β-glucanen de ontsteking van respiratoire cellen kan beïnvloeden, die kan worden gerelateerd aan langdurige blootstelling aan schimmels in huizen. Schimmels zijn alomtegenwoordig, en blootstelling aan hen is onvermijdelijk; daarom kan blootstelling aan schimmels direct of indirect invloed hebben op het menselijk welzijn.

volgens een studie van Skoner kan blootstelling aan schimmels bij gevoelige personen leiden tot IgE-gemedieerde neus-slijmvliesontsteking en de afgifte van histamine. Langdurige blootstelling aan schimmels kan leiden tot chronische symptomen van neushoorns die niet hoofdzakelijk allergisch zijn, maar irritatie veroorzaken .

de symptomen van allergische rhinitis, die lijken op chronische symptomen van de neus, worden grotendeels geassocieerd met het sick building syndroom. Bovendien kunnen schimmels een rol spelen in de ontwikkeling van ziekten, maar dit onderscheid kan moeilijk te bewijzen zijn. Hoewel er een algemene perceptie is dat schimmels een reeks slecht gedefinieerde allergenen en antigenen produceren, is er significante verbetering in het identificeren van belangrijke allergenen van verschillende schimmelsoorten; meer dan 25 allergenen zijn gemeld van A. fumigatus alleen .

de gekloonde allergenen van Aspergillus, waaronder hitteschok-eiwitten, serine-en ribosomale proteasen, enolasen en cytotoxinen Asp f1, hebben een breed scala aan biologische functies. Asp f1, homoloog aan mitogilline en A-sarcinis, is een belangrijk allergeen van A. fumigatus met een molecuulgewicht van 18 kDa; cytotoxische en ribonuclease effecten worden uitgedrukt door A. fumigatus en A. restrictus. Dit allergeen komt niet voor in sporen en wordt overvloedig uitgescheiden als A. fumigatus ontkiemt. Ongeveer 85% van de A. Fumigatus-gevoelige patiënten produceert het IgE-antilichaam tegen Asp f1. Meting van het IgG anti-Asp F1 antilichaam kan worden gebruikt als marker van A. fumigatus kolonisatie bij patiënten met cystische fibrose, ABPA en aspergilloma . Asp f1 is ook toegepast om de reactiviteit van de T-cel bij ABPA-patiënten te beoordelen.

vluchtige organische stoffen

micro-organismen produceren grote hoeveelheden vluchtige microbiële organische verbindingen (Mvoc ‘ s), waaronder alcoholen, aldehyden, ketonen, esters, alsmede zwavel-en salpeterverbindingen. Mvoc ’s worden in principe beschouwd als producten van primair metabolisme tijdens de synthese van DNA’ s, aminozuren en vetzuren. Hoewel het onderscheid tussen primair en secundair metabolisme niet duidelijk is, kunnen tijdens beide stadia Mvoc ‘ s ontstaan. De producten van Mvoc ‘ s zijn sterk afhankelijk van het substraat en de omgevingsomstandigheden; diverse samenstellingen die mvoc ‘ s definiëren zouden een niet-microbiële oorsprong kunnen hebben .

aangenomen wordt dat schimmel VOC ’s (Fvoc’ s) hoofdpijn, concentratiegebrek, onoplettendheid en duizeligheid kunnen veroorzaken. Aspergillus versicolor is één van de belangrijkste producenten van deze samenstellingen. Sommige andere gemeenschappelijke species van Aspergillus die in binnenmilieu ‘s, met inbegrip van A. fumigatus, A. sydowii, A. flavus, en A. niger groeien, produceren ook Fvoc’ s . Sommige mensen, zoals astmapatiënten, kunnen reageren op lagere concentraties Mvoc ‘ s in vergelijking met andere personen.

epidemiologische studies op Fvoc ’s meldden een positief verband tussen Fvoc’ s in binnenomgevingen en astma of allergieën . Eerdere studies toonden aan dat vluchtige metabolieten gevonden in schimmelkweken, zoals A. fumigaten, detecteerbaar zijn in de adem van patiënten die gekoloniseerd of geïnfecteerd zijn met schimmels . Tot op heden is er weinig wetenschappelijke aandacht besteed aan het diagnostische potentieel van Vos geproduceerd door micro-organismen, hoewel deze micro-organismen in de natuur op grote schaal worden gebruikt voor communicatie en als chemo-lokstoffen door planten en insecten; de geur van bacteriën is echter goed gedocumenteerd door menselijke waarnemers.

Er kunnen andere vluchtige metabolieten worden geproduceerd door A. fumigatus die klinisch nuttig kunnen zijn. Volgens de huidige resultaten kunnen Mvoc ‘ s de beste markers van overtollig vocht en mogelijke schimmelverontreiniging zijn; hun effecten op de gezondheid blijven echter onduidelijk.