Introducere

speciile Aspergillus sunt ciuperci filamentoase care se găsesc în mod obișnuit în sol, vegetație în descompunere și semințe și cereale, unde prosperă ca saprofite. Speciile Aspergillus pot fi ocazional dăunătoare oamenilor . Majoritatea speciilor de Aspergillus se găsesc într-o mare varietate de medii și substraturi de pe pământ pe tot parcursul anului . Doar câteva specii bine cunoscute sunt considerate agenți patogeni oportuniști importanți la om .

taxonomia polifazică a avut un impact major asupra conceptelor de specii din genul Aspergillus. Genul a fost împărțit în 22 de secțiuni distincte; Aspergillus, Fumigati, Circumdati, Terrei, Nidulantes, Ornati, Warcupi, Candidi, Restricti, Usti, Flavipedes și Versicolores conțin specii relevante din punct de vedere clinic (5). Deși există mai mult de 200 de specii cunoscute în gen, doar un număr mic dintre ele sunt asociate cu infecții la om .

la om, Aspergillus fumigatus este cel mai frecvent și care pune viața în pericol patogen fungic oportunist din aer, care este deosebit de important în rândul gazdelor imunocompromise . Inhalarea sporilor A. fumigatus (conidia) în plămâni poate provoca multiple boli, care depind de starea imunologică a gazdei la om. Aceste boli includ aspergiloza pulmonară invazivă, aspergilomul și diferite forme de boli de hipersensibilitate, cum ar fi astmul alergic, hipersensibilitatea, pneumonita și aspergiloza bronhopulmonară alergică (ABPA) .

există o preocupare considerabilă cu privire la potențialele rezultate ale expunerii la materialele biologice existente în aer . Mucegaiurile constituie o amenințare importantă pentru sănătatea umană; efectele lor variază de la alergii moderate și astm sever la infecții diseminate. Expunerea la mucegaiuri în locuri interioare nu este de obicei considerată un factor de risc specific în etiologia bolilor fungice, cu excepția cazului în care sunt prezente anumite condiții speciale care sunt esențiale pentru infecții specifice.

infecțiile fungice care sunt deosebit de agresive pentru țesuturi sunt limitate la persoanele imunocompromise (de exemplu, pacienții spitalizați). Speciile Aspergillus sunt o matriță omniprezentă în mediile casnice și spitalicești. Plantele de interior reprezintă un mediu natural pentru creșterea acestor ciuperci ; cu toate acestea, s-au făcut puține recomandări cu privire la evitarea surselor cunoscute de proliferare fungică (plante și flori) în locurile interioare.

Mai multe studii au arătat anterior că expunerea la ciuperci din interior, transmise de aer din clădirile deteriorate de umiditate poate duce la efecte adverse asupra sănătății . Aspergillus este una dintre formele bine documentate cunoscute pentru a provoca probleme de sănătate. Mucegaiurile precum Aspergillus pot afecta negativ sănătatea umană pe baza toxicității, alergiei și infecției . Unele specii de Aspergillus sunt cunoscute a fi capabile să producă metaboliți secundari sau micotoxine . Inhalarea concentrațiilor ridicate de pulberi organice mixte, inclusiv micotoxine, compuși organici volatili (COV) și alergeni (glucani), sunt asociate cu sindromul clădirii bolnave .

lucrarea de față este o trecere în revistă a studiilor efectuate pe specii de Aspergillus în medii interioare; aceste specii s-au dovedit a fi pericole profesionale și pentru sănătatea publică la nivel mondial. Am inițiat căutarea prin revizuirea tuturor referințelor în limba engleză publicate în PubMed (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed), în perioada 1965-2015, folosind următoarele cuvinte cheie: „Aspergillus”, „medii interioare”, „alergie”, „pericol profesional”, „compus organic volatil” și „micotoxină”. După ce am analizat această serie inițială de rapoarte, am scanat referințele individuale enumerate în fiecare publicație pentru a găsi rapoarte de caz suplimentare.

patogenitatea producției de micotoxine de Aspergillus

speciile de Aspergillus secretă în mediul lor numeroși metaboliți secundari cunoscuți sub numele de micotoxine . Micotoxinele sunt produse în timpul reacțiilor enzimatice consecutive prin intermediul mai multor produse intermediare simple din punct de vedere biochimic din metabolismul primar al acetaților, mevalonaților, maloniților și a unor aminoacizi. Aspergillus produce unele dintre cele mai semnificative micotoxine cunoscute, inclusiv aflatoxina, gliotoxina și ochratoxina A. Metabolitul secundar gliotoxina a atras cel mai mare interes pentru A. fumigatus datorită proprietăților sale imunosupresoare și citocide puternice și faptului că poate fi detectat cu ușurință în timpul infecției experimentale și în seruri de la pacienții cu aspergiloză . Cu toate acestea, rolurile specifice ale altor toxine în patogeneza aspergilozei sunt bine definite.

metaboliții fungici pot afecta, de asemenea, funcțiile fagocitare care ar distruge în mod normal formele conidiale și hifale. Gliotoxina reduce aderența și fagocitoza elementelor fungice; aflatoxina afectează fagocitoza, uciderea intracelulară și producția spontană de superoxid. Legarea complementului și activarea opsoninelor legate, care în mod normal sporesc fagocitoza, sunt afectate și de aflatoxină, făcând elementele fungice mai puțin susceptibile la distrugere . Într-un alt studiu, Niyo și colab. folosind un model de iepure a demonstrat că toxina T2 a scăzut fagocitoza A. fumigatus conidia de macrofage alveolare, crescând astfel severitatea aspergilozei experimentale. Khoufache și colab. a prezentat acel verruculogen, un alt micotoxin produs de A. fumigatus, a modificat proprietățile electrofiziologice ale celulelor epiteliale umane și porcine, care ar putea încetini bătăile ciliare și deteriora epiteliul pentru a influența colonizarea A. fumigatus în căile respiratorii.

adaptarea la gazdele vertebrate

speciile Aspergillus posedă caracteristici versatile care le permit să supraviețuiască în diferite condiții de mediu; specia este un agent patogen fungic omniprezent într-o gamă largă de gazde, inclusiv oameni și animale . Aspergillus fumigatus conidia, în comparație cu conidia majorității celorlalte matrițe, sunt dispersate mai eficient în aer . Chiar și curenții de aer ușori pot dispersa conidiile datorită hidrofobicității lor remarcabile. Aceste conidii aeriene sunt protejate de iradierea ultravioletă, având în vedere prezența melaninei în pereții lor celulari .

Aspergillus fumigatus poate fi izolat dintr-o gamă largă de condiții de mediu, la o temperatură optimă de 37% C (interval: 12-65% C) și pH-ul situsurilor de creștere între 2,1 și 8,8 . Termotoleranța facilitează creșterea ciupercii nu numai în materia organică în descompunere (nișa sa ecologică primară), ci și în tractul respirator al mamiferelor sau aviarelor. Aspergillus fumigatus se află în mod obișnuit în compost, un mediu dinamic care suferă fluctuații considerabile de temperatură și activitate microbiană intensă. Capacitatea de a prospera în acest habitat are nevoie de un nivel substanțial de termotoleranță, care se presupune că contribuie la virulență . Aceste proprietăți ar putea fi evoluate ca răspuns la concurenții din nișa ecologică a organismului și este puțin probabil să reflecte adaptări specifice pentru a contracara mecanismele de apărare ale gazdei vertebrate.în plus , prezența diferitelor glicozilhidrolaze, un grup de proteinaze extracelulare în genomul A. fumigatus, confirmă capacitatea ciupercii de a crește prin degradarea polizaharidelor din pereții celulelor vegetale și dobândirea surselor de azot puse la dispoziție prin degradarea substraturilor proteice .

caracteristicile fizice ale conidiei permit lui A. fumigatus să ajungă și să adere la epiteliul căilor respiratorii și al părților distale ale tractului respirator mai eficient decât alte specii fungice cu spori aerieni de dimensiuni similare . Aspergillus fumigatus conidia sunt globose până la subglobose cu o dimensiune (2-3, 5 mm) suficient de mică pentru a ocoli clearance-ul mucociliar și a ajunge la căile respiratorii inferioare. Mai mult, prezența melaninei în peretele conidial și reziduurile de acid sialic foarte încărcate negativ contribuie la protecția A. fumigatus împotriva răspunsurilor celulelor gazdă . Similar cu multe alte boli infecțioase, dezvoltarea infecțiilor cu Aspergillus depinde de interacțiunile prelungite dintre agentul patogen și gazdă. Pentru a invada țesuturile animale, speciile de Aspergillus se bazează pe expresia coordonată a unei game largi de gene implicate în creșterea fungică, inclusiv germinarea conidială, asamblarea peretelui celular, termotoleranța, achiziția de nutrienți și rezistența la condiții adverse, cum ar fi stresul oxidativ. S-au observat diferite tipuri de stres în timpul patogenezei Aspergillus, care determină răspunsuri fungice pentru a depăși stresul și pot fi asociate cu creșterea virulenței și persistenței fungice .

alergenii și alergiile Aspergillus

ciupercile sunt unul dintre cei mai importanți și răspândiți producători de alergeni. S-a estimat că aproape 50% dintre oameni dezvoltă simptome alergice la ciuperci în timpul vieții . Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că mucegaiurile nu sunt alergeni predominanți și că ciupercile în aer liber sunt mai importante decât cele de interior. Răspunsurile alergice ale majorității oamenilor sunt limitate la rinită și astm. Pentru a reduce riscul de progresie sau intensificare a unei alergii, ciupercile nu trebuie lăsate să crească în medii interioare. Colonizarea fungică în case, școli sau birouri trebuie detectată și ștearsă înainte ca umiditatea să faciliteze creșterea acestor ciuperci .

în etiologia astmului, alergenii fungici sunt considerați a fi mai puțin semnificativi decât praful existent în case; cu toate acestea, eliminarea ciupercilor din mediile rezidențiale poate îmbunătăți astmul. Studiile au arătat că există o asociere între exacerbarea astmului la adulți și concentrațiile mari de Aspergillus spp interior. și alergenii lor . Conform literaturii existente, numărul coloniilor fungice din casele care oferă asistență medicală copiilor astmatici este mai mare, în special în paturile copiilor și în camerele în care copiii își petrec cea mai mare parte a timpului .

Conform site-ului oficial al alergenilor (www.allergen.org), mai multe specii de Aspergillus, inclusiv A. fumigatus, A. niger, A. flavus și A. oryzae, sunt alergice. Până în prezent, au fost identificați 21 de alergeni cunoscuți și 25 preziși de A. fumigatus . Doi alergeni, Asp fl18 și Asp fl 13, au fost detectați în A. flavus și patru alergeni au fost identificați pentru A. oryzae: Asp lipază, Asp o lactază, Asp o 21 și Asp o 13 .

sensibilitatea la Aspergillus este legată de bolile alergice . Aspergillus ar putea fi o sursă semnificativă de alergeni interni . Într-un studiu realizat de Jaakkola și colab., IgE specific la A. fumigatus a fost semnificativ legat de astm la adulți . Mai multe studii au demonstrat modul în care umiditatea și creșterea observabilă a ciupercilor în case ar putea dăuna sistemelor respiratorii umane sănătoase (49-51).

studiile menționate mai sus au relevat o relație semnificativă între umiditatea mediilor rezidențiale și creșterea ciupercilor în medii interioare, dificultăți de respirație, astm și simptome respiratorii. Severitatea astmului și numărul mediu de simptome confirmă asocierea acestuia cu conținutul de umiditate și creșterea fungică.

la adolescenți, sensibilitatea la alergeni inhalatori a evidențiat rate mai mari de IgE comparativ cu alergenii inhalatori din mediu în primii ani de viață (50). După sensibilitatea la părul de pisică și câine, sensibilitatea la praf în case în timpul copilăriei este o condiție importantă în țările occidentale . Distribuția și importanța medicală a sensibilității la ciuperci este încă necunoscută în rândul pacienților tineri.

sensibilitatea la praful din casă, simptomele respiratorii din copilărie și posibilele alergene fungice pot rezulta din locuirea în case umede . Recent, cercetătorii au investigat relația dintre concentrația sporilor fungici din aer și rezultatele sănătății la copii. Expunerea la anumite tipuri de ciuperci în medii interioare în timpul iernii se dovedește a fi un factor de risc pentru astm, atopie și simptome respiratorii la copii .

sindroamele alergice anormale, cum ar fi ABPA și rinosinuzita fungică alergică, și răspunsurile alergice la ciuperci în medii interioare s-ar putea datora IgE sau IgG, ambele fiind asociate cu expunerea la ciuperci în medii interioare, deși ciupercile din medii interioare nu sunt considerate factori de risc pentru aceste afecțiuni .

ciupercile pot conține alergeni, toxine și, ocazional, componente infecțioase. -d-glucanii, care constituie compușii structurali ai majorității pereților celulari fungici, sunt cunoscuți pentru a stimula macrofagele și neutrofilele. Acești compuși sunt markeri eficienți ai suprafețelor care conțin clustere fungice pe suprafețe cu praf . S-a raportat că glucanii fungici, în special (1 inktu3)-inktuquiucani, joacă un rol esențial ca inductori ai bolilor pulmonare cronice . Glucanii pot fi asociați și cu semne de inflamație nespecifică. Forma insolubilă în apă a glucanului determină un răspuns întârziat în ceea ce privește nivelurile reduse de macrofage și limfocite din peretele pulmonar .

nivelurile de Glucan peste 1 ng / m3 provoacă simptome precum bronșită cronică, dureri articulare, mâncărimi ale nasului, senzație de apăsare în piept și greutate în cap . Thorn și Rylander au propus ca glucanul să poată fi utilizat ca marker pentru identificarea riscului de inflamație a căilor respiratorii . Beijer și colab. s-a constatat că o provocare respiratorie la glucani ar putea afecta inflamația celulelor respiratorii, care ar putea fi legată de expunerea prelungită la ciuperci în interiorul caselor. Ciupercile sunt omniprezente, iar expunerea la ele este inevitabilă; prin urmare, expunerea la ciuperci ar putea influența direct sau indirect bunăstarea umană. potrivit unui studiu realizat de Skoner , expunerea la ciuperci la persoanele sensibile ar putea duce la inflamația mucoasei nasului mediată de IgE și la eliberarea histaminei. Expunerea prelungită la ciuperci poate duce la simptome cronice de rinocer care nu sunt în principal alergice, dar provoacă iritații .

simptomele rinitei alergice, care seamănă cu simptomele cronice ale nasului, sunt în mare parte asociate cu sindromul clădirii bolnave. În plus, ciupercile pot juca un rol în dezvoltarea bolii, dar această distincție ar putea fi dificil de dovedit. Deși există o percepție generală că mucegaiurile produc o serie de alergeni și antigeni prost definiți, a existat o îmbunătățire semnificativă în identificarea alergenilor importanți din mai multe specii de mucegai; peste 25 de alergeni au fost raportați numai de la A. fumigatus .

alergenii clonați ai Aspergillus, inclusiv proteinele de șoc termic, serina și proteazele ribozomale, enolazele și citotoxinele Asp f1, au o gamă largă de funcții biologice. Asp f1, care este omolog cu mitogillin și a-sarcinis, este un alergen major al A. fumigatus cu o greutate moleculară de 18 kDa; efectele citotoxice și ribonucleazice sunt exprimate de A. fumigatus și A. restrictus. Acest alergen nu se găsește în spori și este secretat abundent pe măsură ce germinează A. fumigatus. Aproximativ 85% dintre pacienții sensibili la A. Fumigatus produc anticorpul IgE la Asp f1. Măsurarea anticorpului IgG anti-Asp f1 poate fi utilizată ca marker al colonizării A. fumigatus la pacienții cu fibroză chistică, ABPA și aspergilom . Asp f1 a fost, de asemenea, aplicat pentru a evalua reactivitatea celulelor T la pacienții cu ABPA.

compuși organici volatili

microorganismele produc cantități mari de compuși organici microbieni volatili (Mvoc), inclusiv alcooli, aldehide, cetone, esteri, precum și sulf și compuși azotați. Mvoc – urile, în principiu, sunt considerate produse ale metabolismului primar în timpul sintezei ADN-urilor, aminoacizilor și acizilor grași. Deși distincția dintre metabolismul primar și secundar nu este clară, Mvoc-urile s-ar putea forma în ambele etape. Produsele Mvoc-urilor depind puternic de substrat și de condițiile de mediu; diferiți compuși care definesc Mvoc-urile ar putea avea o origine non-microbiană .

se crede că COV-urile fungice (Fvoc) pot provoca dureri de cap, lipsă de concentrare, neatenție și amețeli. Aspergillus versicolor este unul dintre principalii producători ai acestor compuși. Unele alte specii comune de Aspergillus care cresc în medii interioare, inclusiv A. fumigatus, A. sydowii, A. flavus și A. niger, produc și FVOCs . Unele persoane, cum ar fi astmaticii, pot răspunde la concentrații mai mici de Mvoc în comparație cu alte persoane.

studiile epidemiologice asupra Fvoc au raportat o relație pozitivă între Fvoc în medii interioare și astm sau alergii . Studiile anterioare au demonstrat că metaboliții volatili găsiți în culturile de ciuperci, cum ar fi A. fumigates, sunt detectabili în respirația pacienților colonizați sau infectați de ciuperci . Încă, puțină atenție științifică s-a concentrat asupra potențialului de diagnostic al Cov-urilor produse de microorganisme, deși aceste microorganisme sunt utilizate pe scară largă în natură pentru comunicare și ca chemo-atractanți de către plante și insecte; cu toate acestea, mirosul bacteriilor a fost bine documentat de observatorii umani.

pot exista și alți metaboliți volatili produși de A. fumigatus care pot fi utili clinic. Conform rezultatelor actuale, Mvoc – urile pot fi cei mai buni markeri ai excesului de umiditate și a posibilei contaminări fungice; cu toate acestea, efectele lor asupra sănătății rămân neclare.