Sisäilman mikrobit ja terveys – tutkimuskoosteita
Tältä sivulta löydät koosteita sisäilman mikrobeista, niille altistumisesta ja niihin liittyviä terveysvaikutuksia käsittelevistä tutkimuksista.
WHO:n katsaus kosteus- ja homeongelmiin vuodelta 2009
WHO guidelines for indoor air quality: dampness and mould.
World Health Organization (2009).
Siirry julkaisuun.
WHO:n mukaan syysuhteisia yhteyksiä terveyshaittoja aiheuttaviin mikrobiperäisiin tekijöihin sisäilmassa ei ole kyetty vielä tunnistamaan kattavasti, mutta liiallinen määrä mitä tahansa mikrobiperäistä epäpuhtautta on mahdollinen terveyshaitta (s. 94).
WHO:n mukaan tutkimusta eri oireiden ja sairauksien liittymisestä sisäilmaongelmiin on vielä heikosti. Tutkimuksia on joko liian vähän kattavan arvion tekemiseen, tai ne ovat heikkolaatuisia tai näyttö on vasta alustavaa. (s. 63-78 kpl 4.1.)
WHO summaa raportissaan (kpl 4.1.) home- ja kosteusvaurioihin liittyvää epidemiologista tutkimusnäyttöä. Näyttöä on koottu seuraavin perustein:
– Katsauksessa käsitellään tutkimuksia vuosilta 1998-2007.
– Katsauksessa sisäilman epäpuhtauksista on huomioitu vain kosteus- ja homeongelmia käsittelevät tutkimukset, näitäkin vain osin (esim. ilmanvaihtoon liittyvät homeongelmat sekä endotoksiinit on pääasiassa rajattu tarkastelun ulkopuolelle).
Homeongelmissa pääpaino on ollut näkyvän homeen, homeen hajun sekä kosteusvaurioiden huomioimisella. Vasta toissijaisesti on painotettu laskettavissa olevaa mikrobialtistusta, sillä on vielä heikosti näyttöä siitä, mikä mikrobiperäinen tekijä/tekijät terveysongelmiin yhdistyvät, ja myös näiden tekijöiden mittausmenetelmät (kuten viljely) vaativat kehittämistä (s. 65).
– Katsaus ei koske muita sisäilman epäpuhtauksia (ts. esim. kemialliset tai fysikaaliset tekijät).
– Sairauksista käsitellään pääasiassa muutamia hengitystie- ja keuhkosairauksia (kuten astma,
allerginen nuha sekä keuhkoputkitulehdus) ja joitakin hengitystie- ja iho-oireita.
– Muita oireita ja sairauksia, sairas rakennus -oireyhtymää, ärsytysoireita tai yleisoireita ei käsitellä vähäisen saatavilla olevan tutkimuksen vuoksi.
Tältä pohjalta tehty arvio kertoo, että minkään terveysvaikutuksen ja home- ja kosteusvaurioisten rakennusten välillä ei ole todettu kausaalista näyttöä, mutta raportissa todetaan, että astman pahenemisen osalta ollaan hyvin lähellä syysuhteen todentamista (s. XiV ja kpl 4.1). Syyseuraussuhteiden todentaminen on hankalaa, sillä tarkan terveyshaittoja aiheuttavan tekijän ja siihen johtavan tautimekanismin sekä annosvastesuhteen todentaminen on näin monitekijäisessä ongelmavyyhdissä WHO:n mukaan hankalaa (kpl 4.1. ja kpl 2 ja sivut Xii, 2 ja 29). Raportissa tarkastellaankin tässä yhteydessä yleisesti home- ja kosteusvauriorakennusten yhteyttä erilaisiin terveyshaittoihin.
Riittävää näyttöä yhteydestä home- ja kosteusvaurioihin liittyvien tekijöiden sekä erilaisten terveyshaittojen osalta mainitaan WHO:n raportissa löytyvän mm. astman (kehittymisen, pahenemisen ja astmaoireiden), hengityksen vinkunan, yskän, hengenahdistuksen, hengitystieinfektioiden sekä ylempien hengitystieoireiden välillä (kpl 4.1., erityisesti s. 77).
Tarkemmin erilaisten sisäilman biologisten epäpuhtauksien yhteyttä näihin ongelmiin ei ole voitu todentaa, mikä johtuu WHO:n mukaan todennäköisesti epävarmuustekijöistä altistumisen mittaamisessa (s. 65, 70 ja kpl 2). Allergisen nuhan ja keuhkoputkitulehduksen osalta tutkimuksia mainitaan olevan puutteellisesti tai näytön olevan ristiriitaista (s. 77).
Vuoden 2009 jälkeen osasta julkaisussa käsitellyistä aiheista on tullut uutta, täydentävää tutkimusta.
Kokonaisaltistus mykotoksiineille ja niiden esiintyminen työ- ja asuinympäristössä.
Overall internal exposure to mycotoxins and their occurrence in occupational and residential settings – An overview.
Fromme ym. (2016). International Journal of Hygiene and Environmental Health.
Siirry julkaisuun.
Mykotoksiinit ovat homeiden/sienien tuottamia sekundaariaineenvaihdunnan tuotteita, jotka voivat pilata niin ruokia kuin rakennuksia. Tässä katsausartikkelissa on koottu yhteen tietoa potentiaalisesti hengitettävistä mykotoksiineista, joita esiintyy asunnoissa ja työpaikoilla. Katsausartikkelin toisena tavoitteena on ollut antaa yleiskuva ihmisten kokonaisaltistukselle (sekä ravinnon, hengitysteiden, ihon tai limakalvojen kautta) mykotoksiineille.
Arviolta noin 400 homeiden aineenvaihduntatuotetta on tunnistettu mykotoksiineiksi (ne voivat olla karsinogeenejä, solumyrkkyjä, hermomyrkkyjä, immuunijärjestelmän toimintaa alentavia ym.). 1980-luvulla tiedostettiin myös hengitettyjen myokotoksiinien vaikuttavan ihmisten terveyteen, ravinnon kautta saatujen lisäksi. Ensimmäinen konferenssi hengitettyjen mykotoksiinien vaikutuksista ihmisiin järjestettiin Yhdysvalloissa 1994. Hengitysilmassa olevien homeiden ja mykotoksiinien kirjo voi olla hyvin laaja, riippuen homeiden kasvualustasta, lämpötilasta, pH:sta, kosteudesta ym. Sisätiloissa tyypillisesti altistutaan seuraavien homeiden aineenvaihduntatuotteille: Alternaria, Aspergillus, Cladosporium, Penicillium, Stachybotrys. Katsausartikkelin Taulukossa 2 listataan potentiaalisia sisäympäristön mykotoksiineja, joiden vaikutukset tunnetaan. Muitakin homeiden tuottamia aineenvaihduntatuotteita esiintyy sisäympäristöissä, mutta niistä on vielä suhteellisen vähän tietoa.
Joillain mailla on suosituksia sisäilman homeitiöiden enimmäismäärille, mutta mykotoksiineille ei ole raja-arvoja. Ei myöskään ole selvää, että homeitiöt ja mykotoksiinit assosioituvat, sillä mykotoksiineja voi esiintyä myös homeitiöitä pienemmissä pienhiukkasissa. Katsausartikkelissa todetaan, että on vaikeaa suorittaa riskinarviointia hengitettäville mykotoksiineille, sillä tällä hetkellä niiden myrkyllisyydestä hengitettäessä on vain jonkin verran eläinkokeita ja standardisoidut menetelmät näytteiden keräämiselle ja tutkimiselle puuttuvat. Riskinarviointia myös vaikeuttaa ihmisyksilöiden välinen muuntelu herkkyydessä homeiden aineenvaihduntatuotteille.
Stachybotrys-lajit ja pisarointi
Stachybotrys spp. and the guttation phenomenon
Gareis & Gottschalk (2014). Mycotoxin Research.
Siirry julkaisuun.
Stachybotrys-suku löydettiin jo 1800-luvulla, mutta vasta 1930-luvulta lähtien näiden lajien on todettu liittyvän vakaviin myrkytyksiin eläimillä. 1980-luvulla Stachybotrys-lajien tuottamat mykotoksiinit, makrosykliset trikotekeenit, tunnistettiin myrkytysten aiheuttajiksi. Trikotekeenejä on löydetty homehtuneista rakennusmateriaaleista, sisäympäristön pölynäytteistä ja sisäilmasta.
Tässä artikkelissa tutkittiin kahden eri Stachybotrys-lajin (kerätty 15 eri ympäristöstä, sisältäen pääosin näytteitä rakennusmateriaalista) kykyä tuottaa nestemäisiä pisaroita maljoilla kasvatettuina, ja todettiin, että molemmat lajit tuottivat pisaroita, mutta vain Stachybotrys chartarumin tietyn kemotyypin tuottamat pisarat sisälsivät trikotekeenejä.
Kyseiset trikotekeenejä pisaroivat Stachybotrys-kannat oli kerätty yhtä lukuunottamatta rakennusmateriaaleista. Tutkimuksessa kerättyjä Stachybotrys-kantoja kasvatettiin maljoilla, niistä kerättiin pisarointinäytteitä, joiden myrkyllisyyttä arvioitiin vaikutuksella nisäkässolujen elinkykyyn sekä makrosyklisten trikotekeenien läsnäoloa pisaroissa tutkittiin entsyymivälitteisellä immunosorbenttimäärityksellä (ELISA) ja nestekromatografian ja massaspektrometrian yhdistelmällä (LC-MS/MS).
On tiedetty jo vuosikymmeniä, että homeet voivat tuottaa nestepisaroita ja tätä tietoa on jopa käytetty lajintunnistuksessa, mutta pisaroinnin perimmäistä tarkoitusta homeille ei ole täysin ymmärretty. On esitetty, että pisaroinnilla tuotettu neste voisi toimia vesivarastona. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että kun kasvatusmaljalle laitettiin useampaan kohtaan Stachybotrysta kasvamaan, silloin homeet tuottivat enemmän pisaroita. Tämä voi viitata siihen, että pisaroinnilla on merkitystä homeelle kilpailutilanteessa muita homeita vastaan. Tätä teoriaa tukevat tämän ja muiden tutkimusten havainnot, että homeiden erittämissä pisaroissa voi olla mykotoksiineja.
Mykotoksiineja, kuten trikotekeenejä, on löydetty homeisista rakennusmateriaaleista, mutta ei ole ollut selvää, miten ne ovat päässeet sisäilmaan. Pisaroinnin uskotaan olevan yksi selittävä tekijä, miten homeet voivat erittää mykotoksiineja nestepisaroina, jotka voivat vapautua ilmaan aerosoleina tai sitoutuneena pieniin pölypartikkeleihin. Kirjoittajat arvioivat tämän tapahtuvan erityisesti koneellisen ilmanvaihdon yhteydessä, koska ilmanvaihtosysteemi voi toimia homeen lähteenä ja levittäjänä.
Homeiden sekundaariaineenvaihdunnan tuotteet haitallisina sisäilman saastuttajina.
Fungal secondary metabolites as harmful indoor air contaminants: 10 years on
Miller & McMullin. (2014). Applied Microbiology and Biotechnology
Siirry julkaisuun.
Viimeisen 5-10 vuoden aikana on tuotettu paljon lisää tietoa siitä, mitkä ovat merkityksellisiä mykotoksiineja kosteusvaurioituneissa rakennuksissa.
Myös niiden vaikutuksia ihmisen terveyteen on alettu ymmärtää tarkastelemalla soveltuvia eläinmalleja, kuten hiiriä, sekä hiirien että rottien keuhkosoluja.
Tässä katsausartikkelissa on koottu yhteen tietoa homeista, joita kasvaa kosteusvaurioituneissa rakennusmateriaaleissa, sekä näiden homeiden tuottamista toksiineista.
Artikkelin taulukossa 1 on listattu rakennuksiin tyypillisesti assisioituvat homeet (Alternaria tenuissima, useita Aspergillus -lajeja, Chaetomium globosum, useita Penicillium, Trichoderma ja Stachybotrys -lajeja sekä Wallemia sebi) ja niiden tuottamat toksiinit. On myös yhä olemassa homelajeja, jotka ovat yleisiä kosteusvaurioituneissa rakennusmateriaaleissa, mutta niiden aineenvaihduntatuotteista ei ole vielä tarpeeksi tutkimusta (esim. Aspergillus sydowii, Paecilomyces variotii, Scopulariopsis brevicaulis, Ulocladium -lajit).
Historiallisena katsauksena kirjoittajat listaavat Pohjois-Amerikassa lisääntyneiden rakennusten kosteusongelmien syiksi 60-70-luvuilla energiansäästösyistä heikennetyn ilmastoinnin, siirtymisen rakennusmateriaaleissa kipsilevyihin, jotka ovat erityisen alttiita homeiden kasvulle, sekä muutokset rakennustavoissa, jotka johtivat helpommin kosteusvaurioihin.
Kun kosteusvaurioituneeseen rakennusmateriaaliin alkaa kasvaa homeita, niitä esiintyy aina useita eri lajeja. Mitkä lajit mihinkin kosteusvaurioon kasvavat riippuu kosteuden määrästä ja kuinka pitkiä aikoja rakennusmateriaali on kosteaa, rakennusmateriaalin tarjoamien ravinteiden laadusta, hiilen ja typen suhteesta sekä lämpötilasta.
Useita pienempiä ja laajempia tutkimuksia on suoritettu, ja tuhansia kosteusvaurioituneita rakennusmateriaalinäytteitä analysoitu niiden homelajien yleisyyden suhteen. Näiden tutkimusten perusteella tunnetaan yleisimmät kosteusvaurioissa esiintyvät homelajit, voidaan arvioida niiden aineenvaihduntatuotteiden myrkyllisyyttä ja analysoida toksiineja kosteista rakennusmateriaaleista.
Yksi yleisimmistä homelajeista kosteusvaurioituneissa rakennusmateriaaleissa on Aspergillus versicolor, joka tuottaa aflatoksiinin kemiallisia esiasteita, joita on löydetty kosteusvaurioituneista materiaaleista. Myös toisten Aspergillus– lajien tuottamia toksiineja, kuten okratoksiini A:ta, on löydetty rakennusmateriaaleista. Tyypillisin kosteusvaurioituneessa materiaalissa esiintyvä Penicillium-laji Pohjois-Amerikassa on P. rubens, joka tuottaa esim. roquefortiini C:tä ja meleagriinia. Näiden lisäksi muiden Penicillium-lajien aineenvaihduntatuotteita kuten mykofenolihappoa on löydetty kosteusvaurioituneista rakennusmateriaaleista. Stachybotrys-lajien tuottamia satratoksiini G:tä ja H:ta, sekä spirosyklistä drimaania on löydetty kosteista rakennusmateriaaleista. Chaetomium globosum on yleinen sekä Pohjois-Amerikan että Euroopan kosteusvaurioituneissa rakennuksissa ja ketoglobosiini A:ta ja C:tä, sekä ketomiinia on löydetty kosteista rakennusmateriaaleista. Alternaria tenuissimaa löydetään suhteellisen yleisesti kosteusvaurioista ja sen aineenvaihduntatuotteista alternariolia ja alternarioli-monometyylieetteriä on myös raportoitu kosteusvaurioituneesta rakennusmateriaalista.
Epidemiologisissa tutkimuksissa on näytetty yhteys kosteusvaurioiden ja lisääntyneiden hengitystieoireiden, astman, allergisen alveoliitin, poskiontelontulehduksen ja kehkoputkentulehduksen välillä.
Jos homeita esiintyy rakennusmateriaaleissa, esiintyy myös mykotoksiineja. Kosteissa rakennuksissa löydetään tyypillisesti homeitiöitä ja paloja sienirihmastosta, jotka ovat tarpeeksi pieniä päästäkseen syvälle keuhkokudokseen. Homeitiöt ja sklerootiot sisältävät korkeina pitoisuuksina osaa tai jopa kaikkia kyseisen homelajin tuottamia toksiineja.
Vuoden 2005 jälkeen on tutkittu kymmenien kosteusvaurioissa esiintyvien homeiden aineenvaihduntatuotteiden vaikutuksia hiirten ja rottien solulinjoihin. Näiden tutkimuksien tuloksia on vedetty yhteen tässä katsausartikkelissa.
Lyhyesti: useiden mykotoksiinien vaikutukset soluissa liittyvät tulehdusreaktion käynnistämiseen.
Homesienten tuottama alkoholi sotkee dopamiiniaineenvaihduntaa ja voi olla yhteydessä neurodegeneratiivisten sairauksien syntyyn.
Fungal-derived semiochemical 1-octen-3-ol disrupts dopamine packaging and causes neurodegeneration.
Inamdar ym. (2013). PNAS.
Siirry julkaisuun.
Tutkimuksessa etsittiin luonnollista alkuperää olevia ympäristötekijöitä, jotka saattavat aiheuttaa Parkinsonin tautia. Keinona käytettiin useiden kosteusvauriomikrobien tuottamien aineiden vaikutusten selvittämistä pienten Drosophilia-kärpästen hermostoon.
1-okten-3-olille altistettujen kärpästen dopamiiniaineenvaihdunnassa tapahtui selviä muutoksia, ja niiden kuolleisuus oli huomattavasti muita suurempaa. 1-okten-3-oli on sienialkoholi, jota kosteusvauriomikrobit tuottavat.
Tulokset toistettiin ihmissolulinjoilla. Myös aiemmin ihmisillä tehdyt lyhyet altistuskokeet tukevat löydöksiä.
Tutkijoiden mukaan aineisto havainnollistaa, että mikrobiperäinen 1-okten-3-oli on myrkyllistä nimenomaan siksi, että se sekoittaa elimistön dopamiinitasapainon.
Löydösten perusteella 1-okten-3-oli saattaa olla yksi parkinsonismin luonnollisista aiheuttajista. Tutkijoiden mukaan tulos auttaa mahdollisesti ymmärtämään myös homeille ja niiden tuottamille yhdisteille altistuneiden raportoimia liikehäiriöitä. Löydösten vahvistaminen vaatii lisätutkimuksia.
Lisälukemista aiheesta:
A common fungal volatile organic compound induces a nitric oxide mediated inflammatory response in Drosophila melanogaster.
Inamdar & Bennett (2013). Scientific Reports.
Siirry julkaisuun.
Kosteusvaurioituneesta rakennuksesta eristeytyn bakteerin tuottama peptiditoksiini amylosiini on immunotoksinen, antimikrobinen ja aiheuttaa kaliumin ulosvirtausta nisäkässoluista.
The peptide toxin amylosin of Bacillus amyloliquefaciens from moisture-damaged buildings is immunotoxic, induces potassium efflux from mammalian cells, and has antimicrobial activity.
Rasimus-Sahari ym. (2015). Applied Environmental Microbiology.
Siirry julkaisuun.
Paenibacillus polymyxan tuottaman fusarisidiinin myrkytysmekanismi nisäkässoluille.
The toxic mode of action of cyclic lipodepsipeptide fusaricidins, produced by Paenibacillus polymyxa, toward mammalian cells
Mikkola ym. (2017). Journal of Applied Microbiology.
Siirry julkaisuun.
Rasimus-Sahari ym. sekä Mikkola ym. tutkivat kosteusvaurioituneista rakennuksista eristettyjä bakteerikantoja, niiden tuottamia aineevaihduntatuotteita sekä näiden myrkyllisyyttä nisäkässoluihin.
Sekä Bacillus amyloliquefaciensin tuottama amylosiini että Paenibacillus polymyxan tuottama fusarisidiini vaurioittavat solujen kalvostoja: ne synnyttävät solukalvoille ionikanavia, joiden johdosta solujen sisäinen kaliumtasapaino häiriintyy, mikä voi johtaa solukuolemaan.
Rasimus-Sahari ym. käyttivät testisoluina myös ihmisen makrofaageja ja muita verisoluja tutkiakseen amylosiinin vahingollisia haittavaikutuksia soluilla, jotka ovat tärkeitä ihmisen luontaiselle immuniteetille.
Amylosiinin havaittiin käynnistävän solujen sytokiinien tuotannon, joka todennäköisesti johtuu amylosiinin aiheuttamasta solujen kaliumionien ulosvirtauksesta, joka aktivoi NLRP3-inflammasomin.
Tämä mekanismi voisi selittää osan kosteusvaurioituneissa rakennuksissa sairastavien ihmisten tulehduksellisista oireista.
