Sisäilmatoksiinien soluvaikutukset

Tiivistelmä

Tavoitteet:

1. kehittää menetelmiä sisätilojen mikrobien tuottamien toksiinien aiheuttamien soluvaurioiden tunnistamiseen ihmisen normaalisoluissa tai niitä mahdollisimman läheisesti muistuttavissa eläinsoluissa;
2. selvittää biokemiallisia mekanismeja ja annosvasteita, joilla kukin toksiini vaurioita aiheuttaa;
3. tunnistaa solujen toiminnallisia häiriöitä näiden vaurioiden seurauksena;
4. tunnistaa ainakin joidenkin toksiinien kemiallinen rakenne;
5. selvittää eri toksiinien ja toksiinien plus työpaikkakemikaalien yhteisvaikutukset solutasolla;
6. yhdessä hankkeen lääketieteellisen johtoryhmän kanssa löytää yhteyksiä työtiloihin liittyvän oireilun ja toksiinien vaikutusmekanismien kesken;
7. Näiden tavoitteiden summa on luoda tieteelliset perusteet toksiseen työtila-altistukseen liittyvän terveyshaitan diagnosointiin.

Menetelmät:

1. kalium-spesifisten elektrodien soveltaminen toksiinien aiheuttaman kaliumvuodon mittaukseen;
2. kaliumjonoforisten toksiinen puhdistus ja soluvaikutusten tutkiminen;
3. toksiinien puhdistus ja mitokondriotoksisuuden tutkiminen; 4.vaikutusten tutkiminen immuunijärjestelmän (luontainen ja hankittu) ja hermoston soluihin;
5. menetelmien kehittäminen työpaikkanäytteistä tehtyjen uutteiden (pölyt, aerosolit) soluvaikutusten mittaukseen.

Hanke pitää tuloksista julkisia esitelmiä, järjestää aivoriihiä tietyille kohderyhmille; kirjoittaa tieteellisiä ja kansanomaisia artikkeleita; järjestää toksiineista koulutuksia työpaikoilla.

Hankkeen vastuuhenkilö

Mirja Salkinoja-Salonen

Tiedote

Yleisen sisäilmahomeen toksisuusmekanismi selville

Helsingin yliopiston elintarvike- ja ympäristötieteiden laitoksen tutkijaryhmä onnistui selvittämään, millä mekanismilla kosteusvauriorakennuksissa hyvin yleisen homeen aineenvaihduntatuotteet vahingoittavat ihmisen terveyttä.

Ensimmäisenä maailmassa tutkimusjohtaja Mirja Salkinoja-Salosen johtama tutkijaryhmä onnistui eristämään, puhdistamaan, määrittämään molekyylirakenteen ja toksisuusmekanismin Trichoderma longibrachiatum -homeen toksiinille.

Tutkimus julkaistiin kansainvälisessä tiedelehdessä, ja tulokset herättivät suuren kansainvälisen huomion. Yhdysvaltain terveysvirasto (NIH) ja Ympäristöterveystieteen tutkimuslaitos (NIEHS) valitsivat tutkimuksen helmikuussa 2013 kuukauden tiedeuutiseksi Environmental Health Perspectives -lehdessä.

Työsuojelurahasto rahoitti laajaa ja tuloksiltaan runsasta tutkimushanketta, jonka lähtökohtana oli löytää ja kehittää keinoja mitata sisätiloissa esiintyvien bioaltisteiden ja kemiallisten altisteiden haittavaikutuksia solutasolla.

”Hometaloissa”, joissa vakavia terveyshaittoja

Trichoderma longibrachiatum tunnettiin aiemmin myös nimillä T. reesei ja T. viride, ja se mainitaan kansainvälisessä kirjallisuudessa yleiseksi sellaisissa ”hometaloissa”, joissa koetaan vakavia terveyshaittoja.

Työ tehtiin aluksi suomalaisista rakennuksista eristetyillä homekannoilla ja laajennettiin kansainvälisten tutkijoiden ryhmälle lähettämiin kymmeniin kantoihin, joista monet oli eristetty potilasnäytteistä kuolemaan johtaneissa infektioissa.

Trilongiinit imeytyvät helposti kudoksiin

Tutkijat totesivat Trichoderma longibrachiatumin tuottaman toksiinin joukoksi pebtaiboleja (lyhytketjuisia peptidejä), joille he antoivat kollektiivinimen trilongiini.

Rasvaliukoisina trilongiinit hengitysilman mukana keuhkoihin joutuessaan todennäköisesti imeytyvät helposti hengityselimien kudoksiin. Trilongiinit läpäisevät solujen solukalvon, päästävät solusta ulos kaliumia ja mahdollistavat plasman ja kudosnesteen natriumin tunkeutumisen solun sisään.

Trilongiineja löytyi paitsi ”hometaloista”, myös kannoista jotka olivat (herkku)sienien kasvatukseen käytetystä kompostista ja maaperästä. Kompostia työssään käsittelevällä henkilöstöllä on siten riski altistua Trichoderma longibrachiatumille ja sen tuottamalle toksiinille. Tällaiseen altistumiseen ei työsuojelussa ole juuri kiinnitetty huomiota, mutta tutkijoiden mukaan syytä olisi.

Tutkimushankkeessa siittiöt osoittautuivat erinomaiseksi työkaluksi toksisuusmittauksiin. Trichoderma longibrachiatumin toksiinit löytyivät juuri siittiöiden avulla. Keinosiementuotantoon tuotetut siittiöt sopivat myös toksikologisen tutkimuksen indikaattorisoluiksi, ja niitä on kaupallisesti saatavissa kaikissa Euroopan maissa.

Paljon uutta, kokeellista tietoa

Tutkimushankkeen tavoitteet olivat seuraavat:
1.      Tunnistaa sisätilojen mikrobien tuottamien toksiinien aiheuttamia soluvaurioita
2.      Selvittää biokemiallisia mekanismeja, joilla kukin toksiini vaurioita aiheuttaa.
3.      Mitata toksiinien annosvaste soluissa.
4.      Tunnistaa solujen toiminnallisia häiriöitä näiden vaurioiden seurauksena
5.      Tunnistaa ainakin joitakin yleisimpiä sisätilojen mikrobien tuottamia toksiineja (kemiallinen rakenne).
6.      Selvittää eri toksiinien yhteisvaikutukset sekä toksiinien ja työpaikkakemikaalien yhteisvaikutukset.
7.      Yhdessä hankkeen lääketieteellisen johtoryhmän kanssa löytää yhteyksiä työntekijän oireilun ja työtiloihin liittyvän sairastumisen ja toksiinien vaikutusmekanismien kesken.

Tavoitteissa onnistuttiin, ja tuloksena oli paljon uutta, kokeellista tietoa, tasokkaita julkaisuja ja kansainvälistä tunnustusta.

Suurin osa hankkeen tieteellisistä tuloksista on ilmestynyt seitsemässä tieteellisessä julkaisussa. Lisäksi on pidetty muun muassa esitelmiä, kohderyhmäkoulutuksia ja yleisöesitelmiä sekä esiinnytty mediassa.

Työsuojelurahasto on rahoittanut tämän tutkimuksen lisäksi viime vuosina muitakin tutkimushankkeita ( 109124, 111126, 112134), joiden kaikkien tuloksista valmistuu kuvitettu ja kirjallisuustiedoin täydennetty tieto- ja oppikirja.

Toimittaja
Leena Huovila

Aineisto

Mikkola, Raimo, Andersson, Maria A., Kredics, Lazslo, Grigoriev, Pavel, Sundell, Nina & Salkinoja-Salonen, Mirja, 2012. 20-Residue and 11-residue peptaibols from the fungus Trichoderma longibrachiatum are synergistic in forming Na+/K+ permeant channels and in adverse action towards mammalian cells. FEBS Journal. 2012 Nov;279(22):4172-90. doi: 10.1111/febs.12010. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/febs.12010/pdf Avaa

Ekman J.V., Kruglov, A., Andersson, M.A., Mikkola, R., Raulio, M., Salkinoja-Salonen, M.S. 2012. Cereulide produced by Bacillus cereus increases fitness of the producer organism in low potassium environment. Microbiology (2012), 158, 1106-1116 DOI 10.1099/mic.0.053520-0 http://mic.sgmjournals.org/content/158/Pt_4/1106.full.pdf Avaa

Hoornstra D, Andersson Maria A, Teplova VV, Mikkola R, Uotila LM, Andersson LC, Roivainen M, Gahmberg CG, Salkinoja-Salonen MS. 2013. Potato crop as a source of emetic Bacillus cereus and cereulide induced mammalian cell toxicity. Applied and Environmental Microbiology, 79(12)3534-3543 DOI 10.1128/AEM.00201-13 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3675918/pdf/zam3534.pdf Avaa

Rasimus, S., Mikkola, R., Andersson, M.A., Teplova, Vera V., Venediktova, N., Ek-Kommonen, C. Salkinoja-Salonen, M.S. 2012. Psychrotolerant Paenibacillus tundrae from barley grains produces new cereulide-like depsipeptides, paenilide and homopaenilide, highly toxic to mammalian cells. Applied and Environmental Microbiology, 78(10) 3732-3743 doi: 10.1128/AEM.00049-12 http://aem.asm.org/content/78/10/3732.full.pdf Avaa

Maria A. Andersson, Mirja Salkinoja-Salonen, Raimo Mikkola. 2012. Uusi menetelmä sisäilmatoksiinien löytämiseen: LC-MS-Biotesti yhdistelmä. Sisäilmastoseminaari, SIY raportti 30, 37 -42. Sisäilmayhdistys, Espoo.

Salkinoja-Salonen, Mirja. 2013. Innenraumschimmelpilze, systemische und cardiopulmonale Toxikologie (Indoor mold: systemic and cardiopulmonary toxicology, in German). P. Ohnsorge (ed) Cardiovascular Diseases – not only metabolism, causal strategy instead of Symptom Therapy. European Academy for Environmental Medicine (EUROPAEM), Proceedings of the conference at Wuerzburg, Germany, 5 – 7 July, 2013. DVD2/Presentation 3.