Homeiden toksiinin tuotto ja sen seuranta metaboliitti- ja RNA-tasolla

Abstract

Kirjallisuusosassa on esitelty yleisesti mikrobivaurion syntymiseen vaikuttavat olosuhdetekijät sekä mahdolliset sisäilman sisältämät haitalliset mikrobikomponentit. Lisäksi on pohdittu bio-markkereiden käytettävyyttä mikrobivaurion havaitsemisessa, joista etenkin molekyylibiologisten menetelmien soveltuvuutta mikrobivaurion havainnointiin on tarkasteltu.

Työn kokeellisessa osassa tutkittiin lämpötilan ja hiilidioksidipitoisuuden vaikutusta ongelmahomeiden kasvuun ja toksiinin tuottoon. Tutkitut mikrobit olivat Aspergillus westerdijkiae (PP2) ja Trichoderma longibrachiatum (Thg). Lisäksi kehitettiin menetelmää T. longibrachiatum -homeen mykotoksiinin tuottoon liittyvän ei-ribosomaalisen peptidisyntetaasin (non-ribosomal peptide synthetase) tex1-geenin ekspressiotasojen mittaukseen.

Havaittiin, että A. westerdijkiae -home tuotti eniten toksiinia huoneenlämmössä (10 µg/ml sian siittiöillä testattuna). Rakennusten sisäilman ja rakenteiden lämpötila Suomessa sopii täten erittäin hyvin ainakin A. westerdijkiae -homeen toksisten sekundääriaineenvaihduntatuotteiden tuottamiseen. Hiilidioksidipitoisuus vaikutti T. longibrachiatum -homeen biomassan määrään ja toksisuuteen. Korkeassa hiilidioksidipitoisuudessa (3000 ppm) kasvanut T. longibrachiatum tuotti silminnähden enemmän homekasvustoa vain kolmen viikon kasvatuksen aikana kuin matalassa hiilidioksidipitoisuudessa (400 ppm). T. longibrachiatum -biomassan toksisuus kasvoi 3000 ppm hiilidioksidipitoisuudessa (EC50 25 µg/ml) verrattuna 400 ppm hiilidioksidipitoisuuteen (EC50 50 µg/ml). Tex1-geenin ekspressiotasojen mittausmenetelmän tulokset olivat vaikeasti analysoitavissa. Havaittiin, että referenssigeenit eivät olleet stabiileja tutkituissa olosuhteissa. Menetelmällä onnistuttiin eristämään onnistuneesti homeen RNA:ta rakennusmateriaalin pinnalta ja muodostamaan haluttu tuote qPCR:llä.

Todettiin, että toksisten homeiden kasvusta ja toksiinin tuotosta rakennusmateriaaleilla tarvitaan lisää tietoa. Hiilidioksidpitoisuuden ja lämpötilan havaittiin vaikuttavan merkittävästi tutkittujen homeiden toksisuuteen. Mykotoksiinien biosynteesien heikko tietämys estää uusien biomarkkerien kehitystä. Molekyylibiologisten menetelmien hyödyntämiseen tarvitaan lisää geenidataa ongelmamikrobeista ja enemmän vertailutietoa.

In the literature survey the environmental factors that relate to the mould growth and mycotoxin production is presented. The potentially harmful components of indoor air are also described. In addition, consideration has been given to the availability of biomarkers to detect the microbial problem related to health in buildings. Especially molecular biological methods for the purpose of observe the microbes and their toxins have been examined.

In the experimental part the effect of temperature and carbon dioxide to the mould growth and toxin production was studied. The microbes investigated were Aspergillus westerdijkiae (PP2) and Trichoderma longibrachiatum (Thg). In addition, a method to detect T. longibrachiatum mycotoxin production related non-ribosomal peptide synthetase tex1-gene expression levels were studied.

It was discovered that A. westerdijkiae produced most of the toxin at room temperature (EC50 toxicity 10 µg/ml measured with boar spermatozoa). Indoor air is therefore ideal for at least A. westerdijkiae to produce toxic secondary metabolites. The carbon dioxide content contributed to T. longibrachiatum amount of biomass and toxicity. The high carbon dioxide level (3000 ppm) increased T. longibrachiatum growth in just three weeks compared to the T. longibrachiatum in lower carbon dioxide environment (400 ppm). Toxicity of T. longibrachiatum increased in 3000 ppm carbon dioxide (EC50 toxicity 25 µg/ml measured with boar spermatozoa) compared to the 400 ppm carbon dioxide (EC50 toxicity 50 µg/ml measured with boar spermatozoa). The results of the tex1 gene expression level measurements were hard to analyze. It was observed that the reference genes were not stable under the conditions examined. The method succeeded to isolate mould RNA from the building material surface and to form the right product in qPCR.

It was concluded that more information is needed from the toxic mold growth and the toxin production in the building materials. Biosynthesis of mycotoxins lack of knowledge prevents the development of new biomarkers. Molecular biological methods for the exploitation of the microbial problem need more genetic data of the problem causing moulds and more comparison of information.