Dla Przedstawicieli            data publikacji 2003r
Zawodów Medycznych

GRZYBY PLEŚNIOWE

Autor: Agnieszka Lipiec

Grzyby stanowią jedną z podstawowych grup alergenów inhalacyjnych. Reakcje alergiczne w górnych drogach oddechowych swą symptomatologią przypominają pyłkowicę, a dominującym objawem wydaje się być blokada nosa. Towarzyszą temu objawy ze strony oczu. Niewielkie rozmiary zarodników grzybów, nie przekraczające najczęściej 10 mikronów, pozwalają  na głęboką penetrację drzewa oskrzelowego, co w efekcie często prowadzi do reakcji alergicznych ze strony dolnych dróg oddechowych. Większość osób wykazujących nadwrażliwość na tą grupę alergenów inhalacyjnych prezentuje objawy całoroczne, z okresami sezonowych zaostrzeń. Jedynie dla pacjentów uczulonych wybiórczo na alergeny grzybów zewnątrzdomowych zima pozostaje okresem bezobjawowym.

Reakcje alergiczne wywołane przez alergeny grzybów mogą przybierać ponadto charakter alergii pokarmowej (po spożyciu serów pleśniowych, suszonych owoców, grzybów, sosu sojowego, niektórych gatunków soków, wina i piwa), uczulenia na antybiotyki lub też reakcji typu "id". Jednak nie są to zjawiska częste.

Szacuje się, że uczulenie na alergeny grzybów dotyczy od 5 do 30% osób z atopią. Odsetek ten jest wyższy w populacji dziecięcej w porównaniu z populacją dorosłych. W badaniach polskich populacji pacjentów z astmą oskrzelową przeprowadzonych przez niezależne grupy badaczy zaobserwowano dodatnie testy śródskórne z alergenami grzybów u odpowiednio 16% (Romański i wsp.), 24% (Droszcz i wsp.) i 30% (Romański) pacjentów. Odsetek ten był niższy w populacji pacjentów z alergicznym nieżytem nosa, gdzie dodatnie testy punktowe z alergenami grzybów  zaobserwowano u odpowiednio 4,5% (Zawisza) i u 2% (Samoliński) pacjentów, a u 7% dodatnie testy śródskórne (Gniazdowski).

Grzyby są organizmami szeroko rozpowszechnionymi na kuli ziemskiej. Rozwijają się wszędzie tam, gdzie w podłożu znajdują dostateczną ilość substancji odżywczych. Jako, że nie zawierają chlorofilu, odżywiają się całkowicie heterotroficznie. Wśród grzybów najwięcej jest saprofitów mających olbrzymi udział w rozkładzie substancji organicznej. Liczne są również gatunki prowadzące pasożytniczy tryb życia, odpowiedzialne za większość chorób roślin, atakujące również ludzi i zwierzęta.

Dla wzrostu grzybów niezbędna jest ponadto wysoka wilgotność względna powietrza (optimum powyżej 70%) i odpowiednia temperatura (optimum 16-25 stopni Celsjusza).

Liczbę gatunków grzybów ocenia się na 80 000, spośród których kilkadziesiąt należy do silnie alergizujących. Systematyka grzybów przedstawiana bywa w różnym ujęciu. Przez długi czas uznawano je za rośliny i tak też klasyfikowano. Z czasem uznana została wyraźna odmienność grzybów w stosunku do roślin i w efekcie wyodrębniono je w oddzielną jednostkę taksonomiczną, która uzyskała najwyższą rangę królestwa.

Grzyby stanowią grupę bardzo niejednorodną. Podstawą podziału systematycznego są cechy anatomiczne i sposób rozmnażania. W obrębie gromady grzybów właściwych  wydzielono kilka klas, wśród których w alergologii zasadnicze znaczenie mają: klasa sprzężniaków (reprezentowana przez rodzaj Mucor i Rhizopus), workowców (rodzaj Aspergillus, Penicillum, Saccharomyces), podstawczaków (reprezentowana przez Sporobolomyces) oraz klasa grzybów niedoskonałych, budząca najszersze zainteresowanie alergologii, do której należą grzyby z rodzaju Alternaria, Botrytis, Cladosporium, Candida, Epicoccum, Fusarium, Helminthosporium.

Ciało wegetatywne grzybów, zwane grzybnią, zbudowane jest z nitkowatych tworów noszących nazwę strzępek. Większość grzybów to organizmy mikroskopijne, niewidoczne dla nieuzbrojonego oka, lub widoczne tylko w postaci nalotów. Te, których cechą jest tworzenie grzybni w postaci nalotów nazywamy potocznie pleśniami.

Grzyby rozmnażają się zarówno płciowo, jak i bezpłciowo, wytwarzając w obu przypadkach zarodniki jako produkt końcowy.  Rozprzestrzeniają się za pomocą zarodników, które w wielkich ilościach przenoszone są przez prądy powietrza.

Choć obecność zarodników grzybów w powietrzu atmosferycznym znana jest od dawna, wiedza na temat ilościowej i jakościowej charakterystyki tego naturalnego bioareozolu jest wciąż niekompletna.

Nie dysponujemy uniwersalną metodą oceny unoszących się w powietrzu zarodników, która łączyłaby ciągły pomiar objętościowy (określenie liczby zarodników w jednostce objętości powietrza w określonym przedziale czasowym) z pewną i pełną identyfikacją wszystkich gatunków.

Urządzenia dokonujące pomiarów metodą objętościową (np aparat Burkarda) wyłapują cząsteczki zawieszone w powietrzu w sposób selektywny, wykazując ograniczoną efektywność w stosunku do zarodników o wymiarach poniżej 5 mikronów.  Tym samym pomiary te umożliwiając bardzo dobrą ocenę stężenia w powietrzu ziaren pyłku roślin i zarodników z rodzaju Alternaria, Cladosporium, czy Epicoccum, nie są w stanie zapewnić pełnej oceny obecności zarodników, których rozmiary nie przekraczają 5 mikronów. Ponadto niektóre gatunki nie poddają się identyfikacji na podstawie mikroskopowej oceny zarodników.

Urządzenia pomiarowe wyłapujące z otoczenia zarodniki i umożliwiające rozwój kolonii grzybów na dostarczonym podłożu, a w efekcie  ocenę  na tej podstawie gatunku (np. aparat typu Andersena) charakteryzuje również pewnego stopnia selektywność. Nie wszystkich bowiem gatunków zarodniki mogą dać początek kolonii na podłożu zastosowanym w aparacie. Ponadto ciągły pomiar przy użyciu tej metody jest z praktycznego punktu widzenia trudny do wykonania ze względu na olbrzymią liczbę kolonii, którym powinno się stworzyć możliwości rozwoju.

Najlepszym rozwiązaniem problemu pomiarów stężenia zarodników w atmosferze wydaje się być równoległe zastosowanie obu metod, jednak w praktyce większość badań dotyczących środowiska zewnętrznego dokonywanych jest metodą ciągłego pomiaru objętościowego, a zarodników obecnych wewnątrz pomieszczeń drugą z wymienionych powyżej metod. Badania te dostarczają cennych informacji na temat ekspozycji pacjenta na uczulające go alergeny.

Systematyczne, prowadzone przez wiele lat pomiary pozwalają na opracowywanie dla poszczególnych regionów kalendarzy ilustrujących występowanie zarodników grzybów w powietrzu.

Na podstawie wyników wieloletnich badań i znajomości nisz ekologicznych zajmowanych przez różne gatunki dokonano podziału grzybów będących w kręgu zainteresowań alergologii  na "zewnątrz-" i "wewnątrzdomowe", choć znaczna liczba gatunków spotykana jest zarówno w jednym, jak i w drugim środowisku.

Do grzybów zewnątrzdomowych najczęściej alergizujących należą grzyby z rodzaju Cladosporium, Alternaria, Botrytis, Epicoccum, Fusarium, Aspergillus, Penicillium i klasy Basidomycetes. Najintensywniej zamieszkałym przez nie siedliskiem jest gleba, gdzie saprofitują na resztkach roślinnych i zwierzęcych. Odpowiednie warunki do rozwoju znajdują na roślinności w lasach, na polach,  łąkach i w ogrodach. Są bardzo liczne w szklarniach, kompostowniach i zbiornikach pasz .

Liczba i rodzaj gatunków oraz stężenie zarodników unoszących się w powietrzu zależą od wielu oddziaływujących na siebie wzajemnie czynników takich jak; warunki lokalne, sezonowe czynniki klimatyczne (temperatura, ilość opadów, wiatry i stopień wilgotności), pora dnia oraz rodzaj ludzkiej aktywności.

Sezon występowania zarodników grzybów zewnątrzdomowych w atmosferze nie jest ściśle określony. Zarodniki  pojawiają się w powietrzu wczesną wiosną, wraz z budzącą się do życia roślinnością. Szczytowe stężenia osiągają późnym latem i jesienią, a liczba ich może spaść do zera jedynie po obfitych opadach śniegu zimą. Latem i jesienią stężenie zarodników niektórych gatunków 100-1000 krotnie przekracza stężenie ziaren pyłku roślin w atmosferze.

Uwalnianie wytworzonych zarodników do otoczenia zależne jest od  gatunku i od warunków pogodowych. W oparciu o tą zależność wprowadzono podział na zarodniki. "suche" (dry spores) i zarodniki "wilgotne" (wet spores). Zarodniki "wilgotne" wytwarzane m.in. przez  grzyby z  klas Ascomycetes i Basidomycetes, uwalniane są do atmosfery w procesie zależnym od obecności wody, a ich stężenie w powietrzu  zwiększa się znacząco w czasie opadów deszczu i zwiększonej wilgotności, często w nocy. Zarodniki "suche" wytwarzane m.in. przez grzyby z rodzaju  Alternaria. Cladosporium, Helminthosporium uwalniane są do atmosfery pod wpływem podmuchu wiatru, a ich stężenie w powietrzu zwiększa się wraz  ze zwiększonym ruchem powietrza i zmniejszoną wilgotnością. W konsekwencji  gatunki te reprezentowane są w powietrzu najobficiej w ciągu dnia, w okresach dużego nasłonecznienia.

Zarodniki grzybów rozwijających się w środowisku zewnątrzdomowym dostają się do pomieszczeń wraz z przemieszczającym się powietrzem, lub przenoszone przez ludzi i zwierzęta. W efekcie zarodniki obecne w pomieszczeniach pochodzą zarówno ze źródeł zewnątrz-, jak i wewnątrzdomowych. Jedynie w okresie zimy, gdy ziemia pokryta jest śniegiem, zarodniki znajdowane wewnątrz pomieszczeń uznać można w pełni za reprezentujące źródła wewnątrzdomowe. Zarodniki te nie wykazują znacznych wahań sezonowych. Gatunki z rodzaju Aspergillus i Penicillium uważane są za dominujące w środowisku wewnątrzdomowym. Należy tu również wymienić grzyby z rodzaju Mucor, Rhizopus i Aureobasidium. Wiele domów może jednak obfitować w odrębną, specyficzną dla danego miejsca mikroflorę. Szczególnie dogodne warunki do rozwoju grzybów znajdują się w pomieszczeniach wilgotnych, o ograniczonej wentylacji, takich jak piwnice, łazienki i kuchnie.

Grzyby bytują w kurzu domowym. Ocenia się, że zarodniki stanowić mogą 5-20% kurzu domowego. Rodzaje: Mucor, Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Alternaria i Cladosporium dominują wśród grzybów  izolowanych z kurzu domowego. Zaobserwowano korelację pomiędzy rozwojem grzybów pleśniowych wewnątrzdomowych, a wzrostem populacji roztoczy kurzu domowego.

Obecność w domach roślin doniczkowych jak również klatek z ptakami znacznie zwiększa ekspozycję osób tam zamieszkujących na alergeny grzybów (Aspergillus i Cryptococcus neoformans).

Wydawać by się mogło, że klimatyzatory i wentylatory pozwalając na pozostawienie drzwi i okien zamkniętych zabezpieczają pomieszczenia przed przedostawaniem się zarodników z zewnątrz. Często bywa jednak inaczej, ponieważ urządzenia te, nie zawsze utrzymane w idealnej czystości, same stają się z czasem źródłem alergenów grzybów. Zastosowanie nawilżaczy powietrza może również zwiększać stężenie zarodników wewnątrz pomieszczeń.

Najsilniej alergizującą częścią grzybów są ich zarodniki, ale i grzybnia zawiera większość tych samych, charakterystycznych dla danego gatunku alergenów. Jak dotąd dokładna znajomość budowy i właściwości alergenów dotyczy stosunkowo niewielkiej liczby gatunków. Najwięcej wiadomo o alergenach grzybów Alternaria alternata, Cladosporium herbarum, Aspergillus fumigatus, Saccharomyces cervisiae i Candida albicans.

Główny alergen Alternaria alternata, Alt a I został po raz pierwszy wyizolowany przez Yungingera. Jest on niejednorodną glikoproteiną, o masie cząsteczkowej 14 kDa, punkcie izoelektrycznym  4,0 do 4,5. Alergen ten wykrywany jest w cytoplaźmie zarówno zarodników, jak i grzybni. Są również doniesienia o dwóch innych alergenach: Alt a II - białko o masie cząsteczkowej 6 kDa i punkcie izoelektrycznym 9,5-9,8 oraz 70-kDa białko o punkcie izoelektrycznym 3.5.

Poznano bliżej cztery alergeny gatunku Aspergillus fumigatus; o masie cząsteczkowej 18, 24, 70 i 150 kDa, wszystkie zlokalizowane są w obrębie błony i ściany komórkowej, zarówno zarodników, jak i grzybni. Główny alergen  Asp f I wyizolowany po raz  pierwszy przez Longbottoma, jest białkiem o najniższej z wymienionych masie cząsteczkowej i punkcie izoelektrycznym 9,3. Sekwencja aminokwasowa Alt f I okazała się w 95% zgodna z sekwencją mitogilliny, silnej cytotoksyny wytwarzanej przez  Aspergillus restrictus.  

Istotne znaczenie kliniczne ma również alergen wyizolowany z  Aspergillus oryzae będący 52-kDa białkiem enzymatycznym, alfa-amylazą. Enzym ten wykorzystywany jest w piekarnictwie, gdzie w procesie produkcyjnym dodawany jest do ciasta celem poprawy jakości wyrobów.  Może być on przyczyną schorzeń alergicznych u piekarzy.

Dwa główne alergeny Cladosporium herbarum Cla h I i Cla h II wyizolowane zostały po raz pierwszy przez Aukrusta i Borcha. Cla h I jest niejednorodnym białkiem o masie cząsteczkowej 13kDa i punkcie izoelektrycznym od 3,4 do 4,4. Cla h II, alergen, któremu przypisywane jest nieco mniejsze znaczenie, jest glikoproteiną, z częścią białkową stanowiącą ok. 20% całości, o masie cząsteczkowej 19 kDa i punkcie izoelektrycznym 5,0. Oba alergeny wykrywane są zarówno w obrębie zarodników, jak i grzybni. Z ekstraktów Cladosporium herbarum wyizolowano, obok wyżej wymienionych, ponad 30 innych, mających mniejsze znaczenie kliniczne alergenów. Z ekstraktów Cladosporium herbarum wyizolowano, obok wyżej wymienionych, ponad 30 innych, mających niewielkie znaczenie kliniczne alergenów.

Większość pacjentów uczulonych na alergeny grzybów wykazuje nadwrażliwość na kilka gatunków. Obserwacja ta sprowokowała szerokie badania ewentualnych reakcji krzyżowych zarówno w obrębie poszczególnych rodzajów grzybów, jak i pomiędzy nimi. Z przeprowadzonych dotychczas prac wynika, że nie jest to częste zjawisko w obrębie grzybów.

Wyraźną reakcję krzyżową stwierdzono pomiędzy Alternaria, Stemphyllium i Ulocladium, które wykazują obecność kilku wspólnych determinant antygenowych, między innymi antygenu Alt a I. Wyizolowano jeden z antygenów wspólny dla Alternaria alternata i Cladosporium herbarum. Fusarium solani posiada kilka wspólnych determinant antygenowych z Penicillium notatum, i Aspergillus glaucus.

Badania prowadzone w obrębie rodzaju Aspergillus wykazały częściową reakcję krzyżową pomiędzy gatunkami  Aspergillus fumigatus, Aspergillus glaucus, Aspergillus flavus, Każdy z nich zawiera również odmienne, charakterystyczne tylko dla siebie determinanty antygenowe.

Jak przedstawione dane wskazują, nadwrażliwość pacjenta na kilka różnych gatunków grzybów będzie prawdopodobne częściej wynikać z równoległego, niezależnego uczulenia na  alergeny tych gatunków,  niż z reakcji krzyżowej.

Bardzo istotnym elementem dotyczącym zagadnienia nadwrażliwości na alergeny grzybów jest silnie wyrażona zmienność właściwości biochemicznych i alergogennych grzybów pochodzących z różnych hodowli, nawet w obrębie jednego gatunku. Zmienność ta jest głównie rezultatem nieograniczonej zdolności adaptacji tych organizmów  do zmieniających się warunków otoczenia. Stawia to szczególne wymagania co do jakości i standaryzacji ekstraktów używanych w diagnostyce i terapii.