KTL:n Ympäristöterveyden osastossa tutkitaan
mm.: kosteusvaurioituneiden rakennusten mikrobeja ja niille
altistumista, näiden mikrobien vaikutusmekanismeja,
terveysvaikutuksia solutasolla sekä terveyshaittoja
ihmisessä.
Altistumistutkimuksessa selvitetään ihmisen
altistumista tekijöille, jotka johtavat terveyshaittoihin
kosteusvaurioituneissa sisäympäristöissä. Tutkimuksen pääalueita
ovat sisäympäristöjen mikrobiston karakterisointi ja kosteusvaurion
mikrobikasvun ekologian ymmärtäminen, altistuksen laadullinen ja
määrällinen luonnehdinta, sekä näytteenotto- ja analyysimenetelmien
kehittäminen.
Mikrobialtistumisen roolia allergioiden
yleistymisen syynä selvitetään tutkimalla mikrobialtistuksen eroja
erilaisissa sisäympäristöissä. Tutkimus keskittyy erityisesti
maaseutuympäristöön. Pienhiukkasten käyttäytymistä sisätiloissa ja
niiden biologista fratiota tutkimalla pyritään selvittämään
aiheutuuko kosteusvauriosta päästöjä sisäilmaan, millaisia ne ovat
ja voidaanko pienhiukkasmittausten avulla arvioida biologisten
hiukkasten käyttäytymistä.
Sisäympäristöjen mikrobialtistuksen
arvioinnissa otetaan käyttöön uusia menetelmiä, joiden avulla
voidaan määrittää mikrobien kokonaismäärää ja/tai -laatua ilman
viljelyä. Nämä tekniikat perustuvat mikrobien soluseinärakenteiden
ja DNA-jaksojen määrittämiseen.
Lisäksi kehitetään näytteeottomenetelmiä,
joiden avulla voidaan kuvata erityisesti pitkäaikaisaltistumista ja
jotka ovat kustannuksiltaan ja resurssivaatimuksiltaan
käytettävissä suurissa kenttätutkimuksissa. Altistumiseen
vaikuttavia tekijöitä, kuten ihmisen toimintaa, vuodenaikaa,
ilmanvaihtoa ja vaurioituneisuutta selvitetään. Lisäksi pyritään
kehittämään työkaluja käytännön ongelmanratkaisun tueksi, esim.
korjausten onnistumisen seurantaan ja korjausten jälkeiseen
siivoukseen.
Hometutkimusryhmän
tutkimusprojekteja
MIME - Altistuminen elinympäristön mikrobeille - yhteys
allergioiden ja astman kehittymiseen
Biofine - Pienhiukkasten biologisen fraktion
karakterisointi
Biojäte - Kompostointilaitosten ja
eläinsuojien ympäristöterveyshaittojen selvittäminen
Siruprojekti - DNA-siru
sisäympäristöjen haitallisten mikrobien toteamiseen
Mikrobien
vaikutusmekanismit
Tutkimusten tavoitteena on selvittää, mitkä hometaloista
eristetyistä mikrobeista ovat haitallisimpia, miten ne vaikuttavat
hengitysteissä ja mitkä ovat vaikutusten mekanismit. Erityisesti
keskitytään hometalomikrobien aiheuttamaan tulehdukseen ja
hengitysteihin kohdistuvaan toksisuuteen.
1. Kokeet
soluviljelmillä
In vitro tutkimuksissa käytämme sekä ihmisen (SC) että hiiren
(RAW264.7) makrofagisolulinjoja ja ihmisen keuhkojen
epiteelisolulinjaa (A54). Solulinjojen altistukset tehdään
hometaloista eristetyille, kasvatetuille ja identifioiduille
mikrobeille. Altistuksen jälkeen näytteistä analysoidaan
tulehdusvälittäjäaineita ja toksisia vaikutuksia soveltuvasti
käyttäen seuraavia metodeja: NO-tuotanto (Griess-menetelmä ja
indusoituva NO-syntaasi Western-Blot analyysi), happiradikaalit
(luminometri), sytokiinit (ELISA), solujen elävyys mittaamalla sekä
nekroottista (MTT-testi) että apoptoottista solukuolemaa
(ELISA)
Tutkimukset osoittavat, että hometalojen mikrobeista erityisesti streptomykeetit ja mykobakteerit voivat käynnistää tulehdusreaktioon liittyvien välittäjäaineiden (NO, sytokiinit) tuotannon ja aiheuttaa solukuolemaa sekä hiiren että ihmisen makrofageissa ja ihmisen keuhkojen epiteelisoluissa. Lisäksi on voitu osoittaa, että streptomykeeteillä kyseiset vasteet eivät ole riippuvaisia mikrobi-itiöiden elävyydestä. Streptomykeeteillä kasvualustan ravinnekoostumuksella ja pH:lla on keskeinen vaikutus sen toksisuuteen sekä kykyyn käynnistää tulehdusvälittäjäaineiden tuotanto hiiren makrofageissa.
2. Kokeet
koe-eläimillä
In vivo altistukset tehdään altistamalla annos ja aikavasteisesti
hiiriä (NIH) intratra-keaalisesti, in vitro kokeissa aktiivisiksi
osoittaununeille hometalomikrobeille. Keuhkohuuhtelunesteestä
määritetään tulehdusta kuvaavina parametreinä kokonaissolumäärä
(flow-sytometria, KuY kliininen mikrobiologia), solujakauma
(sytospin-näyte, Diffi KuY, Kliin.patol. ja oik.lääk.tiet.laitos)
kudosvauriota kuvastava kokonaisproteiini (spektrofotometria, KTL)
BAL-solujen aktivaatiota kuvaava NO- (Griess, Western-Blot, KTL) ja
happiradikaalituotanto (Luminometri, KTL), sekä tulehdusreaktiota
ja allergiaa kuvastavia sytokiinejä (ELISA, KLT). Lisäksi
tunnistetaan BAL soluista immunohistokemiallisesti sytokiinejä
erittävät solut ja tutkitaan altistuksen aiheuttamat
histopatologiset muutokset keuhkoissa.
Tähänastiset tutkimustulokset osoittavat, että koe-eläinmallissa hometaloista eristetyt Mycobacterium terrae ja Streptomyces californicus voivat aiheuttaa hiiren keuhkoissa akuutin tulehduksen. Koe-eläin tutkimuksella saatava informaatio on tärkeää, jotta voidaan verrata in vitro kokeilla saatavaa tietoa vaikutuksiin kokonaisessa elimistössä ja kehittää solu- ja koeläinmalleja riskin arvioinnin perustaksi.
3. Kliiniset
tutkimukset ja biomonitorointi
Tutkimuksessa selvitetään hometalomikrobien vaikutusmekanismeja
immunologisen järjestelmän soluissa tutkimalla ko. mikrobeille
altistuneiden henkilöiden ylähengitysteistä nenähuuhtelunesteeseen
(NL) tai alahengitysteistä indusoituun yskökseen (IS) erittyneiden
tulehdusvälittäjäaineiden (esim. sytokiinit) tuotantoa ja niiden
yhteyttä raportoituihin oireisiin ja rakennuksesta eristettäviin
mikrobeihin.
Tutkimukset osoittavat, että kosteusvaurioituneen koulurakennuksen henkilökunnalla oli tulehdusvälittäjäaineiden pitoisuudet nenähuuhtelunesteessä selvästi koholla kevätlukukauden päättyessä. Henkilökunnan oireet vähenivät ja tulehdusvälittäjäainetasot laskivat verrokkien tasolle kesäloman aikana, mutta sekä oireet että ko. välittäjäainepitoisuudet palasivat syyslukukauden aikana keväällä mitattujen arvojen tasolle.
4. Mikrobien
biologisesti aktiiviset fraktiot / metaboliitit
Kasvatettua mikrobimassaa fraktioidaan mm. proteinikoon ja
liukoisuuden perus-teella. Aktiivisten komponenttien aiheuttamia
sytotoksisuuden ja tulehdusvasteiden solutason mekanismeja
tutkitaan ihmisen (solulinjat, kokoveri) ja hiiren soluissa.
Tulehdusmarkkereita esim. sytokiineja määritetään sekä proteiini-
että mRNA-tasoilla ja mitataan transkriptotekijöitä esim, NF-(B .
Mekanismeja pyritään selvit-tämään myös inhibiittoreiden ja
tulehdukseen liittyvien reseptorien blokkaamisen avulla.
Solukuoleman mekanismeja tutkitaan MTT-testin lisäksi mm.
propidium-jodivärjäyksen avulla ja määrittämällä
kaspaasi-3-entsyymin aktiivisuutta. Näitä menetelmiä käytetään myös
mikrobien välisten interaktioiden ja niiden mekanismien
tutkimukseen.
5. Mikrobien
väliset interaktiot
Interaktiotutkimuksissa selvitetään miten yhteiskasvatus vaikuttaa
bakteerien ja homeiden kasvuun ja niiden itiöiden sytotoksisuuteen
sekä kykyyn käynnistää tulehdusvasteita immunologisen järjestelmän
soluissa. Tutkimuksessa verrataan yhteiskasvatettujen mikrobien
aiheuttamia annos-ja aika vasteita erikseen kasvatettujen mikrobien
vasteisiin. Lisäksi yhteiskasvatuksen aiheuttamia muutoksia
mikrobien rasvahappospektrissä (3-hydroksyrasvahapot, fosfo-,
glyko- ja neutraalilipidit) verrataan yhteiskasvatuksen
aiheuttamiin muutoksiin itöiden sytotoksisuudessa ja
tulehdusvasteisssa.
6. Sisäilman
pienhiukkasnäytteiden biologinen aktiivisuus
Sisäilmasta suodattimille kerättyjen pienhiukkasnäytteiden eri
fraktioiden biologista aktiivisuutta määrittämällä pyritään
selvittämään eri ympäristöistä kerättyjen näytteiden ja fraktioiden
välisiä eroja. Biologisessa aktiivisuudessa mahdollisesti todettuja
eroja verrataan eroihin näytteiden/fraktioiden mikrobistossa tai
kemiallissessa koostumuksessa.