Microorganisms in the Indoor Environment Analysis and Structure-Bioactivity Relationships

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Otillfredsställande inandningsluft på bl a arbetsplatser har satts i samband med utveckling av olika akuta och kroniska symptom såsom allergi, astma och kronisk bronkit. Vi vet att bakterier och svamp producerar ett stort antal ämnen som verkar irriterande eller är allergiframkallande. Misstankar har därför riktas mot olika mikrobiologiska ämnen i luften såsom endotoxin, peptidoglykan och olika ämnen i mögelsvamp, men orsakssambanden är oklara. En av förklaringarna till de motstridiga resultat som rapporterats i litteraturen avseende samband mellan mikroorganismer i inandningsluft och symptom är att det saknats tillfredsställande mätmetoder. Odling detekterar endast levande mikrober, mikroskopimetoder är svåra att tillämpa när provmatriserna är komplexa, och Limulus-baserade metoder för mätning av endotoxiner har begränsad reproducerbarhet. Det föreligger inga etablerade metoder för bestämning av bakteriellt peptidoglykan. I denna avhandling har jag tillämpat en analytisk-kemisk mätmetod för bestämning av vissa specifika mikrobmarkörer såsom 1) 3-hydroxyfettsyror, markörer för endotoxin, 2) muraminsyra, markör för peptidoglykan, samt 3) ergosterol, en specifik svampsterol. Metoden, som kallas gaskromatografi-masspektrometri (GC-MS), baseras på att mikrober innehåller unika kemiska strukturer som inte återfinns i naturen i övrigt. GC är en separationsmetod medan MS kan ses som en specifik detektor. Genom att mäta nämnda kemiska markörer registreras båda levande och avdödade mikrober. Detta koncept erbjuder möjlighet till karakterisering och kvantifiering av även små mängder mikrobiologiskt material med hög specificitet och reproducerbarhet. Om provmatrisen är mycket komplex och halten av provmolekylerna mycket låg är specificiteten hos "vanlig" GC-MS inte tillräcklig, utan GC-tandem-MS (GC-MSMS) erfordras. Denna senare metod har under de senaste åren blivit praktisk att använda eftersom en ny typ av MS-instrument har sett dagens ljus, nämligen s.k ion-trap-instrument. För att det skall vara möjligt att bestämma de mikrobiella markörerna med GC-MS (eller GC-MSMS) erfordras att de först frigörs från större strukturer i mikroorganismerna samt att de är tillräckligt flyktiga för att kunna separeras med GC. Det förra görs med olika hydrolysförfarande och det senare medelst kemisk derivatisering. Jag har utvecklat olika hydrolys- och extraktionsmetoder så att olika typer av markörer kan analyseras utifrån ett enda provmaterial. Dessutom har jag lagt ner mycket arbete på att hitta de rätta derivaten så att högsta möjliga analytisk specificitet och känslighet kunde uppnås. Detta har varit ett kontinuerligt arbete, och inte förrän i sista delarbetet (artikel V) har dessa optimerade metoder använts fullt ut. Resultaten av dessa analyser har korrelerats till biologisk aktivitet och odling. Särskilt intressant är fyndet att endotoxinmolekylens biologiska aktivitet (mätt med Limulus-test) vid luftprovtagning korrelerar väl till 3-hydroxyfettsyrasvar bara om vissa av dessa syror ingår i beräkningarna. Dessa resultat verifierar tidigare fynd på renodlat "kemisk" nivå. Intressant var också att konstatera att analyssvaren korrelerade väl till en rad fysiologiska effekter vid individexponering för damm såsom förhöjda nivåer av vissa interleukiner i blod samt feberreaktioner. Fortsatta försök lär erfordras för att utröna om våra analytiska metoder skall visa sig vara pålitliga för att kunna bedöma risk för ohälsa orsakad av otillfredsställande (mikrobiologiskt kontaminerad) inandningsluft.