Biodeterioracja pleśniowa mikrośrodowiska mieszkalnego człowieka

W odróżnieniu od grzybów domowych, które wymagają dużych ilości substancji pokarmowych, grzyby pleśniowe mogą rozwijać się na materiałach o ich minimalnej zawartości. Głównym problemem, jaki stwarzają te grzyby w mikrośrodowisku mieszkalnym człowieka, jest zagrożenie dla ludzkiego zdrowia. Stwarzają je przede wszystkim mikotoksyny (mykotoksyny), które są wytwarzane przez grzyby pleśniowe w miejscu rozwoju grzybni i kumulowane w podłożu.

Mikotoksyny to niskocząsteczkowe związki o różnej budowie chemicznej i silnym działaniu toksycznym. Dotychczas poznano około 350 gatunków grzybów, które wytwarzają około 400 związków toksycznych. Oddziaływanie toksyczne na organizmy żywe jest szerokie, a mikotoksyny mają właściwości: dermatotoksyczne, hepatotoksyczne, kancerogenne, mutagenne, nefrotoksyczne i teratogenne.

Królestwo Protista

Grzyby (Fungi) występujące w przyrodzie to szeroko rozpowszechniona grupa organizmów, które tworzą oddzielne królestwo (Protista) [1]. Organizmy zaliczane do tego królestwa cechuje prosta budowa. Są to organizmy jedno- lub wielokomórkowe bez zróżnicowania komórkowego.

Królestwo Protista dzieli się na [1]:

I. Wyższe Protista. Struktura komórkowa podobna jest do struktury komórek roślinnych i zwierzęcych. Typ budowy komórkowej - eukariotyczny (Eukaryota).

II. Niższe Protista. Prosty typ budowy komórkowej - prokariotyczny (Procaryota).

Grzyby są nitkowatymi niefotosyntetyzującymi mikroorganizmami rosnącymi w postaci masy splątanych i rozgałęzionych strzępek (hyphate), które tworzą tzw. grzybnie (mycelium). Eukariotyczny typ budowy komórkowej stwarza potrzebę zaspokajania zapotrzebowania na energię i węgiel cudzymi związkami organicznymi, pochodzącymi z martwej lub żywej materii. (FOT. 1)

Grzyby odżywiają się w zasadzie na trzy właściwe im sposoby:

• saprotrofia - pobieranie martwych szczątków organicznych pochodzących z drobnoustrojów, roślin oraz zwierząt,
• pasożytnictwo - wykorzystywanie żywych tkanek roślinnych lub zwierzęcych (ze szkodą dla ich gospodarza),
• symbioza - egzystencja na żywych tkankach (z korzyścią dla ich gospodarza).

Oprócz wspomnianych substancji pokarmowych kolejnym niezbędnym czynnikiem potrzebnym do rozwoju grzybów są odpowiednie warunki środowiska ich bytowania [2]. Do pobierania substancji odżywczych grzyby wymagają obecności wody i dlatego ich występowanie jest ograniczone do środowisk wilgotnych, takich jak tkanki gospodarzy (pasożyty lub symbionty) lub też wilgotne substancje wyjściowe (substraty) oraz gleby i mury (saprofity). Wysychanie środowiska powoduje w funkcji czasu śmierć grzybów.

Grzyby mają także skłonność do zajmowania środowisk kwaśnych, które mogą z kolei jeszcze bardziej zakwaszać. Optymalne pH wzrostu grzybów zawiera się w przedziale od 4 do 6.

Na rozwój grzybów istotny wpływ ma także temperatura:

• mezofile - rosną w temperaturze od 5 do 40°C,
• psychrofile - w temperaturze poniżej 5°C,
• termotolerancyjne lub termofilne - w temperaturze powyżej 50°C.

Grzyby mogą występować zarówno na powierzchni, jak również we wnętrzu ciała ludzkiego, a także w otaczającym go środowisku mieszkalnym, wliczając w to kubaturowe obiekty budowlane. Grzyby występujące w budynkach mieszkalnych i gospodarskich, zwyczajowo dzieli się na grzyby domowe oraz grzyby pleśniowe [3].

Biodeterioracja pleśniowa obiektów budowlanych

W literaturze przedmiotu można znaleźć pojęcie "biodeterioracja", które służy do określania zjawiska obniżenia sprawności i przydatności oraz pogorszenia właściwości technicznych materiałów i wyrobów budowlanych w wyniku oddziaływania czynników biologicznych [4].

Biodeterioracja pleśniowa to zjawisko utraty właściwości użytkowych wywołane rozwojem grzybów pleśniowych. Przejawem wystąpienia wspomnianego zjawiska są [4]:

• biodegradacja zastosowanych materiałów budowlanych,
• mikotoksyczne skażenie pomieszczeń kubaturowych (materiałów wspomnianych powyżej oraz powietrza wewnętrznego).

Grzyby pleśniowe

Grzyby pleśniowe to określenie potoczne, które obejmuje grzyby z klasy workowców, z wyodrębnionej grupy grzybów niedoskonałych oraz z klasy pleśniaków (Zygomycotina, Ascomycotina, Deuteromycotina). Grzyby te rozwijają się w zasadzie na wszystkich podłożach organicznych i nieorganicznych w warunkach ich silnego zawilgocenia (FOT. 2).

Grzyby pleśniowe mogą się rozwijać na materiałach zawierających minimalne ilości substancji odżywczych. Źródłem pożywienia dla omawianych grzybów są wszelkiego rodzaju materiały organiczne (np. celuloza), a także m.in. farby klejowe oraz zanieczyszczenia powierzchni pyłami organicznymi [5].

Do najczęściej występujących grzybów pleśniowych w obiektach kubaturowych [2] należą rodzaje i gatunki wymienione w TABELI.

O zaistnieniu i efektywnym rozwoju grzybów pleśniowych na powierzchniach i wewnątrz przegród budowlanych decyduje wiele czynników, które można podzielić na dwie zasadnicze grupy [2, 6]:

• wady tak projektowe, jak i wykonawcze, a także niewłaściwa izolacja przeciwwilgociowa oraz brak sprawnej wentylacji,
• zła eksploatacja pomieszczeń mieszkalnych, połączona z podwyższoną wilgotnością powietrza wewnętrznego, jak również nadmierna szczelność okien, która utrudnia infiltrację powietrza zewnętrznego do tychże pomieszczeń.

Praktycznie rzecz ujmując, w każdym obiekcie kubaturowym [6] na skutek zakłócenia stanu równowagi ekologicznej przez w/w czynniki dochodzi do rozwoju populacji grzybów pleśniowych. W zależności od mikroklimatu i rodzaju podłoża dominuje jeden lub dwa rodzaje grzybów pleśniowych odpowiadających właściwościom enzymatycznym danego organizmu. Bywają również takie specyficzne przypadki, iż tych rodzajów grzybów jest dużo więcej.

Grzyby te, rozmnażając się na powierzchniach przegród budowlanych (FOT. 3, FOT. 4, FOT. 5 i FOT. 6), tworzą kolorowe (czarne, czerwone, zielone itp.) naloty grzybni. Zabarwienie spowodowane jest przez obecność licznych zarodników konidialnych, które wyrastają na trzonkach konidialnych. Grzyby pleśniowe są związane z podłożem za pomocą wyspecjalizowanych strzępek, wrastających na niewielką głębokość - rzędu 0,5-1,0 mm. Strzępki te to haustoria (ssawki), rizoidy (chwytniki) lub apresoria (przylgi).

Tak zwana biodegradacja pleśniowa materiałów budowlanych jest definiowana jako zmiana właściwości użytkowych tychże materiałów [4]. Proces ten dotyczy nie tylko przegród budowlanych, lecz także sprzętów i elementów wyposażenia wnętrz i przebiega mniej lub bardziej dynamicznie w wyniku zasiedlenia ich powierzchni przez wzmiankowane grzyby pleśniowe.

Biodegradacja pleśniowa ma charakter stricte powierzchniowy i w minimalnym stopniu wpływa na pogorszenie technicznych właściwości materiałów i wyrobów budowlanych. Jest za to przyczyną zmian wyglądu tych powierzchni i ewidentnego pogorszenia walorów estetycznych obiektu budowlanego [4].

Mikotoksyczne skażenie mikrośrodowiska mieszkalnego człowieka

Potencjalne zagrożenia dla zdrowia, jakie niosą ze sobą grzyby pleśniowe rozwijające się w mikrośrodowisku mieszkalnym człowieka, wynikają z trzech powodów [7]:

• stanowią podstawę alergenów inhalacyjnych,
• wytwarzają toksyczne metabolity (mikotoksyny),
• wydzielają do otoczenia szerokie spektrum związków lotnych, które są szkodliwe dla ludzi.

Elementem grzybów, który najsilniej alergizuje, są ich zarodniki, jednak większość tych samych, charakterystycznych dla danego gatunku alergenów zawiera również grzybnia. Współczesna nauka dysponuje wiedzą o budowie i właściwościach alergenów jedynie stosunkowo niewielkiej liczby gatunków grzybów. Sporo już wiadomo o alergenach występujących w Altetnaria alternata, Cladosporium herbarum, Aspergillus fumigatus, Saccharomyces cervisiae oraz Candida albicans.

Kontakt z grzybami pleśniowymi dość często wywołuje również schorzenia o podłożu alergicznym, takie jak choroby układu oddechowego (anginy, zapalenie oskrzeli i płuc oraz dychawice oskrzelowe), katar alergiczny (katar sienny), zapalenie spojówek, zmiany skórne.

Grzyby pleśniowe mogą atakować również naskórek, powodując uszkodzenia powierzchniowe w postaci aft, grzybic, liszai itp. Mogą one również spowodować oportunistyczne grzybice układowe (np. w przebiegu chorób z upośledzeniem odporności organizmu, np. AIDS, czy przy długotrwałej antybiotykoterapii o szerokim spektrum działania).

W literaturze medycznej [1, 8] opisywane jest tzw. alergiczne zapalenie pęcherzyków płucnych (AZPP). Do najczęściej wykrywanych grzybów będących przyczyną powstawania AZPP należą pleśnie z rodzaju Aspergillus, Alternaria, Penicillium, Cladosporium i Trichosporan [9].

Ponadto sporo grzybów pleśniowych występujących w mikrośrodowisku mieszkalnym człowieka ma zdolność do wytwarzania wspomnianych już mikotoksyn [1, 8].

I. Aflatoksyny to grupa silnie toksycznych rakotwórczych substancji wytwarzanych przez grzyby pleśniowe. Wytwarzają je głównie szczepy z gatunków Aspergillus flavus i Aspergillus parasiticus. Do tej pory wyodrębniono i określono działanie kilku aflatoksyn oznaczonych jako aflatoksyny B1, B2, G1, G2. Aflatoksyna B1 - obok wirusa żółtaczki - jest głównym czynnikiem wywołującym raka wątroby u ludzi.

II. Ochratoksyny są metabolitami grzybów pleśniowych należących do rodzajów Aspergillus, Penicillium i Trichoderma. Wytwarzanie ochratoksyn przez grzyby z rodzaju Aspergillus uwarunkowane jest wysoką wilgotnością i podwyższoną temperaturą otoczenia (powyżej 25ºC). Natomiast wiele gatunków rodzajów Penicillium i Trichoderma może produkować ochratoksyny również w niskich temperaturach (około 5°C). Pierwotnym objawem ochratoksykozy jest najczęściej choroba nerek.

III. Trichotecynotoksyny należą do blisko spokrewnionych związków chemicznych, wytwarzanych przez grzyby pleśniowe z rodzajów Fusarium, Cephalosporium, Myrothecium, Trichoderma i Stachybotrys. Według najnowszych badań są one - obok aflatoksyn - silnymi hepatotoksynami. Rozwojowi grzybni i tworzeniu trichotecyn sprzyja bardzo duża wilgotność i pojawianie się owadów roznoszących zarodniki grzybów. Objawy działania tej toksyny mogą być różnorodne. Należą do nich biegunki oraz anoreksja wywołana stanami zapalnymi nabłonka jelita cienkiego, a we krwi obwodowej spotyka się leukopenię.

Jak już na wstępie wspomniano, mikotoksyny wytwarzane są przez grzyby pleśniowe w miejscu rozwoju ich grzybni i kumulowane w podłożu. Wzmiankowane mikotoksyny to niskocząsteczkowe związki o różnej budowie chemicznej oraz o bardzo silnym oddziaływaniu toksycznym.

Jak dotąd mikolodzy odkryli w środowisku mieszkalnym człowieka około 350 gatunków grzybów pleśniowych, które wytwarzają około 400 związków toksycznych [7]. Ich oddziaływanie toksyczne na organizmy żywe jest szerokie, a mikotoksyny mają specyficzne właściwości [1, 8]:

• dermatotoksyczne (oddziaływanie na skórę),
• hepatotoksyczne (oddziaływanie na wątrobę),
• kancerogenne (uszkadzanie DNA),
• mutagenne (powodowanie mutacji),
• nefrotoksyczne (oddziaływanie na nerki),
• neurotoksyczne (oddziaływanie na mózg i układ nerwowy),
• teratogenne (oddziaływanie toksyczne na zarodek lub płód).

Mikotoksyny wstrzymują w organizmie człowieka syntezę białek, zakłócają aktywność enzymów, zmniejszają krzepliwość krwi oraz osłabiają naturalną odporność przeciwnowotworową, a także wywołują stałe uczucie zmęczenia (chronic fatigue syndrome) [1, 8].

Podsumowanie

Oficjalne wyniki badań epidemiologicznych wskazują na silny związek przyczynowo-skutkowy pomiędzy występowaniem grzybów pleśniowych w obiektach kubaturowych a stanem zdrowia osób przebywających w zasięgu ich oddziaływania [7, 10]. W związku z tym można stwierdzić z dużą dozą prawdopodobieństwa, iż grzyby pleśniowe zajmują znaczące miejsce w grupie czynników wpływających negatywnie na zdrowie ludzi [11].

Użytkownicy zainfekowanych pomieszczeń są narażeni na notoryczne oddziaływanie mikotoksyn, które dostają się do organizmu drogą inhalacyjną, pokarmową oraz poprzez skórę (w przypadku zmian chorobowych). Najbardziej niebezpieczna jest droga oddechowa, gdyż toksyny mogą działać na tzw. makrofagi w tkankach płucnych, niszcząc je. Wzrasta w związku z tym zachorowalność m.in. na grzybice układu oddechowego [1, 8].

Porażenie grzybami pleśniowymi obiektu mieszkalnego wymaga podjęcia natychmiastowych działań mających na celu ustalenie przyczyny pojawienia się grzybów i zainicjowania szybkiej akcji zaradczej. Pomocnym narzędziem wspierającym badania stricte makroskopowe może być specjalistyczne oprogramowanie komputerowe [12].

Literatura

1. E. Jawetz, J.L. Melnik, E.A. Adelberg, "Przegląd mikrobiologii lekarskiej", Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1974.
2. J. Ważny, J. Karyś (red.), "Ochrona budynków przed korozją biologiczną", Arkady, Warszawa 2001.
3. J.A. Rubin, "Korozja biologiczna w budownictwie", "Kalejdoskop Budowlany" 2/2005.
4. B. Rymsza, "Biodeterioracja pleśniowa obiektów budowlanych", Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2003.
5. J.A. Rubin, "Molds in residential human", "Technological innovations and sustainability development in architecture and construction", monograph, J. Sokołowska-Moskwiak (red.), Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa, Racibórz 2017.
6. B. Stawiski, "Nowoczesna stolarka budowlana a fizyka i mykologia budowli", III Warsztaty Mykologiczno-Budowlane, PSMB, Wrocław–Huta Szklana 2002.
7. Z. Żakowska, M. Piotrowska, B. Gutarowska, "Grzyby pleśniowe w budynkach - zagrożenia mikrobiologiczne dla ludzi i zwierząt", IV Warsztaty Mykologiczno-Budowlane, PSMB, Wrocław–Święta Katarzyna 2004.
8. J. Nicklin, K. Graeme-Cook, T. Paget, R. Killington, "Mikrobiologia", Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000.
9. Z. Żakowska, M. Piotrowska, "Praktyczna identyfikacja grzybów pleśniowych występujących w budynkach", III Warsztaty Mykologiczno-Budowlane, PSMB, Wrocław–Huta Szklana 2002.
10. Z. Stramski, "Szkodliwy wpływ grzybów domowych i pleśniowych na zdrowie ludzkie oraz przyczyny ich występowania w nowych wielkopłytowych budynkach mieszkalnych", PZITB, Oddział Wrocław, Wrocław 1994.
11. J.A. Rubin, K. Orszulik, "Wpływ grzybów pleśniowych na zdrowie ludzi", V Międzynarodowe Sympozjum AT-Z, Gliwice 2007.
12. B. Orlik-Kożdoń, A. Szymanowska-Gwiżdż, T. Steidl, J.A. Rubin,  "Prognozowanie powstawania grzybów pleśniowych na powierzchni przegród budowlanych", "IZOLACJE" 1/2019.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!