Innendørs, ekstremofile sopper

Noen sopper, slik som den nevnte hussoppen, bryter ned husets bygningsmaterialer ved hjelp av kraftfulle enzymer som kan angripe cellulose og lignin som trematerialer består av. Disse nedbrytersoppene finner man oftest i kjellere eller loft, gjerne knyttet til vannlekkasjer. Vednedbrytere som ekte hussopp, kjellersopp eller tømmersopp kan spre enorme mengder sporer, men de er lite farlige for oss mennesker. Andre sopper kan derimot forårsake helseplager for mennesker (Dannemiller et al. 2016, Mendell et al. 2011), for eksempel muggsopper.

Muggsopper er en heterogen gruppe av ubeslektede sopper som har til felles at de kan vokse innendørs med begrenset fukt- og næringstilgang, og raskt sporulere og produsere store mengder aseksuelle (klonale) sporer. Sporer og flyktige (volatile) organiske forbindelser fra muggsoppene kan indusere allergiske reaksjoner eller hodepine. Den kanskje mest kjente muggsoppslekta er penselmugg (Penicillium), som produserer mikroskopiske penselformede strukturer, hvorfra de ørsmå sporene spres (figur 2). Diversiteten av penselmugg er generelt dårlig studert i Norge, med ett unntak: I 1912 publiserte Dr Olav (Johan-Olsen) Sopp en monografi om slekta Penicillium (figur 3), hvor han beskrev flere arter innen denne slekta (Sopp 1912). Dr Sopp studerte også strålemugg (Aspergillus, figur 2), en annen viktig muggsoppslekt (Sopp 1886).

Muggsopper, som penselmugg, strålemugg eller kulemugg (Mucor), sees gjerne som grønne eller svarte flekker på baderom, kalde flater med kondensproblematikk eller på matrester. Mange muggsopper er opportunistisk patogene og kan forårsake alvorlige infeksjoner hos pasienter med nedsatt immunforsvar. Mukormykose, forårsaket av kulemuggsopp, fikk for eksempel et voldsomt oppsving i India under covid-pandemien; titusenvis av indere ble alvorlig syke av mukormykose etter covid-infeksjon.

De fleste sopper vokser med langstrakte filamenter, hyfer, som til sammen danner et nettverk, et mycel. Gjærsoppene har derimot utviklet en annen vekstform; de vokser som encellede organismer som enten knoppskyter eller spaltes. Gjærsoppene kan være enda mer hardføre og ekstremofile enn muggsoppene. Folk flest kjenner gjærsopp fra ølbrygging eller gjærbakst, men de kan også påtreffes i Antarktis, på Grønlandsisen, i drivstofftanker, på havets bunn – eller innendørs.

I likhet med muggsoppene er gjærsoppene en stor og heterogen gruppe sopp; det å kunne vokse med gjærsopp-vekst har oppstått mange ganger uavhengig av hverandre i soppriket. Mange gjærsopper finnes blant de ekte gjærsoppene (Saccharomycotina), men også blant stilksporesoppene (Basidiomycota), hvor man ellers finner hattsopper og kjuker. Mange gjærsopper vokser i og utenpå menneskekroppen eller på våre kjæledyr, for eksempel trøskegjær (Candida) (figur 2).

Et annet eksempel er de lipofile («fettelskende») gjærsoppene i slekta Malassezia, som forårsaker flass. Stort sett alle mennesker lever i ett tett samliv med Malassezia (Theelen et al. 2018). Også mange gjærsopper opptrer som opportunistiske patogene, for eksempel trøskegjær, som kan forårsake candidiasis. Men stort sett er sopper ikke farlige for oss mennesker, noe som i stor grad skyldes at vår høye kroppstemperatur og vårt immunforsvar effektivt undertrykker og bekjemper soppvekst. Siden de har en lavere kroppstemperatur og mindre utviklet immunforsvar, er det langt flere insekter og krypdyr som angripes av sopp. Det finnes kun noen få sopparter som kan forårsake alvorlige infeksjoner hos friske mennesker, for eksempel arter innen gjærsoppslektene Cryptococcus og Coccidioides, hvor sistnevnte kan forårsake det amerikanerne kaller «valley fever» (coccidioidomycose).

I tillegg til soppene nevnt ovenfor, som kan være biologisk aktive innendørs og på eller i oss mennesker, blåser soppsporer fra mange utendørs sopper inn gjennom vinduer, dører og ventilasjonsanlegg. Men flesteparten av disse «utendørssoppene» klarer ikke å vokse i de ekstremt tørre og næringsfattige omgivelsene inne i bygninger.

DNA-basert analyse av innendørs sopp

Mye av kunnskapen vi har om sopp i hus stammer fra tradisjonelle undersøkelser. Dette inkluderer (a) undersøkelser av synlige (makroskopiske) strukturer, slik som fruktlegemer eller synlig soppmycel, (b) mikroskopi-analyser av støvprøver eller (c) oppdyrking av sopp på vekstmedier fra for eksempel luft- eller støvprøver. Disse tradisjonelle metodene er begrenset av valg av vekstmedium eller om vi klarer å gjenkjenne de ulike artene.

I løpet av de siste tiårene har vi imidlertid fått nye, kraftfulle DNA-baserte verktøy for mer inngående karakterisering av soppsamfunn. PCR-metoden står sentralt her; ved hjelp av denne revolusjonerende metoden kan man kopiere og mangfoldiggjøre en spesifikk del (fragment) av DNA-molekylet som forekommer i alle organismer eller i en utvalgt organismegruppe.

PCR-metoden har mange bruksområder. En innfallsvinkel er å påvise og kvantifisere sopper ved hjelp av kvantitativ PCR (qPCR). Men med denne metoden fanger man kun opp de få artene man ser etter, siden man må utvikle spesifikke markører (primere) til de ulike artene. En annen tilnærming er å «masse-sekvensere» DNA’et som forekommer i en prøve, for eksempel i en støvprøve fra et hus. Ved hjelp av PCR kopierer man opp en bestemt DNA-markør, som man dernest masse-sekvenserer. I løpet av de siste 15 årene har det kommet en rekke nye metoder for masse-sekvensering, som gjør det mulig å generere tusener eller millioner av DNA-sekvenser fra en enkelt prøve, og på den måten grundig karakterisere hvilke organismer som forekommer i prøven. Ved å sammenlikne med kjente sekvenser kan man finne ut med større eller mindre sikkerhet hvilke dyr, sopper, planter eller bakterier som er tilstede i en prøve. Men i motsetning til qPCR gir denne metoden ikke gode kvantitative data, men kun «relative proporsjoner», hvor man kan si hvilke arter som er vanlige, sjeldne eller fraværende i en prøve sett i lys av hverandre. I flere studier har vi benyttet denne metoden til å karakterisere hvilke sopper som forekommer i norske boliger og barnehager, og studere hvilke faktorer som påvirker soppsamfunnet innendørs (Estensmo et al. 2021, Estensmo et al. 2022, Martin-Sanchez et al.2021, Martin-Sanchez et al. 2022).

Sopp i norske boliger

Til å gjennomføre en storskala kartlegging av hvilke sopper som forekommer i boliger i Norge (Martin-Sanchez et al.2021), benyttet vi oss av såkalt «folkeforskning». Ved hjelp av sosiale medier rekrutterte vi boligeiere til å samle inn støvprøver for oss, som vi senere analyserte ved hjelp av masse-sekvensering. Prøvetakingsutstyr ble sendt ut til 271 huseiere spredt over det ganske land. De samlet inn støvprøver på dørkarmer på (a) badet, (b) stua eller hovedoppholdsrom, og (c) utendørs, over inngangsdøra (figur 4).

Hver støvprøve innehold i gjennomsnitt om lag 150 ulike sopparter, alt fra biologisk aktive innendørs sopper til utendørs sopper som spredte sporene sine inn i hus. Noen «utendørssopper», inkludert muggsopper og nedbrytersopper, kan være biologisk aktive både ute og inne. Soppsamfunnene i inneprøvene var markant annerledes enn i uteprøvene; soppene som forekommer innendørs er altså ikke kun et tilfeldig utvalg av soppene som vokser i utemiljøet, men preges av sopper som er mer typisk innendørs.

Av soppslekter som var langt mer vanlig innendørs enn utendørs kan nevnes penselmugg (Penicillium), strålemugg (Aspergillus), ekte gjærsopp (Saccharomyces), og tidligere omtalte Malassezia. Malassezia, som vokser på hud, var naturlig nok spesielt vanlig på baderom. Andre gjærsoppslekter, slik som trøskegjær (Candida), Debaryomyces, Naganishia, Rhodotorula og Sporobolomyces, og muggsopper, slik som kulemugg (Mucor) og Wallemia, var også relativt sett mer vanlige innendørs. Noen mugg- og gjærsopper, slik som Cladosporium, Epicoccum og Aureobasidium, var vanlige både ute og inne. Totalt sett var diversiteten av sopp noe høyere i innendørs- enn utendørsprøvene, noe som kan forklares av at de fleste av soppene som vokser ute også kan påvises inne i form av sporer, i tillegg til soppene som kun vokser inne.

Som nevnt innledningsvis er det velkjent at mange muggsopper er vanlige innendørs og kan forårsake helseplager. Men den store forekomsten og diversiteten av ulike gjærsopper kom som en overraskelse på oss. Mange av de nevnte gjærsoppene er trolig assosiert med menneskekroppen, men kan også stamme fra andre innendørs kilder, slik som matavfall. Om enn i et svært begrenset omfang, vil det alltids forekomme noe organisk nedbrytbare stoffer innendørs, inkludert døde hudceller, matrester eller stueplanter, som mugg- og gjærsopper kan vokse på. I en nylig publisert studie (Narunsky-Haziza et al. 2022), ble mange av de samme soppslektene påvist i kreftsvulster hos mennesket. I dette studiet så man også at ulike gjær- og muggsopper var assosiert med ulike typer kreftsvulster. Soppene som angriper oss mennesker når vi får et nedsatt immunforsvar, rekrutteres naturlig nok mest fra innemiljøet.

Vi undersøkte også hvilke faktorer som forklarer variasjonen i soppsamfunnene. Her så vi både på faktorer knyttet til (a) husets konstruksjon og ventilasjon, (b) regionale klimaforhold, (c) beboerne og deres kjæledyr og (d) om huseierne hadde registrert ulike typer skader i boligen eller helseplager. Mange faktorer var til sammen med på å forklare forskjellene, men de fleste med en svært liten forklaringsevne eller påvirkning. Det er altså et stort antall faktorer som sammen er med på å strukturere soppsamfunnene i hus.

Ulike regionale klimafaktorer hadde en viss betydning, noe som kan forklares med at disse faktorene styrer soppene i utemiljøet, hvorfra mange sopper altså spres inn i hus. Forekomst av skader i boligen eller helseplager allergier og kjæledyr, forklarte kun en liten andel av variasjonen. Mye av variasjonen kunne dessuten ikke relateres til de over 25 faktorene vi undersøkte, noe som trolig skyldes at mange tilfeldigheter er involvert i hvilke sopper som spres hvor.

Sopp i barnehager

På samme måte som i boligundersøkelsen kartla vi soppsamfunnene i 125 barnehager spredt over hele Norge (Estensmo et al. 2022) ved at ansatte i barnehagene tok støvprøver og sendte oss.

Vi antok at det ikke ville være store, systematiske forskjeller i innendørs soppsamfunn i boliger og barnehager. Det viste seg imidlertid å være langt mer gjærsopp i barnehager enn i bolighus, mens det relativt sett var mer muggsopp i boliger. Ekte gjærsopp (Saccharomyces) var den desidert vanligste soppslekta i barnehagene. En rekke andre gjærsoppslekter, for eksempel trøskegjær (Candida), Dabaryomyces, Filobasidium, Malassezia, Naganishia og Rhodotorula var langt vanligere i barnehagene enn i boliger. Cryptococcus, en av få soppslekter som kan forårsake infeksjoner av friske mennesker, var også vanligere i barnehagene. Om noen av de patogene artene innen slekta Cryptococcus forekommer, er imidlertid usikkert. Ved denne typen analyser, masse-sekvensering av et kort DNA-fragment, er det ofte vanskelig å konkludere med 100% sikkerhet hvilke spesifikke arter innen en slekt en har med å gjøre. Man må gjerne gjøre ytterligere genetiske undersøkelser for å konkludere trygt om dette.

Med unntak av kulemugg (Mucor) og slekta Wallemia, var alle de vanlige muggsoppslektene relativt vanligere i bolighus (inkludert Alternaria, Aureobasidium, Aspergillus, Cladosporium og Penicillium).

Hva er så årsaken til at gjærsopper er relativt vanligere i barnehager og muggsopper i boliger? Her kan vi lansere to hypoteser: (a) Forskjellen skyldes at det er mer gjærsopp assosiert med barn enn voksne. Alternativt (b), forskjellen skyldes at tettheten av mennesker er høyere i barnehager enn i bolighus. Siden gjærsopp i større grad er assosiert med menneskekroppen enn hva muggsopp er, kan ulik tetthet av mennesker altså forklare forskjellen. Vi er imidlertid ikke i stand til, med våre data, å teste hypotesene; undersøkelser med en annen studiedesign må da gjennomføres. Siden lite forskning hittil er gjort innen feltet, ønsket vi å gå bredt ut å undersøke mange forklaringsfaktorer samtidig, over et bredt geografisk område. Dette går imidlertid på bekostning av å se på mer kausale sammenhenger.

Ved å samle inn støvprøver fra to barnehager i Oslo hver annen uke gjennom et helt år, undersøkte vi også hvordan innendørs soppsamfunn varierer gjennom året (Estensmo et al. 2021). I tillegg til å samle inn støvprøver fra ulike rom, tok vi også her støvprøver fra utemiljøet. Soppsamfunnene i prøvene ble på samme måte karakterisert ved masse-sekvensering. Vi observerte en tydelig endring i soppsamfunnene gjennom året inne i barnehagene; ulike gjærsopp og muggsopp var relativt mer vanlig sent om høsten, vinteren og tidlig vår. Ulike «utesopper», slik som hattsopper, poresopper og planteparasitter, var mer vanlige i støvprøvene i plantenes vekstsesong (sen vår, sommer og tidlig høst), når disse soppene er aktive og sporulerer.

Vi observerte dessuten en klar forskjell i soppsamfunn mellom rom som var i aktiv bruk på den ene siden, slik som kjøkken, gang og oppholdsrom, og kjeller og loft på den andre siden. Det var relativt mer gjærsoppsopp og muggsopp i rommene som var i aktiv bruk, sammenliknet med utendørs og kjeller/loft. Soppsamfunnene fra kjeller og loft var likere utendørs-prøvene og dominert av ulike nedbrytersopper, hattsopper og planteparasitter som vokser i utemiljøet. Denne siste undersøkelsen bekrefter at den høye diversiteten av gjær- og muggsopp er nært assosiert med innendørs aktivitet. Den forteller også at man helst bør ta prøver på ulike deler av året for å fange opp temporal variasjon.

Trøffelen i Bygdøy allé

PCR og masse-sekvensering er en svært kraftfull metode. Omtrent 11% av DNA-sekvensene representerte DNA fra planter og deres pollen. Det var mulig å se hvilke grønnsaker de ulike boligeierne spiste og hvilke stueplanter de hadde, i tillegg til utendørs vegetasjon.

I undersøkelsene var det også andre sopparter, foruten muggsoppene og gjærsoppene, som fanget interessen vår. Ekte trøfler i slekta Tuber er høyt skattet innen spesielt det franske, spanske og italienske kjøkken. Enkelte fruktlegemer av disse soppene omsettes for titusenvis av kroner. En av de tre spiselige artene, sommertrøffelen (Tuber aestivum), forkommer naturlig så langt nord som på Gotland, og mange har lett etter denne arten på klimatisk gunstige steder i Sør-Norge uten å finne den. Overraskelsen var derfor stor da vi fikk positivt treff på arten i en av støvprøvene. Men var det snakk om en inne- eller en uteprøve? Det siste kunne indikere en naturlig forekomst. Vi burde kanskje skjønt det - det viste seg at prøven kom fra en leilighet på Oslos beste vestkant. Og ved nærmere undersøkelse viste det seg at det var en nær kollega som hadde sendt inn denne støvprøven fra sin leilighet. Da vi konfronterte ham med funnet kunne han vedgå at jo, han hadde spist sommertrøffel. Han kunne til og med legge frem fotobevis siden han tok bilde av fruktlegemet før det ble spist (figur 5). Fra dette fruktlegemet hadde altså sommertrøffel-DNA funnet veien opp på dørkarmen og blitt med i støvprøven og videre i masse-sekvenseringen. Denne lille historien illustrerer hvor kraftfullt PCR og masse-sekvensering er til å fange opp ulike organismer. Samtidig illustrerer det at man må tolke resultatene nøye, og at det finnes mange feilkilder og muligheter for forurensning av prøver (kontaminasjon).

Veien videre

Undersøkelsene våre av innendørs soppsamfunn kan sies å være eksplorative pioner-studier, hvor vi kartlegger soppsamfunnene og korrelerer dem med en lang rekke faktorer. Mer målrettede undersøkelser må til for å se nærmere på kausale og kvantitative sammenhenger mellom beboere, deres aktiviteter, bygningstyper/konstruksjoner og innendørs sopp.

Det er observert klare sammenhenger mellom faktorer som kjønn, alder, kjæledyr, etnisitet og bakteriesamfunn. Vi vet fortsatt lite om noen av de samme forholdene kan finnes for menneske-assosierte sopp. Men det er kjent at ulike arter av gjærsoppen Malassezia har ulik preferanse for unge og eldre mennesker, og for kvinner og menn (Theelen et al.2018).

Det vil også være interessant å se nærmere på soppsamfunnene i andre miljøer, for eksempel i sykehus. Over hele verden infiseres pasienter med dårlig immunforsvar av patogene sopper som trøskegjær (Candida) og strålemugg (Aspergillus)på sykehus. Noen av disse soppene, for eksempel Candida aurisog Aspergillus fumigatus, har dessuten utviklet antibiotika-resistens og er dermed ekstra farlige (Fisher et al. 2018). Masse-sekvensering kan benyttes til å kartlegge forekomsten av disse og andre potensielle skadegjørere.

Spesielt interessant er kanskje den høye forekomsten av gjærsopp innendørs. Dette bringer oss tilbake til Dr Sopp, den berømte norske mykolog og gjærsoppforsker. Dr Sopp fokuserte mye på ulike typer ølgjær (Saccharomyces cerevisiae og Saccharomyces pastorianus), men det finnes altså en enorm og lite studert diversitet av andre gjærsopper, både innendørs og utendørs, som fremtidige soppdoktorer bør forske videre på.

Takk

Arbeidet beskrevet ovenfor har vært en del av doktorgraden til Eva Lena Estensmo, finansiert av Universitetet i Oslo, og post doc prosjektet til Pedro M. Martin-Sanchez (EU’s Horizon 2020 programme, MSCA-IF grant agreement MycoIndoor No 741332), begge deler utført ved Universitetet i Oslo. Takk til alle som har bidratt med prøver, Mycoteam as for samarbeid og ulike samarbeidspartnere som har vært involvert i ulike deler av undersøkelsene: Luis Morgado, Sundy Maurice, Ingeborg B. Engh, Klaus Høiland og Synnøve Smebye Botnen.