Occupational exposure to Aspergillus by swine and poultry farm workers in Portugal

Aspergillus is among a growing list of allergens that aggravate asthmatic responses. Significant pulmonary pathology is associated with Aspergillus-induced allergic and asthmatic lung disease. Environments with high levels of exposure to fungi are found in animal production facilities such as for swine and poultry, and farmers working with these are at increased risk for occupational respiratory diseases. Seven Portuguese poultry and seven swine farms were analyzed in order to estimate the prevalence, amount, and distribution of Aspergillus species, as well as to determine the presence of clinical symptoms associated with asthma and other allergy diseases in these highly contaminated settings. From the collected fungal isolates (699), an average incidence of 22% Aspergillus was detected in poultry farms, while the prevalence at swine farms was 14%. The most frequently isolated Aspergillus species were A. versicolor, A. flavus, and A. fumigatus. In poultry farms, A. flavus presented the highest level of airborne spores (>2000 CFU/m3), whereas in swine farms the highest was A. versicolor, with an incidence fourfold greater higher than the other mentioned species. Eighty workers in these settings were analyzed, ranging in age from 17 to 93 yr. The potentially hazardous exposure of poultry workers to mold allergens using sensitization markers was evaluated. Although no significant positive association was found between fungal contamination and sensitization to fungal antigens, a high incidence of respiratory symptoms in professionals without asthma was observed, namely, wheezing associated with dyspnea (23.8%) and dyspnea after strenuous activities (12.3%), suggesting underdiagnosed respiratory disturbances. Further, 32.5% of all exposed workers noted an improvement of respiratory ability during resting and holidays. From all the analyzed workers, seven were previously diagnosed with asthma and four reported the first attack after the age of 40 yr, which may be associated with their occupational exposure. Some of the fungi, namely, the Aspergillus species detected in this study, are known to induce hypersensitivity reactions in humans. This study confirmed the presence and distribution of Aspergillus in Portuguese poultry and swine farms, suggesting a possible occupational health problem and raising the need for preventive and protective measures to apply to avoid exposure in both occupational settings.

Occupational exposure to Aflatoxin B1 in swine production and possible contamination sources

Although the adverse health consequences of ingestion of food contaminated with aflatoxin B1 (AFB1) are known, relatively few studies are available on the adverse effects of exposure in occupational settings. Taking this into consideration, our study was developed aiming to elucidate the possible effects of occupational exposure to AFB1 in Portuguese swine production facilities using a specific biomarker to assess exposure to AFB1. In total, 28 workers participated in this study, providing blood samples, and a control group (n  = 30) was composed of subjects without any type of agricultural activity. Fungal contamination was also studied by conventional methods through air, surfaces, and new and used floor coverage. Twenty-one workers (75%) showed detectable levels of AFB1 with values ranging from <1 ng/ml to 8.94 ng/ml and with a mean value of 1.91 ± 1.68 ng/ml. In the control group, the AFB1 values were all below 1 ng/ml. Twelve different Aspergillus species were identified. Aspergillus versicolor presented the highest airborne spore counts (3210 CFU/m3) and was also detected in higher values in surfaces (>300 CFU/cm2). Data indicate that exposure to AFB1 occurs in swine barns, and this site serves as a contamination source in an occupational setting.

Exposure to particles and fungi in Portuguese swine production

Versão preprint.

Aspergillus flavus contamination in two Portuguese wastewater treatment plants

Filamentous fungi from genus Aspergillus were previously detected in wastewater treatment plants (WWTP) as being Aspergillus flavus (A. flavus), an important toxigenic fungus producing aflatoxins. This study aimed to determine occupational exposure adverse effects due to fungal contamination produced by A. flavus complex in two Portuguese WWTP using conventional and molecular methodologies. Air samples from two WWTP were collected at 1 m height through impaction method. Surface samples were collected by swabbing surfaces of the same indoor sites. After counting A. flavus and identification, detection of aflatoxin production was ensured through inoculation of seven inoculates in coconut-milk agar. Plates were examined under long-wave ultraviolet (UV; 365 nm) illumination to search for the presence of fluorescence in the growing colonies. To apply molecular methods, air samples were also collected using the impinger method. Samples were collected and collection liquid was subsequently used for DNA extraction. Molecular identification of A. flavus was achieved by real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) using the Rotor-Gene 6000 qPCR detection system (Corbett). Among the Aspergillus genus, the species that were more abundant in air samples from both WWTP were Aspergillus versicolor (38%), Aspergillus candidus (29.1%), and Aspergillus sydowii (12.7%). However, the most commonly species found on surfaces were A. flavus (47.3%), Aspergillus fumigatus (34.4%), and Aspergillus sydowii (10.8%). Aspergillus flavus isolates that were inoculated in coconut agar medium were not identified as toxigenic strains and were not detected by RT-PCR in any of the analyzed samples from both plants. Data in this study indicate the need for monitoring fungal contamination in this setting. Although toxigenic strains were not detected from A. flavus complex, one cannot disregard the eventual presence and potential toxicity of aflatoxins.

Environmental impact caused by fungal and particle contamination of Portuguese swine

Social concerns for environmental impact on air, water and soil pollution have grown along with the accelerated growth of pig production. This study intends to characterize air contamination caused by fungi and particles in swine production, and, additionally, to conclude about their eventual environmental impact. Fiftysix air samples of 50 litters were collected through impaction method. Air sampling and particle matter concentration were performed in indoor and also outdoor premises. Simultaneously, temperature and relative humidity were monitored according to the International Standard ISO 7726 – 1998. Aspergillus versicolor presents the highest indoor spore counts (>2000 CFU/m3) and the highest overall prevalence (40.5%), followed by Scopulariopsis brevicaulis (17.0%) and Penicillium sp. (14.1%). All the swine farms showed indoor fungal species different from the ones identified outdoors and the most frequent genera were also different from the ones indoors. The distribution of particle size showed the same tendency in all swine farms (higher concentration values in PM5 and PM10 sizes). Through the ratio between the indoor and outdoor values, it was possible to conclude that CFU/m3 and particles presented an eventual impact in outdoor measurements.

Laccase–Prussian blue film–graphene doped carbon paste modified electrode for carbamate pesticides quantification

A novel enzymatic biosensor for carbamate pesticides detection was developed through the direct immobilization of Trametes versicolor laccase on graphene doped carbon paste electrode functionalized with Prussianblue films (LACC/PB/GPE). Graphene was prepared by graphite sonication-assisted exfoliation and characterized by transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectro- scopy. The Prussian blue film electrodeposited onto graphene doped carbon paste electrode allowed considerable reduction of the charge transfer resistance and of the capacitance of the device.The combined effects of pH, enzyme concentration and incubation time on biosensor response were optimized using a 23 full-factorial statistical design and response surface methodology. Based on the inhibition of laccase activity and using 4-aminophenol as redox mediator at pH 5.0,LACC/PB/GPE exhibited suitable characteristics in terms of sensitivity, intra-and inter-day repeatability (1.8–3.8% RSD), reproducibility (4.1 and 6.3%RSD),selectivity(13.2% bias at the higher interference: substrate ratios tested),accuracy and stability(ca. twenty days)for quantification of five carbamates widely applied on tomato and potato crops.The attained detection limits ranged between 5.2×10−9 mol L−1(0.002 mg kg−1 w/w for ziram)and 1.0×10−7 mol L−1 (0.022 mg kg−1 w/w for carbofuran).Recovery values for the two tested spiking levels ranged from 90.2±0.1%(carbofuran)to 101.1±0.3% (ziram) for tomato and from 91.0±0.1%(formetanate)to 100.8±0.1%(ziram)for potato samples.The proposed methodology is appropriate to enable testing pesticide levels in food samples to fit with regulations and food inspections.

Avaliação da exposição a fungos e partículas em explorações avícolas e suinícolas: estudo

O projeto “Avaliação da Exposição a Fungos e Partículas em Explorações Avícolas e Suinícolas” contemplou um elevado número de colheitas ambientais e biológicas e respectivo processamento laboratorial, sendo apenas possível a sua concretização graças ao financiamento disponibilizado pela Autoridade para as Condições de Trabalho. Foi realizado um estudo transversal para avaliar a contaminação causada por fungos e partículas em 7 explorações avícolas e 7 explorações suinícolas. No que concerne à monitorização biológica, foram medidos os parâmetros espirométricos, utilizando o espirómetro MK8 Microlab, avaliada a existência de sintomas clínicos associados com a asma e outras doenças alérgicas, através de questionário adaptado European Community Respiratory Health Survey e, ainda, avaliada a sensibilização aos agentes fúngicos (IgE). Foram ainda adicionados dois objetivos ao estudo, designadamente: aferir a existência de três espécies/estirpes potencialmente patogénicas/toxinogénicas com recurso à biologia molecular e avaliar a exposição dos trabalhadores à micotoxina aflatoxina B1 por recurso a indicador biológico de exposição. Foram colhidas 27 amostras de ar de 25 litros nas explorações avícolas e 56 de 50 litros nas explorações suinícolas através do método de impacto. As colheitas de ar e a medição da concentração das partículas foram realizadas no interior e no exterior dos pavilhões, sendo este último considerado como local de referência. Simultaneamente, a temperatura e a humidade relativa também foram registadas. As colheitas das superfícies foram realizadas através da técnica de zaragatoa, tendo sido utilizado um quadrado de metal inoxidável de 10 cm de lado, de acordo com a International Standard ISO 18593 – 2004. As zaragatoas obtidas (20 das explorações avícolas e 48 das explorações suinícolas) foram inoculadas em malte de extract agar (2%) com cloranfenicol (0,05 g/L). Além das colheitas de ar e de superfícies, foram também obtidas colheitas da cama das explorações avícolas (7 novas e 14 usadas) e da cobertura do pavimento das explorações suinícolas (3 novas e 4 usadas) e embaladas em sacos esterilizados. Cada amostra foi diluída e inoculada em placas contendo malte extract agar. Todas as amostras foram incubadas a 27,5ºC durante 5 a 7 dias e obtidos resultados quantitativos (UFC/m3; UFC/m2; UFC/g) e qualitativos com a identificação das espécies fúngicas. Para a aplicação dos métodos de biologia molecular foram realizadas colheitas de ar de 300 litros utilizando o método de impinger com a velocidade de recolha de 300 L/min. A identificação molecular de três espécies potencialmente patogénicas e/ou toxinogénicas (Aspergillus flavus, Aspergillus fumigatus e Stachybotrys chartarum) foram obtidas por PCR em tempo real (PCR TR) utilizando o Rotor-Gene 6000 qPCR Detection System. As medições de partículas foram realizadas por recurso a equipamento de leitura direta (modelo Lighthouse, 2016 IAQ). Este recurso permitiu medir a concentração (mg/m3) de partículas em 5 dimensões distintas (PM 0.5; PM 1.0; PM 2.5; PM 5.0; PM10). Nas explorações avícolas, 28 espécies/géneros de fungos foram isolados no ar, tendo Aspergillus versicolor sido a espécie mais frequente (20.9%), seguida por Scopulariopsis brevicaulis (17.0%) e Penicillium sp. (14.1%). Entre o género Aspergillus, Aspergillus flavus apresentou o maior número de esporos (>2000 UFC/m3). Em relação às superfícies, A. versicolor foi detetada em maior número (>3 × 10−2 UFC/m2). Na cama nova, Penicillium foi o género mais frequente (59,9%), seguido por Alternaria (17,8%), Cladosporium (7,1%) e Aspergillus (5,7%). Na cama usada, Penicillium sp. foi o mais frequente (42,3%), seguido por Scopulariopsis sp. (38,3%), Trichosporon sp. (8,8%) e Aspergillus sp. (5,5%). Em relação à contaminação por partículas, as partículas com maior dimensão foram detectadas em maiores concentrações, designadamente as PM5.0 (partículas com a dimensão de 5.0 bm ou menos) e PM10 (partículas com a dimensão de 10 bm ou menos). Neste setting a prevalência da alteração ventilatória obstrutiva foi superior nos indivíduos com maior tempo de exposição (31,7%) independentemente de serem fumadores (17,1%) ou não fumadores (14,6%). Relativamente à avaliação do IgE específico, foi apenas realizado em trabalhadores das explorações avícolas (14 mulheres e 33 homens), não tendo sido encontrada associação positiva (p<0.05%) entre a contaminação fúngica e a sensibilização a antigénios fúngicos. No caso das explorações suinícolas, Aspergillus versicolor foi a espécie mais frequente (20,9%), seguida por Scopulariopsis brevicaulis (17,0%) e Penicillium sp. (14,1%). No género Aspergillus, A. versicolor apresentou o maior isolamento no ar (>2000 UFC/m3) e a maior prevalência (41,9%), seguida por A. flavus e A. fumigatus (8,1%). Em relação às superfícies analisadas, A. versicolor foi detetada em maior número (>3 ×10−2 UFC/m2). No caso da cobertura do pavimento das explorações suinícolas, o género Thicoderma foi o mais frequente na cobertura nova (28,0%) seguida por A. versicolor e Acremonium sp. (14,0%). O género Mucor foi o mais frequente na cobertura usada (25,1%), seguido por Trichoderma sp. (18,3%) e Acremonium sp. (11,2%). Relativamente às partículas, foram evidenciados também valores mais elevados na dimensão PM5 e, predominantes nas PM10. Neste contexto, apenas 4 participantes (22,2%) apresentaram uma alteração ventilatória obstrutiva. Destes, as obstruções mais graves encontraram-se nos que também apresentavam maior tempo de exposição. A prevalência de asma na amostra de trabalhadores em estudo, pertencentes aos 2 contextos em estudo, foi de 8,75%, tendo-se verificado também uma prevalência elevada de sintomatologia respiratória em profissionais não asmáticos. Em relação à utilização complementar dos métodos convencionais e moleculares, é recomendável que a avaliação da contaminação fúngica nestes settings, e, consequentemente, a exposição profissional a fungos, seja suportada pelas duas metodologias e, ainda, que ocorre exposição ocupacional à micotoxina aflatoxina B1 em ambos os contextos profissionais. Face aos resultados obtidos, é importante salientar que os settings alvo de estudo carecem de uma intervenção integrada em Saúde Ocupacional no âmbito da vigilância ambiental e da vigilância da saúde, com o objetivo de diminuir a exposição aos dois factores de risco estudados (fungos e partículas).

Towards the rational biosynthesis of substituted phenazines and phenoxazinones by laccases

Laccases are multi-copper oxidases that oxidise a wide range of substrates including phenol and aniline derivatives, which could be further involved in coupling reactions leading to the formation of dimeric and trimeric structures. This paper describes the enzyme-mediated dimerisation of several ortho and meta, para-disubstituted aromatic amines into phenazine ("head-to-tail" dimers) and phenoxazinone chromophores. The redox properties of substituted aromatic amines were studied by cyclic voltammetry and the kinetic constants of CotA and Trametes versicolor laccases were measured for selected aromatic amines. The structure of novel enzymatically synthesised phenazine and phenoxazinone dyes using CotA laccase was assessed by NMR and MS. Overall our data show that this enzymatic green process is an efficient alternative to the classic chemical oxidation of aromatic amines and phenols, with an impact on the broad field of applications of these heterocyclic compounds.

Methyl syringate: An efficient phenolic mediator for bacterial and fungal laccases

The aim of the present work is to provide insight into the mechanism of laccase reactions using syringyl-type mediators. We studied the pH dependence and the kinetics of oxidation of syringyl-type phenolics using the low CotA and the high redox potential TvL laccases. Additionally, the efficiency of these compounds as redox mediators for the oxidation of non-phenolic lignin units was tested at different pH values and increasing mediator/non-phenolic ratios. Finally, the intermediates and products of reactions were identified by LC-MS and H-1 NMR. These approaches allow concluding on the (1) mechanism involved in the oxidation of phenolics by bacterial laccases, (2) importance of the chemical nature and properties of phenolic mediators, (3) apparent independence of the enzyme's properties on the yields of non-phenolics conversion, (4) competitive routes involved in the catalytic cycle of the laccase-mediator system with several new C-O coupling type structures being proposed.

Production, purification and characterization of laccase from pleurottus ostreatus grown on tomato pomace

A strain of Pleurotus ostreatus was grown in tomato pomace as sole carbon source for production of laccase. The culture of P. ostreatus revealed a peak of laccase activity (147 U/L of fermentation broth) on the 4th day of culture with a specific activity of 2.8 U/mg protein. Differential chromatographic behaviour of laccase was investigated on affinity chromatographic matrices containing either urea, acetamide, ethanolamine or IDA as affinity ligands. Laccase exhibited retention on such affinity matrices and it was purified on a Sepharose 6B-BDGE-urea column with final enzyme recoveries of about 60%, specific activity of 6.0 and 18.0 U/mg protein and purification factors in the range of 14-46. It was also possible to demonstrate that metal-free laccase did not adsorb to Sepharose 6B-BDGE-urea column which suggests that adsorption of native laccase on this affinity matrix was apparently due to the specific interaction of carbonyl groups available on the matrix with the active site Cu (II) ions of laccase. The kinetic parameters (V (max), K (m) , K (cat), and K (cat)/K (m) ) of the purified enzyme for several substrates were determined as well as laccase stability and optimum pH and temperature of enzyme activity. This is the first report describing the production of laccase from P. ostreatus grown on tomato pomace and purification of this enzyme based on affinity matrix containing urea as affinity ligand.

A single method to stain Malassezia furfur and Corynebacterium minutissimum in scales

A single and practical method to slain Malassezia furfur and Corynebacterium minutissimum in lesions' scales is described. The scales are collected by pressing small pieces of scotch tape (about 4 cm lenght and 2 cm width) onto the lesions and following withdrawl the furfuraceous scales will remain on the glue side. These pieces are then immersed for some minutes in lactophenol-cotton blue stain. Following absorption of the stain the scales are washed in current water to remove the excess of blue stain, dried with filter paper, dehydrated via passage in two bottles containing absolute alcohol and then placed in xylene in a centrifugation tube. The xylene dissolves the scotch tape glue and the scales fall free in the tube. After centrifugation and decantation the scales concentrated on the bottom of the tube are collected with a platinum-loop, placed in Canada balsam on a microscopy slide and closed with a cover slip. The preparations are then ready to be submitted to microscopic examination. Other stains may also be used instead of lactophenol-cotton blue. This method is simple, easily performed, and offers good conditions to study these fungi as well as being useful for the diagnosis of the diseases that they cause.

Prevalência de micoses superficiais em comunidade fechada do Estado da Guanabara

Os autores relatam a freqüência das micoses superficiais entre 143 internos de um orfanato da zona rural do Estado da Guanabara. Foram observados 21 pacientes com tinea pedis e 5 pacientes com pitiriase versicolor. O exame direto foi positivo em todos os casos; as culturas realizadas nas dermatofitoses mostraram 4 (19%) resultados positivos, sendo imolados o Trichopbyton mentagrophytes e o Trichophyton rubrum. O teste intradérmico com a tricofitina nos casos de tinea pedis mostrou 16 resultados positivos, ausência de reação em 2 casos e reação fraca em 3. O trabalho ressalta a importância das micoses superficiais em saúde pública e compara os resultados obtidos com dados oriundos de serviços de dermatologia.

Nova abordagem no diagnóstico de infecções invasivas por fungos do género Aspergillus

Nas últimas duas décadas tem-se verificado um aumento da incidência de aspergilose pulmonar invasiva, que se reflecte em taxas de mortalidade e morbilidade extremamente elevadas. Esta realidade resulta da elevada utilização de quimioterapia e de agentes imunossupressores, usados sobretudo em doentes imunocomprometidos, principalmente, em doentes hemato-oncológicos e receptores de transplante de medula óssea. Estas infecções fúngicas são provocadas por algumas espécies do género Aspergillus em que Aspergillus fumigatus é a espécie mais frequentemente isolada a partir de infecções humanas. Contudo, outras espécies como A. flavus, A. niger, A. glaucus, A. nidulans, A. terreus ou A. versicolor também podem ser responsáveis por infecções fúngicas no Homem. Um factor determinante para o aumento da incidência de aspergilose invasiva consiste na incapacidade de se estabelecer um diagnóstico precoce definitivo para que, em tempo útil, possa ser instituída terapêutica antifúngica que vá seguramente melhorar o prognóstico desses doentes. Actualmente, as técnicas convencionais (microbiológicas e histológicas) têm servido como linhas de orientação para o diagnóstico definitivo de micoses. No entanto, como se tratam técnicas morosas, o diagnóstico imunológico e molecular tem todas as potencialidades para oferecer uma abordagem promissora no diagnóstico de infecções fúngicas. Neste trabalho foram estudadas 37 amostras clínicas, das quais 45,9% pertenciam a indivíduos do sexo feminino, 54,1% do sexo masculino, maioritariamente com o diagnóstico clínico de leucemia mielóide aguda (75,7%). O principal objectivo deste trabalho consistiu na comparação dos resultados obtidos por uma técnica imunológica utilizada no diagnóstico de aspergilose pulmonar invasiva (pesquisa do antigénio GM) com uma nova técnica molecular de diagnóstico (nested-PCR), com o intuito de avaliar a sensibilidade e especificidade dos resultados obtidos. Dos 37 doentes do estudo, 35,1% revelaram presença do antigénio galactomanano e em 32,4% das amostras foi possível detectar DNA fúngico utilizando primers específicos numa reacção de nested-PCR. No final deste trabalho pode-se constatar que, em virtude do método molecular utilizando uma reacção de nested-PCR não se ter revelado mais sensível que a pesquisa do antigénio galactomanano, julgamos ser no entanto muito promissor no diagnóstico da aspergilose pulmonar invasiva, bastando apenas aperfeiçoar a sua optimização.

Hanseníase no município de Buriticupu, Estado do Maranhão: busca ativa na população estudantil

O estudo teve o objetivo de determinar o coeficiente de detecção da hanseníase na população estudantil do município de Buriticupu, Estado do Maranhão. Empregou-se o método de busca ativa de casos, abrangendo-se uma população de 14.653 estudantes, em 53 escolas da rede de ensino municipal. O exame clínico definiu o diagnóstico de hanseníase em 20 estudantes, o que representa um coeficiente de detecção de 13,6/10.000 estudantes. Em todos foi realizada baciloscopia de linfa cutânea, a qual foi positiva em 2 amostras. A forma clínica predominante foi a indeterminada com 12 (60%) casos, seguida da tuberculóide com 5 (25%) e da dimorfa com 3 (15%). Procedeu-se a realização de biópsia da lesão em 11 pacientes, tendo o estudo histopatológico revelado achados comuns de hiperceratose, infiltrado inflamatório mononuclear, vasos ectásicos e músculo eretor de pêlos, isolado. O estudo permitiu, ainda, a identificação de outras doenças infecciosas da pele: pitiríase versicolor em 793, escabiose em 361 e dermatofitoses em 119 indivíduos. Condições diversas e inespecíficas como cicatrizes, nevos e escoriações foram detectadas em 1.020 estudantes.

Hanseníase no Município de Buriticupu, Estado do Maranhão: busca ativa de casos na população adulta

INTRODUÇÃO: O estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a situação da hanseníase na população adulta do Município de Buriticupu, MA. MÉTODOS: Foi empregado o método de busca ativa na identificação de casos novos, no período de 2005 a 2007. Baciloscopia de raspado intradérmico foi feita em todos os pacientes com lesões de pele compatíveis com hanseníase, enquanto exame histopatológico foi feito naqueles em que havia dúvidas na definição da forma clínica. RESULTADOS: Participaram do estudo 15.409 indivíduos, tendo o exame clínico definido o diagnóstico de hanseníase em 62 pacientes, o que representa um coeficiente de detecção de 40,23/10.000. A baciloscopia foi positiva em seis pacientes, sendo predominante a forma clínica tuberculóide, em 31 casos, seguida da forma indeterminada em 20, dimorfa em 10 e virchowiana em um. O estudo permitiu, ainda, a identificação de outras doenças da pele, tais como pitiríase versicolor, dermatofitose, escabiose, vitiligo e carcinoma de pele. CONCLUSÕES: O elevado coeficiente de detecção define o município como hiperendêmico para a hanseníase. A busca ativa de casos é um método importante para o controle da doença.