ДИМОРФНЫЕ ГРИБЫ: ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

В диморфных грибах являются те , которые имеют две анатомических формы или различные морфологические: мицелий формы и другой дрожжеподобных. Это свойство диморфизма проявляется только некоторыми видами грибов и называется грибным диморфизмом.

В морфологической фазе мицелия диморфный гриб выглядит как масса, образованная набором гиф или цилиндрических нитей. Функция гиф - питать грибок, поскольку они обладают способностью поглощать питательные вещества. Мицелий представляет собой так называемое вегетативное тело макроскопического многоклеточного гриба.

Фигура 1. Дрожжевая фаза Candida albicans. Источник: Дэвид Аркеас, Wikimedia Commons.

В дрожжевой фазе диморфный гриб выглядит как микроскопический одноклеточный организм со сферическими или яйцевидными клетками. Он также обладает способностью расщеплять органические вещества, сахара и углеводы в процессе ферментации.

Небольшая группа грибов внутри филлума Ascomycota считается диморфной; эти грибы обладают способностью заражать млекопитающих, растения и насекомых как паразиты.

Рисунок 2. Candida albicans в мицелиальной фазе. Источник: Гарнхами, из Wikimedia Commons.

Примеры включают человеческие патогены (вызывающие заболевания), Candida albicans и Histoplasma capsulatum. Также фитопатогенный гриб Ophiostoma novo-ulmi вызывает болезнь голландского вяза.

Другими примерами являются Ophiocordyceps unateralis, энтомопатогенный гриб, который проявляет диморфизм и выделяет химические соединения, которые изменяют поведение инфицированных муравьев. Его называют «грибком муравьев-зомби».

Существует также Malassezia furfur, диморфный гриб, который одновременно является фитопатогенным и энтомопатогенным.

Диморфизм и патогенность

Грибковый диморфизм связан со способностью вызывать грибковое заболевание или патогенность.

Процесс, при котором гриб переходит из одноклеточного состояния в форме дрожжей (дрожжевой формы) в многоклеточное состояние гиф или мицелия, называется фазовым переходом. Этот переход важен для патогенности и вирулентности гриба.

Патогенный гриб получает сигналы с информацией из окружающей его среды, и, в зависимости от удобства, он реагирует, превращаясь в одну из двух фаз. Например, есть грибы, которые меняют свое состояние в зависимости от температуры окружающей среды, становясь при этом термозависимыми.

Это случай грибов, которые растут в почве при температуре от 22 до 26 ° C, оставаясь в мицелиальном состоянии. Эти мицелии могут фрагментироваться и превращаться во взвеси в воздухе или аэрозолях из-за воздействия изменений, таких как стихийные бедствия или вмешательство человека (строительство, сельское хозяйство и другие).

При вдыхании млекопитающим-хозяином переносимые по воздуху грибы колонизируют легкие, где температура поддерживается на уровне 37 ^° C. При этой температуре гифы мицелия действуют как инфекционные пропагулы, становясь патогенными дрожжами и вызывая пневмонию.

Как только инфекция попадает в легкие, дрожжи могут распространяться на другие органы, такие как кожа, кости и мозг.

Факторы, определяющие фазовый переход или диморфизм грибов

К факторам окружающей среды, вызывающим обратимую трансформацию гриба из одного состояния в другое, относятся следующие.

Изменения температуры

Изменение температуры вызывает переход или морфологическое фазовое изменение у грибного вида Talaromyces marneffei. При температуре окружающей среды от 22 до 25 ^° C гриб имеет нитчатую (гифальную) морфологию, а при повышении температуры до 37 ^° C он приобретает морфологию дрожжей.

Другими патогенными видами грибов, вызывающими у человека температурно-зависимый диморфизм, являются Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitides, Sporothrix schenkii, Paracoccidioides brasiliensis, Coccidioides inmitis, Lacazia labi и Emmansia sp.

Изменение доступности питательных веществ

У вида Candida albicans происходит следующий фазовый переход: в присутствии богатой питательными веществами среды морфология дрожжей, в то время как в средах с низким содержанием питательных веществ форма роста - мицелиальная нитчатая.

Совместные изменения температуры и доступности питательных веществ или наличия токсичных веществ

Хотя температура, по-видимому, является преобладающим стимулом окружающей среды, который направляет переход от гифы (при 22-25 ° C) к дрожжам (при 37 ^° C) и наоборот, существуют дополнительные стимулы, которые влияют на морфологические изменения, такие как концентрация двуокись углерода (CO ₂ ), наличие цистеина, эстрадиола или токсичных веществ в среде.

Некоторым видам грибов для проявления диморфизма требуется изменение обоих факторов окружающей среды (температуры и доступности питательных веществ). Кроме того, другие изменения окружающей среды, такие как присутствие металлов или хелатирующих агентов, могут запускать морфологические фазовые переходы.

Патогенные диморфные грибы человека

Ниже кратко описаны три примера патогенных диморфных грибов человека.

Talaromyces marneffei

Это патогенный вид грибов, который принадлежит к филлуму Ascomycota. Он показывает температурно-зависимый диморфизм: при 25 ^° C он растет в нитчатой ​​фазе как сапрофит, а при 37 ^° C он показывает морфологию паразитических дрожжей.

Грибок T. marneffei может вызвать смертельную инфекцию всего организма; penicillosis, названный по старому таксономическому названию Penicillium marneffei.

Морфологические формы или фазы

Гриб T. marneffei в гифальной или нитчатой ​​фазе растет серовато-белыми колониями с гладкой и гладкой поверхностью. Эти колонии меняют цвет на красновато-коричневый с желтыми тонами, а их поверхность приобретает лучевой рельеф, а нижняя сторона - цвета лосося.

В дрожжевой фазе T. marneffei развивает небольшие колонии цвета слоновой кости с грубоватым рельефом.

Водоемы

Резервуары T. marneffei - это почва (в тропиках и субтропиках, в сезоны дождей с мая по октябрь) и несколько видов бамбуковых крыс (Cannomis badius, Rhizomis sinensis, Rhizomis sumatrensis и Rhizomis pruinosis).

Хосты

Обычными хозяевами патогенного гриба T. marneffei являются крысы, люди, кошки и собаки.

Гриб T. marneffei попадает в организм в основном через дыхательные пути. Он также может проникать любым другим путем, кроме пищеварительного.

Клинические проявления

Грибок T. marneffei вызывает у людей с иммунодефицитом оппортунистическую генерализованную или системную инфекцию. Сначала он поражает легкие, а затем различные органы через кровоток. Он вызывает поражения в виде папул на коже шеи, лица и туловища.

грибковые микроорганизмы албиканс

Гриб Candida albicans принадлежит к филлуму Ascomycota и проявляет диморфизм, зависящий от доступности питательных веществ.

У Candida albicans дрожжевые клетки кажутся наиболее подходящими для фактора распространения крови и вирулентности. В то время как фаза гиф была предложена как наиболее инвазивная при проникновении в ткани и колонизации органов.

Переход от дрожжей к гифам - быстрый процесс, вызванный факторами окружающей среды, такими как уровень углекислого газа, недостаток кислорода, изменения питательной среды и температуры.

Благодаря плеоморфизму или множественным фазовым изменениям этот гриб может выжить в механизмах иммунной защиты своего хозяина. В дрожжевой фазе морфология сферических или яйцевидных клеток в небольших группах. В фазе гиф или морфологии мицелиальных грибов клетки кажутся удлиненными, вытянутыми в виде нитей.

Кроме того, в фазе дрожжей он приобретает симбиотическую жизненную форму, а в фазе гиф становится патогенным паразитом.

водохранилище

Резервуар для Candida albicans - это человеческий организм. Он присутствует в микрофлоре кожи, в желудочно-кишечном тракте, в ротовой полости и мочеполовой системе.

Хосты

Человеческий организм действует как хозяин для Candida albicans, путь проникновения которых - через кожу и слизистые оболочки.

Грибок Candida albicans вызывает кандидоз или монилиоз, поражающий кожу, ногти, слизистые оболочки рта и слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта. У людей с ослабленным иммунитетом инфекция может стать системной или распространиться по всему телу.

Candida albicans способна преодолевать гематоэнцефалический барьер. Сообщается о 40% смертности при тяжелых инфекциях, вызванных этим патогенным грибком.

Histoplasma capsulatum

Histoplasma capsulatum относится к филлум Ascomycota. Это вид грибов, который является патогенным для человека и проявляет температурно-зависимый диморфизм. Гриб растет в почве и на смесях фекалий скворцов (Stumus vulgaris), дроздов (Turdus merula) и различных видов летучих мышей.

Гриб Histoplasma capsulatum распространен в местах ночлега птиц, а также в пещерах, чердаках или дуплах деревьев, где обитают летучие мыши.

Этот гриб широко распространен по всей планете, кроме Антарктиды. Часто ассоциируется с долинами рек. В частности, он встречается в долинах рек Миссисипи и Огайо в Соединенных Штатах.

Морфологические формы или фазы

Histoplasma capsulatum показывает нитчатый мицелиальный рост в форме сапрофитной жизни в почве. При заражении животных или человека развивает фазу роста в виде паразитических дрожжей при температуре тела 37 ^° C.

Морфологическая фаза мицелия состоит из гиф. Колонии сначала белые, хлопковые, а затем становятся темно-коричневыми с желтой или оранжевой нижней стороной.

В дрожжевой фазе есть яйцевидные клетки, медленно растущие при 37 ^° C, которые образуют колонии от серого до бежевого цвета с влажным кремообразным видом.

Водоемы

Резервуары Histoplasma capsulatum - это почва, загрязненная богатым азотом пометом птиц и летучих мышей.

Хосты

Хозяева Histoplasma capsulatum включают человеческие организмы, некоторых птиц (скворцы, дрозды, дрозды, куры, индейки, гуси), летучих мышей, собак, кошек, грызунов, лошадей и крупный рогатый скот.

Этот грибок попадает в организм человека через дыхательные, чрескожные (через кожу) и слизистые оболочки.

Клинические проявления

Очень часто встречаются случаи острой инфекции легких, вызванной Histoplasma capsulatum, с такими симптомами, как лихорадка, простуда, озноб, головная боль, боль в груди, усталость, эритема и сыпь.

Ссылки

1. Хитен, Д., Мадхани, Г. и Финк, Г.Р. (1998). Контроль нитчатой ​​дифференцировки и вирулентности грибов. Тенденции в клеточной биологии. 8 (9): 348-353.
2. Надаль, М., Гарсиа-Педрахас, М. и Голд, С.Е. (2008). Диморфизм грибковых патогенов растений. Письма микробиологии. 284 (2): 127–134.
3. Наварро-Мендоса, М., Перес-Аркес, К., Мурсия, Л., Мартинес-Гарсия, П., Лакс, К.; Sanchis, M. et al. (2018). Компоненты нового семейства генов ферроксидаз, участвующих в вирулентности, функционально специализируются на диморфизме грибов. Природа. Научные отчеты.8: 7660. DOI: 10.1038 / s41598-018-26051-x
4. Nemecek, JC, Wüthrich, M. и Брюс С. Кляйн, BS (2006). Глобальный контроль диморфизма и вирулентности грибов. Наука. 312 (5773): 583-588. DOI: 10.1126 / science.1124105
5. Чжун, Ю., Ян; М., Цзян, Ю., Чжан, З., Хуанг, Дж., Чжан, Л. и др. (2019). Микофеноловая кислота как многообещающий ингибитор диморфизма грибов для борьбы с болезнью сахарного тростника, вызываемой Sporisorium scitamineum. Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии. 67 (1): 112–119. DOI: 10.1021 / acs.jafc.8b04893