ДИМОРФНИ ГЪБИ: ОБЩИ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На диморфни гъби са тези, които имат две анатомични форми или различни морфологични: мицел форма и друг yeastlike. Това свойство на диморфизма се проявява само от някои видове гъбички и се нарича гъбичен диморфизъм.

В морфологичната фаза на мицела диморфната гъбичка се появява като маса, образувана от набор от хифи или цилиндрични нишки. Функцията на хифите е да подхранват гъбичките, тъй като те имат способността да абсорбират хранителни вещества. Мицелът представлява така нареченото вегетативно тяло на макроскопска многоклетъчна гъбичка.

Фигура 1. Candida albicans мая. Източник: Дейвид Аркес, от Wikimedia Commons

Във фазата на дрождите диморфната гъбичка се появява като микроскопичен едноклетъчен организъм, със сферични или яйцевидни клетки. Освен това има способността да разгражда органичните вещества, захари и въглехидрати чрез ферментационни процеси.

Малка група гъбички в състава на Ascomycota phyllum се счита за диморфна; тези гъбички имат способността да заразяват бозайници, растения и насекоми като паразити.

Фигура 2. Candida albicans в мицелна фаза. Източник: Garnhami, от Wikimedia Commons

Примерите включват човешките патогени (причиняващи заболяване), Candida albicans и Histoplasma capsulatum. Също така фитопатогенната гъбичка Ophiostoma novo-ulmi, която причинява болест на холандския бряст.

Други примери са Ophiocordyceps unilateralis, ентомопатогенна гъба, която представя диморфизъм и секретира химични съединения, които променят поведението на заразените мравки. Нарича се "гъбата на зомби мравки".

Има и Malassezia furfur, диморфна гъба, която е едновременно фитопатогенна и ентомопатогенна.

Диморфизъм и патогенност

Гъбичният диморфизъм е свързан със способността да причинява гъбична болест или патогенност.

Процесът, при който гъбичката преминава от едноклетъчно състояние под формата на мая (йеастиформ) в многоклетъчно състояние на хифи или мицел, се нарича фазов преход. Този преход е от съществено значение за патогенността и вирулентността на гъбата.

Патогенната гъбичка получава сигнали с информация от околната среда, която я заобикаля, и според удобството си реагира, като се трансформира в една от двете фази. Например, има гъбички, които променят състоянието си в зависимост от температурата на околната среда, след което са термозависими.

Такъв е случаят с гъбичките, които растат в почвата при температура от 22 до 26 ° С, оставайки в мицелно състояние. Тези мицелии могат да се раздробят и да станат суспензии във въздуха или аерозолите поради ефекта на промени като природни бедствия или човешка намеса (строителство, селско стопанство и др.).

При вдишване от домакин на бозайници гъбичките, пренасяни във въздуха, колонизират белите дробове, където температурата се поддържа 37 ^° С. При тази температура мицеларните хифи действат като инфекциозни пропагули, превръщайки се в патогенни дрожди и причинявайки пневмония.

След като инфекцията се установи в белите дробове, дрождите могат да се разпространят в други органи, като кожа, кости и мозък.

Фактори, които определят фазовата промяна или гъбичния диморфизъм

Сред факторите на околната среда, които генерират трансформацията на гъбата от едно състояние в друго по обратим начин, са следните.

Промени в температурата

Промяната в температурата поражда преходна или морфологична фаза промяна при гъбичния вид Talaromyces marneffei. Когато температурата на околната среда е между 22 и 25 ^° C, гъбата представя филаментна (хифална) морфология, а когато температурата се повиши до 37 ^° C, тя придобива морфология на дрождите.

Други човешки патогенни гъбични видове с температурно зависим диморфизъм са Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitides, Sporothrix schenkii, Paracoccidioides brasiliensis, Coccidioides inmitis, Lacazia laboi и Emmansia sp.

Промяна в наличността на хранителни вещества

При вида Candida albicans възниква следният фазов преход: при наличие на богата на хранителни вещества морфология е дрождите, докато в среда с бедни на хранителни вещества форма на растеж е мицеларна нишковидна.

Съвместни промени в температурата и наличието на хранителни вещества или наличие на токсични вещества

Въпреки че температурата изглежда е преобладаващият стимул за околната среда, който насочва прехода от хифа (при 22-25 ° С) към мая (при 37 ^° С) и обратно, има допълнителни стимули, които влияят на морфологичната промяна, като концентрацията на въглероден диоксид (CO ₂), наличието на цистеин, естрадиол или токсични вещества в средата.

Някои гъбични видове изискват промени както в факторите на околната среда (температура и наличност на хранителни вещества), за да изразят диморфизма. Също така, други промени в околната среда, като присъствието на метали или хелатни агенти, могат да предизвикат морфологични фазови преходи.

Човешки патогенни диморфни гъби

Три примера за човешки патогенни диморфни гъби са описани накратко по-долу.

Talaromyces marneffei

Това е патогенен гъбичен вид, който принадлежи към фикола на Ascomycota. Той показва температурно зависим диморфизъм: при 25 ^° C той расте в своята нишковидна фаза като сапрофит, а при 37 ^° C показва паразитна морфология на дрождите.

Гъбичката T. marneffei може да причини смъртоносна инфекция на целия организъм; пеницилоза, наречена със старото си таксономично име като Penicillium marneffei.

Морфологични форми или фази

Гъбата T. marneffei в хифална или нишковидна фаза, расте в сиво-бели колонии, с гладка и гладка повърхност. Тези колонии се променят до червеникаво-кафяв цвят с жълти тонове, докато повърхността им придобива излъчен релеф, с долната страна на цвят от сьомга.

Във фазата на дрождите T. marneffei развива малки колонии от слонова кост с релефно изглеждащ релеф.

Резервоари

Резервоарите на T. marneffei са почвата (в тропиците и субтропиците, през дъждовни сезони, от май до октомври) и няколко вида бамбукови плъхове (Cannomis badius, Rhizomis sinensis, Rhizomis sumatrensis и Rhizomis pruinosis).

Силите

Чести гостоприемници за патогенната гъбичка T. marneffei са плъхове, хора, котки и кучета.

Гъбичката T. marneffei навлиза в тялото главно през дихателните пътища. Той може да проникне и по всеки друг път, различен от храносмилателния.

Клинични проявления

Гъбичката T. marneffei причинява опортюнистична генерализирана или системна инфекция при имунодефицитни хора. Първоначално засяга белите дробове, а след това и различни органи чрез кръвообращението. Произвежда лезии под формата на папули по кожата на шията, лицето и багажника.

Candida albicans

Гъбичката Candida albicans принадлежи към филума Аскомикота и представлява диморфизъм, зависим от наличието на хранителни вещества.

В Candida albicans клетките от дрожди изглежда са най-подходящи за разпространение на кръв и фактор на вирулентност. Докато хифалната фаза е предложена като най-инвазивна при тъканно проникване и колонизиране на органи.

Преходът от мая към хифа е бърз процес, предизвикан от фактори на околната среда, като нива на въглероден диоксид, липса на кислород, промени в хранителната среда и температура.

Чрез плеоморфизъм или многофазни промени, тази гъба може да оцелее имунните защитни механизми на своя гостоприемник. Във фазата на дрождите морфологията е сферични или яйцевидни клетки в малки групи. В морфологията на хифалната фаза или на нишковидните гъбичките клетките изглеждат удължени, опънати под формата на нишки.

Освен това, във фазата на дрождите придобива симбиотична жизнена форма, а в хифалната фаза се превръща в патогенен паразит.

Резервоар

Резервоарът за Candida albicans е човешкото тяло. Той присъства в микрофлората на кожата, в стомашно-чревния тракт, в устната кухина и в пикочно-половата система.

Силите

Човешкият организъм функционира като гостоприемник за Candida albicans, чийто път на влизане са кожата и лигавиците.

Гъбичката Candida albicans произвежда кандидоза или монилиаза, която засяга кожата, ноктите, лигавиците на устата и стомашно-чревната лигавица. При имуносупресирани хора инфекцията може да стане системна или генерализирана в цялото тяло.

Candida albicans е в състояние да премине кръвно-мозъчната бариера. Смъртността от 40% се съобщава при тежки инфекции с тази патогенна гъбичка.

Хистоплазма капсулатум

Хистоплазма капсулатум принадлежи към филума Ascomycota. Това е гъбичен вид, който е патогенен за хората и проявява температурно зависим диморфизъм. Гъбата расте в почвата и върху смеси от изпражнения от скорци (Stumus vulgaris), черни птици (Turdus merula) и различни видове прилепи.

Гъбичката Histoplasma capsulatum е широко разпространена в районите за вкореняване на птици и в пещерите, таванските помещения или дупките на дърветата, които обитават прилепи.

Тази гъбичка има широко разпространение по цялата планета, освен в Антарктида. Често се свързва с речни долини. Той се среща особено в долините на реките Мисисипи и Охайо в Съединените щати.

Морфологични форми или фази

Histoplasma capsulatum показва филаментен, мицеларен растеж под формата на сапрофитен живот в почвата. При заразяване на животни или хора, той развива фазата на растеж под формата на паразитна мая при телесна температура 37 ^° C.

Морфологичната фаза на мицела е съставена от хифи. Първоначално колониите са бели, памучни, а по-късно стават тъмнокафяви с жълто до оранжево долната страна.

Фазата на дрождите има яйцевидни клетки, бавно растящи при 37 ^° С, които образуват сиви до бежови колонии с влажен и кремав вид.

Резервоари

Резервоарите на Histoplasma capsulatum са замърсени с почвата и прилепите, богати на азот.

Силите

Домакините на хистоплазма капсулатум включват човешки организми, някои птици (скорци, черни птици, млечници, пилета, пуйки, гъски), прилепи, кучета, котки, гризачи, коне и говеда.

Тази гъбичка навлиза в човешкото тяло чрез дихателните, перкутанните (през кожата) и лигавиците.

Клинични проявления

Случаите на остра белодробна инфекция с Histoplasma capsulatum са много чести, със симптоми като треска, студ, втрисане, главоболие, болки в гърдите, умора, еритема и обрив.

Препратки

1. Hiten, D., Madhani, G и Fink, GR (1998). Контролът на нишковата диференциация и вирулентността при гъбички. Тенденции в клетъчната биология. 8 (9): 348-353.
2. Nadal, M., García-Pedrajas, M. and Gold, SE (2008). Диморфизъм в гъбични растителни патогени. Писма за микробиология. 284 (2): 127–134.
3. Navarro-Mendoza, M., Pérez-Arques, C., Murcia, L., Martínez-García, P., Lax, C.; Sanchis, M. et al. (2018). Компонентите на ново семейство гени на фероксидази, участващи във вирулентността, са функционално специализирани в гъбичния диморфизъм. Nature. Научни доклади 8: 7660. doi: 10.1038 / s41598-018-26051-x
4. Nemecek, JC, Wüthrich, M. and Bruce S. Klein, BS (2006). Глобален контрол на диморфизма и вирулентността в гъбичките. Science. 312 (5773): 583-588. doi: 10.1126 / наука.1124105
5. Джонг, Й., Ян; M., Jiang, Y., Zhang, Z., Huang, J., Zhang, L. et al. (2019). Микофенолна киселина като обещаващ инхибитор на гъбичния диморфизъм за контрол на болестта на захарната тръстика, причинена от Sporisorium scitamineum. Списание за селскостопанска и хранителна химия. 67 (1): 112–119. doi: 10.1021 / acs.jafc.8b04893