DIMORFĀS SĒNES: VISPĀRINĀJUMI UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Par dimorfisms sēnītes ir tie, kam ir divas anatomiskās formas vai atšķirīgas morfoloģiskās: ar micēliju formu un citu raugveida. Šo dimorfisma īpašību izrāda tikai dažas sēnīšu sugas, un to sauc par sēnīšu dimorfismu.

Mikēlija morfoloģiskajā fāzē dimorfā sēne parādās kā masa, ko veido hipofu vai cilindrisku pavedienu komplekts. Hifu funkcija ir barot sēnīti, jo tie spēj absorbēt barības vielas. Micēlijs veido tā saukto veģetatīvo ķermeni makroskopiskā daudzšūnu sēnīte.

1. attēls. Candida albicans rauga fāze. Avots: David Arqueas, no Wikimedia Commons

Rauga fāzē dimorfā sēne parādās kā mikroskopisks vienšūnu organisms ar sfēriskām vai olveida šūnām. Tam piemīt arī spēja fermentācijas procesā sadalīt organiskās vielas, cukurus un ogļhidrātus.

Neliela sēnīšu grupa Ascomycota phyllum tiek uzskatīta par dimorfu; šīm sēnēm ir iespēja inficēt zīdītājus, augus un kukaiņus kā parazītus.

2. attēls. Candida albicans mycelial fāzē. Avots: Garnhami, no Wikimedia Commons

Kā piemērus var minēt cilvēku patogēnus (slimību izraisītājus), Candida albicans un Histoplasma capsulatum. Arī fitopatogēnā sēne Ophiostoma novo-ulmi, kas izraisa holandiešu gobas slimību.

Citi piemēri ir Ophiocordyceps unilateralis - entompatogēns sēnīte, kas raksturo dimorfismu un izdala ķīmiskos savienojumus, kas maina inficēto skudru izturēšanos. To sauc par "zombiju skudru sēnīti".

Pastāv arī Malassezia furfur - dimorfiska sēne, kas ir gan fitopatogēna, gan entomopatogēna.

Dimorfisms un patogenitāte

Sēnīšu dimorfisms ir saistīts ar spēju izraisīt sēnīšu slimību vai patogenitāti.

Procesu, kura laikā sēnīte pāriet no vienšūnu stāvokļa rauga (rauga formas) formā uz daudzšūnu hyfae vai micēlija stāvokli, sauc par fāzes pāreju. Šī pāreja ir būtiska sēnītes patogenitātei un virulencei.

Patogēns sēnīte saņem signālus ar informāciju no apkārtējās vides, un atbilstoši savai ērtībai tas reaģē, pārveidojot sevi par vienu no divām fāzēm. Piemēram, ir sēnītes, kas maina savu stāvokli atkarībā no apkārtējās vides temperatūras, pēc tam ir termoatkarīgas.

Tas attiecas uz sēnītēm, kuras augsnē aug no 22 līdz 26 ° C temperatūrā un paliek micēlija stāvoklī. Šīs micēlijas var sadrumstaloties un kļūt par suspensijām gaisā vai aerosolos tādu izmaiņu dēļ kā dabas katastrofas vai cilvēku iejaukšanās (cita starpā būvniecība, lauksaimniecība).

Inhalējot zīdītāju saimnieku, gaisā esošās sēnītes kolonizē plaušas, kur temperatūra tiek uzturēta 37 ^° C. Šajā temperatūrā micēlija hyfa darbojas kā infekcijas izplatītāji, kļūstot par patogēniem raugiem un izraisot pneimoniju.

Kad infekcija ir konstatēta plaušās, raugi var izplatīties citos orgānos, piemēram, ādā, kaulos un smadzenēs.

Faktori, kas nosaka fāzes maiņu vai sēnīšu dimorfismu

Starp vides faktoriem, kas izraisa sēnītes pārveidošanos no viena stāvokļa uz otru atgriezeniskā veidā, ir šādi.

Temperatūras izmaiņas

Temperatūras izmaiņas rada pārejas vai morfoloģiskās fāzes izmaiņas sēnīšu sugās Talaromyces marneffei. Kad apkārtējā temperatūra ir no 22 līdz 25 ^° C, sēnītei ir pavedienu morfoloģija (hipāle), un, kad temperatūra paaugstinās līdz 37 ^° C, tā iegūst rauga morfoloģiju.

Citas cilvēku patogēno sēnīšu sugas ar temperatūras atkarīgu dimorfismu ir Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitides, Sporothrix schenkii, Paracoccidioides brasiliensis, Coccidioides inmitis, Lacazia laboi un Emmansia sp.

Izmaiņas barības vielu pieejamībā

Candida albicans sugās notiek šāda fāzes pāreja: barības vielām bagātu barotņu klātbūtnē morfoloģija ir raugs, savukārt barības vielām ar nabadzīgām vidēm augšanas forma ir micēlija šķiedra.

Kopīgas temperatūras un barības vielu pieejamības izmaiņas vai toksisku vielu klātbūtne

Kaut arī šķiet, ka temperatūra ir dominējošais vides stimuls, kas novirza pāreju no hypha (pie 22-25 ° C) uz raugu (pie 37 ^° C) un otrādi, ir arī papildu stimuli, kas ietekmē morfoloģiskās izmaiņas, piemēram, oglekļa dioksīds (CO ₂ ), cisteīna, estradiola vai toksisku vielu klātbūtne barotnē.

Dažām sēnīšu sugām ir vajadzīgas izmaiņas gan vides faktoros (temperatūra un barības vielu pieejamība), lai izteiktu dimorfismu. Arī citas vides izmaiņas, piemēram, metālu vai helātu veidošanās līdzekļu klātbūtne, var izraisīt morfoloģisko fāžu pārejas.

Cilvēka patogēnās dimorfiskās sēnes

Zemāk ir īsi aprakstīti trīs cilvēku patogēno dimorfisko sēņu piemēri.

Talaromyces marneffei

Tā ir patogēna sēnīšu suga, kas pieder pie Ascomycota phyllum. Tas parāda no temperatūras atkarīgu dimorfismu: 25 ^° C temperatūrā tas aug savā pavediena fāzē kā saprofīts, un 37 ^° C temperatūrā tas parāda parazītu rauga morfoloģiju.

Sēne T. marneffei var izraisīt nāvējošu visa organisma infekciju; peniciloze, kas nosaukta par savu veco taksonomisko nosaukumu kā Penicillium marneffei.

Morfoloģiskās formas vai fāzes

Sēne T. marneffei hipālajā vai šķiedrainajā fāzē aug pelēcīgi baltajās kolonijās ar gludu un gludu virsmu. Šīs kolonijas mainās sarkanbrūnā krāsā ar dzelteniem toņiem, bet to virsma iegūst izstarotu reljefu ar laša krāsas apakšpusi.

Rauga fāzē T. marneffei attīstās mazas ziloņkaula krāsas kolonijas ar aptuvenu reljefu.

Rezervuāri

T. marneffei rezervuāri ir augsne (tropos un subtropos, lietainā laikā no maija līdz oktobrim) un vairākas bambusa žurku sugas (Cannomis badius, Rhizomis sinensis, Rhizomis sumatrensis un Rhizomis pruinosis).

Saimnieki

T. marneffei patogēnās sēnītes galvenie saimnieki ir žurkas, cilvēki, kaķi un suņi.

Sēne T. marneffei organismā nonāk galvenokārt caur elpošanas ceļiem. Tas var iekļūt arī pa citu ceļu, izņemot gremošanas ceļu.

Klīniskās izpausmes

T. marneffei sēne izraisa oportūnistisku ģeneralizētu vai sistēmisku infekciju cilvēkiem ar imūndeficītu. Sākotnēji tas ietekmē plaušas un pēc tam dažādus orgānus caur asinsriti. Tas rada bojājumus papulu veidā uz kakla, sejas un stumbra ādas.

Candida albicans

Sēne Candida albicans pieder pie fyllum Ascomycota un rada dimorfismu, kas atkarīgs no barības vielu pieejamības.

Candida albicans rauga šūnas šķiet vispiemērotākās asins izplatīšanai un virulences faktoram. Kaut arī hipālas fāze ir ierosināta kā visinvazīvākā audu iekļūšanā un orgānu kolonizācijā.

Pāreja no rauga uz hipu ir ātrs process, ko izraisa tādi vides faktori kā oglekļa dioksīda līmenis, skābekļa trūkums, barības vielas un temperatūras izmaiņas.

Izmantojot sēnīšu pleomorfismu vai vairāku fāžu izmaiņas, šī sēne var izdzīvot sava saimnieka imūnās aizsardzības mehānismos. Rauga fāzē morfoloģija ir sfēriskas vai olveida šūnas nelielās grupās. Hipālajā fāzē vai pavedienu sēnītes morfoloģijā šūnas parādās iegarenas, izstieptas pavedienu formā.

Turklāt rauga fāzē tas iegūst simbiotiskas dzīvības formu, un hipālajā fāzē tas kļūst par patogēnu parazītu.

Rezervuārs

Candida albicans rezervuārs ir cilvēka ķermenis. Tas atrodas ādas mikroflorā, kuņģa-zarnu traktā, mutes dobumā un uroģenitālā sistēmā.

Saimnieki

Cilvēka organisms darbojas kā Candida albicans saimnieks, kura iekļūšanas ceļš ir āda un gļotādas.

Sēne Candida albicans rada kandidozi vai moniliāzi, kas ietekmē ādu, nagus, mutes gļotādas un kuņģa-zarnu trakta gļotādu. Cilvēkiem ar imunitāti nomāktu infekciju infekcija var kļūt sistēmiska vai vispārēja visā ķermenī.

Candida albicans spēj šķērsot hematoencefālisko barjeru. Smagu infekciju gadījumā ar šo patogēno sēnīti ziņots par 40% mirstības līmeni.

Histoplasma capsulatum

Histoplasma capsulatum pieder pie phyllum Ascomycota. Tā ir sēnīšu suga, kas ir patogēna cilvēkiem un uzrāda no temperatūras atkarīgu dimorfismu. Sēne aug augsnē un uz stādījumu (Stumus vulgaris), upeņu (Turdus merula) un dažādu sikspārņu fekāliju maisījumiem.

Histoplasma capsulatum sēne ir izplatīta putnu apmešanās vietās un alās, bēniņos vai koku caurumos, kas apdzīvo sikspārņus.

Šai sēnei ir plaša izplatība visā planētā, izņemot Antarktīdu. To bieži saista ar upju ielejām. Īpaši tas ir sastopams Misisipi un Ohaio upju ielejās Amerikas Savienotajās Valstīs.

Morfoloģiskās formas vai fāzes

Histoplasma capsulatum parāda šķiedru, micēlija augšanu saprofītu veidā augsnē. Inficējot dzīvniekus vai cilvēkus, tas attīsta augšanas fāzi parazītu rauga formā ķermeņa temperatūrā 37 ^° C.

Micēlija morfoloģisko fāzi veido hyfae. Kolonijas sākotnēji ir baltas, kokvilnas un vēlāk kļūst tumši brūnas ar dzeltenu vai oranžu apakšpusi.

Rauga fāzē ir olveida šūnas, lēnām augot 37 ^° C temperatūrā, kas veido pelēkas līdz smilškrāsas kolonijas ar mitru un krēmīgu izskatu.

Rezervuāri

Histoplasma capsulatum rezervuāri ir ar slāpekli bagātu putnu un sikspārņu izkārnījumiem piesārņota augsne.

Saimnieki

Histoplasma capsulatum saimnieku vidū ir cilvēku organismi, daži putni (strazdi, upeņi, strazdas, vistas, tītari, zosis), sikspārņi, suņi, kaķi, grauzēji, zirgi un liellopi.

Šī sēne nonāk cilvēka ķermenī caur elpošanas ceļu, perkutānu (caur ādu) un gļotādām.

Klīniskās izpausmes

Histoplasma capsulatum akūtas plaušu infekcijas gadījumi ir ļoti izplatīti ar simptomiem, piemēram, drudzi, aukstu, drebuļiem, galvassāpēm, sāpēm krūtīs, nogurumu, eritēmu un izsitumiem.

Atsauces

1. Hiten, D., Madhani, G un Fink, GR (1998). Filamento diferenciācijas un virulences kontrole sēnēs. Šūnu bioloģijas tendences. 8 (9): 348–353.
2. Nadal, M., García-Pedrajas, M. and Gold, SE (2008). Sēnīšu augu patogēnu dimorfisms. Mikrobioloģijas vēstules. 284 (2): 127–134.
3. Navarro-Mendoza, M., Pérez-Arques, C., Murcia, L., Martínez-García, P., Lax, C .; Sanchis, M. et al. (2018). Jaunu feroksidāžu gēnu ģimenes komponenti, kas iesaistīti virulencē, ir funkcionāli specializēti sēnīšu dimorfismā. Daba. Zinātniskie ziņojumi 8: 7660. doi: 10.1038 / s41598-018-26051-x
4. Nemecek, JC, Wüthrich, M. un Bruce S. Klein, BS (2006). Dimorfisma un Virulences globālā kontrole sēnītēs. Zinātne. 312 (5773): 583-588. doi: 10.1126 / science.1124105
5. Zhong, Y., Yan; M., Jiangs, Y., Džans, Z., Huangs, J., Džans, L. u.c. (2019. gads). Mikofenolskābe kā daudzsološs sēnīšu dimorfisma inhibitors, lai kontrolētu cukurniedru slimību, ko izraisa Sporisorium scitamineum. Lauksaimniecības un pārtikas ķīmijas žurnāls. 67 (1): 112–119. doi: 10.1021 / acs.jafc.8b04893