DIMORFNÉ HUBY: VŠEOBECNÉ VLASTNOSTI A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2025

Tieto dimorfné huby sú tie, ktoré majú dve anatomické formy alebo odlišné morfologické: mycélia formu a ďalšie yeastlike. Túto vlastnosť dimorfizmu vykazujú iba niektoré druhy húb a nazýva sa fungálny dimorfizmus.

V morfologickej fáze mycélia sa dimorfná huba javí ako hmota tvorená sadou hýf alebo valcovitých nekonečných vlákien. Funkciou hýf je vyživovať huby, pretože majú schopnosť absorbovať živiny. Mycélium predstavuje takzvané vegetatívne telo makroskopickej mnohobunkovej huby.

Postava 1. Kvasinková fáza Candida albicans. Zdroj: David Arqueas z Wikimedia Commons

V kvasinkovej fáze sa dimorfná huba javí ako mikroskopický jednobunkový organizmus so sférickými alebo vajcovými bunkami. Má tiež schopnosť rozkladať organické látky, cukry a uhľohydráty fermentačnými procesmi.

Malá skupina húb v Ascomycota phyllum sa považuje za dimorfnú; tieto huby majú schopnosť infikovať cicavce, rastliny a hmyz ako parazity.

Obrázok 2. Candida albicans v myceliálnej fáze. Zdroj: Garnhami z Wikimedia Commons

Príklady zahŕňajú ľudské patogény (spôsobujúce ochorenie), Candida albicans a Histoplasma capsulatum. Tiež fytopatogénna huba Ophiostoma novo-ulmi, ktorá spôsobuje ochorenie holandských brestov.

Ďalšími príkladmi sú Ophiocordyceps unilateralis, entomopatogénna huba, ktorá predstavuje dimorfizmus a vylučuje chemické zlúčeniny, ktoré menia správanie infikovaných mravcov. Hovorí sa tomu „huba zombie mravcov“.

Existuje tiež Malassezia furfur, dimorfná huba, ktorá je fytopatogénna aj entomopatogénna.

Dimorfizmus a patogenita

Plesňový dimorfizmus súvisí so schopnosťou spôsobiť plesňové ochorenie alebo patogenitu.

Proces, ktorým huba prechádza z jednobunkového stavu vo forme kvasiniek (yeastiformy) do mnohobunkových stavov hýf alebo mycélia, sa nazýva fázový prechod. Tento prechod je nevyhnutný pre patogenitu a virulenciu huby.

Patogénna huba prijíma signály s informáciami z prostredia, ktoré ju obklopuje, a podľa svojho pohodlia reaguje tak, že sa transformuje do jednej z týchto dvoch fáz. Napríklad existujú huby, ktoré menia svoj stav v závislosti od teploty prostredia a sú potom termodependentné.

Toto je prípad húb, ktoré rastú v pôde pri teplote 22 až 26 ° C a zostávajú v myceliálnom stave. Tieto mycéliá sa môžu fragmentovať a stať sa suspenziami vo vzduchu alebo aerosóloch v dôsledku zmien, ako sú prírodné katastrofy alebo zásahy ľudí (okrem iného v stavebníctve, poľnohospodárstve).

Pri vdychovaní cicavčím hostiteľom kolonizujú vo vzduchu pľúca, kde sa teplota udržuje na 37 ^° C. Pri tejto teplote pôsobia myceliálne hýfy ako infekčné propaguláty, ktoré sa stávajú patogénnymi kvasinkami a spôsobujú zápal pľúc.

Akonáhle je infekcia zavedená v pľúcach, môžu sa kvasinky šíriť do ďalších orgánov, ako je koža, kosti a mozog.

Faktory, ktoré určujú fázovú zmenu alebo fungálny dimorfizmus

Medzi environmentálne faktory, ktoré spôsobujú zmenu huby z jedného stavu do druhého reverzibilným spôsobom, sú nasledujúce.

Zmeny teploty

Zmena teploty spôsobuje morfologický fázový prechod alebo zmenu húb druhu Talaromyces marneffei. Ak je okolitá teplota medzi 22 a 25 ^° C, huba vykazuje vláknitú morfológiu (hyphal) a keď teplota stúpne na 37 ^° C, získa morfológiu kvasiniek.

Ďalšími ľudskými patogénnymi hubovými druhmi s dimorfizmom závislým od teploty sú Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitides, Sporothrix schenkii, Paracoccidioides brasiliensis, Coccidioides inmitis, Lacazia laboi a Emmansia sp.

Zmena dostupnosti živín

U druhu Candida albicans nastáva nasledujúci fázový prechod: v prítomnosti média bohatého na živiny je morfológia kvasinková, zatiaľ čo v médiu chudobnom na živiny je rastová forma myceliálna vláknina.

Spoločné zmeny teploty a dostupnosti živín alebo prítomnosti toxických látok

Aj keď sa zdá, že teplota je prevládajúcim environmentálnym stimulom, ktorý riadi prechod z hýf (pri 22 - 25 ° C) na kvasinky (pri 37 ^° C) a naopak, existujú ďalšie stimuly, ktoré ovplyvňujú morfologickú zmenu, ako je koncentrácia oxid uhličitý (CO ₂ ), prítomnosť cysteínu, estradiolu alebo toxických látok v médiu.

Niektoré druhy húb vyžadujú na vyjadrenie dimorfizmu zmeny v environmentálnych faktoroch (teplota a dostupnosť živín). Morfologické fázové prechody môžu vyvolať aj ďalšie zmeny prostredia, napríklad prítomnosť kovov alebo chelátotvorných činidiel.

Ľudské patogénne dimorfné huby

Tri príklady ľudských patogénnych dimorfných húb sú stručne opísané nižšie.

Talaromyces marneffei

Je to patogénny druh húb, ktorý patrí do Ascomycota phyllum. Vykazuje teplotne závislý dimorfizmus: pri 25 ^° C rastie vo svojej vláknitej fáze ako saprofyt a pri 37 ^° C vykazuje morfológiu parazitických kvasiniek.

Huba T. marneffei môže spôsobiť smrteľnú infekciu celého organizmu; penicilóza, pomenovaná podľa starého taxonomického názvu Penicillium marneffei.

Morfologické formy alebo fázy

Huba T. marneffei v hýfale alebo vláknitej fáze rastie v sivobielych kolóniách s hladkým a hladkým povrchom. Tieto kolónie sa menia na červenohnedú farbu so žltými odtieňmi, zatiaľ čo ich povrch získava žiarenú úľavu so spodnou stranou lososovej farby.

Vo fáze droždia T. marneffei vyvíja malé kolónie so slonovinovou farbou s drsným reliéfom.

nádrže

Zásobníky T. marneffei sú pôda (v trópoch a subtropoch, v období dažďov, od mája do októbra) a niekoľko druhov potkanov bambusu (Cannomis badius, Rhizomis sinensis, Rhizomis sumatrensis a Rhizomis pruinóza).

hostitelia

Bežnými hostiteľmi patogénnej huby T. marneffei sú potkany, ľudia, mačky a psy.

Huba T. marneffei vstupuje do tela hlavne cez dýchacie cesty. Môže tiež preniknúť inou cestou ako tráviacou cestou.

Klinické prejavy

Pleseň T. marneffei spôsobuje oportúnne generalizovanú alebo systémovú infekciu u imunodeficientných ľudí. Spočiatku postihuje pľúca a potom rôzne krvné riečište. Vytvára lézie vo forme papúl na koži krku, tváre a trupu.

Candida albicans

Huba Candida albicans patrí do fyllum Ascomycota a predstavuje dimorfizmus v závislosti od dostupnosti živín.

U Candida albicans sa kvasinkové bunky javia ako najvhodnejšie na šírenie krvi a faktor virulencie. Kým hyphalová fáza bola navrhnutá ako najinvazívnejšia pri penetrácii tkanív a kolonizácii orgánov.

Prechod z kvasiniek na hypha je rýchly proces, ktorý je vyvolaný faktormi prostredia, ako sú hladiny oxidu uhličitého, nedostatok kyslíka, zmeny v živnom médiu a teplota.

Prostredníctvom pleomorfizmu alebo viacfázových zmien môže táto huba prežiť imunitné obranné mechanizmy svojho hostiteľa. V kvasinkovej fáze sú morfológiou sférické alebo vajcovité bunky v malých skupinách. V hematálnej fáze alebo morfológii vláknitých húb sa bunky javia ako podlhovasté, natiahnuté vo forme nekonečných vlákien.

Navyše v kvasinkovej fáze získava symbiotickú formu života a v halovej fáze sa stáva patogénnym parazitom.

nádrž

Zásobníkom Candida albicans je ľudské telo. Je prítomný v mikroflóre kože, v gastrointestinálnom trakte, v ústnej dutine a v genitourinárnom systéme.

hostitelia

Ľudský organizmus funguje ako hostiteľ pre Candida albicans, ktorého cestou vstupu je koža a sliznica.

Huba Candida albicans produkuje kandidózu alebo moniliázu, ktorá ovplyvňuje pokožku, nechty, sliznice úst a gastrointestinálnu sliznicu. U ľudí s potlačenou imunitou sa infekcia môže stať systémovou alebo generalizovanou v celom tele.

Candida albicans je schopná prekonať hematoencefalickú bariéru. Miera úmrtnosti 40% sa uvádza pri závažných infekciách touto patogénnou hubou.

Histoplasma capsulatum

Histoplazma capsulatum patrí do fylia Ascomycota. Je to druh huby, ktorý je pre človeka patogénny a vykazuje teplotne závislý dimorfizmus. Huba rastie v pôde a na zmesiach trusu zo škorcov (Stumus vulgaris), kosov (Turdus merula) a rôznych druhov netopierov.

Huba Histoplasma capsulatum je prevládajúca v oblastiach s výskytom vtákov a v jaskyniach, podkroviach alebo stromových dierach obývajúcich netopiere.

Táto huba má široké rozšírenie po celej planéte, s výnimkou Antarktídy. Často sa spája s údoliami riek. Nachádza sa najmä v údoliach riek Mississippi a Ohio v Spojených štátoch.

Morfologické formy alebo fázy

Histoplazma capsulatum vykazuje vláknitý, myceliálny rast vo forme saprofytického života v pôde. Pri infikovaní zvierat alebo ľudí sa vyvíja rastová fáza vo forme parazitických kvasníc pri telesnej teplote 37 ^° C.

Morfologická fáza mycélia sa skladá z hýf. Kolónie sú spočiatku biele, bavlnené a neskôr tmavohnedé so žltou až oranžovou spodnou stranou.

Kvasinková fáza má vajíčkové bunky, pomaly rastúce pri 37 ^° C, ktoré tvoria sivé až krémové kolónie sivých až béžových kolónií.

nádrže

Zásobníky Histoplasma capsulatum sú pôdy kontaminované trusom vtákov a netopierov bohatých na dusík.

hostitelia

Hostitelia histoplazmy capsulatum zahŕňajú ľudské organizmy, niektoré vtáky (škorce, kosy, drozd, kurčatá, morky, husi), netopiere, psy, mačky, hlodavce, kone a hovädzí dobytok.

Táto huba vstupuje do ľudského tela cez respiračnú, perkutánnu (cez kožu) a sliznicu.

Klinické prejavy

Prípady akútnej pľúcnej infekcie Histoplasma capsulatum sú veľmi časté a majú príznaky ako horúčka, nachladnutie, zimnica, bolesť hlavy, bolesť na hrudníku, únava, erytém a vyrážka.

Referencie

1. Hiten, D., Madhani, G a Fink, GR (1998). Kontrola vláknitej diferenciácie a virulencie húb. Trendy v bunkovej biológii. 8 (9): 348 - 353.
2. Nadal, M., García-Pedrajas, M. a Gold, SE (2008). Dimorfizmus v rastlinných patogénoch rastlín. Mikrobiologické listy. 284 (2): 127 - 134.
3. Navarro-Mendoza, M., Pérez-Arques, C., Murcia, L., Martínez-García, P., Lax, C.; Sanchis, M. a kol. (2018). Komponenty novej génovej rodiny ferroxidáz podieľajúcich sa na virulencii sa funkčne špecializujú na fungálny dimorfizmus. Nature. Scientific Reports, 8: 7660. doi: 10,1038 / s41598-018-26051-x
4. Nemecek, JC, Wüthrich, M. a Bruce S. Klein, BS (2006). Globálna kontrola dimorfizmu a virulencie vo hubách. Science. 312 (5773): 583 - 588. doi: 10.1126 / science.1124105
5. Zhong, Y., Yan; M., Jiang, Y., Zhang, Z., Huang, J., Zhang, L. a ďalšie. (2019). Kyselina mykofenolová ako sľubný inhibítor houbového dimorfizmu na kontrolu choroby z cukrovej trstiny spôsobenej Sporisorium scitamineum. Vestník poľnohospodárskej a potravinárskej chémie. 67 (1): 112 - 119. doi: 10,1021 / acs.jafc.8b04893