DIMORFE SVAMPE: GENERALITETER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

De dimorfe svampe er dem, der har to anatomiske former eller forskellige morfologiske: en mycelform og en anden gærlignende. Denne egenskab ved dimorfisme udstilles kun af nogle svampearter og kaldes svampedimorfisme.

I den morfologiske fase af mycelium fremkommer den dimorfe svamp som en masse dannet af et sæt hyfer eller cylindriske filamenter. Hyfæernes funktion er at ernære svampen, da de har evnen til at absorbere næringsstoffer. Myceliet udgør den såkaldte vegetative krop af en makroskopisk multicellulær svamp.

Figur 1. Candida albicans gærfase. Kilde: David Arqueas, fra Wikimedia Commons

I gærfasen fremstår den dimorfe svamp som en mikroskopisk unicellulær organisme med sfæriske eller ægformede celler. Det har også evnen til at nedbryde organisk stof, sukker og kulhydrater gennem gæringsprocesser.

En lille gruppe svampe inden for Ascomycota phyllum betragtes som dimorf; disse svampe har evnen til at inficere pattedyr, planter og insekter som parasitter.

Figur 2. Candida albicans i mycelial fase. Kilde: Garnhami, fra Wikimedia Commons

Eksempler inkluderer de humane patogener (sygdomsfremkaldende), Candida albicans og Histoplasma capsulatum. Også den fytopatogene svamp Ophiostoma novo-ulmi, der forårsager hollandsk almindelig sygdom.

Andre eksempler er Ophiocordyceps unilateralis, en entomopatogen svamp, der præsenterer dimorfisme og udskiller kemiske forbindelser, der ændrer adfærd hos inficerede myrer. Det kaldes "svampen med zombiemyrer."

Der er også Malassezia-furfur, en dimorf svamp, der både er fytopatogen og entomopatogen.

Dimorfisme og patogenicitet

Svampedimorfisme er relateret til evnen til at forårsage svampesygdom eller patogenicitet.

Den proces, hvormed en svamp passerer fra en encellet tilstand i form af gær (gærformig) til en multicellulær tilstand af hyfer eller mycel, kaldes faseovergang. Denne overgang er vigtig for svampens patogenicitet og virulens.

Den patogene svamp modtager signaler med information fra omgivelserne, der omgiver den, og afhængigt af dens bekvemmelighed reagerer den ved at omdanne sig selv til en af ​​de to faser. For eksempel er der svampe, der ændrer deres tilstand afhængigt af miljøets temperatur og derefter er termodependente.

Dette er tilfældet med svampe, der vokser i jorden ved en temperatur på 22 til 26 ° C, og som forbliver i en mycelial tilstand. Disse mycelier kan fragmentere og blive suspensioner i luften eller aerosoler på grund af ændringer som naturkatastrofer eller menneskelig indgriben (konstruktion, landbrug, blandt andre).

Ved indånding af en pattedyrs vært koloniserer luftbårne svampe lungerne, hvor temperaturen holdes på 37 ^° C. Ved denne temperatur fungerer myceliehyfer som infektiøse former, der bliver patogene gærer og forårsager lungebetændelse.

Når infektionen er etableret i lungerne, kan gærene sprede sig til andre organer, såsom hud, knogler og hjerne.

Faktorer, der bestemmer faseændringen eller svampedimorfismen

Blandt de miljømæssige faktorer, der genererer omdannelsen af ​​svampen fra en tilstand til en anden på en reversibel måde, er følgende.

Ændringer i temperatur

Ændringen i temperatur genererer en overgang eller en morfologisk faseændring i svampearten Talaromyces marneffei. Når omgivelsestemperaturen er mellem 22 og 25 ^° C, viser svampen filamentøs morfologi (hyphal), og når temperaturen stiger til 37 ^° C, får den gærmorfologi.

Andre humane patogene svampearter med temperaturafhængig dimorfisme er Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitides, Sporothrix schenkii, Paracoccidioides brasiliensis, Coccidioides inmitis, Lacazia laboi og Emmansia sp.

Ændring i tilgængelighed af næringsstoffer

Hos arten Candida albicans forekommer følgende faseovergang: i nærvær af næringsrige medier er morfologien gær, mens vækstformen er i næringsstoffattige medier mycelialtråd i gær.

Fælles ændringer i temperatur og næringsstoftilgængelighed eller tilstedeværelse af giftige stoffer

Selvom temperaturen ser ud til at være den dominerende miljøstimulering, der dirigerer overgangen fra hypha (ved 22-25 ° C) til gær (ved 37 ^° C) og vice versa, er der yderligere stimuli, der påvirker den morfologiske ændring, såsom koncentrationen af kuldioxid (CO ₂), tilstedeværelsen af ​​cystein, østradiol eller giftige stoffer i mediet.

Nogle svampearter kræver ændringer i begge miljøfaktorer (temperatur og næringsstoftilgængelighed) for at udtrykke dimorfisme. Andre miljøændringer, såsom tilstedeværelsen af ​​metaller eller chelateringsmidler, kan også udløse morfologiske faseovergange.

Humane patogene dimorfe svampe

Tre eksempler på humane patogene dimorfe svampe er kort beskrevet nedenfor.

Talaromyces marneffei

Det er en patogen svampeart, der hører til Ascomycota phyllum. Den udviser temperaturafhængig dimorfisme: ved 25 ^° C vokser den i sin filamentøse fase som en saprofyt, og ved 37 ^° C viser den parasitisk gærmorfologi.

Svampen T. marneffei kan forårsage en dødbringende infektion af hele organismen; penicillose, opkaldt efter sit gamle taksonomiske navn som Penicillium marneffei.

Morfologiske former eller faser

Svampen T. marneffei i den hyfale eller filamentøse fase vokser i gråhvide kolonier med en glat og glat overflade. Disse kolonier skifter til en rødbrun farve med gule toner, mens deres overflade får en strålende lettelse, med undersiden af ​​en laksefarve.

I gærfasen udvikler T. marneffei små elfenbenfarvede kolonier med en ru udseende.

reservoirer

Reservoirerne fra T. marneffei er jorden (i tropene og subtroperne, i regntiden, fra maj til oktober), og flere arter af bambusrotter (Cannomis badius, Rhizomis sinensis, Rhizomis sumatrensis og Rhizomis pruinosis).

værter

Almindelige værter for den patogene svamp T. marneffei er rotter, mennesker, katte og hunde.

Svampen T. marneffei kommer hovedsageligt ind i kroppen gennem luftvejene. Det kan også trænge igennem enhver anden rute end fordøjelsesprocessen.

Kliniske manifestationer

Svampen T. marneffei forårsager opportunistisk generaliseret eller systemisk infektion hos immundefektive mennesker. Det påvirker oprindeligt lungerne og derefter forskellige organer via blodbanen. Det producerer læsioner i form af papler på hudens nakke, ansigt og bagagerum.

Candida albicans

Svampen Candida albicans hører til phyllum Ascomycota og præsenterer dimorfisme afhængig af tilgængeligheden af ​​næringsstoffer.

Hos Candida albicans synes gærceller at være den mest velegnede til blodformidling og virulensfaktor. Mens den hyfale fase er blevet foreslået som den mest invasive inden for vævsindtrængning og organkolonisering.

Overgangen fra gær til hypha er en hurtig proces fremkaldt af miljøfaktorer såsom niveauer af kuldioxid, mangel på ilt, ændringer i næringsmediet og i temperaturen.

Gennem pleomorfisme eller flere faseændringer kan denne svamp overleve dens immunforsvarsmekanismer i sin vært. I gærfasen er morfologien sfæriske eller ovoide celler i små grupper. I den hyfale fase eller filamentøs svampemorfologi forekommer cellerne langstrakte, strakt i form af filamenter.

Derudover får den i gærfasen en symbiotisk livsform, og i den hyfale fase bliver den en patogen parasit.

Reservoir

Reservoiret for Candida albicans er den menneskelige krop. Det findes i mikrofloraen i huden, i mave-tarmkanalen, i mundhulen og i kønsorganet.

værter

Den menneskelige organisme fungerer som en vært for Candida albicans, hvis indgangsveje er hud og slimhinder.

Candida albicans-svampen producerer candidiasis eller moniliasis, der påvirker hud, negle, slimhinder i munden og mavetarmslimhinden. Hos immunsupprimerede mennesker kan infektionen blive systemisk eller generaliseret i hele kroppen.

Candida albicans er i stand til at krydse blod-hjerne-barrieren. Dødelighed på 40% er rapporteret ved alvorlige infektioner med denne patogene svamp.

Histoplasma capsulatum

Histoplasma capsulatum hører til phyllum Ascomycota. Det er en svampeart, der er patogen for mennesker og udviser temperaturafhængig dimorfisme. Svampen vokser i jord og på blandinger af fæces fra starlinger (Stumus vulgaris), solfugle (Turdus merula) og forskellige flagermusarter.

Histoplasma capsulatum svamp er udbredt i fuglehostområder og i huler, lofter eller træhuller, der bor i flagermus.

Denne svamp har en bred fordeling over hele planeten undtagen i Antarktis. Det er ofte forbundet med floddale. Det findes især i dale i floderne Mississippi og Ohio i USA.

Morfologiske former eller faser

Histoplasma capsulatum viser filamentøs, mycelial vækst i form af et saprofytisk liv i jorden. Ved infektion af dyr eller mennesker udvikler den vækstfasen i form af parasitær gær ved en kropstemperatur på 37 ^° C.

Den morfologiske fase af mycelium består af hyfer. Kolonier er oprindeligt hvide, bomuldsrige og bliver senere mørkebrune med en gul til orange underside.

Gærfasen viser ovoide celler, der langsomt vokser ved 37 ^° C, som danner grå til beige kolonier med et fugtigt og cremet udseende.

reservoirer

Reservoirerne af Histoplasma capsulatum er jord, der er forurenet med kvælstofrig fugle- og flagermusdråbe.

værter

Histoplasma capsulatum værter inkluderer menneskelige organismer, nogle fugle (starling, solfugle, trost, kyllinger, kalkuner, gæs), flagermus, hunde, katte, gnavere, heste og kvæg.

Denne svamp kommer ind i den menneskelige krop gennem luftvejene, perkutan (gennem huden) og slimhinder.

Kliniske manifestationer

Tilfælde af akut lungeinfektion af Histoplasma capsulatum er meget almindelige med symptomer som feber, forkølelse, kulderystelser, hovedpine, brystsmerter, træthed, erytem og udslæt.

Referencer

1. Hiten, D., Madhani, G og Fink, GR (1998). Bekæmpelse af filamentøs differentiering og virulens hos svampe. Tendenser inden for cellebiologi. 8 (9): 348-353.
2. Nadal, M., García-Pedrajas, M. og Gold, SE (2008). Dimorfisme i svampeplantepatogener. Mikrobiologibrev. 284 (2): 127–134.
3. Navarro-Mendoza, M., Pérez-Arques, C., Murcia, L., Martínez-García, P., Lax, C.; Sanchis, M. et al. (2018). Komponenter i en ny genfamilie af ferroxidaser involveret i virulens er funktionelt specialiseret i svampedimorfisme. Natur. Videnskabelige rapporter 8: 7660. doi: 10.1038 / s41598-018-26051-x
4. Nemecek, JC, Wüthrich, M. og Bruce S. Klein, BS (2006). Global kontrol af dimorfisme og virulens i svampe. Videnskab. 312 (5773): 583-588. doi: 10.1126 / science.1124105
5. Zhong, Y., Yan; M., Jiang, Y., Zhang, Z., Huang, J., Zhang, L. et al. (2019). Mycophenolic syre som en lovende svampedimorfismehæmmer til kontrol af sukkerrørsygdom forårsaget af Sporisorium scitamineum. Tidsskrift for landbrugs- og fødevarekemi. 67 (1): 112–119. doi: 10.1021 / acs.jafc.8b04893