DIMORFISET SIENET: YLEISIÄ JA ESIMERKKEJÄ - BIOLOGIA - 2025

Dimorfisiin sieniä ovat ne, joissa kaksi anatominen muodoissa tai eri morfologiset: myseelin muodossa, ja toinen yeastlike. Tätä dimorfismin ominaisuutta osoittavat vain jotkut sienilajit, ja sitä kutsutaan sieni-dimorfismiksi.

Mikseelin morfologisessa vaiheessa dimorfinen sieni esiintyy massana, jonka muodostavat joukko hyfaeja tai lieriömäisiä filamentteja. Hydien tehtävä on ruokkia sieniä, koska heillä on kyky imeä ravintoaineita. Sienatuki muodostaa makroskooppisen monisoluisen sienen ns. Vegetatiivisen ruumiin.

Kuvio 1. Candida albicans -hiivavaihe. Lähde: David Arqueas, Wikimedia Commonsista

Hiivafaasissa dimorfinen sieni esiintyy mikroskooppisena yksisoluisena organismina, jossa on pallo- tai munasoluja. Sillä on myös kyky hajottaa orgaanisia aineita, sokereita ja hiilihydraatteja käymisprosessien kautta.

Pientä ryhmää sieniä Ascomycota phyllumin sisällä pidetään dimorfisina; näillä sienillä on kyky tartuttaa nisäkkäitä, kasveja ja hyönteisiä loisin.

Kuva 2. Candida albicans myseelivaiheessa. Lähde: Garnhami, Wikimedia Commonsista

Esimerkkejä ovat ihmisen patogeenit (sairautta aiheuttavat), Candida albicans ja Histoplasma capsulatum. Myös fytopatogeeninen sieni Ophiostoma novo-ulmi, joka aiheuttaa hollantilaisen jalan taudin.

Muita esimerkkejä ovat Ophiocordyceps unilateralis, entomopatogeeninen sieni, joka edustaa dimorfiaa ja erittää kemiallisia yhdisteitä, jotka muuttavat tartunnan saaneiden muurahaisten käyttäytymistä. Sitä kutsutaan "zombi-muurahaisten sieneksi".

Siellä on myös Malassezia furfur, dimorfinen sieni, joka on sekä fytopatogeeninen että entomopatogeeninen.

Dimorfismi ja patogeenisyys

Sienen dimorfismi liittyy kykyyn aiheuttaa sieni-tautia tai patogeenisyyttä.

Prosessia, jolla sieni siirtyy yksisoluisesta tilasta hiivan (hiivamuodon) muodossa monisoluiseen hyfaen tai sienseen tilaan, kutsutaan vaihesiirtymään. Tämä muutos on välttämätön sienen patogeenisyydelle ja virulenssille.

Patogeeninen sieni vastaanottaa signaaleja informaatiolla sitä ympäröivästä ympäristöstä, ja mukavuutensa mukaan se reagoi muuttamalla itsensä yhdeksi kahdesta vaiheesta. Esimerkiksi, on sieniä, jotka muuttavat tilaa ympäristön lämpötilasta riippuen ja ovat silloin lämpöeristyneitä.

Tämä koskee sieniä, jotka kasvavat maaperässä lämpötilassa 22 - 26 ° C ja pysyvät myseelimuodossa. Nämä myseelit voivat pirstoutua ja tulla suspensioiksi ilmassa tai aerosoleissa muutosten, kuten luonnonkatastrofien tai ihmisen toiminnan (muun muassa rakentaminen, maatalous, vaikutukset) seurauksena.

Kun nisäkäsisäntä hengittää, ilmassa olevat sienet kolonisoivat keuhkoja, joissa lämpötila pidetään 37 ^° C: ssa. Tässä lämpötilassa myseelihyfeet toimivat tarttuvina leviämisinä, muuttuessa patogeenisiksi hiivoiksi ja aiheuttaen keuhkokuumeen.

Kun infektio on todettu keuhkoihin, hiivat voivat levitä muihin elimiin, kuten ihoon, luihin ja aivoihin.

Faasimuutos tai sienen dimorfismi määrittävät tekijät

Ympäristötekijöihin, jotka aiheuttavat sienen muuttumisen tilasta toiseen palautuvalla tavalla, ovat seuraavat.

Lämpötilan muutokset

Lämpötilan muutos aiheuttaa siirtymä- tai morfologisen vaiheen sienilajeissa Talaromyces marneffei. Kun ympäristön lämpötila on välillä 22-25 ^° C, sienellä on rihmaisesta morfologiasta (hyphal), ja kun lämpötila nousee 37 ^° C ^: seen, se saa hiivan morfologian.

Muita ihmisen patogeenisiä sienilajeja, joilla on lämpötilariippuvainen dimorfismi, ovat Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitides, Sporothrix schenkii, Paracoccidioides brasiliensis, Coccidioides inmitis, Lacazia laboi ja Emmansia sp.

Ravinteiden saatavuuden muutos

Candida albicans -lajeissa tapahtuu seuraava vaihesiirto: Ravinnepitoisten väliaineiden läsnä ollessa morfologia on hiivaa, kun taas ravintoainevahvoissa elatusaineissa kasvumuoto on myseelimainen.

Yhteiset lämpötilan ja ravinteiden saatavuuden muutokset tai myrkyllisten aineiden esiintyminen

Vaikka lämpötila näyttää olevan vallitseva ympäristön ärsyke, joka ohjaa siirtymistä hyphasta (22-25 ° C: ssa) hiivaan (37 ^° C ^: ssa) ja päinvastoin, on myös muita ärsykkeitä, jotka vaikuttavat morfologiseen muutokseen, kuten hiilidioksidi (CO ₂), kysteiinin, estradiolin tai myrkyllisten aineiden läsnäolo väliaineessa.

Jotkut sienilajit vaativat muutoksia molemmissa ympäristötekijöissä (lämpötilassa ja ravintoaineiden saatavuudessa) dimorfian ilmaisemiseksi. Myös muut ympäristömuutokset, kuten metallien tai kelatoivien aineiden läsnäolo, voivat laukaista morfologiset vaihesiirtymät.

Ihmisen patogeeniset dimorfiset sienet

Kolme esimerkkiä ihmisen patogeenisistä dimorfisista sienistä kuvataan lyhyesti jäljempänä.

Talaromyces marneffei

Se on patogeeninen sienilaji, joka kuuluu Ascomycota phyllumiin. Se osoittaa lämpötilasta riippuvaa dimorfismia: 25 ^° C ^: ssa se kasvaa rihmaisessa faasissaan saprofyyttinä ja 37 ^° C ^: ssa osoittaa loisten hiivan morfologiaa.

T. marneffei -sieni voi aiheuttaa koko organismin tappavan tartunnan; penisillioosi, nimeltään vanhasta taksonomisesta nimestään Penicillium marneffei.

Morfologiset muodot tai vaiheet

T. marneffein sieni hypfaali- tai rihmaisessa vaiheessa kasvaa harmahtavanvalkoisissa pesäkkeissä, joiden pinta on sileä ja sileä. Nämä pesäkkeet muuttuvat punertavanruskeiksi väreineen keltaisilla sävyillä, kun taas niiden pinta saa säteilyn helpotuksen lohen värin alapuolella.

Hiivafaasissa T. marneffei kehittää pieniä norsunluunvärisiä pesäkkeitä karkean näköisellä helpotuksella.

säiliöt

T. marneffein säiliöt ovat maaperä (tropiikilla ja subtroopeilla, sateisina vuodenaikoina, toukokuusta lokakuuhun) ja useat bambu-rottalajit (Cannomis badius, Rhizomis sinensis, Rhizomis sumatrensis ja Rhizomis pruinosis).

isännät

T. marneffein patogeenisen sienen yleisiä isäntiä ovat rotat, ihmiset, kissat ja koirat.

T. marneffei -sieni tulee kehoon pääasiassa hengitysteiden kautta. Se voi tunkeutua myös muun reitin kuin ruoansulatuskanavan läpi.

Kliiniset ilmentymät

T. marneffei -sieni aiheuttaa opportunistista yleistynyttä tai systeemistä infektiota immuunipuutospotilailla. Se vaikuttaa aluksi keuhkoihin ja sitten eri elimiin verenkiertoon. Se tuottaa papuleina muodossa olevia vaurioita kaulan, kasvojen ja rungon iholle.

Candida albicans

Candida albicans -sieni kuuluu fyllumiin Ascomycota ja esiintyy dimorfismissa riippuen ravintoaineiden saatavuudesta.

Candida albicans -bakteerissa hiivasolut näyttävät olevan sopivimpia veren leviämiselle ja virulenssitekijälle. Vaikka hypfaalivaihetta on ehdotettu kaikkein invasiivisimmaksi kudoksen tunkeutumisessa ja elinten siirtämisessä.

Siirtyminen hiivasta hyfaan on nopea prosessi, jonka indusoivat ympäristötekijät, kuten hiilidioksiditasot, hapen puute, ravintoalustan ja lämpötilan muutokset.

Pletomorfismin tai monivaiheisten muutosten kautta tämä sieni voi selviytyä isännänsä immuunipuolustusmekanismeista. Hiivafaasissa morfologia on pallomaisia ​​tai munasoluja pienissä ryhmissä. Hypofaalisessa vaiheessa tai rihmasienten morfologiassa solut näyttävät pitkänomaisina, venytyksinä filamenttien muodossa.

Lisäksi hiivafaasissa se saa symbioottisen elämämuodon ja hyphal-vaiheessa siitä tulee patogeeninen loinen.

varasto

Candida albicansin säiliö on ihmiskeho. Sitä esiintyy ihon mikrofloorassa, maha-suolikanavassa, suuontelossa ja Urogentiologisessa järjestelmässä.

isännät

Ihmisen organismi toimii isäntänä Candida albicansille, jonka kulkeutumisreitti on iho ja limakalvot.

Candida albicans -sieni tuottaa kandidoosia tai moniliaasia, joka vaikuttaa ihoon, kynsiin, suun limakalvoon ja maha-suolikanavan limakalvoon. Immunosuppressoiduissa ihmisissä infektiosta voi tulla systeeminen tai yleistynyt koko kehossa.

Candida albicans kykenee ylittämään veri-aivoesteen. Tämän patogeenisen sienen vaikeissa infektioissa on raportoitu 40%: n kuolleisuus.

Histoplasma capsulatum

Histoplasma capsulatum kuuluu fyllum Ascomycota -lajiin. Se on sienilaji, joka on patogeeninen ihmisille ja jolla on lämpötilariippuvainen dimorfismi. Sientä kasvaa maaperässä ja kärpästen (Stumus vulgaris), mustilinnujen (Turdus merula) ja useiden lepakoiden ulosteseoksissa.

Histoplasma capsulatum -sientä esiintyy lintujen juurtumisalueilla ja lepakoissa asuvissa luolissa, ullakoilla tai puiden onteloissa.

Tällä sienellä on laaja levinneisyys koko planeetalla, paitsi Antarktis. Se liittyy usein jokilaaksoihin. Sitä esiintyy etenkin Mississippi- ja Ohio-joen laaksoissa Yhdysvalloissa.

Morfologiset muodot tai vaiheet

Histoplasma capsulatum -bakteerissa esiintyy rihmaista, myseelin kasvua saprofyyttisen elämän muodossa maaperässä. Tartuttaessaan eläimiä tai ihmisiä, se kehittää kasvuvaiheen loishiivan muodossa ruumiinlämpötilassa 37 ^° C.

Mikseelin morfologinen vaihe koostuu hyfaista. Pesäkkeet ovat alun perin valkoisia, puuvillaisia, ja muuttuvat myöhemmin tummanruskeiksi, joiden alapinta on keltaisesta oranssiin.

Hiivafaasissa on munasoluja, jotka kasvavat hitaasti 37 ^° C ^: ssa, jotka muodostavat harmaista beigejä pesäkkeitä, joilla on kostea ja kermainen ulkonäkö.

säiliöt

Histoplasma capsulatum -säiliöt ovat maaperää, joka on saastunut typpirikkaisilla lintu- ja lepakoiden jätöksillä.

isännät

Histoplasma capsulatum -isäntälajeihin kuuluvat ihmisen organismit, eräät linnut (kottaraiset, mustaherukka, sammat, kanat, kalkkunat, hanhet), lepakot, koirat, kissat, jyrsijät, hevoset ja nautakarja.

Tämä sieni saapuu ihmiskehoon hengitysteiden, ihon läpi (ihon läpi) ja limakalvojen kautta.

Kliiniset ilmentymät

Histoplasma capsulatum -bakteerin akuutit keuhkoinfektiot ovat hyvin yleisiä, ja niihin liittyy oireita, kuten kuume, kylmä, vilunväristykset, päänsärky, rintakipu, väsymys, punoitus ja ihottuma.

Viitteet

1. Hiten, D., Madhani, G ja Fink, GR (1998). Sienien rihallisen erilaistumisen ja virulenssin hallinta. Solubiologian suuntaukset. 8 (9): 348 - 353.
2. Nadal, M., García-Pedrajas, M. ja Gold, SE (2008). Sienikasvien patogeenien dimorfismi. Mikrobiologiakirjeet. 284 (2): 127–134.
3. Navarro-Mendoza, M., Pérez-Arques, C., Murcia, L., Martínez-García, P., Lax, C.; Sanchis, M. et ai. (2018). Uuden ferroksidaasigeeniryhmän komponentit, jotka osallistuvat virulenssiin, ovat toiminnallisesti erikoistuneita sieni-dimorfismiin. Nature. Tieteelliset raportit 8: 7660. doi: 10.1038 / s41598-018-26051-x
4. Nemecek, JC, Wüthrich, M. ja Bruce S. Klein, BS (2006). Sienten dimorfismin ja virulenssin globaali hallinta. Science. 312 (5773): 583-588. doi: 10.1126 / tiede.1124105
5. Zhong, Y., Yan; M., Jiang, Y., Zhang, Z., Huang, J., Zhang, L. ym. (2019). Mykofenolihappo lupaavana sieni-dimorfismin estäjänä Sporisorium scitamineumumin aiheuttaman sokeriruokojen torjunnassa. Maatalous- ja elintarvikekemian lehti. 67 (1): 112–119. doi: 10.1021 / acs.jafc.8b04893