24.4: Грибкові паразити та збудники

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1965

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Навички для розвитку

Опишіть грибкових паразитів і збудників рослин
Опишіть різні типи грибкових інфекцій у людини
Поясніть, чому протигрибкової терапії заважає схожість між грибковими і тваринними клітинами

Паразитизм описує симбіотичні відносини, в яких один член асоціації отримує вигоду за рахунок іншого. І паразити, і хвороботворні мікроорганізми шкодять господареві; однак збудник викликає захворювання, тоді як паразит зазвичай цього не робить. Комменсалізм виникає, коли один член отримує вигоду, не зачіпаючи іншого.

Рослинні паразити і патогени

Виробництво достатніх якісних культур має важливе значення для існування людини. Хвороби рослин зруйнували посіви, що принесли широке поширення голоду. Багато збудників рослин - це гриби, які викликають розпад тканин і можливу загибель господаря (рис.\(\PageIndex{1}\)). Окрім безпосереднього руйнування рослинної тканини, деякі патогенні мікроорганізми рослин псують врожаї, виробляючи потужні токсини. Гриби також відповідають за псування їжі і гниття збережених культур. Наприклад, гриб Claviceps purpurea викликає ріжки, захворювання злакових культур (особливо жита). Хоча гриб знижує вихід злаків, вплив алкалоїдних токсинів ріжків на людину і тварин має набагато більше значення. У тварин захворювання відносять до ерготизму. Найбільш поширеними ознаками і симптомами є судоми, галюцинації, гангрена, втрата молока у великої рогатої худоби. Діючою речовиною ріжків є лізергінова кислота, яка є попередником препарату ЛСД. Сажка, іржа та борошниста або несправжня борошниста роса - інші приклади поширених грибкових збудників, які вражають сільськогосподарські культури.

Частина А показують грибкових паразитів на грейпфруті. Частина В показують грибкових паразитів на цинії. Частина С показують грибкових паразитів на сніпі ячменю. Частини D показують грибкових паразитів на винограді. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Деякі грибкові збудники включають (а) зелену цвіль на грейпфруті, (б) борошнисту росу на цинії, (в) стовбурову іржу на сніпі ячменю та (г) сіру гниль на винограді. У вологих умовах *Botrytis cinerea* гриб, який викликає сіру гниль, може знищити урожай винограду. Однак контрольоване зараження винограду *Botrytis* призводить до благородної гнилі, умови, яка виробляє міцні та цінні десертні вина. (кредит а: модифікація роботи Скотта Бауера, USDA-ARS; кредит b: модифікація роботи Стівена Аусмуса, USDA-ARS; кредит c: модифікація роботи Девіда Маршалла, USDA-ARS; кредит d: модифікація роботи Джозефа Сміланіка, USDA-ARS)

Афлатоксини - токсичні, канцерогенні сполуки, що виділяються грибами роду Aspergillus. Періодично врожаї горіхів і зерен забруднюються афлатоксинами, що призводить до масового відкликання продукції. Це іноді руйнує виробників і спричиняє дефіцит продовольства в країнах, що розвиваються.

Паразити та патогени тварин та людини

Грибки можуть вражати тварин, включаючи людину, декількома способами. Мікоз - це грибкове захворювання, яке виникає в результаті зараження і прямого ураження. Гриби атакують тварин безпосередньо шляхом колонізації і руйнування тканин. Мікотоксикоз - отруєння людини (та інших тварин) продуктами, зараженими грибковими токсинами (мікотоксинами). Міцетизм описує потрапляння попередньо сформованих токсинів в отруйні гриби. Крім того, у осіб, які проявляють гіперчутливість до цвілі і спор, розвиваються сильні і небезпечні алергічні реакції. Грибкові інфекції, як правило, дуже важко лікувати, оскільки, на відміну від бактерій, гриби є еукаріотами. Антибіотики орієнтовані лише на прокаріотичні клітини, тоді як сполуки, які вбивають гриби, також шкодять еукаріотичному тваринному господаре

Багато грибкові інфекції є поверхневими; тобто вони виникають на шкірі тварини. Називаються шкірними («шкірними») мікозами, вони можуть надавати руйнівну дію. Наприклад, зниження популяції жаб в світі в останні роки може бути викликано хітридним грибом Batrachochytrium dendrobatidis, який вражає шкіру жаб і імовірно перешкоджає газоподібному обміну. Так само понад мільйон кажанів у Сполучених Штатах були вбиті синдромом білого носа, який з'являється у вигляді білого кільця навколо рота кажана. Його викликає холодолюбний гриб Geomyces destructans, який поширює свої смертельні спори в печерах, де зимують кажани. Мікологи досліджують передачу, механізм та контроль G. destructans, щоб зупинити його поширення.

Грибки, що викликають поверхневі мікози епідермісу, волосся, нігтів рідко поширюються на підстилаючу тканину (рис.\(\PageIndex{2}\)). Ці гриби часто неправильно називають «дерматофітами», від грецьких слів derma означають шкіру і фіт, що означають рослина, хоча вони не є рослинами. Дерматофіти ще називають «стригучими черв'яками» через червоне кільце, яке вони викликають на шкірі. Вони виділяють позаклітинні ферменти, які розщеплюють кератин (білок, який міститься у волоссі, шкірі та нігтях), викликаючи такі стани, як свербіж стопи спортсмена та спортсмена. Ці стани зазвичай лікуються безрецептурними місцевими кремами та порошками, і легко очищаються. Більш стійкі поверхневі мікози можуть зажадати призначення пероральних препаратів.

Частина А - фото червоного кільцеподібного ураження шкіри. Частина В являє собою мікрофотографію довгих ниткоподібних міцелій і дрібних, овальних спорангій. Частина С - рентген грудної клітини людини з грибковою інфекцією. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): (а) Стригучий лишай представлений у вигляді червоного кільця на шкірі; (б) *Trichophyton violaceum*, показаний на цій мікрофотографії яскравого поля світла, викликає поверхневі мікози на шкірі голови; (в) *Histoplasma capsulatum* - аскоміцет, який заражає дихальні шляхи і викликає симптоми, схожі на грип. (кредит a: модифікація роботи доктора Люсіль Георг, CDC; кредит b: модифікація роботи доктора Люсіль Георг, CDC; кредит c: модифікація роботи М. Ренца, CDC; дані шкали від Метта Рассела)

Системні мікози поширюються на внутрішні органи, найчастіше потрапляючи в організм через дихальну систему. Наприклад, кокцидіоідомікоз (долинна лихоманка) зазвичай зустрічається на південному заході США, де гриб мешкає в пилу. Після вдихання спори розвиваються в легенях і викликають симптоми, подібні до симптомів туберкульозу. Гістоплазмоз викликається диморфним грибком Histoplasma capsulatum. Він також викликає легеневі інфекції, а в більш рідкісних випадках - набряк оболонок головного і спинного мозку. Лікування цих та багатьох інших грибкових захворювань вимагає застосування протигрибкових препаратів, що володіють серйозними побічними ефектами.

Опортуністичні мікози - це грибкові інфекції, які або поширені у всіх середовищах, або входять до складу звичайної біоти. В основному вони впливають на людей, які мають порушену імунну систему. Пацієнти на пізніх стадіях СНІДу страждають від опортуністичних мікозів, які можуть бути небезпечними для життя. Дріжджі Candida sp., загальний член природної біоти, може рости неконтрольованим і інфікувати піхву або рот (оральна молочниця), якщо рН навколишнього середовища, імунний захист людини або нормальна популяція бактерій змінені.

Міцетизм може виникнути при вживанні в їжу отруйних грибів. Це спричиняє низку людських смертей під час сезону збору грибів. Багато їстівні плодові тіла грибів нагадують сильно отруйних родичів, а мисливці-любителі грибів застерігають уважно оглядати їх урожай і уникати вживання в їжу грибів сумнівного походження. Прислів'я «є сміливі грибники і старі грибники, але чи немає старих, сміливих грибників», на жаль, вірна.

Підключення наукового методу: Голландська хвороба в'яза

Питання: Чи виділяють дерева, стійкі до хвороби голландських в'язів, протигрибкові сполуки?

Гіпотеза: Побудувати гіпотезу, яка стосується цього питання.

Передумови: Голландська хвороба в'яза - це грибкова інфекція, яка вражає багато видів в'яза (Ulmus) у Північній Америці. Грибок вражає судинну систему дерева, що блокує потік води всередині рослини і імітує стрес посухи. Випадково введена до Сполучених Штатів на початку 1930-х років, вона знищила тіньові дерева по всьому континенту. Викликається грибком Ophiostoma ulmi. В'яз короїд виступає переносником і передає хворобу з дерева на дерево. Багато європейських і азіатських в'язи менш сприйнятливі до захворювання, ніж американські в'язи.

Перевірте гіпотезу: Дослідник, який перевіряє цю гіпотезу, може зробити наступне. Прищеплюють кілька пластинок Петрі, що містять середовище, що підтримує ріст грибів з фрагментами міцелію Ophiostoma. Виріжте (за допомогою металевого пуансона) кілька дисків з судинної тканини сприйнятливих різновидів американських в'язів і стійких європейських і азіатських в'язів. Включіть контрольні пластини Петрі, прищеплені міцелією без рослинної тканини, щоб переконатися, що середовище та умови інкубації не перешкоджають росту грибів. В якості позитивного контролю додайте паперові диски, просочені відомим фунгіцидом, до пластин Петрі, щеплених міцелієм.

Інкубують пластини протягом встановленої кількості днів, щоб дозволити грибковий ріст і поширення міцелію по поверхні пластини. Запишіть діаметр зони очищення, якщо така є, навколо зразків тканин і контрольного диска фунгіциду.

Запишіть свої спостереження в наступну таблицю.

Таблиця\(\PageIndex{1}\): Результати протигрибкового тестування судинної тканини різних видів в'яза

Диск	Зона гальмування (мм)
Дистильована вода
Фунгіцид
Тканина з чутливого в'яза #1
Тканина з чутливого в'яза #2
Тканина з резистентного в'яза #1
Тканина з резистентного в'яза #2

Проаналізуйте дані і повідомте про результати. Порівняйте дію дистильованої води з фунгіцидом. Це негативні та позитивні елементи керування, які підтверджують експериментальну установку. Фунгіцид повинен бути оточений чіткою зоною, де пригнічувався ріст грибка. Чи є різниця між різними видами в'яза?

Зробіть висновок: чи була протигрибкова активність, як очікувалося від фунгіциду? Чи підтвердили результати гіпотезу? Якщо ні, то як це можна пояснити? Існує кілька можливих пояснень стійкості до збудника. Активне стримування інфекції тільки одне з них.

Резюме

Гриби встановлюють паразитарні відносини з рослинами і тваринами. Грибкові захворювання можуть знищити врожай і зіпсувати продукти при зберіганні. Сполуки, що виробляються грибами, можуть бути токсичними для людини та інших тварин. Мікози - це інфекції, викликані грибками. Поверхневі мікози вражають шкіру, тоді як системні мікози поширюються по організму. Грибкові інфекції важко вилікувати.

Глосарій

комменсалізм: симбіотичні відносини, в яких один член отримує вигоду, а інший член не впливає

міцетизм: потрапляння токсинів в отруйні гриби

мікоз: грибкова інфекція

мікотоксикоз: отруєння грибковим токсином, що виділяється в їжу

паразитизм: симбіотичні відносини, в яких один член асоціації отримує вигоду за рахунок іншого