5.4.5: Μυκητιασικά παράσιτα και παθογόνα

Last updated
Save as PDF

Page ID: 213463

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Μαθησιακοί Στόχοι

Μέχρι το τέλος αυτής της ενότητας, θα μπορείτε να κάνετε τα εξής:

Περιγράψτε μερικά μυκητιακά παράσιτα και παθογόνα φυτών
Περιγράψτε τους διαφορετικούς τύπους μυκητιασικών λοιμώξεων στους ανθρώπους
Εξηγήστε γιατί η αντιμυκητιασική θεραπεία παρεμποδίζεται από την ομοιότητα μεταξύ μυκητιακών και ζωικών κυττάρων

Ο παρασιτισμός περιγράφει μια συμβιωτική σχέση στην οποία ένα μέλος της ένωσης ωφελείται εις βάρος του άλλου. Τόσο τα παράσιτα όσο και τα παθογόνα βλάπτουν τον ξενιστή. Ωστόσο, τα παθογόνα προκαλούν ασθένεια, βλάβη στους ιστούς του ξενιστή ή φυσιολογία, ενώ τα παράσιτα συνήθως δεν το κάνουν, αλλά μπορούν να προκαλέσουν σοβαρή βλάβη και θάνατο από τον ανταγωνισμό για θρεπτικά συστατικά ή άλλους πόρους. Ο κομμενσαλισμός συμβαίνει όταν ένα μέλος ωφελείται χωρίς να επηρεάζει το άλλο.

Φυτικά παράσιτα και παθογόνα

Η παραγωγή επαρκών καλλιεργειών υψηλής ποιότητας είναι απαραίτητη για την ανθρώπινη ύπαρξη. Δυστυχώς, οι ασθένειες των φυτών έχουν καταστρέψει πολλές καλλιέργειες σε όλη την ανθρώπινη γεωργική ιστορία, δημιουργώντας μερικές φορές εκτεταμένο λιμό. Πολλά παθογόνα φυτών είναι μύκητες που προκαλούν αποσύνθεση ιστών και τον τελικό θάνατο του ξενιστή (Εικόνα 24.26). Εκτός από την άμεση καταστροφή του φυτικού ιστού, ορισμένα παθογόνα φυτών καταστρέφουν τις καλλιέργειες παράγοντας ισχυρές τοξίνες που μπορούν να βλάψουν περαιτέρω και να σκοτώσουν το φυτό ξενιστή. Οι μύκητες είναι επίσης υπεύθυνοι για την αλλοίωση των τροφίμων και την σήψη των αποθηκευμένων καλλιεργειών. Για παράδειγμα, ο μύκητας Claviceps purpurea προκαλεί ερυσιβώδη, μια ασθένεια των καλλιεργειών δημητριακών (ειδικά της σίκαλης). Αν και ο μύκητας μειώνει την απόδοση των δημητριακών, οι επιδράσεις των αλκαλοειδών τοξινών της ερυσιβώδους όλυρας σε ανθρώπους και ζώα έχουν πολύ μεγαλύτερη σημασία. Στα ζώα, η ασθένεια αναφέρεται ως εργοτισμός. Τα πιο συνηθισμένα σημεία και συμπτώματα είναι σπασμοί, ψευδαισθήσεις, γάγγραινα και απώλεια γάλακτος στα βοοειδή. Το δραστικό συστατικό της ερυσιβώδους είναι το λυσεργικό οξύ, το οποίο είναι πρόδρομος του φαρμάκου LSD. Οι μουτζούρες, οι σκουριές και το ωίδιο είναι άλλα παραδείγματα κοινών μυκητιακών παθογόνων που επηρεάζουν τις καλλιέργειες.

Η εικόνα εμφανίζει διάφορα φυτά και φρούτα μολυσμένα με μυκητιακά παθογόνα. (α) πράσινη μούχλα σε γκρέιπφρουτ, (β) ωίδιο που καλύπτει το λουλούδι και τα φύλλα της ζίννιας, (γ) κόκκινη σκουριά στο κριθάρι, (δ) γκρίζα σήψη στα σταφύλια, η οποία εμφανίζεται ως ινώδης, σχεδόν βαμβακερή ουσία.

Εικόνα 24.26 Μυκητιασικά παθογόνα. Ορισμένα μυκητιακά παθογόνα περιλαμβάνουν (α) πράσινη μούχλα στο γκρέιπφρουτ, (β) ωίδιο σε ζίννια, (γ) σκουριά στελέχους σε ένα φύλλο κριθαριού και (δ) γκρίζα σήψη στα σταφύλια. Σε υγρές συνθήκες ο Botrytis cinerea, ο μύκητας που προκαλεί γκρίζα σήψη, μπορεί να καταστρέψει μια καλλιέργεια σταφυλιών. Ωστόσο, η ελεγχόμενη μόλυνση των σταφυλιών από τον Βοτρύτη οδηγεί σε ευγενή σήψη, μια κατάσταση που παράγει ισχυρά και πολύτιμα επιδόρπια κρασιά. (πίστωση α: τροποποίηση του έργου από τον Scott Bauer, USDA-ARS · πίστωση β: τροποποίηση του έργου από τον Stephen Ausmus, USDA-ARS · πίστωση γ: τροποποίηση του έργου από τον David Marshall, USDA-ARS · πίστωση δ: τροποποίηση του έργου από τον Joseph Smilanick, USDA-ARS)

Οι αφλατοξίνες είναι τοξικές, καρκινογόνες ενώσεις που απελευθερώνονται από μύκητες του γένους Aspergillus. Περιοδικά, οι συγκομιδές ξηρών καρπών και κόκκων μολύνονται από αφλατοξίνες, οδηγώντας σε μαζική ανάκληση των προϊόντων. Αυτό μερικές φορές καταστρέφει τους παραγωγούς και προκαλεί ελλείψεις τροφίμων στις αναπτυσσόμενες χώρες.

Παράσιτα και παθογόνα ζώων και ανθρώπων

Οι μύκητες μπορούν να επηρεάσουν τα ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, με διάφορους τρόπους. Μια μυκητίαση είναι μια μυκητιακή ασθένεια που προκύπτει από μόλυνση και άμεση βλάβη λόγω της ανάπτυξης και της διήθησης του μύκητα. Οι μύκητες προσβάλλουν τα ζώα απευθείας αποικίζοντας και καταστρέφοντας τους ιστούς. Η μυκοτοξίκωση είναι η δηλητηρίαση ανθρώπων (και άλλων ζώων) από τρόφιμα μολυσμένα από μυκητιακές τοξίνες (μυκοτοξίνες). Ο Mycetismus περιγράφει συγκεκριμένα την κατάποση προσχηματισμένων τοξινών σε δηλητηριώδη μανιτάρια. Επιπλέον, τα άτομα που εμφανίζουν υπερευαισθησία σε μούχλα και σπόρια μπορεί να αναπτύξουν ισχυρές και επικίνδυνες αλλεργικές αντιδράσεις. Οι μυκητιασικές λοιμώξεις είναι γενικά πολύ δύσκολο να αντιμετωπιστούν επειδή, σε αντίθεση με τα βακτήρια, οι μύκητες είναι ευκαρυώτες. Τα αντιβιοτικά στοχεύουν μόνο τα προκαρυωτικά κύτταρα, ενώ οι ενώσεις που σκοτώνουν τους μύκητες βλάπτουν επίσης τον ευκαρυωτικό ζωικό ξενιστή.

Πολλές μυκητιασικές λοιμώξεις είναι επιφανειακές · δηλαδή, εμφανίζονται στο δέρμα του ζώου. Ονομάζονται δερματικές («δερματικές») μυκητιάσεις, μπορούν να έχουν καταστροφικές επιπτώσεις. Για παράδειγμα, η μείωση του παγκόσμιου πληθυσμού βατράχων τα τελευταία χρόνια προκαλείται (εν μέρει) από τον μύκητα chytrid Batrachochytrium dendrobatidis. Αυτός ο θανατηφόρος μύκητας μολύνει το δέρμα των βατράχων και πιθανώς παρεμβαίνει στην ανταλλαγή αερίων του δέρματος, η οποία είναι απαραίτητη για την επιβίωση των αμφιβίων. Ομοίως, περισσότερες από ένα εκατομμύριο νυχτερίδες στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν σκοτωθεί από το σύνδρομο λευκής μύτης, το οποίο εμφανίζεται ως λευκός δακτύλιος γύρω από το στόμα της νυχτερίδας. Προκαλείται από τον ψυχρό μύκητα Pseudogymnoascus destructans, ο οποίος διαδίδει τα θανατηφόρα σπόρια του σε σπηλιές όπου οι νυχτερίδες αδρανοποιούνται. Οι μυκολόγοι ερευνούν τη μετάδοση, τον μηχανισμό και τον έλεγχο του P. destructans για να σταματήσει η εξάπλωσή του.

Μύκητες που προκαλούν τις επιφανειακές μυκητιάσεις της επιδερμίδας, των μαλλιών και των νυχιών σπάνια εξαπλώνονται στον υποκείμενο ιστό (Εικόνα 24.27). Αυτοί οι μύκητες συχνά ονομάζονται λανθασμένα «δερματόφυτα», από τις ελληνικές λέξεις χόριο που σημαίνει δέρμα και φυτό που σημαίνει φυτό, αν και δεν είναι φυτά. Τα δερματόφυτα ονομάζονται επίσης «ringworms» λόγω του κόκκινου δακτυλίου που προκαλούν στο δέρμα. Εκκρίνουν εξωκυτταρικά ένζυμα που διασπούν την κερατίνη (μια πρωτεΐνη που βρίσκεται στα μαλλιά, το δέρμα και τα νύχια), προκαλώντας καταστάσεις όπως το πόδι του αθλητή και η φαγούρα. Αυτές οι καταστάσεις αντιμετωπίζονται συνήθως με τοπικές κρέμες και σκόνες χωρίς ιατρική συνταγή και καθαρίζονται εύκολα. Οι πιο επίμονες επιφανειακές μυκητιάσεις μπορεί να απαιτούν συνταγογραφούμενα από του στόματος φάρμακα.

Το μέρος Α είναι μια φωτογραφία μιας κόκκινης, δακτυλιοειδούς βλάβης του δέρματος. Το μέρος Β είναι μια μικρογραφία μακριών μυκηλίων που μοιάζουν με νήματα και μικρών, οβάλ σποράγγια. Το μέρος Γ είναι μια ακτινογραφία θώρακα ενός ατόμου με μυκητιασική λοίμωξη.

Εικόνα 24.27 Μυκητιασικές ασθένειες του ανθρώπου. (α) Τριχοφυτία εμφανίζεται ως κόκκινος δακτύλιος στο δέρμα. (β) Το Trichophyton violaceum, που φαίνεται σε αυτή τη μικρογραφία φωτεινού πεδίου, προκαλεί επιφανειακές μυκητιάσεις στο τριχωτό της κεφαλής. (γ) Το Histoplasma capsulatum είναι ένας ασκομύκητας που μολύνει τους αεραγωγούς και προκαλεί συμπτώματα παρόμοια με τη γρίπη. (πίστωση α: τροποποίηση της εργασίας από τον Δρ Λουσίλ Κ. Γκέοργκ, CDC, πίστωση β: τροποποίηση της εργασίας από τον Δρ Λουσίλ Κ. Γκέοργκ, CDC, πίστωση γ: τροποποίηση της εργασίας από τον Μ. Ρενζ, CDC, δεδομένα γραμμής κλίμακας από τον Matt Russell)

Οι συστηματικές μυκητιάσεις εξαπλώνονται στα εσωτερικά όργανα, συνήθως εισέρχονται στο σώμα μέσω του αναπνευστικού συστήματος. Για παράδειγμα, η κοκκιδιοειδομυκητίαση (συχνά ονομάζεται πυρετός της κοιλάδας) βρίσκεται συνήθως στις νοτιοδυτικές Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά τόσο βόρεια όσο η Ουάσιγκτον, όπου ο μύκητας βρίσκεται στη σκόνη. Μόλις εισπνευστούν, τα σπόρια αναπτύσσονται στους πνεύμονες και προκαλούν συμπτώματα παρόμοια με αυτά της φυματίωσης. Η ιστοπλάσμωση προκαλείται από τον διμορφικό μύκητα Histoplasma capsulatum. Στον ανθρώπινο ξενιστή του, το ιστοπλάσμα αναπτύσσεται ως ζύμη, προκαλώντας πνευμονικές λοιμώξεις, και σε σπανιότερες περιπτώσεις, πρήξιμο των μεμβρανών του εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού. Η θεραπεία αυτών και πολλών άλλων μυκητιασικών ασθενειών απαιτεί τη χρήση αντιμυκητιασικών φαρμάκων που έχουν σοβαρές παρενέργειες.

Οι ευκαιριακές μυκητιάσεις είναι μυκητιασικές λοιμώξεις που είναι κοινές σε όλα τα περιβάλλοντα ή μέρος των φυσιολογικών βιοτόπων. Επηρεάζουν κυρίως άτομα που έχουν εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα. Οι ασθενείς στα τελευταία στάδια του AIDS πάσχουν από ευκαιριακές μυκητιάσεις που μπορεί να είναι απειλητικές για τη ζωή. Η μαγιά Candida sp., ένα κοινό μέλος των φυσικών βιοτόπων, μπορεί να αναπτυχθεί ανεξέλεγκτα και να μολύνει τον κόλπο ή το στόμα (στοματική τσίχλα) εάν αλλάξει το pH του περιβάλλοντος, η ανοσολογική άμυνα του ατόμου ή ο φυσιολογικός πληθυσμός βακτηρίων.

Το Mycetismus μπορεί να συμβεί όταν τρώγονται δηλητηριώδη μανιτάρια. Προκαλεί έναν αριθμό ανθρώπινων θανάτων κατά τη διάρκεια της περιόδου συλλογής μανιταριών. Πολλά βρώσιμα καρποφόρα σώματα μυκήτων μοιάζουν με πολύ δηλητηριώδεις συγγενείς και οι ερασιτέχνες κυνηγοί μανιταριών προειδοποιούνται να επιθεωρήσουν προσεκτικά τη συγκομιδή τους και να αποφύγουν να τρώνε μανιτάρια αμφίβολης προέλευσης. Η παροιμία «υπάρχουν τολμηροί συλλέκτες μανιταριών και παλιοί συλλέκτες μανιταριών, αλλά δεν υπάρχουν παλιοί, τολμηροί συλλέκτες μανιταριών» είναι δυστυχώς αλήθεια.

Σύνδεση επιστημονικής μεθόδου

Νόσος ολλανδικής φτελιάς

Ερώτηση: Τα δέντρα ανθεκτικά στη νόσο της ολλανδικής φτελιάς εκκρίνουν αντιμυκητιακές ενώσεις;

Υπόθεση: Κατασκευάστε μια υπόθεση που αντιμετωπίζει αυτήν την ερώτηση.

Ιστορικό: Η νόσος της ολλανδικής φτελιάς είναι μια μυκητιακή προσβολή που προσβάλλει πολλά είδη φτελιάς (Ulmus) στη Βόρεια Αμερική. Ο μύκητας μολύνει το αγγειακό σύστημα του δέντρου, το οποίο εμποδίζει τη ροή του νερού μέσα στο φυτό και μιμείται το άγχος της ξηρασίας. Εισήχθη κατά λάθος στις Ηνωμένες Πολιτείες στις αρχές της δεκαετίας του 1930, αποδεκάτισε τα αμερικανικά δέντρα σκιάς φτελιάς σε όλη την ήπειρο. Προκαλείται από τον μύκητα Ophiostoma ulmi. Το σκαθάρι του φλοιού της φτελιάς δρα ως φορέας και μεταδίδει την ασθένεια από δέντρο σε δέντρο. Πολλές ευρωπαϊκές και ασιατικές φτελιές είναι λιγότερο ευαίσθητες στην ασθένεια από ό, τι οι αμερικανικές φτελιές.

Δοκιμάστε την υπόθεση: Ένας ερευνητής που δοκιμάζει αυτήν την υπόθεση μπορεί να κάνει τα εξής. Εμβολιάστε αρκετές πλάκες Petri που περιέχουν ένα μέσο που υποστηρίζει την ανάπτυξη μυκήτων με θραύσματα μυκηλίου Ophiostoma. Κόψτε (με μεταλλική γροθιά) αρκετούς δίσκους από τον αγγειακό ιστό ευαίσθητων ποικιλιών αμερικανικών φτελιών και ανθεκτικών ευρωπαϊκών και ασιατικών φτερών. Συμπεριλάβετε πλάκες ελέγχου Petri εμβολιασμένες με μυκήλια χωρίς φυτικό ιστό για να βεβαιωθείτε ότι το μέσο και οι συνθήκες επώασης δεν παρεμβαίνουν στην ανάπτυξη μυκήτων. Ως θετικός έλεγχος, προσθέστε δίσκους χαρτιού εμποτισμένους με γνωστό μυκητοκτόνο σε πλάκες Petri εμβολιασμένες με το μυκήλιο.

Επωάστε τις πλάκες για καθορισμένο αριθμό ημερών για να επιτρέψετε την ανάπτυξη μυκήτων και την εξάπλωση του μυκηλίου στην επιφάνεια της πλάκας. Καταγράψτε τη διάμετρο της ζώνης εκκαθάρισης, εάν υπάρχει, γύρω από τα δείγματα ιστού και τον δίσκο ελέγχου μυκητοκτόνων.

Καταγράψτε τις παρατηρήσεις σας στον παρακάτω πίνακα.

Αποτελέσματα αντιμυκητιασικών δοκιμών αγγειακού ιστού από διαφορετικά είδη φτελιάς

Δίσκος	Ζώνη αναστολής (χιλ.)
Αποσταγμένο νερό
μυκητοκτόνο
Ιστός από την ευαίσθητη φτελιά #1
Ιστός από την ευαίσθητη φτελιά #2
Ιστός από ανθεκτική φτελιά #1
Ιστός από ανθεκτική φτελιά #2

Πίνακας 24.1

Αναλύστε τα δεδομένα και αναφέρετε τα αποτελέσματα. Συγκρίνετε την επίδραση του αποσταγμένου νερού με το μυκητοκτόνο. Αυτοί είναι αρνητικοί και θετικοί έλεγχοι που επικυρώνουν την πειραματική ρύθμιση. Το μυκητοκτόνο πρέπει να περιβάλλεται από μια καθαρή ζώνη όπου αναστέλλεται η ανάπτυξη του μύκητα. Υπάρχει διαφορά μεταξύ διαφορετικών ειδών φτελιάς;

Καταλήγετε σε ένα συμπέρασμα: Υπήρχε αντιμυκητιασική δράση όπως αναμενόταν από το μυκητοκτόνο; Τα αποτελέσματα υποστήριξαν την υπόθεση; Αν όχι, πώς μπορεί να εξηγηθεί αυτό; Υπάρχουν πολλές πιθανές εξηγήσεις.