Определение, токсономическая принадлежность грибов

В воздухе споры грибов этого рода присутствуют практически постоянно: ежедневно каждый из нас вдыхает около нескольких сотен спор, которые не вызывают каких-либо заболеваний у человека с нормальной иммунной системой. Иногда грибы рода Aspergillus могут встречаться в ротоглотке здорового человека.

Как уже было описано выше, споры грибов могут присутствовать в воздухе помещений, в том числе, они могут быть в воздухе больниц, что может стать фактором риска внутрибольничного заражения стационарного пациента с ослабленной иммунной системой.

Ряд представителей грибов применяются в промышленности для получения органических кислот, антибиотиков, витаминов, ферментов, для промышленного изготовления некоторых пищевых продуктов .

Описание внешнего вида

Внешне при микроскопическом исследовании грибы рода Aspergillus представляют собой грибы, состоящие из однотипного мицелия, шириной 4- 6 микрометров, на котором иногда присутствуют “головки” с конидиями.

Специфической бактериологической питательной средой для выращивания колоний грибов этого рода является так называемая среда Сабуро. На ней грибы образуют плоские колонии, сначала белые, слегка пушистые, которые впоследствии принимают синеватую, желтоватую, коричневую и другую окраску в зависимости от вида. Поверхность их становится мучнистой .

Клиническое значение

Особенностью данного рода грибов является способность вызывать не только аллергические заболевания, но и инфекционные поражения.

По частоте развития специфических инфекционных заболеваний грибы рода Aspergillus занимают второе место после дрожжеподобных грибов рода Candida .

Предрасполагающими факторами к развитию аспергиллезных инфекций являются иммунодефициты, в том числе вторичные иммунодефициты на фоне приема высоких доз системных глюкокортикостероидов, для которых исследованы клеточные и молекулярные механизмы возникновения повышенной уязвимости органов и тканей к спорам гриба, а также хронические легочные заболевания .

Аспергиллы могут поражать любые органы и ткани.

К клиническим проявлениям можно отнести следующие формы:

• бронхолегочный аспергиллез и его разновидности: инфекционно-аллергический бронхолегочный аспергиллез, гнойный бронхит, хроническая аспергиллема, инвазивный легочный аспергиллез, хронический некротизирующий легочный аспергиллез;
• генерализованный (септический) аспергиллез, возникающий у иммунокомпрометированных людей (например при ВИЧ-инфекции) и имеющий высокую частоту летальных исходов;
• аспергиллез ЛОР-органов: наружный и средний отиты, риносинусит, аспергиллез гортани;
• аспергиллез глаза;
• аспергиллез кожи в виде в виде эритематозных чешуек и папул, в более тяжелых случаях - некротических поражений подкожной жировой клетчатки;
• аспергиллез костей;
• прочие формы аспергиллеза (поражение слизистых рта, гениталий, микотоксикозы) .

Наиболее часто встречающиеся поражения органов дыхания возникают на фоне хронических заболеваний легких:

• бронхиальная астма, муковисцидоз - для аллергического бронхолегочного аспергиллеза;
• предсуществующие полости в легких (туберкулезные каверны, полости у больных с саркоидозом или другими заболеваниями, споровождающимися образованием полостей) - для аспергиллемы;
• хроническая обструктивная болезнь легких на фоне ее лечения глюкокортикостероидами - для некротизирующего легочного аспергиллеза.

Факторами риска возникновения инвазивного легочного аспергиллеза, помимо перечисленных выше, являются вторичные иммунодефицитные состояния, на фоне , лечения иммунодепрессантами, ВИЧ-инфекции, декомпенсированного сахарного диабета, массивного лечения антибиотиками и других факторов .

Однако у людей с нормальной иммунной системой также могут возникать инфекции органов дыхания, вызванные грибами рода Aspergillus, на фоне повышенной экспозиции спор гриба.

При массивном вдыхании спор этих грибов у здоровых людей может возникнуть острая пневмония, которая обычно разрешается самостоятельно

Профессиональными факторами риска возникновения хронических заболеваний, вызванных спорами грибов рода Aspergillus, является работа в сфере сельского хозяйства, на ткацких фабриках и бумагопрядильных предприятиях .

Для грибов рода Aspergillus это заболевание имеет название «легкое работающих с солодом» в связи с высокой частотой профессионально обусловленных случаев заболеваний у данных работников .

Также некоторые представители грибов этого рода могут выделять ядовитые вещества - афлатоксин, охратоксин и стеригматоцистин, которые при хронической экспозиции вызывают проявления микотоксикозов - токсический гепатит, заболевания почек и даже .

Однако основной особенностью грибов рода Aspergillus, отличающих их от представителей других родов плесневых грибов, является способность вызывать специфические инфекционные заболевания.

Основные аллергены и факторы патогенности грибов

Атопические заболевания, связанные с сенсибилизацией к аллергенам грибов рода Aspergillus связаны с наличием у них аллергенов, на которые вырабатываются иммуноглобулины класса E.

Количество основных аллергенов различается в зависимости от вида и у Aspergillus fumigatus достигает 19. Основные из них - это Asp f 1-риботоксин, Asp f 3-пероксисомальный белок, Asp f 5-металлопротеаза и ряд других аллергенов, большинство из которых являются белками с ферментативной активностью .

Выделение в окружающую среду протеолитическиx, сахаролитических и липолитических ферментов является фактором, определяющим способность вызывать активный инфекционный процесс, проявлять инвазивный рост, например, прорастать в стенку бронха до базальной мембраны при инвазивном бронхолегочном аспергиллезе.

Другим фактором вирулентности (способности вызывать инфекционное заболевание) грибов являются ряд механизмов защиты от фагоцитоза (поглощения эффекторными клетками врожденного иммунитета).

В последнее время интенсивно изучается способность к образованию защитной пленки грибом Aspergillus fumigatus, которая позволяет клеткам гриба прикрепляться к клеткам организма хозяина, обеспечивает защиту от эффекторных механизмов иммунитета и даже от современных противогрибковых лекарственных препаратов .

Выше были указан ряд токсических веществ, выделяемых некоторыми представителями грибов этого рода.

Методы выявления грибов и диагностики заболеваний, вызванных грибами

Определение принадлежности спор грибов в пробах воздуха к представителям рода Aspergillus основывается на микроскопии спор, бактериологических исследованиях (определение способности к росту на специальной питательной среде, внешний вид колоний) .

В связи с высокой частотой аллергических заболеваний и тяжелым течение специфических инфекций, вызываемых этими грибами, часто отсутствием у них специфических клинических признаков и сложностью дифференциальной диагностики, большое значение имеет специфическая .

Атопическую сенсибилизацию к аллергенам этих грибов выявляют посредством кожных тестов и выявлением специфических иммуноглобулинов E к аллергенам этих грибов, антител других классов при специфических инфекционных процессах .

При инфекциях органов дыхания, вызванных грибами, для выявления фрагментов гриба применяют микроскопию мокроты и материала, полученного в ходе бронхо-альвеолярного лаважа при бронхоскопии, выявление ДНК грибов в названных выше материалах с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР-исследования) .) в условиях массивного контакта с домашней пылью, контакта с очагами повышенной влажности при уборке необходимо не только аллергикам с сенсибилизацией к аллергенам плесневых грибов, но и всем пациентам с бронхиальной астмой.

Рост и распространение

Аспергиллы относят к грибам дейтеромицетам , не имеющим половой стадии развития. С появлением данных анализа ДНК стало более вероятно, что все члены рода аспергилл близкородственны аскомицетам , и их следует считать представителями аскомицетов. Представители рода обладают способностью расти везде, где присутствует высокая осмотическая концентрация (крепкие растворы сахара, соли и т. д.), и очень устойчивы к воздействиям внешней среды. Аспергиллы - высокоаэробные виды, и их можно обнаружить почти во всех богатых кислородом средах, где они обычно растут как плесень на поверхности субстрата, как следствие высокого обогащения кислородом. Как правило, грибы растут на богатых углеродом субстратах, таких как моносахариды (к примеру, глюкоза) и полисахариды (например, амилоза). Виды аспергилл являются распространённым заражающим фактором крахмалистых продуктов (таких, как хлеб и картофель) и растут внутри либо на поверхности многих растений и деревьев.

Помимо роста на источниках углерода, многие виды рода аспергилл демонстрируют олиготрофность , то есть способность к росту в обеднённых питательными веществами средах, либо в условиях совершенного отсутствия ключевых питательных веществ. Главным примером этого является A. niger - его можно обнаружить растущим на влажных стенах как основной компонент ложной мучнистой росы - милдью (англ. ) .

Значение для человека

Виды аспергилл важны с медицинской и коммерческой точки зрения. Отдельные виды могут инфицировать человека и других животных. Некоторые инфекции, найденные на животных, изучались годами; в то время как другие виды, найденные на животных, описывались как новые и специфические для исследуемого заболевания. Иные были известны как уже использующиеся названия для организмов, таких как сапрофиты . Более 60 видов аспергилл являются существенными медицинскими патогенами. Существует целый ряд заболеваний человека, таких как инфекция наружного уха, поражения кожи и изъязвления, классифицируемые как мицетомы .

Другие виды важны в промышленности при изготовлении ферментативных препаратов. К примеру, спиртные напитки, такие как японская саке , предпочитают делать из риса или других крахмалистых ингредиентов (таких как маниока), вместо винограда или солодового ячменя. Типичные микроорганизмы, использующиеся для производства спирта, такие как дрожжевые грибки рода сахаромицеты , не могут ферментировать крахмал. Поэтому для расщепления крахмала на более простые сахара используется плесень кодзи (например, Aspergillus oryzae ). Aspergillus oryzae , Aspergillus sojae , Aspergillus tamari используются для приготовления соевого соуса , а также различных видов соевой пасты - мисо , твенджана и других.

Грибы Aspergillus находят широкое применение для определения содержания неорганических катионов и анионов. Представители рода Аспергиллы также являются источниками натуральных веществ, которые могут быть использованы в производстве медикаментов для лечения различных заболеваний человека . Возможно, самое обширное применение имеет Aspergillus niger , как основной источник лимонной кислоты . Этот организм обеспечивает 99 % объёма мирового производства лимонной кислоты - это более 1,4 миллиона тонн в год. A. niger также часто используется для получения истинных (нативных) и инородных ферментов , включая глюкозооксидазу и лизоцим белка куриных яиц. В таких случаях культуру редко выращивают на твёрдом субстрате (хотя в Японии эта практика ещё распространена). Чаще её выращивают как глубинную культуру в биореакторе . При таком способе можно жёстко контролировать важные параметры и достичь максимальной продуктивности. Этот процесс также сильно облегчает отделение целевого химиката или фермента от питательной среды и, следовательно, намного более рентабелен.

Исследования

Половая репродукция

Из 250 видов аспергилл около 64 % не имеют известной половой стадии. Тем не менее, становится всё более ясно, что многие из этих видов, вероятно, имеют пока что неидентифицированную половую стадию. Половое размножение у грибков происходит двумя фундаментально различающимися способами. Это ауткроссинг (перекрёстное скрещивание) у гетероталломных (англ. ) грибков, в процессе которого две разные особи обмениваются ядрами, и самооплодотворение у гомоталломных (англ. ) грибков, где оба ядра происходят от одной и той же особи. В последние годы половые циклы были обнаружены у большого числа видов, ранее считавшихся бесполыми. Эти открытия отражают сосредоточенность современных эмпирических исследований на видах, имеющих конкретное отношение к человеку. Некоторые виды, для которых недавно подтверждено половое размножение, описаны ниже.

Эти результаты исследований видов Аспергилл согласуются с данными, накопленными при изучении других видов эукариот , и свидетельствуют о вероятном наличии полового поведения у общего предка всех эукариот. A. nidulans - гомоталломный грибок, способный к самооплодотворению. Самооплодотворение затрагивает активацию тех же путей полового размножения, что и у видов, скрещивающихся ауткроссингом. Имеется в виду не то, что самооплодотворение проходит необходимые стадии, характерные для ауткроссинга, а то, что вместо этого требуется активация этих механизмов в пределах единственного представителя вида. Подавляющее большинство видов Аспергилл , демонстрирующих половые циклы, по природе гомоталломно (самооплодотворяющиеся). Такое наблюдение предполагает, что в целом виды Аспергилл могут поддерживать половое размножение, даже несмотря на низкий уровень генетического разнообразия потомства как следствие гомоталломного самооплодотворения. A. fumigatus - гомоталломный (размножающийся ауткроссингом) грибок, который встречается в зонах, значительно различающихся климатом и условиями среды. Этот вид также демонстрирует низкую степень изменчивости и в пределах географических регионов, и в масштабах планеты, вновь наводя на мысль, что половое размножение - в данном случае размножение ауткроссингом - может сохраняться даже при низкой степени генетической изменчивости.

Геномика

Одновременная публикация трёх рукописей на тему генома Аспергилл в журнале «Nature » в декабре 2005 года сделала этот род ведущим объектом для исследований по сравнительной геномике среди мицеллярных (нитевидных) грибков. Как и большинство геномных проектов, эти усилия предпринимались крупными центрами по секвенированию совместно с соответствующими научными сообществами. К примеру, Институт изучения генома (TIGR) () работал с сообществом по изучению A. fumigatus . A. nidulans был секвенирован в Институте Илай и Эдиты Л. Брэд () A. oryzae был секвенирован в Японии в Национальном институте передовой промышленности и технологий. Объединённый институт генома () Министерства Энергетики опубликовал секвенированные данные по геному штамма A. niger , использующегося для производства лимонной кислоты. TIGR, теперь переименованный в Институт Вентера () , в настоящее время возглавляет проект генома вида A. flavus . Размеры секвенированных геномов видов Аспергилл колеблются в пределах 29,3 Мб у A. fumigatus и 37,1 Мб у A. oryzae , в то время как количество предсказанных генов варьируется от ~9926 у A. fumigatus до ~12,071 у A. oryzae . Размер генома у ферменто-продуцирующего штамма A. niger среднего размера и составляет 33,9 Мб.

Патогены

Некоторые виды аспергилл вызывают серьёзные заболевания у людей и животных. Наиболее часто патогенность проявляют виды A. fumigatus и A. flavus , производящие афлатоксины , которые одновременно являются и токсинами, и гепатоканцерогенами . Они могут заражать пищу, например, орехи, семена и зерно. Распространёнными возбудителями различных аллергических заболеваний являются виды A. fumigatus и Aspergillus clavatus (англ. ) . Другие виды важны как патогены сельскохозяйственных культур. Представители вида Аспергиллы вызывают заболевания у многих зерновых, особенно у кукурузы ; некоторые синтезируют микотоксины , включая афлатоксин.

Аспергиллёз

• Аллергический бронхолёгочный аспергиллёз, поражающий больных с респираторными инфекциями, такими, как бронхиальная астма , муковисцидоз (кистозный фиброз), и синусит
• Острый инвазивный аспергиллёз - форма аспергиллёза, при которой грибки прорастают в окружающие ткани, более часто случается у людей с ослабленной иммунной системой , например на фоне СПИДа или обусловленной курсом химиотерапии
• Рассеянный инвазивный аспергиллёз - инфекция, широко распространившаяся в организме
• Аспергиллома - шаровидное грибковое образование, которое может сформироваться в пазухах и полостях, например, в лёгких .

Чаще всего грибок проникает внутрь через дыхательные пути и рот и может поражать как дыхательную систему , так и центральную нервную систему , пищеварительный тракт , кожу, органы чувств и половую систему. Аспергиллёзный менингит или энцефалит в большинстве случаев заканчивается летальным исходом. Встречаются также грибковые поражения селезенки , почек и костей аспергиллами, однако большей частью они вызваны вторичной инфекцией . Аспергиллёз дыхательных путей часто диагностируют у птиц и известны определённые виды аспергилл , заражающие насекомых .

См. также

Примечания

1. Geiser D. M. Sexual structures in Aspergillus: morphology, importance and genomics. (англ.) // Medical mycology. - 2009. - Vol. 47 Suppl 1. - P. 21-26. - DOI :10.1080/13693780802139859 . - PMID 18608901 . [исправить]
2. lenta.ru - Плесневые грибы оказались способны к сексу , (англ.)
3. Bennett JW. An Overview of the Genus Aspergillus // Aspergillus : Molecular Biology and Genomics. - Caister Academic Press, 2010. - ISBN 978-1-904455-53-0 .
4. Thom C, Church M. The Aspergilli. Baltimore: The Williams & Wilkins Company, 1926.
5. Bibliographic data: US6069146 (A) ― 2000-05-30 (неопр.) . The EPO. - Патент на Halimide . Проверено 27 июля 2014.
6. ПОЛИТ.РУ \ ИССЛЕДОВАНИЯ \ Многоликая плесень («Наука и жизнь»//2009. № 10)
7. Культура Aspergillus niger - продуцент лимонной кислоты Архивировано 5 марта 2011 года.
8. Wortman J. R. , Gilsenan J. M. , Joardar V. , Deegan J. , Clutterbuck J. , Andersen M. R. , Archer D. , Bencina M. , Braus G. , Coutinho P. , von Döhren H. , Doonan J. , Driessen A. J. , Durek P. , Espeso E. , Fekete E. , Flipphi M. , Estrada C. G. , Geysens S. , Goldman G. , de Groot P. W. , Hansen K. , Harris S. D. , Heinekamp T. , Helmstaedt K. , Henrissat B. , Hofmann G. , Homan T. , Horio T. , Horiuchi H. , James S. , Jones M. , Karaffa L. , Karányi Z. , Kato M. , Keller N. , Kelly D. E. , Kiel J. A. , Kim J. M. , van der Klei I. J. , Klis F. M. , Kovalchuk A. , Krasevec N. , Kubicek C. P. , Liu B. , Maccabe A. , Meyer V. , Mirabito P. , Miskei M. , Mos M. , Mullins J. , Nelson D. R. , Nielsen J. , Oakley B. R. , Osmani S. A. , Pakula T. , Paszewski A. , Paulsen I. , Pilsyk S. , Pócsi I. , Punt P. J. , Ram A. F. , Ren Q. , Robellet X. , Robson G. , Seiboth B. , van Solingen P. , Specht T. , Sun J. , Taheri-Talesh N. , Takeshita N. , Ussery D. , vanKuyk PA , Visser H. , van de Vondervoort P. J. , de Vries R. P. , Walton J. , Xiang X. , Xiong Y. , Zeng A. P. , Brandt B. W. , Cornell M. J. , van den Hondel C. A. , Visser J. , Oliver S. G. , Turner G. The 2008 update of the Aspergillus nidulans genome annotation: a community effort. (англ.) // Fungal genetics and biology: FG & B. - 2009. - Vol. 46 Suppl 1. - P. 2-13. - DOI :10.1016/j.fgb.2008.12.003 . - PMID 19146970 . [исправить]
9. Descriptions - Aspergillus Comparative (неопр.) . Broad Institute. Проверено 15 октября 2009. Архивировано 22 ноября 2009 года.
10. Dyer P. S. , O"Gorman C. M. A fungal sexual revolution: Aspergillus and Penicillium show the way. (англ.) // Current opinion in microbiology. - 2011. - Vol. 14, no. 6 . - P. 649-654. - DOI :10.1016/j.mib.2011.10.001 . - PMID 22032932 . [исправить]
11. O"Gorman C. M. , Fuller H. , Dyer P. S. Discovery of a sexual cycle in the opportunistic fungal pathogen Aspergillus fumigatus. (англ.) // Nature. - 2009. - Vol. 457, no. 7228 . - P. 471-474. - DOI :10.1038/nature07528 . - PMID 19043401 . [исправить]
12. Horn BW, Moore GG, Carbone I (2009). “Sexual reproduction in Aspergillus flavus” . Mycologia . 101 (3): 423-9. DOI :10.3852/09-011 . PMID .
13. Swilaiman SS, O"Gorman CM, Balajee SA, Dyer PS (July 2013). “Discovery of a sexual cycle in Aspergillus lentulus, a close relative of A. fumigatus” . Eukaryotic Cell . 12 (7): 962-9. DOI :10.1128/EC.00040-13 . PMC . PMID .
14. Arabatzis M, Velegraki A (2013). “Sexual reproduction in the opportunistic human pathogen Aspergillus terreus” . Mycologia . 105 (1): 71-9. DOI :10.3852/11-426 . PMID .
15. Malik SB, Pightling AW, Stefaniak LM, Schurko AM, Logsdon JM (2008). “An expanded inventory of conserved meiotic genes provides evidence for sex in Trichomonas vaginalis” . PLoS ONE . 3 (8): e2879.

Гриб аспергилл (Aspergillus ) принадлежит к роду высших плесневых аэробных грибов. Сегодня насчитывается около 200 видов этих грибов. Они широко распространены на всех континентах, во всех странах мира. Грибы рода Аспергиллус вызывают у человека тяжелые заболевания (микозы), но в то же время многие из них имеют весьма существенное практическое значение и успешно применяются в промышленности из-за способности продуцировать целый ряд веществ и ферментов. Аспергиллы тщательно вот уже несколько столетий изучаются физиологами, биохимиками и генетиками.

Рис. 1. Аспергиллы растут как плесень на поверхности многих субстратов. Используют для обеспечения своей жизнедеятельности органические вещества.

Эпидемиология аспергиллеза

Аспергиллы широко распространены в природе. Саудовская Аравия и Судан считаются регионами с самым высоким содержанием спор в окружающей среде. Заражение грибами происходит через вдыхание их спор, иногда возбудители попадают в организм человека с пищей, иногда через поврежденные кожные покровы. Аспергиллы являются аэробами. Для процессов синтеза энергии они нуждаются в доступе свободного молекулярного кислорода. Грибы рода Аспергиллус сапрофиты. Они используют для обеспечения своей жизнедеятельности исключительно органические вещества. Хорошо развиваются во влажных средах (болотистая местность и верхняя часть перегноя) и в закрытых помещениях.

• Обычно Аспергиллус растут как плесень на поверхности многих субстратов: внутри и на поверхности гниющих деревьев, верхних ярусах навоза, растений (трава, сено), на поверхности гниющих овощей, различных кормах, винограде, арахисе, варенье, орехах, черном молотом перце, чае в пакетах. Особенно их много на продуктах, содержащих крахмалистые вещества (картофель, зерно, мука, хлеб). Некоторые виды Аспергилл образуют афлатоксин, вызывающий тяжелое отравление.
• Грибы могут расти на обедненных питательными веществами средах. Так А. niger (аспергилл черный) хорошо растет на стенах влажных помещений.
• Грибы обнаруживаются в пыли помещений, где обрабатывают шкуры и шерсть, коноплю и пеньку. Они поражают коробочки и волокно хлопка и кожу.
• Источниками грибов являются душевые и вентиляционные системы, кондиционеры, увлажнители воздуха, книги, обувь, подушки, почва комнатных растений, строительный материал, предметы текстиля.
• Источником аспергилл могут стать птицы и сельскохозяйственные животные. Болеют аспергиллезом коровы, собаки, кошки, овцы, лошади, кролики, пчелы, голуби, куры, гуси и индюки.

Аспергиллез чаще всего встречается у мукомолов, лиц, ухаживающих за голубями, работников сельского хозяйства, ткацких и бумагопрядильных предприятий. Подвержены заболеванию лица с ослабленным иммунитетом, больные сахарным диабетом и перенесшие трансплантацию, а также лица с IgE-опосредованной атопией (гиперчувствительность I типа) к спорам грибов.

Рис. 2. А.niger (аспергилл черный) хорошо растет на стенах влажных помещений.

Рис. 3. Аспергиллы хорошо растут на субстратах, богатых питательными веществами.

Рис. 4. Рост аспергиллус на овощах.

Морфология аспергилл

Таксономия

Гриб аспергилл принадлежит к роду высших плесневых грибов Aspergillus, классу Ascomycetes, семейству Aspergillaceae. К роду Aspergillus относится несколько сотен видов, различающихся по строению конидий.

История

Гриб аспергилл впервые каталогизирован итальянским биологом и священником Пьером Антонио Микели в 1729 году. Название Aspergillum род этих грибов получил из-за их сходства с формой кропила для святой воды — аспергилл. Грибы изучаются постоянно физиологами, биохимиками и генетиками, так как не только причиняют вред человеку и животным, но и имеют весьма существенное практическое значение. Они успешно применяются в промышленности из-за способности продуцировать целый ряд полезных для человека веществ и ферментов.

Строение аспергилл

• Вегетативное тело гриба аспергиллус (грибница ) представлено мицелием . Он сильный, очень ветвистый, крепко закреплен на субстрате, шириной 4 — 6 мкм. В некоторых случаях развивается обильный воздушный мицелий (склероций). Иногда он бесцветный, иногда ярко окрашен.
• Мицелий состоит из разветвленных гиф с перегородками. Гифы (паутина) имеют размер от 7 до 10 мкм. Их основная функция заключается в поглощении питательных веществ.
• От опорных клеток мицелия вверх отходят конидиеносцы. У разных видов грибов они имеют разные размеры, могут иметь перегородки, иногда ветвятся. У большинства грибов рода Аспергилл конидиеносцы бесцветны. У А.nidulans и A.ochraceus они имеют коричневую или желтоватую окраску, гладкие или шиповатые.
• На верхушке конидиеносец вздувается пузырь , имеющий округлую или вытянутую форму.
• Радиально от пузыря размещаются стеригмы и флажковые клетки (фиалиды ). Из их узкого горлышка выходят одна за другой одноклеточные конидии (экзоспоры), располагающиеся цепочкой. Каждый из вида Аспергилл имеет присущее только ему строение конидий, на основании чего основана межвидовая дифференцировка грибов. Окрашивание конидий происходит постепенно, начиная от фиалид. Зрелые конидии окрашены более интенсивно. Конидии в своей массе придают колониям плесени определенную окраску — черную, зеленую, желтую или сероватую. Под микроскопом можно увидеть, что верхушка конидиеносцев с конидиями похожа на лейку, из отверстий которой льются струйки воды. Отсюда второе русское название гриба — «леечный» гриб или «косматая голова».
• Споры Аспергиллус имеют размер от 2 до 3,5 мкм. Именно они проникают в организм человека через дыхательные пути, с пищей или поражают поврежденные кожные покровы. Прорастание спор происходит при температуре 35 °С.

Рис. 5. Схема строения Аспергилл. 1 — конидии (экзоспоры). 2 — стеригмы. 3 — пузырь (вздутие конидиеносца).

Рис. 6. Под микроскопом отчетливо видны нити мицелия и органы плодоношения — конидиеносцы, характерное их вздутие (пузырь) и конидии (споры).

Размножение

По мере созревания конидии отваливаются и переносятся в новые места, где при условии наличия благоприятных условий прорастают и образуют мицелий. Этот путь размножения называется бесполым и присущ большинству видов Аспергилл. Некоторые виды грибов этого вида (A.fumigatus, A.flavus, A.lentulus и A.terreus) развиваются половым путем (спороношение). В колониях таких грибов видны шарики маленьких размеров (аксоспоры), видимые невооруженным глазом, часто желтого цвета. Это клейстотеции (плодовые тела).

Рис. 7. Плодовые тела (фото слева). Высвобождение аксоспор (фото справа).

Культивирование

Аспергиллы хорошо растут на разных питательных средах. На среде Сабуро (агар Сабуро) образуют пушистые колонии, плоские, вначале белого цвета, а далее разные виды аспергиллус приобретают свою специфическую окраску, что связано со спороношением и метаболитами гриба.

Рис. 8. Колонии A.niger (аспергилл черный) имеют коричневую, шоколадную или черную окраску.

Рис. 9. Органы плодоношения A.niger (аспергилл черный).

Рис. 10. Колонии A.fumigatus округлые, шерстистые, мицелий белый воздушный. Конидии придают колониям нежно-голубоватую окраску.

Рис. 11. А.fumigatus. Цепочки конидий на конидиеносце образуют плотную колонку.

Рис. 12. А.flavus-oryzae. Колонии имеют желтовато-зеленую окраску. Конидиеносцы на вздутии у некоторых видов несут только филиады или профилиады.

Устойчивость аспергилл

Представители рода Аспергилл растут везде, где присутствует высокая осмотическая концентрация сахара, соли и др. Формалин и карболовая кислоты используются в качестве дезинфицирующих средств.

Чем опасен аспергилл

Аспергилл вызывает у человека, птиц и животных заболевание (микоз) аспергиллез. Основными видами патогенных для человека являются A.fumigatus и A.niger, другие виды — А.flavus, A.nidulans, A.terreus и А.clavatus встречаются реже. Эти виды Аспергилл растут при нормальной температуре тела, чего не отмечается у всех других видов.

Aspergillus niger (аспергилл черный)

Аспергилл черный известен так же как черная плесень. Основное место обитания грибов этого вида являются сырые места — почва, книги, увлажнители воздуха, кондиционеры, плиточные швы, стиральные машины и др. Грибы вызывают заболевания хлопчатника, проростков арахиса и сорго в Судане и Индии. Заплесневелые корма, содержащие аспергилл черный, являются токсичными для животных.

Черный аспергилл чаще всего поражает дыхательные пути, реже — сердце и центральную нервную систему, он является причиной отомикоза, аспергиллем (заселение колоний грибов в полости легких) и мицетом (заселение грибов в пазухи носа).

Aspergillus fumigatus

Грибы растут в почве, навозе, компосте, фураже, поражают зерновые, шерсть и хлопок. Аспергиллус фумигатус является причиной тяжелых микозов человека и животных. Грибы поражают многие внутренние органы, в том числе дыхательный аппарат, вызывая развитие бронхолегочного аллергического аспергиллеза. Аспергиллус фумигатус образует токсин.

Aspergillus flavus

Грибы вида Аспергиллус флавус поражают растения, насекомых, животных и человека. От них страдают проростки хлопчатника. Грибы этого вида вызывают паралич пчел и заболевания шелковичных червей. У человека Аспергиллус флавус часто поражают легкие и различные внутренние органы, являются причиной отомикозов. Грибы выделяют афлатоксин, который скапливается в земляных орехах, семенах льна и хлопка, рыбе и ливере, при употреблении которых у человека и животных развивается тяжелое отравление. Исследователями был установлен факт его (токсина) канцерогенного действия.

Рис. 13. На фото слева отомикоз (поражение слухового прохода), справа — грибковое поражение кожи стопы.

Диагностика аспергиллеза

Диагностика аспергиллеза основывается на данных эпидемиологического расследования, клиники заболевания, микроскопического и культурального методов исследования, биопсии, серологических реакция и аллергических пробах, инструментальных и рентгенологических методов исследования. Для микробиологического метода исследования используется мокрота больного, промывные воды бронхов, гнойное отделяемое, материал, полученный при биопсии, соскобы с кожных покровов и ногтей, фекалии.

Диагностика аспергиллеза основывается на данных эпидемиологического расследования, клиники заболевания, микроскопического и культурального методов исследования, биопсии, серологических реакций и аллергических пробах, инструментальных и рентгенологических методов исследования. Для микробиологического метода исследования используется мокрота больного, промывные воды бронхов, гнойное отделяемое, материал, полученный при биопсии, соскобы с кожных покровов и ногтей, фекалии.

Рис. 14. Мицелий и органы плодоношения аспергилл под микроскопом.

Особенности диагностики аспергиллеза

1. Обнаружение и выделение аспергилл не представляет особых трудностей, но верно поставленный диагноз зависит от правильной трактовки результатов исследования, так как грибы могут действительно быть причиной заболевания или являться банальным контаминатом, попавшими в исследуемые образцы извне. Диагноз аспергиллеза можно с большой вероятность поставить при сочетании клинических данных и результатов микробиологического исследования биологического материала, окончательный диагноз ставится после биопсии легкого в случае бронхолегочного аспергиллеза. Микологические исследования дополняются серологическими реакциями и аллергическими кожными и ингаляционными пробами.
2. При аспергиллезе открытых тканей и полостей, а также в мокроте и промывных водах бронхов аспергиллы часто отсутствуют или бывают как единичные находки. Грибы являются сапрофитами и в виде спор широко распространены в окружающей среде. Они являются представителями нормальной флоры человека. Их размножение сдерживает хороший иммунитет. В таких случаях рекомендовано проводить повторные исследования (микроскопию и посевы).
3. Инвазивный аспергиллез является тяжелой формой заболевания, поэтому поиск возбудителей должен быть максимально активным . Необходимо использовать всевозможные методы взятия материала на исследование.Повторные положительные результаты посевов (не менее 5-и колоний в 1 мл среды), нарастание их количества в динамике и положительные серологические реакции являются самыми информативными признаками аспергиллеза.
4. У лиц с иммунодефицитом, у которых отсутствует эффект от антибактериальной терапии и обнаружены аспергиллы в мокроте, рекомендуется провести пробное лечение . Получение положительной динамики при проведении 7-и дневной антифунгальной терапии говорит в пользу грибковой этиологии заболевания.

Эпидемиологические данные

При эпидемиологическом расследовании следует установить:

• наличие профессиональной вредности;
• производственные и жилищные условия;
• наличие сопутствующей патологии;
• как часто и длительно принимались антибиотики, кортикостероиды и химиотерапевтические средства;
• был или нет эффект от антибактериальной терапии;
• наличие грибковых заболеваний других органов.

Лабораторные методы исследования

Микроскопия

При микроскопировании можно обнаружить нити мицелия гриба, органы плодоношения (конидии), стеригмы и цепочки конидий (спор). С этой целью применяются методики микроскопии неокрашенных препаратов методом раздавленной или висячей капли и микроскопии окрашенных препаратов. Окраска препаратов производится гематоксилин-эозином, калькофлуромом белым, импрегнация по Гоморри-Грокотту и др.).

Рис. 15. На фото скопления гиф, конидиеносцев и конидий (спор) грибов Аспергиллус под микроскопом.

Рис. 16. Скопления мицелия гриба Аспергилл под микроскопом (окраска метенамином серебра по Гомори).

Выделение культуры гриба Аспергилл

Грибы хорошо растут на разных питательных средах. Вначале роста разные все виды грибов выглядят одинаково. Колонии плоские, пушистые, белого цвета. Далее в зависимости от цвета спор и метаболитов колонии разных видов грибов принимают свою специфичную окраску. При старении колонии приобретают порошкообразную структуру.

В связи с тем, что грибы выделяют афлатоксин, выделенные культуры проверяются на токсикогенность на гвинейских свинках или кроликах.

Рис. 17. На фото колонии A.niger.

Биопсия

Исследование биопсийного материала обеспечивает правильную диагностику аспергиллеза. Биопсийный материал исследуется гистологически. Окраска производится гематоксилином-эозином, калькофлуором белым, импрегнацией по Гомори-Грокотту, Мак-Манусу, Грибли и др.

Рис. 18. При гистологическом исследовании выявляются нити мицелия гриба и органы плодоношения — конидиеносцы и конидии (споры).

Серологическая диагностика

Серологическая диагностика аспергиллеза основана на обнаружении галактоманнанового антигена Aspergillus fumigatus в сыворотке крови, моче, спинномозговой жидкости и др. Серологическая диагностика предполагает также определение специфических антител IgG и IgE. Преципитирующие антитела обнаруживаются у больных аспергиллезом в 90% случаев. Антитела в сыворотке крови образуются на все виды аспергилл, поэтому это исследование следует проводить с антигенами разных видов грибов. Интенсивность поступления поступление плесневых грибов из вне определяется выявлением секреторного IgA к антигенам грибов и микотоксинам в слюне.

Полимеразная цепная реакция

Полимеразная цепная реакция в настоящее время используется как экспериментальная методика.

Аллергические пробы

Для диагностики аспергиллеза используются аллергические кожные и ингаляционные пробы со специфическим аллергеном.

Инструментальные методы исследования

Из инструментальных методов исследования для диагностики аспергиллеза используются бронхоскопия, рино- и отоскопия. Бронхоскопия проводится с целью виазуализации патологического процесса, получения бронхоальвеолярного лаважа (смыва) и биопсийного материала с целью последующего его микробиологического исследования.

Рис. 19. Отоскопия. На фото картина аспергиллеза наружного слухового прохода.

Рис. 20. Эндоскопия бронхов. На фото картина аспергиллеза бронха.

Рис. 21. Эндоскопия придаточных пазух носа. На фото слева аспергиллома в клиновидной пазухе носа. На фото справа картина грибкового синусита.

Рентгенологические методы исследования

Для диагностики аспергиллеза используются рентгенография, компьютерная томография (КТ) и магниторезонансная томография (МРТ).

Рис. 23. Компьютерная томография. В легочной ткани видны участки инфильтрации и полость (фото слева). Множественные участки инфильтрации и полости распада (фото справа).

Рис. 24. Магниторезонансная томография. В правой гайморовой пазухе определяется объемное образование (аспергиллома).

Дифференциальная диагностика

Аспергиллез имеет сходство со множеством заболеваний грибковой и негрибковой природы.

• Аспергиллез ротовой полости следует отличать от мукороза и синегнойной инфекции. Язвы твердого неба имитируют туберкулез, сифилис, проказу, гранулематоз Вегенера, системную красную волчанку, болезнь Крона, узелковый периартериит, саркоидоз, рак.
• Бронхолегочный аспергиллез в начальном периоде развития заболевания имитирует ОРЗ, бронхит или пневмонию.
• Течение хронического аспергиллеза легких имеет сходство с туберкулезом, саркоидозом, кандидозом, муковисцидозом и опухолью.
• Деструктивные формы бронхолегочного аспергиллеза следует отличать от хронической гранулематозной болезни, туберкулеза, гистоплазмоза, ВИЧ-инфекции.
• Аспергиллез кожи следует отличать от споротрихоза, себорейной эритродермии.
• Аспергиллез ногтей имеет схожесть с рубромикозом, эпидермофитией, синегнойной инфекцией.
• Распространенный аспергиллез, протекающий с поражением кожи лица и слизистой оболочки носа, имеет схожесть с такими заболеваниями, как туберкулез, сифилис и рак.
• Аспергиллезный гайморит иногда ошибочно принимают за мигрень.
• Аспергиллез глаза и орбиты следует отличать от опухоли (чаще меланомы) и актиномикоза.

Рис. 25. Продукты, пораженные грибами аспергиллами.

Профилактика аспергиллеза

Первичная профилактика аспергиллеза направлена на устранение причин и условий, вызывающих возникновение заболевания. К ним относятся:

• Герметизация технологических процессов, связанных с применением грибов, продуцирующих ферменты, и обсемененного сырья.
• Борьба с травматизмом и пылью на производствах с высокой обсемененностью аспергиллами, прохождение регулярных медицинских осмотров сотрудников, микологический контроль окружающей среды. Обязательное ношение рабочими респираторов на таких объектах, как мельницы, зерносклады, овощехранилища и прядильно-ткацкие фабрики, производства по обработке хлопка, лубяные заводы, предприятия по производству лимонной кислоты, цеха по разделке красного перца.
• Предупреждение заражения грибами лиц с иммунодефицитом, для чего проводятся мероприятий по предупреждению распространения спор аспергилл в окружающей среде. Достигается это путем использования камер с ламинарными потоками воздуха, устройства воздушных фильтров и шлюзов между помещениями в местах пребывания таких больных и их регулярное микологическое обследование.
• Для дезинфекции лабораторной посуды и медицинского инструментария рекомендуется применять 5% раствор фенола, хлорамина, лизола, 10% раствор формальдегида, 0,1% раствор сулемы, синтетические моющие средства. Автоклавирование проводится при температуре 120 0 С в течение 30 минут, кипячение — в течение 15 — 2- минут.
• При выявлении больного необходимо в доме избавиться от комнатных растений, продезинфицировать все влажные места и поверхности, кондиционеры и воздуховоды.
• Иммунокомпроментированных лиц не допускать к работе в сельском хозяйстве, ограничивать их пребывание во влажных и пыльных местах. Категорически запрещено таким лицам употреблять заплесневелые продукты, в том числе сыры.

Рис. 26. Обработка стен, пораженных плесневыми грибами.

Появившаяся в доме плесень способна не только испортить внешний вид стен, покрыв их безобразным черным налетом, но и серьезно подорвать здоровье человека. Ее споры могут спровоцировать развитие доброкачественных и злокачественных опухолей, аллергии, дерматита и других опасных патологий. Поэтому важно знать, чем опасна плесень, как от нее избавиться и предотвратить появление.

Разновидности

Черный плесневой налет представляет собой колонию микроскопических грибов. Чаще всего это следующие виды.

Aspergillus niger (Аспергилл черный)

Данный гриб-сапрофит развивается на поверхности сырых стен и потолков, на листах старых книг, в горшках комнатных растений, на плиточных швах в помещениях с повышенной влажностью (ванные комнаты, кухни, бани, бассейны), в стиральных машинах, кондиционерах, увлажнителях воздуха.

Споры этого гриба легко разносятся по всему помещению с помощью движения воздуха, попадают в организм человека через дыхательные пути, оседают на пище и предметах обихода. Они становятся причиной:

• ринита;
• бронхиальной астмы;
• пневмонии;
• миокардита;
• менингита;
• образования папиллом и даже раковых клеток.

При вдыхании большого количества спор у человека могут развиться явления интоксикации, которые, в случае ослабленного иммунитета, способны привести к летальному исходу.

Специфическим заболеванием, вызываемым грибами Aspergillus niger, является аспергиллема легких. Проникая через носоглотку в бронхи, бронхиолы и альвеолы, споры начинают активно развиваться, выделяя сильнейшие токсины, приводящие к образованию некротических очагов. Постепенно паренхиматозная ткань перестает выполнять свою функцию, наступает асфиксия и смерть.

Aspergillus fumigatus (Аспергилл дымящийся)

Чаще поражает плоды овощей и фруктов, имеющих механические повреждения. Если зерно было поражено данным видом гриба, то на хлебобулочных изделиях очень быстро образуется пушистый черный налет. Опасность заключается в том, что выделяемый им токсин является сильным аллергеном, вызывающим разрушение эритроцитов крови и подавляющим выработку клеток иммунитета.

Alternaria tenuis (Альтернария альтерната)

Является грибом, который образует колонии черного цвета на стенах, продуктах питания и почве. Выделяемый в процессе его жизнедеятельности токсин способен вызвать приступы бронхиальной астмы и дерматита.

Что способствует размножению грибка

Понимая, чем опасна черная плесень, необходимо принять все меры по недопущению появления ее в доме. Поэтому стоит знать пути проникновения патогенных грибов в жилище человека.

Оптимальными условиями является температура +18…+25°C при влажности более 70%. Способствует этому также плохая вентиляция. Это факторы, которые можно устранить собственными силами, избежав больших материальных затрат. Но существуют причины появления плесени, о которых некоторые люди даже не догадываются. И связаны они с применением новых строительных и отделочных материалов, а также с несоблюдение правил их монтажа.

Пластиковые окна и двери

С одной стороны, это очень удобное изобретение дает возможность избежать потерь тепла в здании, минимизирует расходы по установке, уходу и реставрации, обеспечивает определенную безопасность жильцов. Но, с другой стороны, их неправильная эксплуатация может привести к появлению спор патогенных грибов.

Дело в том, что такие окна нарушают циркуляцию воздуха в помещении, провоцируя образование повышенной влажности. Избежать этого можно регулярным проветриванием, которое должно быть обязательным даже в холодное время года.

Второй причиной может стать образование конденсата на поверхности стекла. Это связано с неправильным подбором количества стекол или воздушных камер в стеклопакете, с плохим качеством изделия или неграмотной установкой.

Применение гипсокартона

Данный строительный материал очень удобен для выравнивания стен, потолков и возведения перегородок. Доступность цены и легкость в работе делают его достаточно популярным у строителей и людей, занимающихся ремонтами. Но при этом многие не учитывают способность этого материала хорошо впитывать влагу и долго удерживать ее внутри себя.

Поэтому должны четко выдерживаться все технологии монтажа и время высыхания смесей. В таком помещении должны быть созданы параметры микроклимата, препятствующие появлению черной плесени.

Если же в здании предполагается повышенный уровень влажности, то в растворы следует добавлять противогрибковые компоненты.

Плохая вентиляция

Планировка квартир и домов часто не предусматривает наличие окон в ванных комнатах, а естественные вытяжные каналы не справляются с большим количеством влажного воздуха, образующегося во время принятия водных процедур или сушки белья. В этом случае целесообразно установить принудительную вентиляцию. Она быстро решит эту проблему и предотвратит развитие плесневой микрофлоры, которая с влажным теплым воздухом быстрее проникает в организм человека, оказывая отрицательное влияние на его здоровье.

Сырые наружные стены и подвалы

Забитые водосточные трубы или их отсутствие приводит к частому намоканию стен и угловых частей построек. Это может стать причиной появления плесени на фасаде здания, которая со временем прорастет и вовнутрь помещения. Этому может способствовать наличие трещин в кладке.

Сырые подвалы также могут стать рассадником плесени, споры которой по системе вентиляции могут быстро распространиться по всему зданию.

Плесень способна попасть в дом с продуктами питания или комнатными растениями. Поэтому кусочки хлеба, сыра, крупы, овощи и фрукты, пораженные грибами, необходимо тщательно упаковать в полиэтиленовый пакет и удалить из помещения. Употребление такой еды может нанести серьезный вред здоровью.

Меры борьбы

Осознав, чем опасна плесень для здоровья, и обнаружив ее у себя дома, следует принимать срочные меры по ее устранению.

Самым действенным способом является обработка помещения при помощи УФ-лампы. Ультрафиолетовые лучи полностью уничтожают споры грибов. На период включения прибора из комнаты необходимо вынести все живые цветы и удалить домашних животных. Нельзя забывать и об аквариуме с рыбками.

К другим методам уничтожения относятся:

1. Удаление из помещения источника плесени. Это могут быть обои, шпатлевка, пораженные предметы текстиля.
2. Добавление антисептиков и специальных противогрибковых препаратов в строительные и отделочные смеси. Особое внимание стоит уделить затирке межплиточных швов в ванной комнате и на кухне.
3. Обработка пораженных участков промышленными средствами, а также уксусом, содой, раствором хлорной извести, перекиси водорода или буры.

Помните – оставлять очаги поражения в квартире или доме необработанными нельзя. Опасность плесени доказана, поэтому не стоит подвергать риску свое здоровье и здоровье своих детей.

Строение аспергилла сходно со строением плесневого гриба пеницилла. Различают вегетативное тело в виде ветвистого мицелия, пронизывающего субстрат. Конидиеносцы, состоящие из одной клетки, реже с перегородками, отходят от опорных клеток грибницы. На верхней части конидиеносцев расположены в форме цепочек одноклеточные конидии. Плесневый налет имеет такую же окраску, как скопления зрелых конидий на мицелии. После созревания конидии отламываются от грибницы, переносятся на другое место и при благоприятных условиях прорастают, давая начало новому организму гриба. Это бесполый путь размножения аспергилл. Некоторые виды размножаются половым путем, например, Aspergillus fumigatus.

Аспергиллы являются активными разрушающими агентами различных материалов, возбудителями тяжелых заболеваний и провоцирующим фактором токсических поражений организмов животных и людей. Это их отрицательные качества. Но также грибы этого рода способны продуцировать разные ферменты и другие вещества в процессе своей жизнедеятельности, которые успешно применяются в различных сферах промышленности. Так, аспергилл нигер - биохимически активный гриб - продуцирует множество ферментов. В частности, фермент таназа используется для образования галловой кислоты, которая идет на производство красок, чернил, некоторых медицинских препаратов. Посредством пектолитических ферментов аспергилла черного осуществляют осветление вин и соков, расщепление на отдельные волокна стеблей растений. Ферменты аспергилл дают возможность из крахмала получать кристаллическую глюкозу, из инулина - фруктозу, в ходе определенных реакций получают фумаровую, щавелевую, лимонную кислоты. С помощью некоторых штаммов аспергилла черного синтезируют витамины - биотин, В1, В2, антибактериальный препарат фумагиллин для лечения амёбной дизентерии, другие лекарственные средства. Виды A. Orizae, A. Flavus в восточных странах используют для изготовления соевого соуса, в Японии - рисовой водки (саке). Полезные свойства гриба аспергилл чрезвычайно многообразны.