D. Основы медицинской микологии

 

XXVI. ВВЕДЕНИЕ

 

К концу XX века было описано около 400 болезнетворных грибов – возбудителей зарегистрированных случаев микозов. Список болезнетворных грибов постоянно пополняется с описанием новых случаев. Грибковые инфекции распространены очень широко, особенно поверхностные микозы. При этом заболеваемость микозами нарастает с каждым годом, что во многом обусловлено распространенностью ятрогенных иммунодефицитных состояний.

Начало медицинской микологии уходит в античные времена. Молочница (кандидоз полости рта) была описана Гиппократом и Галеном, парша (фавус) и инфильтративно-нагноительная трихофития – Цельсом, а современное название дерматофитий (Tinea) появилось в Древнем Риме. История медицинской микологии тесно связана с именами Робина, выделившего возбудителя кандидоза, Вирхова, описавшего аспергиллез, Груби, Ремака и Шенлейна, изучавших дерматофитии. Наибольшее развитие учение о дерматофитиях получило в трудах Сабуро, предложившего среду, ныне повсеместно применяемую для культивирования патогенных грибов. Среди отечественных врачей и ученых значительный вклад в медицинскую микологию внесли Амбодик-Максимович, описавший различные формы кандидоза (XVIII век), Черногубов, Матчерский и Сорокин, изучившие дерматофитии и плесневые микозы (XIX – начало XX века). С середины XX века наибольшее развитие отечественная медицинская микология получила в трудах А. М. Ариевича, О. Н. Подвысоцкой, П. Н. Кашкина, Н. Д. Шеклакова, В. М. Лещенко.

Последние годы XX века и настоящее время многие современные микологи считают «золотым веком микологии». Причина этому – бурное развитие молекулярно-генетических, биохимических и иммунологических методов исследования. Разработаны классификации и системы таксономии грибов. Картирован геном и изучены факторы патогенности многих возбудителей микозов. Изобретены совершенные молекулярно-генетические средства диагностики и изучения возбудителей (ПЦР, ДНК-гибридизация, анализ кариотипа, изучение полиморфизма длин рестрикционных фрагментов ДНК). Создано и разрабатывается более 10 классов противогрибковых средств.

По степени опасности для населения большинство болезнетворных грибов относится к 4 группе патогенности (условно-патогенные), а возбудители ряда эндемических микозов и криптококкоза – к 3 группе. Наиболее общей классификацией грибковых инфекций является классификация по уровню (глубине) поражения. Соответственно ей, выделяют поверхностные, подкожные и глубокие микозы. Каждая из этих групп включает несколько инфекций, обусловленных различными патогенными и условно-патогенными грибами.

XXVII. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРИБОВ

 

Грибы можно определить как организмы-эукариоты, гетеротрофные по способу питания, одноклеточные или представленные ветвящимися нитями, размножающиеся половым или бесполым путем с помощью спор. Большинство грибов представлено многоклеточными организмами, в виде ветвящихся нитей – гиф, состоящих из гаплоидных клеток. Грибы заселяют очень многие среды обитания и входят в разные сообщества (сапробиоз, симбиоз и паразитизм) с другими живыми организмами. Наиболее известны микориза (симбиоз с корнями высших растений) и лишайники (симбиоз с водорослями и цианобактериями). Взаимоотношения грибов с организмом человека также могут быть разными. Клиническая микология рассматривает, как правило, комменсализм и паразитизм.

 

Таксономическое положение и систематика грибов

 

В настоящее время грибы отнесены к отдельному царству Fungi, или Mycota (грибы), одному из 5 царств эукариот. Некоторые организмы, имеющие общие с грибами характеристики и ранее считавшиеся грибами, в настоящее время помещены в два других царства – Chromista (хромовики) и Protozoa (простейшие). К хромовикам в настоящее время относят двух возбудителей микозов – Pythium insidiosum (отдел Oomycota) и Rhinosporidium seeberi (отдел Hyphochytriomycota). К царству Fungi в настоящее время относят 4 отдела, или филы: Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota и Basidiomycota. Внутри каждого отдела, имеющего окончание -mycota, существуют основные таксономические деления: классы (-mycetes), семейства (-mycetaceae), роды и виды (табл. 14).

Таблица 14.

 

Современное таксономическое положение основных

возбудителей микозов

 

Отдел	Порядок	Семейство	Возбудители инфекции
Zygomycota	Entomophthorales	Basidiobolaceae	Энтомофтороз
	Mucorales	Mucoraceae	Мукороз
	Таксономическое положение не установлено	Лобомикоз
Ascomycota	Dothideales	Lophiostomataceae	Эумицетома
		Testudinaceae
		Herpotrichiellaceae	Хромомикоз, феогифомикозы, эумицетома
		Piedraiaceae	Черная пьедра
		Pleosporaceae	Феогифомикозы
	Eurotiales	Trichocomaceae	Аспергиллез, пенициллиоз
	Hypocreales	Hypocreaceae	Гиалогифомикозы
	Microascales	Microascaceae	Эумицетома и гиалогифомикозы
	Onygenales	Arthrodermataceae	Дерматофитии
		Gymnoascaceae	Адиаспиромикоз
		Onygenaceae	Гистоплазмоз, кокцидиоидоз
	Ophiostomatales	Ophiostomataceae	Споротрихоз
	Pneumocystidales	Pneumocystidaceae	Пневмоцистоз
	Saccharomycetales	Saccharomycetaceae	Кандидоз, дрожжевые микозы
	Таксономическое положение не установлено	Некоторые возбудители эумицетомы, феогифомикоза, паракокцидиоидоз
Basidiomycota	Sporidiales	Sporidiobolaceae	Криптококкоз, разноцветный лишай
	Таксономическое положение не установлено	Трихоспороноз, белая пьедра

 

Культуральные свойства грибов

Для выделения, хранения и идентификации грибов используют разные среды. Стандартной в микологии является глюкозопептонная среда Сабуро, пригодная для многих целей. Для точного определения видов используют картофельно-морковный агар, рисовый или кукурузный агар, среду Чапека-Докса и др. в зависимости от вида гриба. В последнее время получили распространение специальные среды для выделения культур, содержащие антибиотики и циклогексимид, подавляющий рост грибов-контаминантов.

Грибы культивируют в аэробных условиях при температуре 25–30(С. При определении рода и вида грибов учитывают скорость роста и созревания колонии, ее цвет, форму и тип поверхности, а также ряд дополнительных признаков. Колонии дрожжевых и некоторых плесневых грибов вырастают уже на вторые-третьи сутки, однако культуру возбудителей наиболее распространенных микозов обычно получают не ранее недели. Гладкие колонии характерны для дрожжевых грибов, образование спор сопровождается изменением поверхности (мучнистая, порошковатая, бархатистая, и др.). Цвет колоний широко различается у разных видов болезнетворных грибов. Особая группа грибов Dematiaceae, образующих меланин, дает темные колонии с черной обратной стороной.

Морфологические свойства

 

Жизненный цикл грибов состоит из двух фаз, или стадий – половой (репродуктивной) и бесполой (вегетативной). Половая стадия жизненного цикла грибов называется телеоморфой, бесполая – анаморфой. В вегетативной фазе тело гриба (таллом) состоит из похожих клеток, питающихся и размножающихся независимо друг от друга. Существует 2 типа таллома и, соответственно, роста грибов. Таллом может состоять из ветвящихся нитей, составленных из клеток с общей клеточной стенкой. Такие нити называются гифами, а их совокупность – мицелием, или грибницей.

Грибы с талломом, представленным гифами, называются плесневыми, или мицелиальными. Подавляющее большинство грибов являются плесневыми. Другим вариантом роста является почкование. При почковании, как правило, происходит отделение дочерней клетки от материнской, так что дрожжевой вариант таллома является одноклеточным. Грибы, существующие преимущественно в виде почкующихся клеток, называются дрожжевыми, или дрожжами, их тип роста также называется дрожжевым. Те грибы, которые могут менять тип таллома, переходя из дрожжевой формы в плесневую или обратно, называются диморфными.

Гифа имеет параллельные общие стенки и может иметь поперечные перегородки - септы. В септах есть поры, позволяющие перемещение цитоплазмы и органелл. Несептированными (не имеющими перегородок) считаются гифы многих низших грибов (отдел Zygomycota), хотя септы могут образовываться и у них при неблагоприятных условиях. Для низших грибов характерно также неравномерное расположение септ, а все представители отделов Ascomycota и Basidiomycota имеют равномерно септированные гифы.

Размножение грибов

 

В репродуктивной фазе тело гриба имеет более сложное строение и состоит из дифференцированных клеток, имеет специальные репродуктивные органы. Среди них выделяют структуры переживания, позволяющие переносить неблагоприятные условия, и структуры распространения (споры и несущие их органы). На различиях в этих признаках основана идентификация родов и видов большинства грибов.

Грибы размножаются с помощью спор. Споры образуются в результате простого митоза или мейоза. В первом случае тип спорообразования и стадия развития гриба называются бесполыми, а сами бесполые споры – конидиями. Во втором случае тип размножения называется половым, а само имя споры чаще применяется именно к половым спорам. Большинство возбудителей грибковых инфекций в культуре представлено только вегетативной стадией. В связи с этим в идентификации болезнетворных грибов первоочередное значение имеют особенности морфологии органов бесполого размножения (конидиогенеза).

Для многих плесневых грибов характерно наличие особых органов конидиогенеза: конидиогенных клеток и конидиеносцев, а также характерных комплексов их и самих конидиев – например, в виде метелки у Penicillium, в виде головки у Aspergillus. При образовании одновременно разных типов конидиев (например, у дерматофитов – возбудителей микозов кожи) используют термины «микроконидии» и «макроконидии». Отпочковывающиеся дочерние клетки дрожжевых грибов называют бластоконидиями.

Различают и другие типы бесполого спорообразования. У Zygomycota имеются бесполые споры, не являющиеся конидиями – так называемые спорангиоспоры. Они образуются свободно внутри особой структуры – спорангия. К бесполым органам выживания у многих патогенных грибов относятся хламидоспоры, представленные толстостенными клетками или многоклеточными образованиями. Хламидоспоры позволяют пережить отмирание и разложение вегетативного тела гриба, и при более благоприятных условиях высвобождаются в окружающую среду.

Строение репродуктивных органов при половом размножении определяет принадлежность гриба к одному из отделов царства Fungi. В микробиологической диагностике микозов эти признаки, как правило, не используются.

Ультраструктура грибов

 

Клетка грибов имеет характерное для эукариот полноценное, окруженное постоянной мембраной ядро, в котором содержатся несколько хромосом и ядрышко. Органеллы включают пластинчатые митохондрии с линейно расположенными кристами, эндоплазматическую сеть, эукариотические (80S) рибосомы, микросомы и вакуолярный аппарат. Наружные оболочки представлены клеточной мембраной (плазмалеммой) и клеточной стенкой. Плазмалемма содержит большое количество стеринов, преимущественно эргостерина. Эргостерин является мишенью для многих современных противогрибковых средств. Цитоскелет представлен актиновыми филаментами и микротрубочками из тубулина.

Клеточная стенка грибов состоит из нескольких слоев. Наружные слои представляют собой аморфную массу, внутренние слои служат прочным корпусом, скелетом, определяющим форму клетки. Наружные слои клеточной стенки содержат водорастворимые вещества, преимущественно гликопротеины и a-глюканы. Внутренние слои нерастворимы в воде, содержат хитин (неветвящийся полимер из единиц N-ацетилглюкозамина, связанных b-1,4 связями) и b-глюканы.

 

Физиология грибов

 

Грибы неспособны к фотосинтезу, неподвижны и имеют толстые клеточные стенки, что лишает их возможности захватывать меньшие микроорганизмы, или активно поглощать питательные вещества. Абсорбция питательных веществ из окружающей среды – это единственный способ, которым грибы удовлетворяют свои пищевые потребности. Для этого грибы должны расти на источнике питательных веществ или внутри него. Широкая сеть гиф обеспечивает многим грибам большую площадь всасывания веществ. Нерастворимые вещества (например, кератин) грибы переваривают снаружи клетки, за счет выделения экзоферментов. Разные грибы отличаются обладают отличными друг от друга ферментными системами, определяющими специфические условия существования. Все грибы – гетеротрофы. Это аэробные организмы, для роста им требуются углерод, азот, минеральные вещества. Витамины отдельные виды синтезируют сами, но некоторым видам их необходимо добавлять в питательную среду.

Грибы предпочитают кислую среду обитания. Они растут в широком диапазоне температур (от 5 до 45°С), но для большинства оптимальная температура роста 20-30°С. Все патогенные виды способны расти при 37(С, а истинные диморфные грибы при этой температуре меняют форму с плесневой на дрожжевую.