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05.micologia generale - Università degli Studi di Perugia

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UNIVERSITA' degli STUDI di PERUGIA
Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia
AA 2013-2014
Micologia
generale
REGNO CARATTERISTICHE ESEMPIO
Monera
Procarioti
Batteri
Protista
Eucarioti
Protozoi
Fungi
Eucarioti
Miceti
Plantae
Eucarioti
Piante, Muschio
Animalia
Eucarioti
Artropodi, Mammiferi,
Uomo
I FUNGHI: caratteristiche
• eucariotici
• immobili
• in genere sono aerobi o anaerobi facoltativi
(recentemente: anche rare specie anaerobie)
• chemiosintetici
• eterotrofi
• metabolismo biochimico versatile:
- produzione di metaboliti primari
(acido citrico, etanolo, glicerolo)
- produzione di metaboliti secondari
(antibiotici, alcune tossine)
I FUNGHI: caratteristiche
- possiedono una parete rigida
- si riproducono esclusivamente mediante
spore, che possono essere
• spore sessuate
• spore asessuate
(spora: nei funghi non è una forma di resistenza)
• unicellulari o, più spesso, organizzati in
strutture pluricellulari
• Geofili - saprofiti a spese di sostanze inanimate
• Zoofili - parassiti o commensali di animali
• Antropofili – parassiti o commensali esclusivi dell’uomo
Relazioni possibili:
• saprofitismo
• simbiosi
• commensalismo
• parassitismo
CARATTERISTICHE DELLA CELLULA FUNGINA
• Membrana citoplasmatica, ricca di ERGOSTEROLO
(invece che colesterolo)
ERGOSTEROLO
COLESTEROLO
 Parete cellulare (rigida)
 Lipidi e proteine (ricche di ponti S-S)
 Capsula mucoide di natura polisaccaridica, più o meno
spessa (solamente in Cryptococcus neoformans)
PARETE CELLULARE DELLA CELLULA FUNGINA
- struttura stratificata consistente in microfibrille racchiuse in
una matrice fatta da:
- polisaccaridi (80% del peso secco)
- proteine e lipidi (10% del peso secco)
+ sali inorganici e pigmenti
Funzioni della parete:
• PROTEGGE il protoplasma;
• DETERMINA LA FORMA: se si elimina si ha il protoplasto sferico
• agisce come INTERFACCIA tra fungo e ambiente
• agisce come SITO DI LEGAME per alcuni enzimi
• possiede proprietà ANTIGENICHE
Costituenti peculiari:
 CHITINA, polimero di N-acetilglucosamina con legami b1-4
associata o no a
CHITOSANO, polimero di D-glucosamina con legami b1-4
 GLUCANO (b1-3 e b1-6), polimero del D-glucosio
 MANNANO, polimero del D-mannosio
http://www.abdn.ac.uk/sms/people/profiles/n.gow
Rappresentazione schematica della parete dei funghi
Strato fibrillare
Mannoproteine
Glucano
Glucano-chitina
Mannoproteine
Membrana cellulare
I PEPTIDOMANNANI E I GALATTOMANNANI
SONO I PRINCIPALI ANTIGENI FUNGINI
La CHITINA conferisce RIGIDITA’ alla parete
Fotografie di Candida albicans al microscopio elettronico
A: cellula lievitiforme
B: ultrastruttura della parete
CLASSIFICAZIONE DEI FUNGHI IN BASE ALLA
MORFOLOGIA DEL TALLO (= corpo fungino)
a) LIEVITI
cellule isolate, di solito rotondeggianti od ovalari, più o
meno grandi, dette blastospore
b) FUNGHI FILAMENTOSI o MUFFE
Caratterizzati da ife: strutture filamentose tubolari, di
diametro > 1mm
c) FUNGHI DIMORFI (propriamente detti)
In fase saprofitica e a 25°C hanno aspetto filamentoso,
mentre in fase parassitaria e a 37°C si presentano
come blastospore
a) LIEVITI
Il tallo è costituito da cellule isolate, rotondeggianti
od ovalari, più o meno grandi, dette blastospore
Budding
I lieviti si riproducono asessualmente tramite gemmazione o
“budding” (mitosi).
Alcune specie si riproducono anche sessualmente tramite
spore sessuate dette ascospore che originano dalla fusione
dei nuclei di due cellule seguita da meiosi.
Alcuni lieviti possono dare origine a forme allungate
(sia vere ife che pseudoife)
ife: strutture filamentose tubulari tipiche delle muffe
pseudoife: originate da blastospore che, andando incontro a
gemmazione successiva, restano unite tra loro assumendo forma
allungata e ricordando la morfologia delle ife
b) FUNGHI FILAMENTOSI
Il tallo è costituito da strutture filamentose tubulari, (le ife) che
formano il micelio
• vegetativo (nutritizio)
e
• aereo (riproduttivo)
Spore
Micelio aereo
(riproduttivo)
Suolo
Micelio
vegetativo
IFE
Colonia filamentosa
in agar Sabouraud
Le ife si distinguono in:
• cenocitiche
• settate
Accrescimento
apicale dell’ifa
Forme ifali
nel tessuto
n.b.: tigmotropismo= “senso del tatto” delle ife
ife conidiofore del micelio aereo
conidioforo
fialidi
metule
vescicole
conidi
http://ec.asm.org/content/3/6/1398/F1.expansion.html
http://www.mycology.adelaide.edu.au/virtual/2005/ID2-Nov05.html
Esempi di ife conidiofore
sporangio contenente conidi
conidi rilasciati
Penicillium spp.
Aspergillus fumigatus
Mucor spp.
http://www.brown.edu/Research/Primate/LPN39-4-2.jpg
http://website.nbm-mnb.ca/mycologywebpages/Moulds/Mucor.html
c) FUNGHI DIMORFI
Importanti dal punto di vista medico, perché sono
responsabili di micosi primitive.
Sono detti dimorfi perché in fase saprofitica e a 25°C
in comuni terreni di coltura presentano aspetto
filamentoso, mentre in fase parassitaria e a 37°C in
terreni arricchiti, presentano aspetto di blastospora
(dimorfismo termo-dipendente).
1)
2)
3)
4)
Histoplasma capsulatum
Blastomyces dermatitidis
Paracoccidioides brasiliensis
Coccidioides immitis
(+ Sporotrix schenckii e Penicillium marneffei)
RIPRODUZIONE NEI MICETI
I miceti si possono riprodurre secondi due distinte
modalità:
SESSUATA o TELEOMORFICA o PERFETTA
ASESSUATA o ANAMORFICA o IMPERFETTA
I funghi patogeni per l'uomo sono per lo più in fase
imperfetta, e in campioni clinici si isola solo la forma
asessuata
CLASSIFICAZIONE DEI FUNGHI (principali generi e specie)
(Murray 7° edizione)
 Mucormiceti (in precedenza detti Zigomiceti):
Mucor, Rhizopus, Absidia, etc.
 Basidiomiceti: Cryptococcus, Malassezia, etc.
 Pneumocystidiomiceti - Pneumocystis jiroveci
 Ascomiceti-Saccaromiceti: Candida, Saccharomyces,
etc.
 Euascomiceti: Aspergillus, Histoplasma, dermatofiti
LA RIPRODUZIONE AVVIENE PER MEZZO DI “SPORE”
SPORE SESSUATE
SPORE ASESSUATE
- oospore (funghi
ambientali)
- zigospore
- ascospore
- basidiospore
Spore talliche o talloconidi
- clamidospore
- artrospore
- aleuriospore
Spore blastiche o blastoconidi
- blastospore
- conidiospore
- sporangiospore
RIPRODUZIONE
 Mucormiceti: asessuata (sporangiospore)
sessuata (zigospore)
 Basidiomiceti: asessuata (ad es. gemmazione)
sessuata (basidiospore)
 Pneumocystidiomiceti: asessuata (sciss. binaria)
sessuata (fusione e zigote, poi cisti)
 Ascomiceti-Saccaromiceti: asessuata (es gemmazione)
sessuata (coniugazione tra due cellule)
 Euascomiceti: asessuata (es gemmazione)
sessuata (ascospore)
RIPRODUZONE SESSUATA
meiosi preceduta da fusione del protoplasma e dei
nuclei compatibili per l’accoppiamento (detti “+” e “ -”)
(funghi ambientali)
SPORE ASESSUATE: origine
-Spore talliche, formate direttamente dal tallo
- Spore blastiche, prodotte da ife specializzate (“conidiofore”)
SPORE ASESSUATE
lieviti
blastospore
(ad es: Candida)
funghi
filamentosi
conidiospore (conidi)
(ad es: Aspergillus)
sporangiospore
(ad es: Mucor)
ALTRE SPORE ASESSUATE
artrospore
(alcuni funghi filamentosi)
aleuriospore
(dermatofiti)
ALTRE SPORE ASESSUATE
Clamidospore (solamente Candida albicans)
Si formano per ispessimento di una struttura tallica
presistente, in condizioni ambientali sfavorevoli.
Hanno forse il significato di forme di resistenza
FATTORI DI VIRULENZA FUNGINI
a) produzione di enzimi come
• cheratinasi
• fenolossidasi
• proteinasi: aspartil-proteinasi, metallo-proteinasi,
serina-proteinasi
• fosfolipasi
b) capacità di crescere a 37oC
c) dimorfismo che facilita la moltiplicazione nell’ospite
(variazioni morfologiche: forma a lievito, ifa, sferule,
corpi sclerotici)
d) presenza di capsula (solo Cryptococcus)
e) produzione di tossine (gliotossina, fumigatossina)
Alcune tossine prodotte da miceti
INTERAZIONE OSPITE-PARASSITA:
SUSCETTIBILITA’ DELL’OSPITE
Soggetti immunocompetenti:
alto grado di resistenza naturale all’infezione fungina
ruolo importante di:
• barriere cutanee e mucose
• acidi grassi insaturi a lunga catena
• pH
• turnover epiteliale
• natura dello strato corneo (scarsità di acqua)
• sulle mucose: fluidi con sostanze ad attività antimicrobica
• epitelio ciliato che rimuove materiale estraneo
Pazienti immunodepressi: infezioni opportunistiche
INTERAZIONE OSPITE-PARASSITA: risposte immuni
Immunità naturale: fagocitosi
I fagociti umani presentano recettori per il mannosio e
per i β-glucani. L’interazione può essere mediata anche da
anticorpi opsonizzanti.
Possibilità:
a) fagocitosi ed uccisione intracellulare
(LIEVITI e SPORE vengono uccisi nel
fagolisosoma per pH acido, ioni, enzimi litici)
b) uccisione extracellulare (le IFE sono
uccise da PMN per rilascio di ossidanti
come H2O2, O2-, NO2-)
c) fagocitosi senza uccisione
Ruolo del DIMORFISMO nella patogenicità
miceti in fase lievitiforme:
- capacità di sopravvivere e replicare all'interno dei fagociti
polimorfonucleati (Cryptococcus neoformans, Histoplasma
capsulatum, Coccidioides immitis)
- possibilità di essere diffusi dai fagociti stessi
- in alcuni casi, dopo la fagocitosi la blastospora può formare il tubulo
germinativo perforando la membrana del fagocita.
miceti in fase miceliale:
- penetrazione dei tessuti ad opera dell‘ accrescimento ifale
- capacità di sfuggire alla fagocitosi in virtù delle elevate dimensioni
- a volte: PLEIOMORFISMO, variazione di antigeni di membrane a
seguito di transizione dimorfica (evasione della risposta anticorpale)
INTERAZIONE OSPITE-PARASSITA: risposte immuni
I MANNANI (PEPTIDOMANNANI, GALATTOMANNANI,
FOSFOLIPOMANNANI) SONO RESPONSABILI DELLE
RISPOSTE IMMUNI VERSO I FUNGHI DI IMPORTANZA MEDICA.
interazione tra pattern recognition receptors
(PRR, tra i quali TLRs 2 e 4)
e PAMPs, pathogen-associated molecular patterns
Dendritic Cells in Anti-Fungal Immunity and Vaccine Design
Cell Host Microbe. 2012 May 17;11(5):436-446.
C. albicans cell wall triggers
immune cell activation.
Cell wall components are
PAMPS that interact with
several PRR present on
immune cells, such as
monocytes, macrophages
and dendritic cells,
stimulating production
of anti- and pro-inflammatory
cytokines.
Perez-Garcia LA, et al (2011) J Glycobiology 1:102.
La risposta immune nelle infezioni fungine:
collaborazione tra immunità innata e adattativa
Dopo l’interazione con i pattern-recognition receptors (PRRs), la maggior parte dei
funghi è eliminata nel giro di qualche ora dalle difese innate (fagociti, opsonine).
Dopo qualche ora si ha una risposta infiammatoria (controllo, ma non immunità protettiva)
Segue la risposta adattiva, con attivazione dei linfociti T helper antigene-specifichi,
linfociti T regolatori (TReg) e linfociti B (memoria immunologica)
Quindi...
Tipi diversi di malattia da miceti:
1. IPERSENSIBILITÀ - reazione allergica ad antigeni delle
spore fungine: polmonite da ipersensibilità.
2. MICETISMO - avvelenamento da funghi velenosi
3. MICOTOSSICOSI - avvelenamento da prodotti alimentari
contaminati da metaboliti secondari tossici:
- alcaloidi dell’ergotammina: blocco alfa-adrenergico,
con vasocostrizione periferica, necrosi e gangrena
- agenti psicotropi: psilocina, LSD
- aflatossine (Aspergillus flavus): malattia X del tacchino.
4.
Micosi: le INFEZIONI !!
CLASSIFICAZIONE DELLE MICOSI
(In base alla sede)
 SUPERFICIALI: infezioni limitate allo strato esterno della cute
e ei capelli
 CUTANEE: infezioni che invadono profondamente la cute e gli
annessi
 SOTTOCUTANEE: infezioni del derma, tessuto sottocutaneo,
muscolo, fasce
 SISTEMICHE dette anche ENDEMICHE (da funghi dimorfi)
 OPPORTUNISTICHE
(……si può addirittura dire che per un paziente
immunodepresso non esistono funghi non patogeni)
Micosi superficiali
Micosi cutanee
Candidosi delle mucose
Micosi sottocutanee
Micosi profonde
http://www.mycology.adelaide.edu.au/
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