- Dimorfisme i patogenicitat
- Factors que determinen el canvi de fase o dimorfisme fúngic
- Canvis en la temperatura
- Canvi en la disponibilitat de nutrients
- Canvis conjunts en la temperatura i la disponibilitat de nutrients o presència de substàncies tòxiques
- Fongs dimórficos patògens d'humans
- Talaromyces marneffei
- Formes morfològiques o fases
- reservorios
- hostes
- manifestacions clíniques
- Candida albicans
- reservori
- hostes
- Histoplasma capsulatum
- Formes morfològiques o fases
- reservorios
- hostes
- manifestacions clíniques
- referències
Els fongs dimórficos són aquells que presenten dues formes anatòmiques o morfològiques diferents: una forma micelial i una altra levaduriforme. Aquesta propietat de l'dimorfisme la presenten només algunes espècies fúngiques i és denominada dimorfisme fúngic.
En la fase morfològica de miceli, el fong dimórfico es presenta com una massa formada per un conjunt d'hifes o filaments cilíndrics. La funció de les hifes és la de nodrir el fong, ja que tenen la capacitat d'absorbir els nutrients. El miceli constitueix l'anomenat cos vegetatiu d'un fong pluricel·lular, macroscòpic.
Figura1. Candida albicans fase levaduriforme. Font: David arqueobacteris, from Wikimedia Commons
En la fase de llevat, el fong amb dimorfisme apareix com un organisme unicel·lular microscòpic, amb cèl·lules esfèriques o ovoides. Posseeix a més la capacitat de descompondre la matèria orgànica, sucres i carbohidrats a través de processos de fermentació.
Un petit grup de fongs dins de l'phyllum Ascomycota es considera dimórfico; aquests fongs tenen la capacitat d'infectar com paràsits a mamífers, plantes i insectes.
Figura 2. Candida albicans en fase miceliar. Font: Garnhami, from Wikimedia Commons
Com a exemples es poden citar els patògens (causants de malalties) en humans, Candida albicans i Histoplasma capsulatum. També el fong fitopatógeno Ophiostoma novo-ulmi, causant de la malaltia holandesa de l'om.
Altres exemples són ophiocordyceps unilateralis, fong entomopatógeno que presenta dimorfisme i secreta compostos químics que alteren el comportament de les formigues infectades. Se li crida "el fong de les formigues zombis".
També està Malassezia furfur, un fong dimórfico que és tant fitopatógeno com entomopatógeno.
Dimorfisme i patogenicitat
El dimorfisme fúngic està relacionat amb la capacitat de causar malalties o patogenicitat fúngica.
El procés mitjançant el qual un fong passa d'estat unicel·lular en forma de llevat (levaduriforme) a un estat multicel·lular d'hifes o miceli, és cridat transició de fase. Aquesta transició és fonamental per a la patogenicitat i virulència de l'fong.
El fong patogen rep senyals amb informació de l'medi que l'envolta, i segons la seva conveniència respon transformant-se en una de les dues fases. Per exemple, hi ha fongs que canvien d'estat depenent de la temperatura de l'ambient, sent llavors termodependientes.
És el cas de fongs que creixen a terra a una temperatura de 22 a 26 ° C, mantenint-se en estat miceliar. Aquests micelis poden fragmentar-se i passar a formar suspensions en l'aire o aerosols per efecte d'alteracions com desastres naturals o intervenció humana (construcció, agricultura, entre d'altres).
Quan són inhalats per un hoste mamífer, els fongs suspesos en l'aire colonitzen els pulmons, on la temperatura es manté en 37 ° C. A aquesta temperatura, les hifes de l'miceli actuen com propàguls infecciosos, esdevenen llevats patògens i causen pneumònia.
Una vegada que la infecció està establerta en els pulmons, els llevats poden disseminar-se a altres òrgans, com pell, ossos i cervell.
Factors que determinen el canvi de fase o dimorfisme fúngic
Entre els factors ambientals que generen la transformació de l'fong d'un estat a un altre de manera reversible es troben els següents.
Canvis en la temperatura
El canvi de temperatura genera en l'espècie fúngica Talaromyces marneffei una transició o canvi de fase morfològica. Quan la temperatura de l'ambient està entre els 22 i 25 ° C, el fong presenta morfologia filamentosa (hifal), i quan la temperatura augmenta a 37 ° C, adquireix morfologia de llevat.
Altres espècies fúngiques patògenes humanes amb dimorfisme dependent de la temperatura són Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitides, Sporothrix schenkii, Paracoccidioides brasiliensis, Coccidioides inmitis, Lacazia laboi i Emmansia sp.
Canvi en la disponibilitat de nutrients
En l'espècie Candida albicans es presenta la següent transició de fase: en presència de mitjans rics en nutrients la morfologia és de llevat, mentre que a mitjans pobres en nutrients la forma de creixement és filamentosa miceliar.
Canvis conjunts en la temperatura i la disponibilitat de nutrients o presència de substàncies tòxiques
Tot i que la temperatura semblés ser l'estímul ambiental predominant que dirigeix la transició de hifa (a 22-25 ° C) a llevat (a 37 ° C) i viceversa, hi ha estímuls addicionals que influeixen en el canvi morfològic, com ara la concentració de diòxid de carboni (CO 2), la presència de cisteïna, estradiol o substàncies tòxiques en el medi.
Algunes espècies fúngiques requereixen canvis en ambdós factors ambientals (temperatura i disponibilitat de nutrients) per expressar el dimorfisme. També, altres canvis ambientals, com la presència de metalls o d'agents quelants poden disparar les transicions de fases morfològiques.
Fongs dimórficos patògens d'humans
A continuació es descriuen breument tres exemples de fongs dimórficos patògens per a humans.
Talaromyces marneffei
És una espècie fúngica patògena que pertany a l'phyllum Ascomycota. Presenta dimorfisme depenent de la temperatura: a 25 ° C creix en la seva fase filamentosa com sapròfit, ja 37 ° C mostra morfologia de llevat paràsita.
El fong T. marneffei pot causar una mortal infecció de tot l'organisme; la penicilosis, anomenada així per la seva antiga denominació taxonòmica com Penicillium marneffei.
Formes morfològiques o fases
El fong T.marneffei en la fase hifal o filamentosa, creix en colònies de color blanc grisenc, amb superfície d'aspecte suau i llis. Aquestes colònies van canviant a color marró vermellós amb tons grocs, mentre que la seva superfície adquireix un relleu radiat, amb el revés de color salmó.
En la fase de llevat, T. marneffei desenvolupa petites colònies de color ivori, amb relleu d'aspecte rugós.
reservorios
Els reservoris de T. marneffei són el sòl (en el tròpic i subtrópico, en temporades de pluges, des de maig a octubre), i diverses espècies de rates de l'bambú (Cannomis badius, Rhizomis sinensis, Rhizomis sumatrensis i Rhizomis pruinosis).
hostes
Els hostes comuns de fong patogen T. marneffei són les rates, els humans, els gats i els gossos.
El fong T. marneffei penetra a l'organisme principalment a través de les vies respiratòries. També pot penetrar a través de qualsevol altra via diferent a la digestiva.
manifestacions clíniques
El fong T. marneffei produeix infecció generalitzada o sistèmica oportunista en humans amb immunodeficiència. Afecta inicialment pulmons i després a diferents òrgans per via de la circulació sanguínia. Produeix lesions en forma de pàpules a la pell de coll, cara i tronc.
Candida albicans
El fong Candida albicans pertany a l'phyllum Ascomycota i presenta dimorfisme dependent de la disponibilitat de nutrients.
En Candida albicans les cèl·lules levaduriformes semblen ser les més adequades per a la disseminació sanguínia i factor de virulència. Mentre que s'ha proposat a la fase hifal com la més invasiva en penetració de teixits i colonització d'òrgans.
La transició de llevat a hifa és un procés ràpid, induït per factors ambientals com ara nivells de diòxid de carboni, manca d'oxigen, canvis en el medi nutritiu i en la temperatura.
Mitjançant el pleomorfisme o múltiples canvis de fase, aquest fong pot sobreviure als mecanismes de defensa immunitària del seu hoste. En la fase de llevat la morfologia és de cèl·lules esfèriques o ovoides en petits grups. En la fase hifal o morfologia de fong filamentós, les cèl·lules apareixen allargades, estirades en forma de filaments.
Addicionalment, en la fase de llevat adquireix forma de vida simbiòtica i en la fase hifal es transforma en paràsit patogen.
reservori
El reservori de Candida albicans és l'organisme humà. Està present en la microflora de la pell, al tracte gastrointestinal, a la cavitat bucal i en el sistema genitourinari.
hostes
L'organisme humà funciona com hoste de Candida albicans, la via d'entrada és la pell i les mucoses.
El fong Candida albicans produeix candidiasi o moniliasis, que afecta pell, ungles, mucoses de la boca i mucoses gastrointestinals. En persones inmunosuprimidas la infecció pot transformar-se en sistèmica o generalitzada en tot l'organisme.
Candida albicans és capaç de creuar la barrera sang-cervell. Es reporten taxes de mortalitat de l'40% en infeccions severes amb aquest fong patogen.
Histoplasma capsulatum
Histoplasma capsulatum pertany a l'phyllum Ascomycota. És una espècie fúngica patògena per als humans, que presenta dimorfisme depenent de la temperatura. El fong creix a la terra i sobre mescles de femta d'estornells (Stumus vulgaris), merles (Turdus merula) i de diverses espècies de ratpenats.
El fong Histoplasma capsulatum és freqüent en àrees de descans d'aus i en les coves, àtics o buits d'arbres que habiten ratpenats.
Aquest fong té una àmplia distribució a tot el planeta, excepte a l'Antàrtida. Està freqüentment associat a valls fluvials. Es troba particularment a les valls dels rius Mississipí i Ohio, als Estats Units.
Formes morfològiques o fases
Histoplasma capsulatum presenta creixement filamentós, micelial, en forma de vida sapròfita a terra. A l'infectar animals o humans, desenvolupa la fase de creixement en forma de llevat paràsita a la temperatura corporal de 37 ° C.
La fase morfològica de miceli està formada per hifes. Les colònies són inicialment blanques, cotonoses, i posteriorment es tornen marró fosc amb revés de groc a taronja.
La fase de llevat presenta cèl·lules ovoides, de creixement lent a 37 ° C, que formen colònies de color gris a beix amb aspecte humit i cremós.
reservorios
Els reservoris de Histoplasma capsulatum són els sòls contaminats amb excrements d'aus i de ratpenats, rics en nitrogen.
hostes
Entre els hostes de Histoplasma capsulatum es troben els organismes humans, algunes aus (estornells, merles, tords, gallines, galls dindis, oques), ratpenats, gossos, gats, rosegadors, cavalls i bestiar boví.
Aquest fong té com a vies d'entrada a l'organisme humà la via respiratòria, la percutània (a través de la pell) i les mucoses.
manifestacions clíniques
Els casos d'infecció pulmonar aguda per Histoplasma capsulatum són molt freqüents, amb símptomes com febre, refredat, calfreds, mal de cap, dolor al pit, fatiga, eritema i erupció cutanis.
referències
- Hiten, D., Madhani, G and Fink, GR (1998). The control of filamentous differentiation and virulence in fungi. Trends in Cell Biology. 8 (9): 348-353.
- Nadal, M., García-Pedrajas, M. and Gold, ES (2008). Dimorphism in fungal plant Pathogens. Microbiology Letters. 284 (2): 127-134.
- Navarro-Mendoza, M., Pérez-Arques, C., Múrcia, L., Martínez-García, P., Lax, C.; Sanchis, M. et al. (2018). Components of a new gene family of ferroxidases involved in virulence are Functionally specialized in fungal dimorphism. Nature. Scientific Reports.8: 7660. doi: 10.1038 / s41598-018-26051-x
- Nemecek, JC, Wüthrich, M. and Bruce S. Klein, BS (2006). Global Control of Dimorphism and Virulence in Fungi. Science. 312 (5773): 583-588. doi: 10.1126 / science.1124105
- Zhong, I., Yan; M., Jiang, I., Zhang, Z., Huang, J., Zhang, L. et all. (2019). Mycophenolic Acid es a Promising Fungal Dimorphism Inhibitor to Control Sugar Cane Disease Caused by Sporisorium scitamineum. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 67 (1): 112-119. doi: 10.1021 / acs.jafc.8b04893