Setosphaeria rostrata
|
|
| Setosphaeria rostrata | |
|---|---|
| Klasyfikacja naukowa | |
| Królestwo: | |
| Gromada: | |
| Klasa: | |
| Podklasa: | |
| Zamówienie: | |
| Rodzina: | |
| Rodzaj: | |
| Gatunek: |
S. rostrata
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
Setosphaeria rostrata KJ Leonard (1976)
|
|
Setosphaeria rostrata to odporny na ciepło grzyb o bezpłciowej formie reprodukcyjnej (anamorfa) znanej jako Exserohilum rostratum . Grzyb ten jest powszechnym patogenem roślin, powodującym liści oraz zgniliznę koron i korzeni traw. Występuje również w glebie i tekstyliach w regionach subtropikalnych i tropikalnych. Exserohilum rostratum jest jednym z 35 gatunków Exserohilum , które rzadko występują jako oportunistyczne patogeny ludzi, gdzie jest czynnikiem etiologicznym zapalenia zatok , zapalenia rogówki , zmiany skórne i często śmiertelne zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych. Infekcje wywołane przez ten gatunek najczęściej obserwuje się w regionach o gorącym klimacie, takich jak Izrael, Indie i południowe Stany Zjednoczone.
Wzrost
Setosphaeria rostrata wytwarzają dojrzałe konidia z wyraźną wystającą wnęką. Konidia są proste, zakrzywione lub wygięte, a przegroda nad wnęką jest pogrubiona i ciemna. Ściany są zwykle chropowate i mają kolor od brązowego do oliwkowego, a zazwyczaj jest ich 7–9, jednak niektóre mają 4–14. Exserohilum zazwyczaj wykazują szybki wzrost, tworząc kolonie o ciemnym zabarwieniu. Dwa inne blisko spokrewnione gatunki, E. longirostratum i E. mcginnisii, wykazują wysoką homologię z E. rostratum ; jednakże można je rozróżnić na podstawie morfologii konidiów. Exserohilum ongirostratum charakteryzuje się większymi konidiami (do 228 x 12–19 μm), z 6–16 dystoseptami zakrzywionymi centralnie. W przeciwieństwie do E. mcginnisii ma lekko maczugowate konidia, które są gładkościenne i brązowe i mierzą 44-76 x 11-18 μm z 4-8 distoseptami pozbawionymi ciemnych pasków.
Badania in vitro wzrostu E. rostratum pokazują, że sporulacja jest całkowicie hamowana przez światło w temperaturze 34 ° C (93 ° F), ale nie w niższych temperaturach. Optymalne zarodnikowanie w świetle ciągłym zachodzi w temperaturze 28–31 ° C (82–88 ° F) in vitro . W tych niższych temperaturach sporulacja przechodzi od indukcji konidioforów do tworzenia konidiów. W temperaturze 34 ° C (93 ° F) w świetle ciągłym powstają tylko konidiofory. Zarodnikowanie Exserohilum gatunki można wzmocnić przez wzrost na podłożu celulozowym w celu lepszej identyfikacji w hodowli. W próbkach naturalnie porażonej gleby nakładanie płytek bibułą filtracyjną sprzyja sporulacji i umożliwia wykrywanie przy niskim poziomie populacji.
Ekologia
W 1952 r. Badanie francuskiej Sahary i pustynnej strefy Kizil Koum w Turkiestanie zidentyfikowało szeroką gamę mikromycetów w najwyższych warstwach gleby. Wiele z obecnych gatunków było florą saprofityczną o ciemnej pigmentacji, w tym Helminthosporium , Curvularia , Alternaria i Stemphylium . Helminthosporium była nazwą rodzajową S. rostrata wtedy. Grzyby te występowały głównie w ruchomej warstwie powierzchniowej basenu, stając się coraz rzadsze wraz ze wzrostem głębokości. W okresach suchych Micromycetes w ruchomych warstwach powierzchniowych basenu mobilizowały się pod wpływem wiatru, co odpowiadało za stosunkowo równomierne rozmieszczenie mikroflory powierzchniowej w otaczających regionach. Odkryto, że populacja mikrogrzybów tych powierzchniowych pustynnych gleb i piasków rozwinęła morfologię adaptacyjną, aby chronić je przed niekorzystnymi warunkami glebowymi. Uważa się, że ciemna pigmentacja tych gatunków chroni je przed światłem i wysuszeniem, można ją zobaczyć zarówno w stanie wegetatywnym, jak i reprodukcyjnym. Jak dobrze, zarodniki większości Dematiaceae opisano jako wielokomórkowe, przedzielone poprzecznie w przypadku Helminthosporium , co zwiększa kompartmentalizację i ochronę. Inną wspólną cechą grzybów izolowanych z piasków pustynnych jest ich szybki rozwój i ogromna zdolność reprodukcyjna.
Patofizjologia
Rodzaj Exserohilum obejmuje grzyby dematiaceous powszechnie związane z chorobami liści, a rzadko z grzybicą dziąseł u ludzi i zwierząt . Grzyby z tego rodzaju charakteryzują się obecnością melaniny w ścianach komórkowych, co, jak się uważa, przyczynia się do ich zjadliwości. Wiele Exserohilum to patogeny roślin, które wpływają na wiele gatunków roślin, zwłaszcza traw Poaceae , powodując wyraźne plamy i zarazy liści. Jednak S. rostrata wykazano również, że przeżywa zarówno u gospodarzy ludzkich, jak i zwierzęcych, co wskazuje na wszechstronność patogenną. Chociaż E. rostratum jest rzadką przyczyną infekcji u ludzi, gatunek ten może powodować szereg chorób, w tym alergiczne grzybicze zapalenie zatok, infekcje skóry i tkanki podskórnej, choroby inwazyjne, a czasami keratomykozę i zapalenie rogówki. Zakażenia inwazyjne i skórne wywołane przez Exserohilum występują częściej u osób z niedoborem odporności lub upośledzoną odpornością; obejmują one zakażenia zatok, płuc, wyściółki serca i kości. Natomiast miejscowy uraz jest czynnikiem predysponującym do infekcji skóry i rogówki. Zgłaszano również zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych i zapalenie stawów obwodowych w związku z ekspozycją na zanieczyszczone leki podawane dooponowo.
Czynniki wirulencji związane z patogennością E. rostratum nie są dobrze poznane. E. rostratum to melanizowany grzyb zdolny do rozwoju w temperaturach ssaków. U innych grzybów chorobotwórczych melanina jest dobrze znanym czynnikiem wirulencji, który, jak się uważa, przyczynia się do zjadliwości poprzez ochronę organizmu przed układem odpornościowym żywiciela. Wytwarzanie melaniny było również związane z lekoopornością na polieny i echinokandyny, ale nie na azole, dlatego worykonanol jest skuteczny w leczeniu zakażeń grzybiczych.
Feohyfomikoza skórna
Znanych jest kilka przypadków pierwotnej grzybicy skórnej wywołanej przez E. rostratum . W większości przypadków pacjenci mieli obniżoną odporność, kilkoro chorych dzieci miało ostrą białaczkę limfoblastyczną (ALL). W jednym przypadku u trzyletniego chłopca z ALL rozwinęła się pojedyncza bezbolesna martwicza zmiana na lewym przedramieniu, która szybko powiększyła się do średnicy 5 cm w ciągu 24 godzin. Ta zmiana wystąpiła w miejscu skóry na ramieniu, gdzie dzień wcześniej pokryta gazą drewniana szyna zabezpieczała linię dożylną. W innym przypadku u 8-letniego chłopca z ALL rozwinęła się gorączka neutropeniczna z ectyma gangrenosum, zajęciem zatok i płuc również z powodu zakażenia dożylnego. Przypadki skórnej phaeohyphomycosis u dorosłych występowały głównie u pacjentów z obniżoną odpornością. Istnieje jednak kilka przypadków pozornie zdrowych pacjentów, u których rozwinęła się phaeohyphomycosis. Jeden taki przypadek dotyczył 55-letniej kobiety, u której po użądleniu przez meduzę pojawiły się pęcherzyki krwotoczne. Inny przypadek dotyczył 22-letniego mężczyzny z pęcherzami krwotocznymi.
Infekcja rogówki
W 2012 roku opis przypadku rogowacenia u zdrowego 46-letniego rolnika wykazał E. rostratum jako przyczynę zakażenia rogówki po incydencie miejscowego urazu materią roślinną. W badaniu okulistycznym stwierdzono centralne owrzodzenie rogówki o średnicy około 8 mm z szaro-białą martwicą, pierzastymi krawędziami i rozlanym obrzękiem rogówki oka prawego.
Zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych
W 2012 r. E. rostratum była odpowiedzialna za ogólnokrajową epidemię grzybiczego zapalenia opon mózgowych w Stanach Zjednoczonych, spowodowaną zanieczyszczonymi zastrzykami kortykosteroidów z New England Compounding Center (NECC) w Framingham w stanie Massachusetts. Na dzień 23 października 2013 r. było łącznie 751 zarażonych osób i 76 zgonów. Trzysta dwadzieścia pięć osób miało infekcje rdzenia kręgowego lub przykręgosłupowego, z których 233 miało zapalenie opon mózgowych, a reszta miała infekcje przykręgosłupowe lub stawy obwodowe. W tym incydencie E. rostratum stał się wysoce zjadliwy u żywiciela po zaszczepieniu grzyba kręgosłupa. Wstrzyknięcie octanu metyloprednizolonu (MPA) bez środków konserwujących powodowało ograniczoną odpowiedź immunologiczną w miejscu szczepienia, umożliwiając w ten sposób grzybowi wywołanie śmiertelnej martwiczej choroby mózgu. Pośmiertna analiza mikroskopowa wykazała również, że E. rostratum był angioinwazyjny, wywołując odpowiedź zapalną z przewagą neutrofili.
Diagnoza i leczenie
W czasie wybuchu zapalenia opon mózgowych w USA w 2012 r. niewiele było wiadomo o E. rostratum , w tym o metodach diagnozowania i leczenia zakażonych osób. Tylko 30% z 372 próbek pacjentów wysłanych do Centrów Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC) wykazało PCR dowód infekcji grzybiczej. Zaproponowano testy β-D-glukanu jako potencjalną metodę wczesnego wykrywania. Test β-D-glukanu wykrywa (1,3)-β-D-glukan, główny składnik ścian komórkowych wielu grzybów, uwalniany podczas wzrostu komórki. W przypadku 44-letniego mężczyzny test na galaktomamanie z powodzeniem umożliwił wczesne wykrycie E. rostratum . Jednak w kolejnym badaniu pozytywne wyniki wczesnego wykrywania E. rostratum nie zostały pomyślnie powtórzone.
Skuteczne leczenie kliniczne zakażeń wywołanych przez Exserohilum jest nadal bardzo rzadkie. Niedawne przypadki zapalenia zatok i infekcji skórnych donoszą o pomyślnych wynikach leczenia amfoterycyną B, itrakonazolem i/lub worykonazolem. Chociaż E. rostratum jest wrażliwy na amfoterycynę B, powszechny środek przeciwgrzybiczy, poważne i potencjalnie śmiertelne skutki uboczne tego leku ograniczają jego stosowanie u niektórych pacjentów, zwłaszcza w starszym wieku. Niedawne badanie przesiewowe środków przeciwgrzybiczych pod kątem zmiany przeznaczenia leków sugeruje, że triazole pozakonazol i lanokonazol są użytecznymi środkami alternatywnymi w leczeniu E. rostratum infekcja. Pozakonazol jest bardzo silny i może być przyjmowany doustnie w celu przedłużonego leczenia infekcji niezwiązanych z ośrodkowym układem nerwowym, takich jak septyczne stawy. Wykazano również, że przekracza barierę krew-mózg, a zatem ma potencjał również w leczeniu infekcji OUN.
Zastosowania biotechnologiczne
Exserohilum rostratum jest włączany do technologii zwalczania Cyperus iria , pospolitego chwastu na polach ryżowych Azji Południowo-Wschodniej. Badanie wykazało, że E. rostratum może potencjalnie działać jako środek kontroli biologicznej włączony z bentazonem w celu zwalczania chwastów na polach ryżowych. Gatunek ten został również zaproponowany jako środek przeciwmalaryczny. E. rostratum jest endofitycznym szczepem grzyba gatunku Stemona . Z tych kultur wyizolowano monocerynę i 11-hydroksymonocerynę, które mają zastosowanie w lekach przeciwmalarycznych.