Aspergillus: sēņu ģints, bioloģija, veselības un rūpnieciskā nozīme

Aspergillus: plaša sēņu ģints, tās bioloģija, veselības riski un rūpnieciskā nozīme — patogēni, toksīni, kontaminācija un biotehnoloģiskie pielietojumi pārtikā un medicīnā.

Aspergillus ir liela sēņu ģints, kas pieder pie Ascomycota dzimtas. Pastāv vairāki simti sugu vai tipu, no kuriem dažas ir nozīmīgas medicīnā, zinātnē un rūpniecībā. Tās parasti aug kā pelējums, bieži uz organiskām virsmām un augiem. Sēnes reproducējas galvenokārt bezdzimuma sporu (konīdiju) veidā, kuras veido īpašas struktūras, ko sauc par aspergilu (konidioforu galiņš ar sporu ķekaru). Aptuveni trešdaļai sugu ir arī zināmas dzimumvairošanās formas (teleomorfi), kas dažkārt tika aprakstītas citos ģintos vai dzimtas nosaukumos.

Bioloģija un morfoloģija

Aspergillus sugas ir galvenokārt aerobas, ar septētām hifām un raksturīgām konidioforu struktūrām, uz kurām veidojas sīkas, bieži daudzkrāsainas konīdijas (sporas). Konidiofori var atšķirties pēc izmēra, forman un sporu izvietojuma — šie morfoloģiskie pazīmju komplekti tiek izmantoti sugu identificēšanai. Dažām sugām attīstās arī sclerocīdi vai viegli iegulošas struktūras, kas palīdz izdzīvot nelabvēlīgos apstākļos. Seksualitāte (ja tā pastāv) var notikt zemās temperatūrās vai specifiskos vides apstākļos; šie posmi dažkārt nosaukti ar citiem ģints nosaukumiem (piem., Neosartorya, Eurotium), taču mūsdienu taksonomijā sugas bieži sasaista vienā sistēmā.

Ekoloģija un izplatība

Aspergillus sugas sastopamas gandrīz visur, kur ir skābeklis: augsnē, kompostā, zāļu un koksnes virsmās, uz graudiem un pārtikas produktiem, kā arī iekštelpās (putekļos un ventilācijas sistēmās). Tās ir nozīmīgas organiskā materiāla sadalītājas — palīdz atbrīvot barības vielas ekosistēmā. Dažas sugas ir pielāgojušās uzglabātiem pārtikas produktiem un graudiem, radot ekonomiskus zaudējumus un pārtikas drošības riskus.

Medicīniskā nozīme un veselības riski

Aspergillus sugas var izraisīt plašu slimību spektru cilvēkiem un dzīvniekiem. Vairāk nekā 60 sugu tiek uzskatītas par medicīniski nozīmīgām, taču visbiežāk slimības izraisa neliels skaits sugu, piemēram, A. fumigatus, A. flavus, A. niger un A. terreus.

• Alerģiskas reakcijas: piemēram, alerģiska bronhopulmonāla aspergiloze (ABPA), astmas saasinājumi un alerģiska sinusa iekaisuma forma.
• Lokālas infekcijas: ādas infekcijas, ārējās auss (otitis externa) un trūces vai traumām piesaistītas brūces.
• Fungālas masas (aspergilloma): sēņu "bumba" plaušu dobumos, kas var izraisīt asiņošanu.
• Invazīva aspergiloze: smaga, dzīvību apdraudoša infekcija imūnsupresētiem pacientiem (piem., pēc transplantācijām, ķīmijterapijas, pie smagas neitropēnijas). Invazīva forma var izplatīties no plaušām uz citiem orgāniem.

Diagnostikā izmanto mikrobioloģisku kultivēšanu, mikroskopiju, antigēnu testus (piem., galaktomannāna tests), PCR un radioloģiskus attēlus (CT), kur bieži redzams raksturīgais "halo sign" agrīnās invāzijas posmā. Ārstēšanai parasti izmanto pret­sēnīšu līdzekļus, piemēram, vorikonazolu kā pirmās izvēles medikamentu invazīvai aspergilozei; citām situācijām var piemērot amphotericīnu B, triazolus vai echinokandīnus, kā arī nepieciešamības gadījumā ķirurģiju.

Pārtikas drošība un mikotoksīni

Dažas Aspergillus sugas ražo ļoti toksiskas vielas — mikotoksīnus, kas apdraud cilvēku un dzīvnieku veselību un pārtikas drošību. Piemēram:

• Aflatoksīni (galvenokārt A. flavus un A. parasiticus) — ļoti hepatotoksiski un karcinogēni, bieži saistīti ar piesārņotiem riekstiem, graudiem un sieriem.
• Ohratoksīni (dažas Aspergillus sugas) — ietekmē nieru funkciju un var būt kancerogēni.

Kontrole pārtikas ražošanā, pareiza uzglabāšana, mitruma regulēšana un regulāra pārbaude ir būtiskas, lai samazinātu mikotoksīnu risku.

Rūpnieciskā un biotehnoloģiskā nozīme

Daudzas Aspergillus sugas tiek izmantotas biotehnoloģijā un rūpniecībā:

• A. niger — plaši lietots citronskābes ražošanā un komerciālai enzīmu (amilāzes, proteāzes, pektināzes) sintēzei.
• A. oryzae — tradicionāli izmantots pārtikas fermentācijai (sake, sojas mērces, miso); drošāka forma fermentācijas procesiem.
• A. terreus — avots statīnu ražošanā (piem., lovastatīns), kā arī citiem farmaceitiskiem savienojumiem.

Ar Aspergillus saistītās tehnoloģijas ietver enzīmu ražošanu, bioķīmisko savienojumu biosintēzi, ģenētiskās inženierijas risinājumus un fermentācijas procesos balstītus produktus. Caurspīdīgums kultivēšanā, ātra augšana un labi izpētīti metabolisma ceļi padara šīs sēnes par vērtīgu rīku biotehnoloģijā.

Diagnostika, ārstēšana un profilakse

Pretošanās un profilakse ietver:

• imūnsupresēto pacientu aizsardzību (HEPA filtrācija, telpu gaisa kvalitātes kontrole hospitalizācijas laikā);
• pārtikas un graudu pareizu uzglabāšanu, mitruma kontroli;
• cietu virsmu un ventilācijas sistēmu uzraudzību iekštelpās;
• ātru diagnostiku un atbilstošu antifungālu terapiju uzsākšanu, it īpaši riska pacientiem.

Laboratorijās ar potenciāli toksīgām sugām jāievēro atbilstoši bioslīmeņa drošības pasākumi (bieži BSL-2 vai augstāks, atkarībā no sugas un darba rakstura).

Taksonomija un biežāk minētās sugas

Ģints ir taksonomiski sarežģīta, un sugu skaits, nosaukumi un grupējumi ir mainījušies, jo sekvencēšanas tehnoloģijas ļāvušas labāk atšķirt tuvās formas. Starp zināmākajām un cilvēkam nozīmīgākajām sugām ir A. fumigatus (invazīvas aspergilozes biežākais izraisītājs), A. flavus (aflatoksīnu ražotājs), A. niger (industrijā plaši izmantots un reizēm saistīts ar virspusējām infekcijām), A. terreus (farmaceitiski nozīmīgs), un A. oryzae (pārtikas fermentācijās lietots).

Aspergillus sugu daudzveidība padara tās gan par nozīmīgām draudētāju avotiem medicīnā un pārtikas drošībā, gan par neaizvietojamu resursu rūpnieciskajās un biotehnoloģiskajās lietojumprogrammās. Sapratne par to bioloģiju, diagnostiku un kontroles pasākumiem ir svarīga veselības, lauksaimniecības un ražošanas nozarēs.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir Aspergiluss?

J: Kur bieži aug Aspergillus?

J: Ko Aspergillus veido struktūrā, ko sauc par aspergilu?

Vai visi Aspergillus veidi spēj vairoties dzimumdzīvi?

J: Kur parasti sastopamas Aspergillus sugas?

J: Vai Aspergillus sugas ir svarīgas medicīnā un rūpniecībā?

J: Vai Aspergillus var izraisīt infekciju cilvēkiem un dzīvniekiem?

Meklēt pēc burta