Чудеса, на которые способны грибы

  • Кэт Адамс
  • BBC Earth

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Thinkstock

Пусть их небольшие размеры вас не обманывают: грибы способны на настоящие чудеса. Корреспондент BBC Earth собрал шесть удивительных фактов о жизни грибов.

Грибы дали человеку алкоголь

Невозможно написать оду грибам, начав не с алкоголя.

Одна из групп грибов — дрожжи — вырабатывает энергию в процессе ферментации, побочными продуктами которой являются углекислый газ и спирт.

Для большинства микроорганизмов спирт — это яд, но дрожжи сумели выработать толерантность к высоким градусам в процессе эволюции.

Ценить богатые питательными веществами и не содержащие губительных бактерий напитки человечество научилось примерно 10 тысяч лет назад, задолго до изобретения пастеризации и холодильников.

Некоторые ученые, в частности биомолекулярный археолог Патрик Макгаверн, даже считают, что наши предки начали выращивать и хранить зерновые культуры не потому, что им было нужно больше хлеба, а ради спирта.

Макгаверн — научный директор Биомолекулярно-археологического проекта по кулинарии, ферментированным напиткам и здравоохранению в музее Пенсильванского университета в США. Он обнаружил, что навязчивый интерес к алкоголю появился у человека куда раньше, чем принято считать. Ученый секвенировал ДНК дрожжей из древнеегипетских сосудов для вина, возраст которых превышает 5 тысяч лет (эти дрожжи оказались предками современных ферментационных дрожжей Saccharomyces cerevisiae). В Китае Макгаверн нашел свидетельства того, что люди производили спиртное еще раньше — более 9 тысяч лет назад, то есть задолго до изобретения колеса. Такие вот были приоритеты.

Грибной ветер

Помимо производства безумного количества дрожжей грибы умеют вызывать ветер.

В каком-то смысле гриб похож на фрукт, висящий на дереве. Шляпка гриба полна спор, как фрукт — семян. Однако в отличие от дерева, большая часть гриба скрыта под землей. Грибница формирует сеть, соединяющую грибы на поверхности.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Плесень — это тоже грибы

Грибам нужно, чтобы их споры разлетались на как можно большее расстояние; тогда потомство не будет конкурировать со своими «родителями» за питательные ресурсы. При этом рассчитывать на помощь животных в путешествиях на большие расстояния грибы не могут. Им приходится полагаться на себя и использовать имеющиеся ресурсы. Главный из них — вода.

Когда приходит время распылять споры, грибы выпускают водяной пар, таким образом охлаждая вокруг себя воздух. Потоки воздуха создают подъемную силу, которая может унести споры на расстояние до 10 сантиметров во все стороны.

Грибы порождают зомби

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Ветер — это еще что. Некоторым грибам под силу породить настоящий ходячий кошмар.

Грибы вида Ophiocodyceps, живущие в тропических лесах, селятся в мозгу муравьев-древоточцев. Тайский гриб Ophiocordyceps unilateralis заставляет муравья совершать хаотичные движения, из-за чего насекомое падает с листвы на землю. После этого гриб велит муравью взобраться на ствол дерева на высоту чуть меньше метра — то есть туда, где созданы идеальные по температуре и влажности условия для роста гриба.

Он контролирует не только высоту, на которую поднимается муравей, но и направление — обычно это северо-северо-запад. Обычно муравьи не жуют листья с дерева, однако насекомые, пораженные грибами, начинают их грызть. Причем поедать листья зомби-муравьи начинают ровно в полдень — факт, достойный научной фантастики.

В этом необычном положении муравей умирает. В посмертном окоченении челюсти насекомого продолжают стискивать лист, поскольку мышцы муравья атрофируются из-за прорастающего сквозь голову гриба. Тело остается в такой позе до двух недель. Гриб, тем временем, готовится к размножению. Наконец, он осыпает своими спорами здоровых муравьев, которые, ни о чем не подозревая, продолжают добывать пищу, чтобы отнести ее в свои гнезда в древесной кроне.

Цикл зомбификации повторяется.

Этот вид грибов отточил свое мастерство зомбификации до высочайшего уровня. Оно вдохновило создателей фильмов и видеоигр, а также инициировало краудфандинговую кампанию по поиску генов, отвечающих за управление муравьем.

Кто же не любит истории про зомби?

Грибы быстрее пуль

Когда речь заходит о скорости выставления потомства из дома, грибам нет равных среди живых организмов.

Споры навозного гриба Pilobolus crystallinus летят быстрее пуль и любых живых организмов на нашей планете.

С виду Pilobolus не похож на обычный гриб. Он напоминает крошечную прозрачную змейку со шляпой-котелком на голове. Эта шляпка — мешок со спорами, и гриб умеет ее отстреливать, причем максимальная скорость движения мешка со спорами может достигать 25 метров в секунду, а ускорение — 1,7 миллиона метров в секунду в квадрате. Для сравнения, американская ракета «Сатурн-5», которая использовалась при запуске второй лунной миссии «Аполлон-8», разгонялась не быстрее 40 метров в секунду в квадрате.

Автор фото, Jason Hollinger CC by 2.0

Подпись к фото,

У этого гриба 28 тысяч вариантов пола

Неудивительно, что в англоязычном мире этот гриб называют «шляпометом».

Если захотите сравнить эту навозную пушку с огнестрельным оружием, предлагаем вашему вниманию замечательный сюжет программы Earth Unplugged.

Спойлер: да, споры Pilobolus летят быстрее пули и дроби.

28 тысяч вариантов пола

Сейчас мы утешим всех, кто когда-либо отчаянно пытался отыскать любовь всей своей жизни в море посредственных вариантов. Все было бы гораздо хуже, будь вы грибом щелелистником в поисках своей половинки.

Да, некоторые грибы сексуальной фантазией не отличаются. У дрожжей всего два пола, которые определяются с помощью половых генов — назовем их тип 1 и тип 2. Дрожжи первого типа могут скрещиваться с дрожжами второго, то есть с половиной всей дрожжевой цивилизации.

Недостаток такой схемы заключается в том, что индивид сексуально совместим со своими братьями или сестрами. Если других грибов поблизости нет, то они могут произвести потомство — но отпрыски от такого союза будут недостаточно генетически разнообразными.

Щелелистники обыкновенные подходят к делу иначе. У этих распространенных грибов каждый половой ген может иметь сотни вариаций. Чтобы быть сексуально совместимыми, два гриба должны иметь разные версии обоих генов. Другими словами, каждый ген партнера должен быть другого «пола». 28 тысяч полов кажутся излишними, но генетическое разнообразие помогает лучше реагировать на возникающие угрозы. Угрозы могут быть экологическими — засуха или пожар — и биологическими. К последним относятся паразиты.

Автор фото, Silver Leapers CC by 2.0.jpg

Подпись к фото,

Деликатесные грибы-лобстеры

Грибные паразиты, на самом деле, могут быть деликатесами — взять гипоцимес млечниковый. Он растет на обычных грибах, окрашивая их в красноватый оттенок, похожий на цвет вареного лобстера. Выглядит такой франкенгриб довольно странно, но ценится высоко — в районе 50 долларов за килограмм.

Самый большой живой организм на Земле — это грибница

Наконец, ничто живое не может сравниться с грибами по размерам. В американском штате Орегон есть опёнок темный, который простирается на 10 квадратных километров. Его возраст — от 1900 до 8650 лет. Однако, несмотря на поистине гигантские размеры, обнаружить гриб смогли лишь в XXI веке.

Опёнок темный растет в основном под землей. Этот вид — древесный паразит, он заражает живые деревья белой гнилью и существует в основном в виде трубчатых нитей — гифов. Гифы разрастаются в подземную сеть, соединяющую корни деревьев.

Сами грибы мы видим только тогда, когда наступает время размножения. Если бы грибы не вели половую жизнь, мы могли бы и не подозревать об их существовании.

Ученые смогли выяснить, что грибница опят способна достигнуть настолько гигантских размеров, лишь с появлением технологии секвенирования ДНК. После анализа образцов ДНК грибов в этом районе ученые поняли, что все опята генетически идентичны.

С помощью этого же метода исследователи начали изучать колонии микроскопических грибов, обитающих в почве и воде, в растениях и животных и даже в самом воздухе. Скорость, с которой специалисты обнаруживают все новые виды грибов, заставила их оценить общее количество этих видов на Земле в более чем пять миллионов.

На какие еще невероятные подвиги способны пока что не известные нам грибы?

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Earth.

Грибные споры нашли путь из легких в мозг через лимфоузлы

Вдыхание спор грибов Cryptococcus neoformans может вызвать смертельно опасный менингоэнцефалит. Как сообщается в статье в PLoS Pathogens, споры используют макрофаги хозяина, чтобы попасть из легких в головной мозг. Вдыхание другой жизненной формы C. neoformans, дрожжей, не приводит к менингоэнцефалиту, поскольку дрожжи не способны проникнуть в нужные клетки.

Криптококки (род Cryptococcus) — довольно близкие родственники съедобных шляпочных грибов, однако заметно отличаются от них жизненными формами. Их у криптококков две: дрожжи и споры. Криптококки (в частности, вид Cryptococcus neoformans) встречаются повсеместно — в пыли, грязи и птичьем помете. Они поражают многих животных, в том числе человека. Как правило, организм со здоровым иммунитетом легко справляется с этой грибной инфекцией, но бывают и исключения, когда даже внешне крепкие индивиды после вдыхания криптококков погибают от менингоэнцефалита — воспаления оболочек мозга и вещества самого органа. Какая форма чаще вызывает менингоэнцефалит, дрожжи или споры, и почему, выяснили исследователи из Висконсинского университета в Мадисоне под руководством Кристины Халл (Christina M. Hull).

Работу проводили на мышах линии C57Bl/6 — самцах и самках в возрасте от шести до 12 недель. В каждой экспериментальной группе было от трёх до 12 животных. Части грызунов вводили споры C. neoformans, части — дрожжевую форму гриба. Ввод осуществляли одним из трех способов: через ноздри (интраназально, имитируя вдыхание), в хвостовую вену (в кровь) и в трахею (чтобы понять, нет ли для гриба преимущества в интраназальном введении в дыхательные пути). Два раза в сутки состояние животных оценивали, и если они проявляли признаки болезни (взъерошенный мех, затрудненное передвижение, потеря более 20 процентов массы), их подвергали эвтаназии. За каждой группой мышей следили 100 дней или меньше, если они погибали раньше этого срока.

Оказалось, что после введения спор криптококка через ноздри в течение ста дней все грызуны умирают от менингоэнцефалита, но если таким же способом вводить дрожжи, все мыши выживают. При инфицировании через трахею картина аналогичная, а при инъекции клеток гриба в кровь к концу стодневного срока погибают и те, кто получил споры, и те, кому ввели дрожжи. Последнее неудивительно: кровь циркулирует по всему организму, криптококки в ней должны рано или поздно достигнуть мозговых оболочек, ведь в них тоже есть сосуды. Получается, что из легких в кровь выбираются споры, но не дрожжевые клетки. Один из возможных путей — переход в связанные с легкими лимфатические узлы. Эксперименты с введением через нос различных жизненных форм криптококков, экспрессирующих флуоресцентные белки GFP или mCherry (каждая линия вырабатывала какой-то один из них, притом в одном организме дрожжи по цвету всегда отличались от спор), подтвердили это. Из легких в ближайшие лимфоузлы попадали споры C. neoformans, но не дрожжи.

Миграцию в указанном направлении совершают клетки иммунной системы — альвеолярные макрофаги. Они поглощают чужеродные объекты путем фагоцитоза. Отдельная серия экспериментов, в которой макрофаги мышиных легких «кормили» клетками криптококков, показали, что те фагоцитируют только споры. Кроме того, ученые определили разновидность макрофагов, ответственных за перенос спор криптококка в лимфоузлы. Ими оказались CD11c+ клетки. Искусственное снижение их числа (сначала их делали особо восприимчивыми к дифтерийному токсину, потом вводили этот токсин в брюшную полость мышей, и CD11c+ макрофаги погибали) мешало спорам Cryptococcus neoformans попасть к мозговым оболочкам и вызвать менингоэнцефалит. Наконец, ученые определили, что смертельное заболевание могут спровоцировать и споры-потомки неопасных разновидностей дрожжей-криптококков. Это возможно благодаря «перетасовке» генов, которая происходит при образовании спор из дрожжевых клеток путем мейоза. Зная все это, говорят авторы статьи, будет проще разрабатывать методы борьбы с вызванным криптококками менингоэнцефалитом и определять риск развития этого заболевания у отдельных индивидов.

Если говорить не только о млекопитающих, а обо всех жертвах криптококков, то наличие легких не обязательное условие поражения мозга этими грибами. Криптококковый менингоэнцефалит можно вызвать и у рыб. В 2015 году весь процесс инфицирования сняли на видео у почти прозрачной рыбки данио-рерио (Danio rerio).

Светлана Ястребова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Разница между бактериальными эндоспорами и спорами грибов

Ключевое различие между бактериальными эндоспорами и спорами грибов заключается в клеточной организации двух типов спор. Бактериальные эндоспоры представляют собой спящие структуры, присутствующие в прокариотических бактериях. Грибковые споры представляют собой репродуктивные структуры, присутствующие у эукариотических грибов.

Бактериальные эндоспоры присутствуют внутри бактериальных клеток и представляют собой спящие структуры, способные выжить в суровых условиях окружающей среды. Следовательно, эти эндоспоры прорастают, когда выполняются подходящие условия окружающей среды. Напротив, грибковые споры представляют собой экзоспоры, которые выделяются наружу для спорообразования.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные различия
2. Что такое бактериальные эндоспоры
3. Что такое грибковые споры
4. Сходства между бактериальными эндоспорами и грибковыми спорами
в табличной форме
6. Резюме

Что такое бактериальные эндоспоры?

Бактериальные эндоспоры являются прокариотическими по своей природе и присутствуют в спорообразующих бактериях, таких как Bacillus, Clostridium, и т. д. Это спящие структуры бактерий, которые выживают в экстремально суровых условиях окружающей среды, таких как колебания температуры, радиация и условия токсичности. Весь процесс спорообразования происходит в разные фазы.

Спороношение

Это процесс образования спор. Между фрагментами ДНК, покрывающими эндоспору, образуется двойная мембрана. Затем эти мембраны синтезируют пептидогликан. Дипиколинат кальция также включается в развивающуюся предспору. Кератиноподобный белок образует оболочку спор. После бактериальной деградации спора высвобождается. Прорастание происходит только при соответствующих условиях.

Рисунок 01: Бактериальная эндоспора

Прорастание

Стенка споры разрушается во время прорастания, и образуются новые вегетативные клетки. Разрушение споровой стенки происходит физическими, химическими или радиационными методами. Затем эта сформировавшаяся вегетативная клетка способна к росту и размножению. Вегетативная клетка появляется как вырост эндоспоры во время прорастания.

Что такое споры грибов?

Споры грибов имеют эукариотическое происхождение. Споры присутствуют в качестве репродуктивных структур у грибов. Эти споры являются экзоспорами, и в зависимости от разных классов экзоспоры имеют разные названия, такие как аскоспоры, базидиоспоры, зооспоры и т. Д. Споры грибов микроскопичны и различаются по размеру, форме, цвету и способу высвобождения. Споры обычно распространяются по воздуху или в виде капель. Некоторые выпускают в определенные сезоны или в течение всего года.

Рисунок 02: Споры грибов

Споры грибов имеют промышленное значение, поскольку они могут вызывать многие грибковые инфекции растений. К ним относятся распространенные патогены растений, такие как Botrytis cinerea и Cochliobolus heterostrophus. Споры некоторых грибов действуют как кожные аллергены.

Каковы сходства между бактериальными эндоспорами и грибковыми спорами?

  • Оба являются микроскопическими структурами.
  • И бактериальные эндоспоры, и грибковые споры способны к размножению и росту.

В чем разница между эндоспорами бактерий и спорами грибов?

Бактериальные эндоспоры против грибковых спор

Бактериальные эндоспоры представляют собой спящие структуры, присутствующие в прокариотических бактериях. Споры грибов представляют собой репродуктивные структуры, присутствующие в эукариотических грибах.
 Тип споры
Эндоспора зарождается внутри. Споры грибов выходят наружу. Следовательно, они являются экзоспорами.
Структура
Эндоспора имеет толстую структуру со споровой оболочкой. Споры грибов различаются по размеру, форме и цвету.
 Наличие дипоколината
В эндоспорах присутствует дипоколинат. Дипоколинат отсутствует в спорах грибов.
Термостойкость
У эндоспор высокая термостойкость. Термостойкость Низкая в грибковых спорах.
Химическая и радиационная стойкость
Эндоспоры устойчивы к химическим веществам и радиации. Споры грибов менее устойчивы к химическим веществам и радиации.
  Примеры
Bacillus, Clostridium и т. д. производят эндоспоры. Aspergillus, Penicillium, плесень, дрожжи, продуцируют грибковые споры.

Резюме – Эндоспоры бактерий и споры грибов

Эндоспоры бактерий и споры грибов представляют собой две особые структуры, участвующие в размножении и росте бактерий и грибов соответственно. Бактериальные эндоспоры существуют как встроенные структуры. Когда бактерии подвергаются суровым условиям, вегетативная клетка бактерии деградирует, но эндоспора выживает. Когда условия прорастания оптимальны, после спорообразования образуются вегетативные клетки. Напротив, споры грибов представляют собой экзоспоры, которые могут воспроизводиться при попадании в окружающую среду. В этом разница между эндоспорами бактерий и спорами грибов.

Ссылка:

1. «Бактериальные эндоспоры». Бактериальные эндоспоры | Кафедра микробиологии. Доступно здесь
2. «Что такое грибковые споры?» Что такое грибковые споры? – Вустерский университет. Доступно здесь  

Изображение предоставлено:

1. «Споры дождевых шариков в стереоскопическом СЭМ, увеличение 5000x». Автор SecretDisc — собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia.  
2. «Диаграмма эндоспор». Автор Alayna5231. (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia

Bacterial Spores — StatPearls — NCBI Bookshelf

Определение/Введение

Бактериальные виды обладают различными механизмами адаптации к суровым условиям окружающей среды. Одним из наиболее распространенных механизмов выживания бактерий является образование спор для защиты от агентов, разрушающих окружающую среду. Бактериальные споры являются наиболее спящими формами бактерий, поскольку они демонстрируют минимальный метаболизм и дыхание, а также сниженную выработку ферментов.

Как правило, грамположительные бактерии наиболее известны тем, что производят внутриклеточные споры, называемые эндоспорами, в качестве механизма выживания. Эндоспоры представляют собой сильно втягивающиеся и толстостенные структуры, образующиеся внутри бактериальных клеток. Чаще всего это вида Bacillus , а также вида Clostridium для создания эндоспор. B. cereus  является представителем вида Bacillus и хорошо известен своей способностью вызывать болезни пищевого происхождения в результате того, что его споры выживают при различных температурах. Точно так же споры C. perfringens представляют собой кислоторастворимые белки, демонстрирующие высокую устойчивость к химическим веществам и теплу.[2]

Эндоспоры могут сопротивляться инактивации при обработке этанолом.[3] Они также могут выдерживать высокие температуры до 150 ° C, что делает определенные грамположительные виды термостойкими. Кроме того, бактериальные споры могут проявлять типичные признаки жизнеспособности при температурах, близких к абсолютному нулю. Эндоспоры устойчивы к химическим веществам, например трифенилметановым красителям, и могут даже защищать бактериальные клетки от ультрафиолетового излучения, экстремальных градиентов рН, засухи и истощения питательных веществ.

Эндоспоры прорастают обратно в вегетативные клетки (активные бактериальные клетки, подвергающиеся метаболизму), когда окружающие условия окружающей среды благоприятствуют росту и размножению бактерий. Некоторые стимуляторы возвращают бактериальные клетки в их активные вегетативные клетки, такие как оптимальная температура, близкая к температуре тела, и диффузия питательных веществ и воды через стенки бактериальных клеток за счет изменения их поверхностного натяжения.

Процесс спорообразования многоэтапный. Он начинается с репликации бактериальной ДНК, за которой следует образование предспоры, что, по определению, представляет собой защемление клеточной плазматической мембраны между реплицированной хромосомой. Затем между внутренней и внешней мембраной образуется кора за счет расширения второй клеточной мембраны, заключающей предспору с кальцием и дипиколиновой кислотой. Наконец, внешняя споровая оболочка окружает эндоспору перед ее высвобождением.

Микроскопическое исследование для определения морфологии эндоспор включает методы дифференциального окрашивания, такие как малахитовый зеленый и методы флуоресцентного окрашивания. Окрашивание образцов покоящихся бактерий малахитовым зеленым в качестве основного красителя и сафранином в качестве противодействующего красителя приводит к появлению овальных зеленых эндоспор, заключенных внутри розовых вегетативных бактериальных клеток. Внутри бактериальной клетки эндоспоры располагаются по-разному. Например, центральные эндоспоры расположены в середине бактериальной клетки, а терминальные эндоспоры появляются на конце. Существует также субтерминальный тип эндоспор, который появляется между серединой и концом клетки.[6]

Несмотря на свою крепкую и устойчивую природу к угрозам окружающей среды, эндоспоры могут пострадать от определенных факторов искоренения. В 17 веке Джон Тиндалл, известный европейский физик, открыл тиндаллизацию. Последний представляет собой процесс нагревания жидкостей и предметов при температуре от 80 до 100°С в течение 30 минут; затем образец инкубируют. Процедуру повторяют три дня подряд. Принцип последовательного нагревания в течение трех дней заключается в том, что нагревание эндоспор в первый раз приводит к их превращению в вегетативные клетки, убитые повторяющимся нагреванием во второй и третий дни.

Проблемы, вызывающие озабоченность

Биологическое оружие сибирской язвы (биотерроризм)

B. anthracis – это грамположительные спорообразующие бактерии, которые обычно встречаются в почве эндемичных районов. Это один из наиболее распространенных агентов, используемых в биологической войне. Многие факторы делают B. anthraci хорошим биологическим оружием. Его эндоспоры могут быть помещены в пищу, воду, порошок и спреи, распространяя инфекцию сибирской язвы без чьего-либо ведома, поскольку эндоспоры микроскопичны, их нельзя попробовать на вкус или почувствовать. В 2001 году споры сибирской язвы использовались в качестве биологического оружия в США. Они распространялись в письмах, доставляемых почтовой системой США, распространяя инфекцию сибирской язвы среди 22 почтовых курьеров и клиентов. Биотеррористические атаки сибирской язвы могут принимать несколько других форм. Эндоспоры B. anthracis могут попадать в пищу и воду, распыляться с воздуха или с высоких зданий или даже переноситься на одежде или обуви. Эндоспоры B. anthracis могут создавать высокий риск неправильного использования и представлять серьезную угрозу для общественной безопасности и здоровья.[8]

Clostridium difficile Колит

Инфекции C. difficile (CDI) связаны с высокой заболеваемостью, смертностью и высокими затратами на здравоохранение. Стоимость CDI оценивается в 5,4 миллиарда долларов США в Соединенных Штатах: 4,7 миллиарда долларов (86,7%) в медицинских учреждениях и 725 миллионов долларов (13,3 %) в обществе [9].]. Заболеваемость включает повышенную потребность в колэктомии, выписке в дома престарелых и повторной госпитализации [10]. Показатели заболеваемости и смертности от псевдомембранозного колита составляют от 10% до 20% у нелеченых пожилых людей. У пациентов с токсическим мегаколоном смертность может достигать 35%, несмотря на хирургическое вмешательство.[11]

Клиническое значение

Сибирская язва:

Эндоспоры B. anthracis вызывают сибирскую язву .  Он бывает четырех типов в зависимости от способа заражения и пораженной системы:

  1. Cutaneous anthrax

  2. Gastrointestinal anthrax

  3. Inhalational anthrax

  4. Injection anthrax

Cutaneous anthrax develops as a result of wound contamination with  B. anthracis  endospores while handling contaminated animal products. Он характеризуется безболезненной кожной язвой с черным центром и отечными волдырями, которые могут быть зудящими. Желудочно-кишечная сибирская язва развивается в результате употребления воды или пищи, зараженных B. anthracis эндоспоры. У пациентов могут быть лихорадка, тошнота, кровавая рвота, кровавый понос, болезненное увеличение шейных лимфатических узлов, покраснение лица и глаз. Ингаляционная сибирская язва возникает в результате вдыхания бактериальных эндоспор при работе с зараженными материалами животного происхождения, такими как шерсть или фекалии. Он обычно проявляется лихорадкой, одышкой, кашлем, дискомфортом в груди, болями в теле, потливостью и тошнотой [12]. Инъекционная форма сибирской язвы развивается при использовании шприцев , зараженных бактериальными эндоспорами. Клинически проявляется развитием глубоких абсцессов под кожей.

Правильный сбор образцов имеет решающее значение для подтверждения диагноза. Для ингаляционной формы сибирской язвы обычно требуется окраска по Граму и ПЦР плевральной, бронхиальной и спинномозговой жидкости (при менингите). Кожные мазки для окрашивания по Граму, ПЦР и биопсия кожного поражения выполняются при кожной сибирской язве. Точно так же при желудочно-кишечной сибирской язве можно провести окрашивание по Граму, посев и ПЦР асцитической жидкости, поражений полости рта или ректальных мазков.

Системную или диссеминированную сибирскую язву лечат с помощью комбинации внутривенных антибиотиков (ципрофлоксацин, меропенем и линезолид) и антитоксиновой терапии.

Столбняк

Это бактериальная инфекция, вызванная контаминацией открытых ран эндоспорами C. tetani . Наиболее частыми поражениями вследствие столбнячной инфекции являются контаминированные колотые раны, инфицированные язвы на стопах, хирургические раны и укусы животных. В течение инкубационного периода столбняка (от 7 до 10 дней) бактериальные эндоспоры продуцируют нейротоксин, называемый тетаноспазмином, который поражает двигательные нервы, вызывая характерную клиническую картину тетании. Наиболее распространенными симптомами столбняка являются тризм (скованность мышц челюсти), болезненные спазмы тела, особенно мышц шеи и живота, вызванные шумом или физическим прикосновением, а также трудности при глотании и лихорадка. Тетанические сокращения усиливаются в ходе инфекции и могут вызвать переломы и тромбоэмболию легочной артерии, что в конечном итоге приводит к смерти. Диагноз столбняка может быть поставлен с помощью анализов токсинов в крови. Столбняк не лечится. Тем не менее, профилактика столбняка осуществляется путем вакцинации вакциной DTap, которая вводится в виде серии инъекций в детстве (первая вакцинация проводится в возрасте двух месяцев, а последняя вакцинация — в возрасте 4 лет). Кроме того, для дальнейшей профилактики инфекции один раз в десять лет вводят бустерные дозы против токсина.[13]

Пищевое отравление

Эндоспоры, вызывающие пищевое отравление, включают:

Эндоспоры B. cereus относятся к числу основных организмов, вызывающих пищевое отравление. Пищевое отравление B. cereus подразделяется на рвотный и диарейный подтипы и вызывается главным образом употреблением в пищу сырой и зараженной пищи с эндоспорами B. cereus . Рвотное пищевое отравление возникает из-за эндоспор B. cereus , которые продуцируют цереулидный токсин, вызывающий тошноту и рвоту. Диарейное пищевое отравление возникает в результате употребления в пищу мясных продуктов, молока или овощей, загрязненных эндоспорами, секретирующими энтеротоксин. Диарейный синдром обычно проявляется кровавой или слизистой диареей и болью в животе.

C. perfringen s естественным образом присутствует в микробиоте кишечника. Прием пищи, загрязненной фекалиями человека или животных, содержащими эндоспоры C. perfringens , вызывает пищевое отравление. Симптомы обычно появляются через 6–24 часа после приема зараженной пищи и характеризуются спазмами в животе и водянистой диареей. Диагноз ставится на основе анализа кала и культивирования бактерий на дифференциальных микробиологических средах. Диагноз обоих бактериальных штаммов может быть подтвержден путем выделения бактерий из фекалий или рвотных масс и их культивирования на чашке с дифференциальной средой. Больные обычно выздоравливают без назначения антибиотиков. Поддерживающее лечение с введением жидкости является ключевым из-за чрезмерной диареи и рвоты.

Клостридиальный мионекроз

Клостридиальный мионекроз (газовая гангрена) представляет собой бактериальную инфекцию, вызываемую клостридиальными эндоспорами (особенно C. perfringens ), и чаще всего поражает верхние и нижние конечности. Существует два типа газовой гангрены: травматический и нетравматический синдромы. Травматический синдром является наиболее распространенным и включает контаминацию открытых ран эндоспорами Clostridium . Напротив, при нетравматическом синдроме развивается снижение перфузии из-за сосудистых заболеваний (таких как атеросклероз) или сахарного диабета, что приводит к клостридиальным спорам и эндотоксин-опосредованной газовой гангрене. Общими симптомами газовой гангрены являются волдыри с неприятным запахом, болезненный отек вокруг раны, воздух под кожей, лихорадка, желтуха (пожелтение кожи и глаз) на более поздних стадиях. Диагноз включает культуру кожи для проверки С. perfringens . Хирургическая оценка необходима для ограничения распространения гангрены. Лечение основано на своевременном назначении антибиотиков и хирургическом удалении некротизированных тканей. На поздней стадии может потребоваться ампутация конечности.[15]

Clostridium difficile Колит:

C. difficile является частью здоровой микробиоты кишечника. Однако чрезмерный рост бактерий из-за длительного приема антибиотиков (таких как фторхинолоны, клиндамицин и пенициллин) нарушает баланс микробиоты толстой кишки, вызывая псевдомембранозный колит. Этот синдром обычно считается внутрибольничной инфекцией. 9Колит 0172 C. difficile вызывает от 15 % до 30 % диареи, связанной с приемом антибиотиков. Общие симптомы этого состояния включают лихорадку, водянистую диарею, тошноту, слизь в стуле и спазмы в животе. Около 8% инфекций C. difficile развиваются молниеносно.[16]

Ботулизм

C. botulinum  эндоспоры вызывают четыре основных типа синдрома ботулизма в зависимости от пути заражения. Ботулизм пищевого происхождения вызывается заражением пищи бактериальным эндотоксином и спорами. Раневой ботулизм вызывается токсином, образующимся при колонизации C. botulinum внутри открытых ран. Кишечная колонизация C. botulinum у младенцев и взрослых (хотя и редко), вызывающая младенческий ботулизм. Ингаляционный ботулизм вызывается вдыханием токсинов C. botulinum .[17][18] Кроме того, существует еще одна редкая форма ботулизма, называемая ятрогенным ботулизмом, которая возникает в результате инъекции токсинов C. botulinum , например, при неудачных инъекциях ботокса во время косметических операций.

Клиническая картина всех видов ботулизма состоит из симптомов, начинающихся с симметричного паралича черепных нервов, за которым следует нисходящий симметричный вялый паралич произвольной мускулатуры. Эти симптомы прогрессируют до паралича дыхательных мышц, что приводит к дыхательной недостаточности и смерти. Точная доза летальности токсинов ботулизма точно не определена. Однако общепринятая смертельная доза чистого кристаллического ботулина типа А составляет около 0,1 мкг для мужчины весом 70 кг [19].]

Показатели смертности от ботулизма улучшились с 1910 года благодаря развитию методов интенсивной терапии, таких как искусственная вентиляция легких.[20] Пациентов с подозрением на ботулизм следует немедленно направлять в отделения интенсивной терапии с более тщательным наблюдением в случае прогрессирующей дыхательной недостаточности. Паралич, вызванный ботулиническим токсином, носит длительный характер и может длиться несколько недель или месяцев. Реабилитация парализованных пациентов имеет решающее значение.

Лечение ботулизма – это антитоксиновая терапия. Антитоксиновая терапия обычно проводится в течение первых 24 часов после появления симптомов. Ботулинический токсин может всасываться через слизистые оболочки глаз, рта и носа, даже если они не передаются через прямой контакт с кожей. Поэтому необходима надлежащая изоляция и СИЗ (средства индивидуальной защиты).

Вмешательство сестринского дела, смежных медицинских учреждений и межпрофессиональных команд

Заболевания, связанные с бактериальными спорами, могут поражать различные системы органов и проявляться множеством симптомов. Межпрофессиональный командный подход врачей, медсестер, фармацевтов, физиотерапевтов и лабораторного персонала имеет жизненно важное значение для достижения наилучших результатов лечения пациентов. [Уровень 5]

Контрольные вопросы

  • Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

  • Комментарий к этой статье.

Ссылки

1.

Hariram U, Labbé R. Распространенность спор и токсигенность изолятов Bacillus cereus и Bacillus thuringiensis из специй, продающихся в США. J Пищевая защита. 2015 март; 78 (3): 590-6. [PubMed: 25719886]

2.

Паредес-Сабджа Д., Раджу Д., Торрес Дж. А., Саркер М. Р. Роль небольших растворимых в кислоте белков спор в устойчивости спор Clostridium perfringens к химическим веществам. Int J Food Microbiol. 20 марта 2008 г .; 122 (3): 333-5. [В паблике: 18221812]

3.

Паломбо EA. Обработка этанолом не инактивирует спорообразующие бактерии. Предупреждение о безопасной транспортировке бактерий перед идентификацией с помощью MALDI-TOF MS. J Микробиологические методы. 2020 Май; 172:105893. [PubMed: 32184160]

4.

Koser SA, McClelland JR. Судьба бактериальных спор в организме животного. J Med Res. 1917 ноябрь; 37(2):259-68. [Бесплатная статья PMC: PMC2104109] [PubMed: 19972398]

5.

D’Incecco P, Ong L, Gras S, Pellegrino L. Метод флуоресцентного окрашивания in situ для исследования спор и вегетативных клеток Clostridia с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии и микроскопии со структурированным освещением. Микрон. 2018 июль; 110: 1-9. [PubMed: 29689432]

6.

де Андраде Кавальканте Д., Де-Суза М.Т., де Орем Дж.К., де Магальяйнс М.И.А., Мартинс П.Х., Бун Т.Дж., Кастильо Дж.А., Дрикс А. Ультраструктурный анализ спор различных бацилл виды, выделенные из бразильской почвы. Представитель Environ Microbiol, 2019 г.11 апреля (2): 155–164. [PubMed: 30421850]

7.

Гулд Г.В. История науки — споры. J Appl Microbiol. 2006 г., сен; 101 (3): 507-13. [PubMed: 16907801]

8.

Гоэль А.К. Сибирская язва: Болезнь биологической войны и значение для общественного здравоохранения. Мировые дела J Clin. 2015 16 января; 3(1):20-33. [Бесплатная статья PMC: PMC4295216] [PubMed: 25610847]

9.

Десаи К., Гупта С.Б., Дубберке Э.Р., Прабху В.С., Браун С., Маст Т.С. Эпидемиологическое и экономическое бремя Clostridium difficile в США: оценки на основе моделирования. BMC Infect Dis. 2016 18 июня; 16:303. [Бесплатная статья PMC: PMC4912810] [PubMed: 27316794]

10.

Квон Дж. Х., Олсен М. А., Дубберке Э. Р. Заболеваемость, смертность и затраты, связанные с инфекцией Clostridium difficile. Заразить Dis Clin North Am. 2015 март; 29(1):123-34. [PubMed: 25677706]

11.

Митас Л., Сватон Р., Скрицкая Т., Кала З., Пенка И., Ханслянов М., Гролич Т., Полак П., Хлавса Дж. Хирургическое лечение колитов Clostridium. Акта Чир Югосл. 2012;59(2):63-9. [PubMed: 23373360]

12.

Поханка М. Bacillus anthracis как боевой биологический агент: заражение, диагностика и меры противодействия. Братислав Лек Листы. 2020;121(3):175-181. [PubMed: 32115973]

13.

Чо Б.Х., Акоста А.М., Лейднер А.Дж., Фолкнер А.Е., Чжоу Ф. Вакцина против столбняка, дифтерии и бесклеточного коклюша (Tdap) для профилактики коклюша среди взрослых в возрасте 19 лет и старше в Соединенные Штаты: анализ экономической эффективности. Пред. мед. 2020 Май; 134:106066. [Бесплатная статья PMC: PMC7378888] [PubMed: 32199910]

14.

Талахмех Н., Абу-Румейлех С., Аль-Разем Ф. Разработка селективной и дифференциальной среды для выделения и подсчета Bacillus cereus из образцов пищевых продуктов. J Appl Microbiol. 2020 Май; 128(5):1440-1447. [PubMed: 31867800]

15.

Перейра де Годой Дж.М., Геррейро Годой М.Ф. Газовая гангрена, диабет и ампутации верхних конечностей. Акта Биомед. 2020 19 марта; 91 (1): 44-46. [Бесплатная статья PMC: PMC7569588] [PubMed: 32191653]

16.

Kukla M, Adrych K, Dobrowolska A, Mach T, Reguła J, Rydzewska G.