UNIVERSITA' degli STUDI di PERUGIA Facoltà di MEDICINA e CHIRURGIA Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia AA Micologia generale

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1 UNIVERSITA' degli STUDI di PERUGIA Facoltà di MEDICINA e CHIRURGIA Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia AA Micologia generale

2 REGNO Monera Protista Fungi Plantae Animalia CARATTERISTICHE Procarioti Eucarioti Eucarioti Eucarioti Eucarioti ESEMPIO Batteri Protozoi Miceti Piante, Muschio Artropodi, Mammiferi, Uomo

3 I FUNGHI: caratteristiche eucariotici immobili in genere sono aerobi o anaerobi facoltativi (recentemente: anche specie anaerobie) chemiosintetici eterotrofi metabolismo biochimico versatile: - produzione di metaboliti primari (acido citrico, etanolo, glicerolo) - produzione di metaboliti secondari (antibiotici, alcune tossine)

4 I FUNGHI: caratteristiche - possiedono una parete rigida - si riproducono esclusivamente mediante spore, che possono essere spore sessuate (forme teleomorfe) spore asessuate (forme anamorfe) (n.b.: la spora nei funghi non è una forma di resistenza) unicellulari o, più spesso, organizzati in strutture pluricellulari

5 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

6 CARATTERISTICHE DELLA CELLULA FUNGINA Membrana citoplasmatica, ricca di ERGOSTEROLO (INVECE CHE COLESTEROLO) ERGOSTEROLO Parete cellulare (rigida) COLESTEROLO Lipidi e proteine (ricche di ponti S-S) Raramente: capsula mucoide di natura polisaccaridica, più o meno spessa (es. Cryptococcus neoformans)

7 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

8 Costituenti peculiari: CHITINA, polimero di N-acetilglucosamina con legami β1-4 associata o no a chitosano, polimero di D-glucosamina con legami β1-4 GLUCANO (β1-3 e β1-6), polimero del D-glucosio MANNANO, polimero del D-mannosio

9 Rappresentazione schematica della parete dei funghi Strato fibrillare Mannoproteine Glucano Glucano-chitina Mannoproteine Membrana cellulare La chitina è prodotta per l azione dell enzima chitina-sintetasi localizzato nel citosol in organelli detti chitosomi, poi è trasportata al plasmalemma e integrate nella cell wall. I PEPTIDOMANNANI E I GALATTOMANNANI SONO I PRINCIPALI ANTIGENI FUNGINI

10 Fotografie di Candida albicans al microscopio elettronico A: cellula lievitiforme B: ultrastruttura della parete

11 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 > 1µm 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

12 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. Alcune specie si riproducono anche sessualmente tramite spore sessuate dette ascospore che originano dalla fusione dei nuclei di due cellule seguita da meiosi.

13 Alcuni lieviti possono dare origine a forme allungate (sia pseudoife che vere ife) Pseudoife: sono originate da blastospore che, andando incontro a gemmazione successiva, restano unite tra loro assumendo forma allungata e ricordando la morfologia delle ife

14 b) FUNGHI FILAMENTOSI Il tallo è costituito da strutture filamentose tubulari, le ife, che formano il micelio vegetativo (nutritizio) e aereo (riproduttivo) Spore Suolo Micelio aereo (riproduttivo) Micelio vegetativo IFE Colonia filamentosa in agar Sabouraud

15 Le ife possono essere: cenocitiche (unica struttura tubulare con molti nuclei) settate (singole cellule separate da un setto) Accrescimento apicale dell ifa Forme ifali nel tessuto n.b.: tigmotropismo= senso del tatto delle ife

16 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) Histoplasma capsulatum 2) Blastomyces dermatitidis 3) Paracoccidioides brasiliensis 4) Coccidioides immitis (+ Sporotrix schenckii e Penicillium marneffei)

17 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

18 CLASSIFICAZIONE DEI FUNGHI Funghi perfetti Ficomiceti - Oomiceti (fitoparassiti: ad es peronospora) Zigomiceti (muffe: riproduzione sessuata, per zigospore, e asessuata, per sporangiospore). Ascomiceti (Emiascomiceti - Euascomiceti) (muffe e lieviti: riproduzione sessuata, per ascospore, e asessuata, per blastospore o conidi). Archiascomiceti (nuova classe) Basidiomiceti (riproduzione sessuata, per basidiospore, e asessuata, per blastospore). Funghi imperfetti o deuteromiceti (muffe e lieviti: è nota solo la riproduzione asessuata, per blastospore o conidi). Comprendono la maggior parte dei miceti patogeni.

19 CLASSIFICAZIONE DEI FUNGHI (principali generi e specie) Zigomiceti - Mucor, Absidia: zigomicosi, infezioni sottocutanee Ascomiceti - Histoplasma, Blastomyces, Saccharomyces: micosi sistemiche Archiascomiceti - Pneumocystis jiroveci: polmonite Basidiomiceti - forma teleomorfa di C. neoformans: polmonite, infezione SNC Funghi imperfetti - Candida, Aspergillus, forma anamorfa di C. neoformans: differenti tipi di micosi

20 LA RIPRODUZIONE AVVIENE PER MEZZO DI SPORE SPORE SESSUATE - oospore - zigospore - ascospore - basidiospore SPORE ASESSUATE Spore talliche o talloconidi - clamidospore - artrospore - aleuriospore Spore blastiche o blastoconidi - blastospore - conidiospore - sporangiospore

21 RIPRODUZONE SESSUATA meiosi preceduta da fusione del protoplasma e dei nuclei compatibili per l accoppiamento (detti + e - )

22 SPORE ASESSUATE -Spore talliche, formate direttamente dal tallo - Spore blastiche, prodotte da ife specializzate ( conidiofore )

23 SPORE ASESSUATE blastospore clamidospore (vedi) artrospore aleuriospore

24 Clamidospore (Candida albicans) Si formano per rigonfiamento e ispessimento di una struttura tallica presistente, ifale o pseudoifale in condizioni ambientali sfavorevoli. Le uniche spore fungine che hanno forse il significato di forme di resistenza

25 SPORE ASESSUATE conidi sporangiospore

26 FATTORI DI VIRULENZA FUNGINI a) produzione di enzimi come cheratinasi fenilossidasi proteinasi: aspartil-proteinasi, metallo-proteinasi, serina-proteinasi fosfolipasi b) capacità di crescere a 37 o C c) dimorfismo che facilita la moltiplicazione nell ospite (variazioni morfologiche: forma a lievito, ifa, sferule, corpi sclerotici) d) presenza di capsula (raramente) e) produzione di tossine (gliotossina, fumigatossina)

27 Alcune tossine prodotte da miceti

28 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

29 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 H 2 O 2, O 2-, NO 2- ) c) fagocitosi senza uccisione

30 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) cellulari come i TOLL-LIKE RECEPTORS e Pathogen-Associated Molecular Patterns (PAMPs) dei microrganismi PAMP - Candida albicans: mannano - fosfolipomannani

31 a) Riconoscimento e presentazione da parte delle APC di antigeni fungini ai linfociti T in associazione con molecole MHC b) Attivazione e proliferazione di linfociti T: produzione di citochine e induzione di ipersensibilità ritardata (DTH). sia l immunità umorale che quella cellulo mediata (CMI) sono importanti nel controllo delle infezioni fungine, ma la CMI sembra essere più importante

32 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)

33 Ruolo del DIMORFISMO nella patogenicità miceti in fase lievitiforme: - capacità di sopravvivere e replicarsi 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)

34 Quindi...

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36 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!!

37 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 - primitive (da funghi dimorfi) - secondarie OPPORTUNISTICHE

38 Micosi superficiali Micosi cutanee Candidosi delle mucose Micosi sottocutanee

39 Micosi profonde

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