MODULO 2 A I FUNGHI Storicamente gli organismi viventi venivano suddivisi in 5 regni: I FUNGHI sono organismi uni e pluricellulari, principalmente terrestri, sebbene alcuni vivono in acqua dolce o salata. Coloro che studiano i funghi sono chiamati MICOLOGI. La disciplina scientifica che se ne occupa è detta MICOLOGIA, mentre lo studio delle tossine fungine e dei loro effetti sui vari organismi è chiamato MICOTOSSICOLOGIA. Infine, le malattie causate negli animali sono dette MICOSI. L anatomia fungina è cosi costituita: i funghi hanno una parete cellulare costituita da un polisaccaride, la CHITINA, un polimero della N-acetil glucosamina presente nell esoscheletro degli Artropodi (ragni, insetti, crostacei). (La chitina è molto più resistente della cellulosa alla degradazione da parte dei microbi, al caldo, al freddo, alla siccità.) La membrana cellulare è composta soprattutto da lipidi (fosfolipidi), uno è l ERGOSTEROLO, che è necessario per mantenere l integrità della membrana cellulare. Esso viene pero sintetizzato a partire da un altro lipide, il LANOSTEROLO. Entrambi sono steroli contenenti il gruppo alcolico -OH. Il corpo vegetativo dei funghi è organizzato in cellule filamentose di forma cilindrica dette IFE, le quali disposte l uno accanto all altra formano i MICELI. Le ife possono essere diversificate a seconda della loro funzione: RIZOIDI: per assicurare il micelio al substrato; AUSTORI: per penetrare nelle cellule dell organismo ospite.
La cellula che costituiscono le ife possono essere mono o polinucleate e possono essere divise in SETTI. La presenza o meno dei setti è una caratteristica distintiva di alcuni gruppi di funghi rispetto ad altri. Il setto può essere: INTERO: senza poro; PERFORATO: con poro centrale che consente il passaggio del protoplasma e di organi cellulari; A BARILE o DOLIPORO: con poro circondato da un bordo costituito da fibre di chitina che formano una struttura cilindrica. Al regno dei funghi appartengono organismi unicellulari quali i LIEVITI e organismi pluricellulari quali le MUFFE. In quest ultime se le ife si trovano l una accanto all altra si chiamano funghi SETTATI; se l ifa è rappresentata da una struttura multi nucleata rivestita da un'unica parete cellulare, prendono il nome di muffe ASETTATE o CENOLITICHE. La cellula di una muffa è uguale ad una cellula di lievito, l unica differenza è che una è pluricellulare. I lieviti sono funghi unicellulari, non filamentosi, che vivino in habitat liquidi o umidi. Cosi come le muffe, i lieviti sono largamente presenti in natura, spesso li ritroviamo sottoforma di polverina bianca che ricopre frutti e foglie. Si riproducono sessualmente per divisione cellulare o gemmazione. Una cellula di lievito è in grado di produrre fino a 24 cellule gemmi formi. Alcuni lieviti producono gemme che non si dividono correttamente e che portano alla formazione di un a piccola catena cellulare chiamata PSEUDOIFA (ad esempio la Candida albicans). I lieviti sono capaci di una facoltativa crescita anaerobica. Possono usare sia l ossigeno, metabolizzando i carboidrati in biossido di carbonio e acqua, che un altro composto organico come accettore finale di elettroni, fermentando gli zuccheri del substrato producendo alcol etilico e anidride carbonica.
I funghi si trovano nel suolo, ma esso ha un attività FUNGISTATICA, cioè il suolo è in grado di controllarne la crescita e quindi vi è un controllo naturale sulla loro replicazione. La forma miceliale che sfiocca in una miriade di ife filamentose sviluppa un enorme superficie assorbente. La rapida crescita del micelio fungino è resa possibile dall incanalamento mediante correnti citoplasmatiche di proteine e materiale sintetizzati dall interno micelio verso gli apici delle ife. La porzione dell ifa destinata ad assorbire le sostanze nutritizie viene definita IFA VEGETATIVA, mentre quella che si occupa della riproduzione, IFA RIPRODUTTIVA o AEREA. Quest ultima spesso supporta delle SPORE RIPRODUTTIVE. I funghi possono essere dei parassita, quindi possono colpire le piante, gli animali, gli uomini, infatti esistono delle malattie da fungo. Tuttavia sono i principali decompositori che mantengono gli ecosistemi riforniti di sostanze nutritive inorganiche essenziali per la crescita delle piante. Sono impiegati nell industria alimentare, lievitazione di birra, vino, pane, ecc. Alcuni funghi, specialmente quelli che sono la causa di patologie, presentano il DIMORFISMO, sono cioè in grado di assumere due forme di crescita. Essi possono cambiare dalla forma di lievito (Y, Yeats), alla forma di muffa (M). il dimorfismo è dipendente dalla temperatura: a 37 C, il fungo è un lievito mentre a 25 C è una muffa. Il cambiamento da lievito a muffa è detto SHIFT YM. Il ciclo vitale dei funghi avviene tramite una riproduzione: ASESSUATA: si può avere per: 1. SCISSIONE: una cellula madre si suddivide per mitosi in due cellule identiche tra loro e con il medesimo patrimonio genetico della cellula originaria. 2. GEMMAZIONE: dalla cellula madre di forma una protuberanza chiamata GEMMA, essa si può staccare formando un individuo autonomo, oppure contribuisce alla formazione di una colonna di funghi: vi è una ripartizione diseguale del materiale cellulare; 3. FRAMMENTAZIONE: si distacca una porzione dell apparato vegetativo di un fungo pluricellulare una porzione in grado di accrescersi e sopravvivere in maniera indipendente; 4. SPORULAZIONE: all interno di particolari strutture a forma di sacchetto globoso chiamate SPOROCISTI, molti funghi producono delle spore, che quando vengono liberati in
contesti ambientali favorevoli si sviluppano fino a dar vita ad un nuovo individuo. Esistono diverse spose asessuati: SPORANGIOSPORE: se le spore si riproducono all interno di un sacco, sporangio, all apice di una ifa aerea (Ex: Rhizopus). CONIDIOSPORE: se le spore si riproducono agli apici e sui lati di un ifa (Ex: Aspergillus). BLASTOSPORE: le spore prodotte da una cellula madre vegetativa per gemmazione (Ex: Candida Albicans). ARTROSPORE: cellule che si comportano come spore (Ex: Coccididides Immitis). SESSUATA: inizia con la produzione di spore maschili e femminili all interno di strutture del fungo specializzate per la riproduzione, chiamata CORPI FRUTTIFERI o CARPOFORI. Quando le spore sono mature vengono liberate e diffuse nell ambiente tramite vento, acqua, o insetti; germinano e danno origine alle ife che costituiscono il micelio primario. Se l ifa maschile entra in contatto con l ife femminile, l unione dei due miceli primari da origine ad un micelio secondario, si sviluppa
cosi il carpofore del fungo con le strutture riproduttive specializzate, i GAMEFANGI, dove nasce un nuovo individuo. La riproduzione conta di tre fasi: PLASMOGAMIA: un nucleo aploide di una cellula donatrice (+) penetra nel citoplasma di una cellula accettatrice (-); CARIOGAMIA: i nuclei + e si fondono e formano un nucleo di zigote diploide; MEIOSI: il nucleo diploide da origine ad un nucleo aploide. Tutti i funghi sono eterotrofi: al contrario degli animali i funghi ottengono le sostanze nutritive per assorbimento sono cioè CHEMIOETEROTROFI, cosi come i batteri. I funghi differiscono dai batteri per l adattamento ambientale e nutrizionale: crescono in ambienti con PH5, che è acido per la crescita di molti batteri; quasi tutte le muffe sono organismi aerobi mentre lieviti sono anaerobi; a differenza dei batteri, i funghi sono resistenti alla pressione osmotica; richiedono un quantitativo di azoto inferiore ai batteri; sono spesso capaci di metabolizzare carboidrati, quali la lignina, la quale non viene digerita dai batteri. Dal punto di vista nutrizionale i funghi si possono suddividere in:
SAPROFITI: contribuiscono alla decomposizione ed alla mineralizzazione dei materiali organici con formazione di humus e di acqua e di Sali minerali. PARASSITI: la loro azione dannosa agli organismi viventi si esplica attraverso la sottrazione di sostanze organiche e l introduzione di tossine. SIMBIONTI: vivono in simbiosi con un altro organismo vivente. I funghi importanti dal punto di vista sanitario sono: ZIGOMICETI: i più primitivi, per lo più terrestri, che vivono nel terreno oppure su materiale vegetale in decomposizione o resti di animali. Sono muffe saprofiti che. Possiedono le ife cenobitiche e setti solo nel punto in cui si formano le cellule riproduttive. Il nome di questa divisione deriva dagli ZIGOSPORANGI, strutture resistenti formate durante la riproduzione sessuata. (Ex: Rhizopus Nigricans: la muffa nera del pane). ASCOMICETI o FUNGHI A SACCO: chiamati cosi per la loro caratteristica struttura riproduttiva che ha la forma di un sacco, l ASCO. Si riproducono per via sessuata e asessuata. I funghi asessuali che hanno perso l abilità di riprodursi asessualmente prendono il nome di ANAMORFI. (Ex: Penicillium). BASIDIOMICETI o FUNNGHI A BASTONE: cosi chiamati per la loro struttura e per il BASIDIO, una formazione che rappresenta uno stadio transitorio nel ciclo vitale di questi organismi. Si forma all apice delle ife, settale, e si produce il basidiospore. DEUTEROMICETI o FUNGHI IMPERFETTI: funghi che non hanno o non è mai stato osservato lo stato sessuato (forma perfetta). Le MICOSI o infezione fungine sono cromiche e crescono lentamente. Sono classificate in 5 gruppi: SISTEMICHE dovute da patogeni primari: infezioni profonde in grado di infettare organi e tessuti. Con l inalazione delle loro spore, si infettano i polmoni, e poi si diffondono in altri tessuti. SISTEMICHE dovute da patogeni opportunistici: infezioni di pazienti con deficienze immunitarie che altrimenti non sarebbero colpite. CUTANEE: estese all interno dell epidermide. SUBCUTANEE: infezioni sottocutanee causate da funghi saprofiti che vivono nel suolo e nella vegetazione, in seguito all entrata di spore nelle ferite della pelle. I funghi che infettano solo l epidermide, i capelli e le
unghie sono detti DERMATOFITI e le infezioni vengono definiti DERMATOMICOSI o MICOSI CUTANEE. Le infezioni sono trasmissibili da uomo a uomo e da animale a uomo. SUPERIFCIALI: infezioni prevalenti nei climi tropicali. Un LICHENE è una associazione simbiotica tra un microrganismo foto sintetico: un alga e un fungo. I partner foto sintetici sono spesso alghe verdi unicellulari o filamenti oppure cianobatteri. I due organismi convivono in una situazione MUTUALISTICA, nella quale ogni partner trae benefici. L alga rifornisce il fungo di sostanze nutritive. Il fungo fornisce all alga un ambiente fisico ideale per l accrescimento. I licheni, per la loro architettura e fisiologia, possono essere raggruppati in 3 categorie morfologiche: L. CROSTOSI: crescono allineati o incrostati nel substrato; L. FOGLIOSI: molto simili alle foglie; L. FRUTTICOSI: hanno proiezioni simili a dita. La componente algale si trova in uno strato interno posto al di sotto del lichene, avviluppata in una rete di ife, formando la RISINA. La disposizione fisica delle ife trattiene l acqua e le sostanze minerali, protegge le alghe e realizza gli scambi dei gas. I licheni vengono utilizzati per la tintura dai vestiti e la produzione di acido unico usato come agente antimicrobico. AGENTI ANFIFUNGINI La terapia delle infezioni da funghi è data attraverso l utilizzo di farmaci che prendono il nome di ANTIFUNGINI. I farmaci antifungini sono di natura diversi, e sono chimicamente eterogenei: si hanno i POLIENI (alcheni che contengono più doppi legami tra due atomi di C e un anello lattonico) e tanti farmaci AZOLICI o AZOLDERIVATI e componenti morfolinderivati. Hanno diverse funzioni, alcuni bloccano la sintesi degli steroli, altri effettuano dei buchi in corrispondenza del colesterolo di membrana. I farmaci antifungini più recenti sono gli ECHINOCANDINE. Essi inibiscono (bloccano) l enzima glicano-sintasi, cioè bloccano la sintesi dei glicani della parete cellulare dei funghi, formato da chitina.