Каталог
Библиотека / Статьи /

Механизм химической обработки спор микопатогенов

Механизм химической обработки спор микопатогенов

(ловчая сеть для Aspergillus Sp.)

Кирпа И.В., Скай А.А.

В настоящее время известно об аллергенных свойствах ряда чёрных плесеней. Пятна чёрной плесени можно увидеть в ванных, в подвальных и складских помещениях, на сырых стенах и обоях, во влажных углах комнат, на потолках в местах протечек. Были отмечены случаи развития чёрной плесени на лакированных или покрытых олифой деревянных поверхностях. Массовое развитие грибов в помещении приводит к возникновению запаха плесени, а также является причиной серьезных заболеваний: человек проводит в закрытых помещениях 90% времени, в течение 1 часа вдыхает около 1 м3 воздуха. Споры грибов, содержащиеся в воздухе, вызывают аллергию, ринит, бронхит, астму и микотическую инфекцию легких.

Ряд видов микромицет, помимо патогенности спор, обладают крайней степенью токсичности при прорастании спор. На данный момент, исследователи насчитывают от 200 до 400 видов микотоксинов, причём лишь у немногих из них изучена степень токсичности. Полагают, что безопасных уровней микотоксинов нет, даже самые малые их количества обладают нежелательным эффектом и способны со временем накапливаться в организме. Микотоксины чаще всего синтезируются несовершенными грибами (класс Fungi imperfecti) родов Fusarium, Aspergillus, Myrothecium, Stachybotrys, Trichoderma, Trichothecium, Penicillium и др. Некоторые яды, как, например, соединения ртути и мышьяка имеют широкий спектр действия на живые организмы, большинство других ядовитых веществ обладает избирательностью действия и различной специфичностью по отношению к возбудителям болезней и вредителям. Встречаются виды микопатогенов, адсорбирующие такие яды в своём мицелии, что ещё больше повышает ровень опасности их для человека.

По происхождению и роли в жизни грибов споры делятся на две большие группы: споры бесполого размножения, или митоспоры, и споры полового размножения, или мейоспоры. Образованию митоспор предшествует митотическое деление клеточного ядра, т. е. деление, не сопровождающееся сокращением числа хромосом. В противоположность этому образованию мейоспор предшествует мейоз - деление ядра клетки, сопровождающееся сокращением числа хромосом вдвое. Митоспоры и мейоспоры различаются не только происхождением, но функциями. Митоспоры служат преимущественно для массового расселения грибов в период вегетации, без рекомбинации наследственных признаков. При бесполом размножении в принципе происходит образование точных копий, идентичных родителям, а изменчивость возникает в основном за счет мутаций - наследственных изменений в генах. Однако в природе мы встречаемся обычно с большой изменчивостью грибов, размножающихся митоспорами. Это связано с образованием огромных их количеств, при которых даже при низкой частоте мутаций те из них, которые благоприятны для жизни гриба в существующих условиях, сохраняются и накапливаются, создавая большое разнообразие в его природных популяциях.

Бороться со спорами микопатогенов можно несколькими путями – механической очисткой, стерилизацией, физической и химической дезинфекцией. В данной статье рассмотрим последний метод более подробно.

Химические вещества, используемые для уничтожения грибов и для борьбы с грибными болезнями растений называются фунгицидами (fungus — гриб и caedo — убиваю). Первоначально термин фунгицид относился только к тем веществам, которые применялись для уничтожения паразитических грибов на живых растениях. Но в дальнейшем это понятие было расширено и в настоящее время обозначает всякое вещество или смесь их, применяемые для борьбы с грибными болезнями растений. В настоящее время к фунгицидам относят и вещества, которые не убивают грибы, но приостанавливают их рост — фунгистатические вещества, а также вещества, которые не мешают росту гриба, но препятствуют его размножению — геностатические вещества.

Большое влияние на стойкость к ядам оказывает состояние патогенного организма: покоящиеся стадии грибов (хламидоспоры, ооспоры, склероции), имеющие толстую оболочку, более устойчивы к ядам, чем растущий мицелий и молодые ростки спор.

Позднее в результате многочисленных исследований выяснено, что действие фунгицидов носит сложный характер, может быть весьма многообразным и зависит как от характера действующего вещества, входящего в состав фунгицида, так и от обмена веществ возбудителя заболевания. Для объяснения механизма действия фунгицидов предложен целый ряд теорий.

Наиболее простым процессом, объясняющим механизм токсического действия фунгицидов, является адсорбция, т. е. поглощение веществ из растворов протопластом. При этом процессе адсорбируемое вещество не вступает в реакцию с составными частями клетки, но задерживает обмен веществ и вызывает нарушения механизма обмена клеток. Примером фунгицидов, действие которых основано на адсорбции, могут служить медный купорос и ртутные соединения.

Токсическое действие фунгицидов и антибиотиков может осуществляться через различные химические реакции между этими веществами и определенными частицами цитоплазмы грибных клеток. При этих реакциях происходят химические процессы, как, например, выпадение белка. Некоторые фунгициды, например, альдегиды, фенолы, оказывают токсические действия, свертывая белки. Механизм отравления клетки соединениями меди состоит в том, что тяжелые металлы коагулируют протоплазму. Клетки зооспор в растворах меди лопаются в связи с разбуханием протоплазмы при коагуляции.

Действие некоторых фунгицидов может сказываться на обмене веществ паразита—возбудителя заболевания и проявляться в поражении отдельных ферментативных систем этого организма. Их действие сводится к препятствию энзимным реакциям. Например, вредное действие соединений меди при попадании внутрь листа объясняется подавлением диастазы, участвующей в превращении крахмала в сахар.

Механизм действия химических веществ связан с подавлением витаминов, с их инактивацией. Например, фигон подавляет витамин К, а акридин — рибофлавин. Для уничтожения того или иного паразита нужно знать специфический витамин, в котором он нуждается, и лишить его этого витамина посредством обработки его антагонистом.

Действие отдельных фунгицидов, таких как фенолы, тетрахлорхинон, фигон объясняется окислительными и восстановительными процессами, при которых клетки лишаются необходимого кислорода, или получают излишки, оказывающие определенное действие на протоплазму клеток возбудителя болезни. Примерами могут быть гипохлорит натрия, формальдегид, четвертичные аммонийные соединения и т.д.

Существующие механизмы ингибирования развития спор микопатогенов полностью реализованы в защитном антимикробном покрытии Дезитол.

Дезитол представляет собой структурированную функциональную матрицу, за каркас которой зацеплены молекулы дидецилдиметиламмонийбромида и хлоргексидина, являющиеся основными действующими веществами. При попадании спор грибов на поверхность, обработанную Дезитолом, спора инкапсулируется, так как в препарате содержится четвертичное бромидное соединение, длинная дидецильная цепочка которого закручивается вокруг клеточной мембраны споры и дополнительно запечатывается молекулой хлоргексидина. Последний усиливает действие препарата, разрушая продукты вегетативного размножения. Таким образом, спора оказывается в молекулярной «ловчей сети» (см. Рис. 1). Спора не может прорасти, т.к. не имеет благоприятных условий для развития. Действие Дезитола можно сравнить с действием венериной мухоловки. Полимерная функциональная матрица обеспечивает удержание действующих дезинфицирующих веществ на своей поверхности и за счет этого постоянно улавливает патогены, что обеспечивает антимикробную эффективность покрытия Дезитол в течение всего срока службы (от 6 месяцев; эффективность подтверждена научными исследовании в реальных больничных условиях).

 

Рис. 1. Принцип «ловчей сети» на примере споры Aspergillus niger.

Список литературы:

  1. Sifri, М. A summary of a panel discussion on safety levels for mycotoxins / M. Sifri // The World Mycotoxin Forum the fourth conference, November 6-8,2006, Cincinnati, Ohio, USA. Abstracts of lectures and posters. — P. 90-91.
  2. Буркин А.А, Кононенко Г.П., Кислякова О.С. Микотоксины. Микотоксикозы и отравление грибами, Успехи медицинской микологии. Т.7. - М.: Национальная академия микологии. -2006.-С. 97-98.
  3. Горленко М. В., Гарибова Л. В., Сидорова И. И. Всё о грибах' - Москва: Лесная промышленность, 1986, с. 280.
  4. Общая патология растений. Курс лекций. Зооинженерный факультет МСХА, 2013.
  5. Отчет по результатам натурного исследования эффективности покрытия «ДЕЗИТОЛ С-01» в профилактике ИСМП, МАВ «Городская клиническая больница №14», г. Екатеринбург, 2015 /https://laverna-lab.ru/catalog/ezinfektsiya_i/dezitall/g2731/
  6. Отчет по результатам натурного исследования эффективности антимикробного покрытия «ДЕЗИТОЛ С-01», МБУЗ «Городская клиническая больница №6», г. Челябинск, 2015 /https://laverna-lab.ru/catalog/ezinfektsiya_i/dezitall/g2731/
  7. Отчет по результатам применения защитного покрытия «ДЕЗИТОЛ С-01» в профилактике ИСМП, ГБУЗ Республиканский клинический противотуберкулезный диспансер, г. Уфа, 2014 /https://laverna-lab.ru/catalog/ezinfektsiya_i/dezitall/g2731/
  8. Отчет по результатам натурного исследования эффективности защитного покрытия «ДЕЗИТОЛ С-01» в профилактике туберкулеза и ИСМП, ФКУЗ МСЧ-2 ФСИН России, г. Уфа, 2015 /https://laverna-lab.ru/catalog/ezinfektsiya_i/dezitall/g2731/