ASPERGILLUS: EIGENSCHAFTEN, MORPHOLOGIE, LEBENSZYKLUS, LEBENSRAUM - BIOLOGIE - 2025

Aspergillus ist eine Pilzgattung, die mehr als 100 Arten umfasst, die sich durch Fadenbildung auszeichnen. Die Pilze dieser Gattung sind Saprophyten und kommen in Lebensräumen mit hoher Luftfeuchtigkeit vor. Sie wachsen hauptsächlich auf toten organischen Stoffen, die sie abbauen.

Ebenso sind einige der Arten, aus denen diese Gattung besteht, bekannte menschliche Krankheitserreger, die Pathologien hauptsächlich in den Atemwegen verursachen. Diese Pathologien können von einfacher Sinusitis über chronische Aspergillose bis hin zu einer systemischen Infektion reichen.

Aspergillus niger unter dem Elektronenmikroskop gesehen. Quelle: Mogana Das Murtey und Patchamuthu Ramasamy

Aufgrund ihres pathogenen Potenzials ist diese Art von Pilzen eine Gattung, die Gegenstand zahlreicher Studien war, weshalb viele Daten darüber vorliegen.

Taxonomie

Die taxonomische Klassifikation der Gattung Aspergillus lautet wie folgt:

• Domäne: Eukarya.
• Königreich: Pilze.
• Stamm: Ascomycota.
• Klasse: Eurotiomyceten.
• Bestellung: Eurotiales.
• Familie: Trichocomaceae.
• Gattung: Aspergillus.

Eigenschaften

Die Gattung Aspergillus besteht aus mehr als 100 Arten. Trotz so vieler haben sie bestimmte Aspekte gemeinsam.

Eines seiner charakteristischen Merkmale ist seine Morphologie, die aus Konidiophoren besteht, die in einem apikalen Vesikel enden und am gegenüberliegenden Ende eine basale Fußzelle aufweisen, die sich in die Hyphe einfügt. Natürlich können die Eigenschaften der Gallenblase je nach Art etwas variieren.

Ebenso sind die Pilze dieser Gattung Saprophyten, was bedeutet, dass sie sich von toten oder zersetzenden organischen Stoffen ernähren. Aus diesem Grund sind diese Pilze ein wichtiger Bestandteil der Nahrungsketten der Ökosysteme, in denen sie vorkommen, da sie ein starker Zersetzer organischer Stoffe sind und diese in Kompost für den Boden umwandeln.

In Bezug auf die Fortpflanzung vermehrt sich die überwiegende Mehrheit der Arten ungeschlechtlich durch Konidien (Sporen), obwohl in einigen Fällen auch ein sexueller Teil in ihrem Lebenszyklus beobachtet wird.

Morphologie

Die Pilze der Gattung Aspergillus sind filamentös und bestehen hauptsächlich aus Kettenzellen, die wiederum eine als Hyphe bekannte Struktur bilden.

Die Hyphen, aus denen das Myzel dieses Pilzes besteht, zeichnen sich dadurch aus, dass sie septiert sind und einen ungefähren Durchmesser zwischen 2,6 und 8,0 Mikrometer haben. In ähnlicher Weise sind diese Hyphen verzweigt und erzeugen die sogenannten Konidienköpfe, wenn sie mit der Luft in Kontakt kommen. Diese können bis zu 500.000 Konidien produzieren.

Die Struktur der Konodienköpfe ist wie folgt: Sie haben ein Konidiophor, das an seinem terminalen Ende eine Erweiterung aufweist, wie eine Art Vesikel. Ebenso sind sie von Strukturen bedeckt, die Phialiden genannt werden und eine längliche Form haben.

Die Funktion von Phialiden besteht darin, große Konidiensäulen zu erzeugen, die meist rund sind und einen Durchmesser zwischen 2 und 5 Mikrometern haben. Diese Konidien gelten als infektiöse Vermehrungen, die den Ausgangspunkt für die Entwicklung des Pilzmyzels bilden.

Unter dem Mikroskop betrachtet sind die Hyphen gleichmäßig und weisen ein baumartiges Verzweigungsmuster auf. Wichtig ist, dass die Zweige dichotom sind. Ebenso haben Hyphen parallele Konturen.

Die Kolonien, die durch Kultivierung im Labor erhalten werden, haben verschiedene Farben. Zuerst sind sie weiß, aber später kann diese Farbe zu gelb, braun, grün oder sogar schwarz variieren. Dies hängt von der Art des Aspergillus ab, der kultiviert wird. Wenn es um die Textur der Kolonien geht, sehen sie aus wie Baumwolle oder Samt.

Lebenszyklus

Wie in vielen Organismen des Pilzreichs betrachten Pilze der Gattung Aspergillus sowohl die sexuelle als auch die asexuelle Fortpflanzung in ihrem Lebenszyklus.

Asexuelle Reproduktion

Die Art der Fortpflanzung, die bei diesen Pilzen am häufigsten beobachtet wird, ist asexuell. Es wird durch asexuelle Sporen produziert, die unter dem Namen Conidia bekannt sind. Diese wachsen an den Enden der Phialiden.

Die Konidien werden durch die Einwirkung des Windes freigesetzt und transportiert. Wenn es auf den Untergrund fällt und die Umgebungsbedingungen für Feuchtigkeit und Temperatur ideal sind, beginnen sie zu keimen.

Die erste Struktur, die sich bildet, ist zunächst eine Keimröhre, die sich schließlich in ein neues Myzel verwandelt.

Sexuelle Fortpflanzung

Andererseits ist die sexuelle Fortpflanzung bei diesen Pilzen äußerst selten und wird bei sehr wenigen Arten wie Aspergillus fumigatus beobachtet. Die meisten Pilze dieser Gattung sind homothallisch. Dies bedeutet, dass sie sowohl männliche als auch weibliche Geschlechtsorgane im selben Myzel haben und sogar aus derselben Hyphe gebildet werden. Beide Organe sind länglich, mehrkernig und neigen dazu, sich umeinander zu wickeln.

Das weibliche Geschlechtsorgan ist in drei Teile unterteilt: das als Trichogin bekannte terminale Segment, das als rezeptiver Teil fungiert. Das nächste Segment ist als Ascogonium bekannt, und darunter befindet sich der Stamm.

In ähnlicher Weise kann das männliche Geschlechtsorgan, das Polynodium, in derselben Hyphe oder in einem benachbarten wachsen. Es hat ein einzelliges Antheridium am Ende.

Eine Gametenfusion oder Plasmogamie tritt auf, wenn sich die Spitze des Antheridiums über das Trichogyne beugt und mit diesem verschmilzt. Von hier aus bilden sich die ascogenen Hyphen, die sich zu einer anderen Struktur verzweigen, die als Ascocarp bekannt ist und in den Pilzen der Gattung Aspergillus hohl und geschlossen ist und als Kleistothecium bezeichnet wird.

Innerhalb des Kleistotheciums bilden sich die Asci, die wiederum die sogenannten Ascosporen enthalten. Dort sind die Ascosporen frei und ernähren sich von der dort vorhandenen Nährflüssigkeit. Schließlich, wenn sie voll ausgereift sind, werden sie freigelassen. Wenn sie in das Substrat fallen, keimen sie und es entsteht ein neues Myzel.

Lebensraum

Die Pilze der Gattung Aspergillus sind auf dem ganzen Planeten weit verbreitet. Der ideale Lebensraum für diese Pilze ist Heu und Kompost. Es ist üblich, dass es auf Getreide wächst, das unter ungeeigneten Bedingungen von Feuchtigkeit und Temperatur gelagert wird.

Wie viele Pilze wächst es beim Zerfall organischer Stoffe.

Hauptarten

Die Gattung Aspergillus übersteigt 100 Arten. Allerdings wurden nicht alle gleichermaßen untersucht und anerkannt. Die repräsentativsten Arten der Gattung werden nachstehend beschrieben.

Aspergillus fumigatus

Dies ist einer der am meisten untersuchten Pilze der Gattung Aspergillus, da er einen wichtigen Erreger für den Menschen darstellt. Es ist die Ursache für zahlreiche Infektionen der Atemwege, hauptsächlich aufgrund seiner Inhalation.

Es ist ein Fadenpilz, der als allgegenwärtig gilt, das heißt, er kann in jedem Ökosystem gefunden werden. Es hat saprophytische Bräuche, was bedeutet, dass es sich auf toter organischer Materie entwickelt, die es abbaut. Es hat das typische Aussehen der Pilze dieser Gattung mit kurzen, runden Konidiophoren.

Aspergillus fumigatus. Quelle: CDC / Dr. Libero Ajello (PHIL # 4297),

In Kulturen sind ihre Kolonien zunächst weiß und nehmen später eine Farbe an, die von bläulichgrün bis graugrün reicht. Die Textur dieser ist ähnlich der von Samt.

Dieser Pilz weist in seinem Lebenszyklus zwei Arten der Fortpflanzung auf: asexuell, durch die Konidien und sexuell, vermittelt durch die Ascosporen. Diese sind sehr widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen und erreichen sogar bis zu 70 ° C.

Eine Infektion dieses Organismus beim Menschen tritt in den meisten Fällen auf, wenn in der Umwelt gefundene Sporen in die Atemwege gelangen. Dies kann auch durch Infektion einer früheren Wunde oder Schleimhäute geschehen. Manchmal kann es zu einer als invasive Aspergillose bekannten Infektion kommen, die sehr gefährlich ist und sogar tödlich sein kann.

Aspergillus flavus

Dies ist ein Pilz, der als pathogen angesehen wird, da er für den Menschen schädliche Toxine produziert, die als Aflatoxine bekannt sind. Dieser Pilz produziert insgesamt vier Toxine: B1, B2, G1 und G2. Diese Toxine sind besonders giftig für die Leber, wo sie in diesem Organ eine Leberzirrhose auslösen können.

Die Konidiophoren dieser Art weisen keinerlei Farbe auf. Sie weisen auch eine kugelförmig aussehende Verbreiterung auf, die von Phialiden umgeben ist. Die in der Phialide vorkommenden Konidien haben eine Farbe von gelb bis grün. Sie bilden im Allgemeinen Ketten.

Kolonien dieser Art können eine Vielzahl von Erscheinungsformen annehmen, wie z. B. körnige oder verstreute staubartige. Wie bei vielen Aspergillus-Arten haben Aspergillus flavus-Kolonien zunächst eine Farbe (gelb), und wenn sie reifen, ändern sie diese und werden dunkler.

Dieser Pilz ist unter anderem mit bestimmten Pathologien wie Aspergillose, Onychomykose, Pilz-Sinusitis und Otomykose verbunden.

Aspergillus niger

Es ist eine der bekanntesten Arten der Gattung Aspergillus. Es verdankt seinen Namen der Tatsache, dass es auf dem Gemüse, in dem es wächst, eine Art schwarzen Schimmel bildet.

Die Hyphen, aus denen das Myzel dieses Pilzes besteht, bilden einen Faden, sind durch ein Septum getrennt und durchsichtig. In den Konidiophoren befinden sich kugelförmige Vesikel, die von Phialiden bedeckt sind. Diese durchlaufen einen Prozess, der als basiseptale Konidiogenese bezeichnet wird und durch den sogenannte globose Mitosporen erzeugt werden, die zwischen 3 und 5 Mikrometer messen.

Diese Art ist auf dem Gebiet der Biotechnologie sehr wichtig, da sie einige interessierende chemische Substanzen wie Gluconsäure, Zitronensäure und einige Enzyme wie Phytase und Galactosidase produziert.

Ebenso produziert Aspergillus niger ein Toxin namens Ochratoxin A, das Lebensmittel kontaminieren kann und beim Verzehr auf Menschen und andere Tiere übergeht. Die Wirkung dieses Toxins im Körper ist hauptsächlich auf das Immunsystem beschränkt, wodurch die Bildung von Antikörpern sowie die Größe der Immunorgane verringert werden. In ähnlicher Weise bewirkt es eine Veränderung auf der Ebene der Cytokinine.

Aspergillus tubingensis

Dies ist eine Art, die einen großen ökologischen Wert hat, da festgestellt wurde, dass sie Kunststoff auch ohne Rückstände verdauen kann. Aus ökologischer Sicht ist dies sehr wichtig, da damit unsere Ökosysteme gereinigt werden können.

Die Konidien dieser Art haben einen ungefähren Durchmesser zwischen 2 und 5 Mikron. Es vermehrt sich ausschließlich ungeschlechtlich und seine ideale Wachstumstemperatur liegt zwischen 20 und 37 ° C.

In ähnlicher Weise ist Aspergillus tubingensis eine Art, die bestimmte Substanzen wie Ochratoxin A und Mykotoxien produziert.

Krankheiten

Einige der Arten, aus denen die Gattung Aspergillus besteht, sind bekannte menschliche Krankheitserreger. Sie verursachen hauptsächlich Infektionen der Atemwege.

Aspergillose

Es ist eine Infektion, die durch verschiedene Arten von Aspergillus, insbesondere Aspergillus fumigatus, verursacht wird. Da der Eintritt in den Körper durch Einatmen erfolgt, sind die betroffenen Gewebe die der Atemwege.

Aspergillose kann jedoch in verschiedenen klinischen Formen auftreten: allergische bronchopulmonale Aspergillose, chronische Lungenaspergillose und invasive Aspergillose.

Allergische bronchopulmonale Aspergillose

Zu den Symptomen dieser Pathologie gehören:

- Fieber.

Dunkler Schleimauswurf.

- Hämoptyse (Blutung aus der Lunge).

- Allgemeines Unbehagen.

- Atemwegsobstruktion.

Chronische Lungenaspergillose

Diese Pathologie ist ein Kompendium verschiedener Krankheitsbilder, die verschiedene Strukturen des Atmungssystems beeinflussen. Diese sind:

- Aspergillom: Es handelt sich um eine Art Fremdkörper, der aus Pilzhyphen sowie Schleim, Eiter, Fibrin und Zelltrümmern besteht. Dies ist in einer Lungenhöhle oder sogar in einer der Nasennebenhöhlen untergebracht. Zu seinen Symptomen zählen unter anderem Brustschmerzen, blutiger Auswurf, Fieber und chronischer Husten.

- Chronische Gavitate-Aspergillose: Tritt auf, wenn das Lungengewebe so betroffen ist, dass es mehrere Hohlräume entwickelt, hauptsächlich in Höhe der oberen Lungenlappen. Die Symptome ähneln denen des Aspergilloms, sind jedoch zeitlich verlängert und viel intensiver.

Invasive Aspergillose

Es ist die schwerwiegendste Darstellung der Krankheit und tritt nur bei Menschen auf, deren Immunsystem stark geschwächt ist. Zum Beispiel Menschen mit Erkrankungen des Immunsystems wie AIDS, Menschen mit Krebs, die sich einer Chemotherapie unterzogen haben, oder Menschen, die eine Knochenmarktransplantation hatten. Es tritt auf, wenn die Infektion nicht mehr auf Lungengewebe beschränkt ist, sondern sich auf andere Organe wie Herz oder Nieren ausbreitet.

Symptome, die auftreten können, sind:

- Hohes Fieber, das sich nicht bessert.

Husten mit blutigem Auswurf.

- Brustschmerzen.

Gelenkschmerzen.

- Atembeschwerden.

- Kopfschmerzen.

Entzündung in einem der Augen.

- Schwierigkeiten beim Sprechen.

- Hautläsionen.

Pilz-Sinusitis

Es tritt auf, wenn der Pilz eine der im Gesicht gefundenen Hohlräume besiedelt, die als Nasennebenhöhlen bekannt sind. Die Symptome sind:

- Eitrige oder seromukosale Rhinorrhoe.

- Verstopfung der Nase oder Fremdkörpergefühl.

- Häufiges Niesen.

Kiefer- und Zahnschmerzen.

Otomykose

Es tritt auf, wenn der Pilz in den Gehörgang eindringt. Unter den repräsentativsten Symptomen finden wir Folgendes:

- Otalgie.

Unspezifischer Juckreiz im Ohr.

- Abschuppung des Epithels.

- Entzündung.

- Schwerhörigkeit.

- Vorhandensein dunkler Rückstände wie Grün, Braun oder Schwarz im Gehörgang.

Behandlungen

Die Medikamente zur Behandlung von Infektionen durch Pilze der Gattung Aspergillus sind solche, die den Pilz direkt angreifen. Die am häufigsten verwendeten sind:

- Amphotericin B.

- Itraconazol.

- Posaconazol.

- Echinocandine.

- Vorconazol.

Ebenso wird in einigen Fällen eine chirurgische Entfernung der Läsionen empfohlen. Diese letzte Option wurde jedoch in jüngster Zeit aufgrund der hervorragenden Ergebnisse, die mit der medikamentösen Therapie erzielt wurden, praktisch nicht mehr verwendet.

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