CC BY
97УДК 576.882.8:616-057
МОРФОЛОГО ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТОКСИНООБРАЗУЮЩИХ ГРИБОВ -
БИОДЕСТРУКТОРОВ ИЗ
РОДА ЗТАСНУВОтУЗ
Доршакова Е.В. (научный сотрудник)*
НИИ медицинской микологии им. П.Н. Кашкина ГОУ ДПО СПб МАПО, Санкт-Петербург, Россия
© Доршакова Е.В., 2011
БіаскуЬоігуБ врр. - широко распространенные в мире микро-мицеты-биоЪеструкторы и активные токсинопродуценты. Бу-дучи потенциально опасными для здоровья людей, БіаскуЬоігуз врр. привлекают к себе все большее внимание специалистов раз-личного профиля. В настоящее время видовой состав и особенности биологии БіаскуЬоІгуБ врр. остаются недостаточно полно изученными.
Ключевые слова: БіаскуЬоігуз врр., стахиботриотоксикоз, ток-сигенность, трихотеценовые микотоксины
MORPHOLOGO-PHYSIOLOGICAL PECULIARITIES OF TOXIN-PRODUCING FUNGI -BIODESTRUCTORS FROM STACHYBOTRYS GENUS (REVIEW)
Dorshakova E.V. (scientific researcher)
Kashkin Research Institute of Medical Mycology of SEI APE SPb MAPE, St. Petersburg, Russia
© Dorshakova EV, 2011
Stachybotrys spp. are widely distributed micromycetes in the world and active toxin producers. Representing potential danger for people health Stachybotrys spp. draw more attention of different specialists. Stachybotrys species composition and biological features are not completely learned today.
Key words: Stachybotrys spp., stachybotryotoxicosis, thrichothe-cene mycotoxins, toxigenicity
* Контактное лицо: Доршакова Евгения Владимировна, Тел.: (812) 303-51-40
ВВЕДЕНИЕ
Зиюку'гюи'ун ярр. - сапробные виды, обнаруживаемые на гниющих растительных остатках [1,2]. Известно, что при благоприятных условиях для прорастания спор, они нередко появляются на материалах, содержащих целлюлозу, в частности, на стенах и крышах домов [3-6]. Микотоксины - вторичные метаболиты микромицетов, продуцируемые в ходе их обменных процессов [7]. Качественный и количественный состав микотоксинов БЬаскуЬоЬгуя ярр. может варьировать в зависимости от условий окружающей среды: источников питания, температуры, влажности, конкуренции с различными представителями микроорганизмов в ассоциациях. Отдельные виды и штаммы 31аскуЬо1гуя врр. различаются по токсиген-ным свойствам [3,4].
Стахиботриотоксикоз: первые упоминания,
клинические проявления, насущная проблема современности.
В научной литературе имеются немногочисленные данные о спектре микотоксинов 81асМуЬо1гу^ 8рр., а также об их токсичных эффектах. Наиболее известным продуцентом микотоксинов является скаНагит |8]. Обнаружили, что
5. скаНагит вызывает стахиботриотоксикоз [1,9] -один из наиболее тяжелых микотоксикозов. Стахиботриотоксикоз возникает у людей, пребывающих в помещениях, контаминированных 5. скаНагит, а также у сельскохозяйственных животных при поедании растительности, пораженной 5. скаНагит [2-4, Ю].
В публикациях [2,11] авторы отмечают, что токсичность 5. скаНагит впервые была обнаружена в 30-х годах двадцатого века в южных регионах Украины, где происходили массовые случаи заболевания лошадей с необычным клиническим и анатомическим комплексом [8, 12], а также с высоким уровнем смертности. Симптомы болезни - тяжелые воспалительные и некротические процессы слизистых оболочек пищеварительного тракта, геморрагический диатез, развитие лейкопении и агранулоцитоза. Острая форма болезни продолжалась от 3 до 10 суток и, как правило, заканчивалась летальным исходом. Больные животные часто страдали септицемией и подвергались заражению оппортунистическими инфекциями. Ряд наблюдений ученых стал основой для предположения о происхождении болезни из-за употребления животными недоброкачественных кормов - яровой соломы, имевшей на продольном внутреннем разрезе темные пятна. Исследователи провели микологический анализ соломы, в результате которого удалось выявить интенсивный рост 5. скаНагит. При экспериментальном скармливании лошадям чистой культуры гриба происходило развитие типичной клинической картины болезни. Гриб оказался вредным и для здоровья людей, поскольку у лиц, соприкасавшихся с зараженным кормом, также появлялись симптомы этого заболевания. Больные ощущали головные боли, повышение
температуры, общую слабость. Имели место раздражения слизистых оболочек глаз, носа, зева, бронхов, сопровождающиеся такими симптомами, как жжение в глазах, сухость во рту, боль в горле, насморк, кашель, охриплость, а в неко торых случаях - носовое кровотечение [11]. Было обнаружено, что пыль от зараженного корма, состоящая преимущественно из спор возбудителя и мельчайших клеточных частичек, обладала токсическими свойствами [13] и в процессе работы попадала на внешние покровы человека. Выявили, что причиной заболевания является S. chartarum, и заболевание получило название «стахибптриотоксикоз».
В 1969 г. П.Н. Кашкиным была описана заболеваемость профессиональным пневмостахиботриоток-сикозом у рабочих предприятий, изготавливающих хлопковые и лубяные волокна, в том числе при обработке низкосортного сырья. Было установлено, что S. chartarum, при попадании в организм человека через респираторные пути, обусловливал заболевания, характер которых точно был определен на лабораторных животных с использованием чистых культур этого гриба [11]. Большой вклад в изучение стахиботриотоксикоза внесли российские ученые: К.И. Вертинский, Ф.М. Пономаренко, М.И. Саликов, В.И. Мутовин, H.A. Спесивцева и др.
Б.Д. Нельсон с соавторами [2] отмечают, что в 1977 году в Венгрии от стахиботриотоксикоза пострадали работники ферм, имевших дело с соломой, пораженной грибом. Симптомы заболевания у них проявлялись спустя сутки после контакта с возбудителем. Исчезновение признаков заболевания наблюдали после прекращения работ на фермах. В 1996 году в Германии, при контакте с гниющей растительностью, пострадали люди, работавшие в садах. У них было отмечено болезненное поражение кончиков пальцев, характеризующееся отслоением кожи [2,10,14].
В 1980-х годах жители Америки столкнулись с проблемой отравления токсинами грибов, выросших в помещениях [5,6, 8-10]. В одном из домов г. Чикаго, где люди в течение пяти лет жаловались на головные боли, боли в горле, периодическое повышение температуры, диарею, дерматиты и общее недомогание, исследовали пробы воздуха. При микологической экспертизе было доказано наличие в воздухе данного жилого помещения спор S. chartarum. В 1986 г.
В.А. Крофт с сотрудниками сообщили, что возможной причиной плохого самочувствия людей являются трихотеценовые Токсины грибов, продуцируемые S. chartarum [15]. Б.Д. Нельсон, проведя ряд испытаний на опытных животных, подтвердил предположение Крофта о токсическом эффекте трихотеценов [2]. Позднее Ж Джоханнинг с коллегами исследовали влияние микотоксинов S. chartarum на здоровье офисных работников, долгое время находившихся в помещении, контаминированном грибами, и выявили у них определенные изменения в иммунной системе [16].
В 1993-1994 годах в городе Кливленде и штате Огайо происходили массовые заболевания легких
у детей в результате контакта с токсинами грибов [5-10, 14, 17]. У младенцев в легких были обнаружены кровотечения и гемосидероз. Во всех зафиксированных случаях болезнь развивалась у детей, находившихся в помещениях, контаминированных плесневыми грибами, в том числе и стахиботрисом. Причиной заболеваний было признано отравление трихотеценовыми токсинами стахиботриса [6, 8]. В Хьюстоне также отмечали аналогичные случаи заболеваний. Важный вклад в раскрытие их причины внесло исследование промывных вод из легких семилетнего мальчика, в которых был обнаружен изо-лят S. chartarum [8]. Клиническая картина заболевания у него была следующей: хронический кашель, периодические приступы лихорадки, быстрая утомляемость. В доме, где находился мальчик, выявили следы протечек воды, а также контаминацию обоев S. chartarum. После того, как ребенка изолировали из поврежденного грибами помещения, симптомы заболевания исчезли. Сходные последствия отравления детей микотоксинами стахиботриса происходили в Канзас Сити [8]. Веспер с соавторами выдвинули предположение о возможной роли стахилизина и гемолизина, продуцируемых S. chartarum, в развитии кровотечений и гемосидероза легких [18,19]. Многократные случаи заболеваний детей привлекли внимание медицинского сообщества и общественности к проблеме роста стахиботриса в помещениях. Сведения о токсичности грибов стали оглашаться средствами массовой информации. Поражения зданий грибами все чаще стали фигурировать в судебных делах. В 2000 году Центр по контролю и профилактике заболеваний в Атланте опубликовал отчет о многопрофильное™ влияния S. chartarum на здоровье людей. Помимо отравляющего действия микотоксинов, было упомянуто их гемолитическое, аллергенное и иммуносупрессирующее действия [18, 19].
Современный таксономический статус Stachybotrys spp. и особенности биологии
Надцарство: {Эукариоты (Eucaryota)
Царство: Грибы (Fungi)
Класс: Дейтеромицеты, несовершенные
грибы, опако(фео)гифомицеты (Deuteromycetes (Fungi imperfecti)) Порядок: Гифомицетовые, гифомицеты
(Hyphomyceta les)
Семейство: Дематиевые (Dematiaceae)
Stachybotrys spp. имеют многоклеточную грибницу, но развиваются только в гаплоидной фазе, бесполое размножение у них происходит в виде ко-нидиального спороношения, развивающегося на мицелиальных стромах, выходящих на поверхность субстрата. Как представитель семейства дематиевых (Dematiaceae) род Stachybotrys имеет темные кони-диеносцы, симподиально отходящие от мицелия.
Представители Stachybotrys spp. широко распространены в природе, развиваясь на мертвых частях
растений (стерне, соломе, засохших стеблях). Усваиваемой формой углеродсодержащего субстрата у них является целлюлоза. Благодаря наличию фермента
- целлюлазы, они способны осуществлять неотъемлемый первоначальный этап ее разложения - экзогидролиз [20]. Stachybotrys spp. адаптируются к целлюлозе морфологической структурой, развиваются вдоль её фибрилл своими гифами. Наиболее активно процесс разложения целлюлозы Stachybotrys spp. осуществляют в нейтральных и щелочных почвах. Важно отметить, что Stachybotrys spp. способны расти в условиях с низким содержанием азота [21], в которых невозможно существование большинства других представителей микобиоты, обладающих целлюлазной активностью.
Видовой состав Stachybotrys spp.
Установление точного видового состава, а также детальное изучение видоспецифичных особенностей представителей Stachybotrys spp. является актуальной задачей для исследователей в настоящее время. Stachybotrys spp., обладая высокой целлюло-золитической активностью, являются важным звеном в разложении растительных остатков, их присутствие в почве обусловливает доступность низкомолекулярных углеродсодержащих субстратов для других микроорганизмов [21]. Важно отметить, что некоторые виды Stachybotrys spp. являются продуцентами токсинов, вызывающих отравления у людей и животных.
В 1837 году Корда описал первого представителя Stachybotrys spp. - S. atra [22]. Гриб был обнаружен на обоях одного из жилых домов г. Праги [2]. Позднее видовое название Stachybotrys atra Corda заменили на S. chartarum Hughes [23]. В естественной среде обитания S. chartarum является типичным представителем почвенной микобиоты. В помещениях S. chartarum нередко появляется на материалах, содержащих целлюлозу: обоях, гипсокартоне, потолочной плитке (Рис. 1) [2-9, 24, 25].
Рис. 1. Поражение обоев Б. сЬаПагит в жилом помещении
В лабораторных условиях наиболее интенсивный рост и спороношение 5. сНаНагит отмечают на кар-
тофельном и кукурузном агарах. В чистой культуре на питательных средах 5. скагШгит образуют тем-ноокрашенные колонии, диаметром до 10 см, через 7 суток. Во время спороношения 5. сНаНагит образует черные скопления конидий. Конидиофоры у 5. сНаНагит темно-оливкового цвета, шероховатые, септированные, одиночные или собранные в группы, могут быть простыми или иметь нерегулярное ветвление. Фиалиды 5. сНаНагит крупные, оливкового цвета, эллипсоидной формы, достигают 9-14 мкм в длину. Для наиболее точной видовой идентификации также следует отметить нередкое образование заметного воротничка вокруг основания фиалид и наличие капель, покрывающих стенки конидиофо-ров. Морфология конидий 5. сНаНагит изменяется в зависимости от возраста культуры. Молодые конидии гиалиновые и гладкие, зрелые - темно-коричневые, черные или темно-оливковые, с хорошо заметной шероховатостью в виде борозд или шипов [8, 21]. Во время размножения поверхность конидий нередко приобретает острый выступ, который лучше всего различим при рассмотрении в электронном сканирующем микроскопе, а также с иммерсией при 1000-кратном увеличении. Размер конидий 5. сЬаНагит варьирует от 6,9-14(17)хЗ-7,7 мкм [11], 9-14x4-6 мкм [26], 10-13x4-6 мкм [27]. По форме конидии 5. сНаНагит чаще всего эллипсоидные [8] (Рис. 2).
Рис. 2. Конидии с конидиеносцами S. chartarum двух разных штаммов, х 100 [8].
Джонг и Девис в 1976 году описали 15 видов Stachybotrys spp. [26]. В основе предложенной ими классификации лежат морфологический критерий и ростовые характеристики колоний Stachybotrys spp. На описанных ими данных базируется большинство последующих авторов [3,4].
В настоящее время, к сожалению, не сложилось единого мнения по поводу видового состава Stachybotrys spp. По Андерсену, количество видов Stachybotrys spp. в настоящее время достигает более 40 [3, 4], в то время как в статьях Пин-руана - их более 50 [28]. Пинруан с коллегами в 2004 г. провели систематическое описание следующих видов Stachybotrys spp.: S. bambusicola, S. bisbyi, S. breviuscula, S. cannae, S. chartarum, S. chlorohalonata, S. cordylines, S. cylindrospora, S. dichroa, S. echinata, S. freycinetiae, S. globosa,
S. guttilispora, S. havanensis, S. kampalensis, S. capiti, S. klebahnii, S. longispora, S. lunzinensis, S. microspora, S. mangiferae, S. nephrospora, S. nephrod.es, S. nilagirica, S. oenanthus, S. palmae, S. paimijunci, S. parvispora, S. proliferata, S. queenslandica, S. ramose, S. renispora, S. renisporoides, S. reniverrucosa, S. ruwenzoriensis, S. sansevieriae, S. sinuatophora, S. sphaerospora, S. stilboidea, S. subsimplex, S. suthepensis, S. theobromae, S. thermonolerns, S. virgata, S. verrucispora, S. waitakere, S. xanthosomae, S. yunnanensis, S. zeae, S. zuckii [28]. Большая часть видов, причисленная к Stachybotrys spp., была перенесена из рода Memnoniella. Stachybotrys spp. и Memnoniella spp. считают обособленными друг от друга таксономическими единицами, однако они имеют большое количество генетических сходств [19, 28, 29]. Между Stachybotrys spp. и Memnoniella spp. существует всего лишь одно морфологическое различие: у представителей Stachybotrys spp. конидии сгруппированы небольшими гроздьями, а у Memnoniella spp. - в виде цепочек [28]. В настоящее время вопрос о переносе ряда видов из рода Memnoniella в род Stachybotrys остается открытым. На первом этапе определения таксономической принадлежности к роду проводят сравнения на уровне морфологических признаков и продуцируемых метаболитов с признаками наиболее близкого представителя Stachybotrys spp. На втором этапе выполняют молекулярно-генетические исследования, результатами которых подтверждают их родство. Так, Memnoniella echinata на основании общих черт со S. chartarum (высокой целлюлозолитической способности, продукции токсичных веществ, ряда три-хотеценов) была перенесена в род Stachybotrys и названа S. echinata.
Большинство представителей Stachybotrys spp., растущих на поврежденных водой зданиях, ученые долгое время характеризовали как S. chartarum. Авторы полагали, что внутри вида S. chartarum имеется широкая вариабельность морфологических и биохимических признаков. Андерсен с коллегами провели исследования на изолятах грибов Stachybotrys spp. из Северной Европы и Соединенных штатов Америки и выявили, что изоляты сильно различаются между собой по морфологическим, физиологическим и химическим показателям. В итоге среди биодеструкторов Stachybotrys spp. в данных местах обитания обнаружили два штамма S. chartarum и ранее неизвестный вид, получивший название S. chlorohalonata. Андерсен с коллегами подтвердили молекулярно-генетическими методами наличие генетических различий между S. chartarum и S. chlorohalonata [3,4], Ли и Янг, изучая морфологию Stachybotrys spp., растущих в помещениях, показали, что длина и ширина конидий, а также отношение этих показателей, значимо отличаются у отдельных изолятов S. chartarum. Было выдвинуто предположение о существовании криптических видов внутри микромице-тов, именуемых S. chartarum. Авторы выявили присутствие шести видов рода Stachybotrys в помеще-
ниях: S. chartarum, S. yunnanensis, S. chlorohalonata, S. elegans, S. microspora, S. nephrospora. Анализом, проведенным методом Real-Time ПЦР, показано, что S. chartarum невозможно дифференцировать от S. chlorohalonata и S. yunnanensis с помощью праймеров, используемых ранее для его обнаружения. Была выдвинута гипотеза о существовании филогенетических связей между тремя видами Stachybotrys spp.: S. chartarum, S. chlorohalonata и S. yunnanensis.
Отличительные особенности наиболее часто встречающихся представителей Stachybotrys spp., контаминирующих стены зданий.
S. nephrospora Hansf был описан в 1943 году. Ко-нидиеносцам S. nephrospora, достигающим в длину до 400 мкм, свойственно отсутствие ветвления, наличие гладких или шероховатых стенок [8,28, 29]; его конидии также с шероховатыми стенками булавовидной формы, размером 8-12х4-6(-7) мкм, фиалиды гладкостенные, размером 10-12x5-6 мкм.
S. microspora Mathur and Sankhla описан в 1976 году. Вид имеет нерегулярное симподиальное ветвление конидиеносцев, округлые конидии с шероховатыми стенками диаметром 5-6 мкм.
В то время как S. microspora и S. nephrospora имеют явные морфологические различия от S. chartarum, между 5. yunnanensis и S. chlorohalonata различия выражены менее заметно.
Морфология S. yunnanensis описана Конгом в 1997 году. Она совпадает с морфологией S. chartarum Hughes, исключения касаются размеров и формы конидий. Конидии S. yunnanensis имеют цилиндрическую или субцилиндрическую форму, размером 9,4±0,82хЗ,8±0,47 мкм, с соотношением длины к ширине примерно 2,5.
S. chlorohalonata описан Андерсеном в 2002 году. Его отличительными особенностями являются гладкие конидии, колонии меньшие по диаметру в сравнении с S. chartarum. Размер конидий S. chlorohalonata составляет 8,5±4,2х5,4±0,39 мкм с соотношением длины к ширине 1,8 [3]. Также важным диагностическим признаком S. chlorohalonata является появление зеленого внеклеточного пигмента на агаре Чапека, отсутствующего у S. chartarum.
Предположительно, S. yunnanensis и S. chlorohalonata, относительно недавно обнаруженные в стенах зданий, ранее могли быть идентифицированы как S. chartarum. В настоящее время представляет особый интерес изучение их токсигенности и установление роли в развитии стахиботриотоксикоза.
Рис. 3. Конидиеносцы с конидиями S. yunnanensis, x 100
Рис. 4. Конидии с конидиеносцами S. chlorohalonata,
ХІ00 [8].
[8].
Известно также, что контаминантами стен зданий могут быть S. albipes (Berk and Broome), S. cylindrospora (Jensen) и S. echinata (Rivolla). Они имеют сходные с S. chartarum морфологические признаки, отличаясь от него, главным образом, меньшими размерами конидий в зрелом состоянии. Этот факт следует учитывать при видовой идентификации Stachybotrys spp. Во избежание ложного определения вида, колонию следует инкубировать in vitro более. 7 дней - период, достаточный для полного развития характерных признаков у S. chartarum.
Описание видов в роде Stachybotrys в настоящее время претерпевает изменения ввиду обнаружения ранее неизвестных свойств у отдельных представителей, которые, быть может, связаны с их адаптациями к среде обитания. Подробная и наиболее точная видовая характеристика дана лишь для S. chartarum.
Структура, физико-химические свойства, биологическая активность микотоксинов, продуцируемых Stachybotrys spp.
Термин «микотоксины» объединяет низкомолекулярные вторичные метаболиты, продуцируемые
плесневыми грибами. ЗШсІїуЬоігуз хрр. являются продуцентами трихотеценовых микотоксинов [30, 31].
Трихотеценовые микотоксины (ТТМТ) - наиболее широко распространенная в мире группа микотоксинов [30, 32]. В основе их структуры лежит система сопряженных колец, называемая трихотека-ном [10, 33] (Рис. 5).
Рис. 5. Структурная формула трихотекана Природные трихотецены содержат двойную связь в положении С-9 - С-10 и эпоксидную группу при 12 и 13 углеродных атомах (Рис. 6); последняя отсутствует у трихотекана. Эти функциональные группы обусловливают токсичные свойства ТТМТ [33].
Большую часть микотоксинов ЦщфуЬа^ущ ярр. относят к группе макроциклических трихотеценов. Особенность данной группы - наличие дополнительного макроцикла, образованного при С-4 и С-15 (Рис. 6).
Рис. 6. Общая структурная формула макроциклических трихотеценов
Макроциклические трихотецены представлены ди- и триэфирами спирта веррукарина. Макроциклические триэфиры объединены в ряд веррукаринов, а диэфиры - в ряд роридинов. У веррукаринов в С6 положении находится карбонильная группа (Рис. 7.), а у роридинов - гидроксильная (Рис. 8). Представители внутри роридинов и веррукаринов отличаются, главным образом, заместителями в положении «4,15».
Верруеэрин В Варрукарин J
Рис. 7. Структурные формулы веррукаринов, присутствующих в спектре микотоксинов Stachybotrys spp.
Рис. 8. Структурная формула роридина Е, продуцируемого
БіасІпуЬоїгуі $рр.
Микотоксины, продуцируемые ЗіаскуЬоігуз єрр., относящиеся к классу роридинов, представлены са-тратоксинами, имеющими тетрагидропирановое кольцо в макролидной цепи. Триховеррины, трихо-верролы (Рис. 9) и триходермадиены имеют разрыв в макролидной цепи, их рассматривают в качестве промежуточных веществ макроциклических трихо-теценов (МЦТЦ) [33].
В настоящее время наиболее полно как продуцент токсинов описан 5. скаНагит. Известно, что он вырабатывает следующие разновидности макроциклических трихотеценов: роридин Е, Е-2, сатратоксины Щ 6, Н (Рис. 10), веррукурарины В, ], а также трихо-верроиды, триховерролы А и В, триховеррины А и В.
Рис. 9. Структурная формула триховеррола В, продуцируемого ШшШуЬЫЩ зрр.
В чистом виде трихотеценовые микотоксины представляют собой бесцветные вещества кристаллической природы, нелетучие при обычных условиях [31, 32]. Трихотецены растворяются в ацетоне, этилацетате, хлороформе, диметилсульфоксиде, этаноле, метаноле, пропиленгликоле и практически не растворяются в воде, проявляют оптическую активность. Вещества этой группы отличаются высокой химической устойчивостью и термической стабильностью. В природных условиях на них практически не влияют естественные факторы окружающей среды. Такая устойчивость ТТМТ связана с высокой стабильностью основной группы их токсичности
- эпоксидной. Для раскрытия эпоксидного кольца требуются жесткие условия. Наиболее эффективными способами детоксикации трихотециновых микотоксинов являются автоклавирование при повышенном давлении в растворе бисульфита натрия [32, 33], обработка концентрированными кислотами и щелочами.
Изучение биологической активности токсинов на сегодняшний день является непростой задачей в связи со сложностью их обнаружения, выделения и очистки.
Рис.Ю. Структурные формулы сатратоксинов, продуцируемых Я. сЬаг1агит
Установлено, что сатратоксины из группы трихотеценов продуцируются в больших количествах, чем остальные соединения. Исследователи предполагают, что токсины у 51ас11уЬо1гух ярр. могут образовываться в любой части мицелия. Макроциклические трихотецены были обнаружены во внешнем и внутреннем слоях плазмалеммы конидий 5. скагШгит. Согласно гипотезе Джарвиса, трихотеценовые микотоксины встраиваются в гидрофильный слой полисахаридов внутренней поверхности плазматической мембраны гриба и затем, приобретя способность растворяться в воде, экспортируются на поверхность мицелия. Важно отметить, что отравления микотоксинами грибов Зик'МуЬоиуз ярр. часто происходит при попадании токсичных спор в организм респираторным путем; проведенными опытами на крысах доказано высвобождение трихотеценовых микотоксинов из спор непосредственно в легких [34]. Очевидно, гидрофильный характер трихотеценовых микотоксинов способствует развитию гемосидероза легких у младенцев, облегчая проникновение сквозь микроокружение развивающихся клеток легких [9, 34].
Проведен ряд опытов по изучению токсинов 5. скаНагит на животных, а также на клетках животных и человека. Было обнаружено, что макроциклические трихотецены являются одними из наиболее опасных соединений благодаря своей способности ингибировать синтез белка. Д-В. Ли с коллегами установили, что наибольшим цитотоксическим эффектом из восьми трихотеценов, тестируемых на клетках млекопитающих, обладает сатратоксин С, токсичное действие которого оказалось сильнее, чем Т2 токсина, вызывающего агранулоцитоз. Известно, что продуцируемые грибами 51аскуЬо1,гуя ярр. атра-ноны, также обладают цитотоксическими свойствами, однако, гораздо менее выраженными, чем сатратоксины [8].
Украинские ученые в опытах, проводимых на млекопитающих, наблюдали иммуносупрессирующее действие биологически активных веществ, продуцируемых 5. скаНагит, которое приводило к повреждению лимфоидной ткани и костного мозга [10]. Исследованиями Б.Б. Джарвиса и других ученых показано,
что 5. скаНагит способен продуцировать девять фе-нилспиродриманов, относящихся к спиролактонам и спиролактамам, а также циклоспорин, выступающий в роли потенциального иммуносупрессирующего агента. Было выдвинуто предположение об усилении токсичности воздействия 5’. скаНагит при совместном действии трихотециновых токсинов с иммуно-супрессорными веществами [17].
Ярвис и другие ученые изучили токсичные свойства изолягов 5. скаНагит и 5. есЫпаЬа, растущих на стенах домов в юго-восточной части Шотландии. В ходе исследования было установлено, что 5. есЫпаЛл, в отличие от Б. скаНагит, не способны продуцировать макроциклические трихотецены. У обоих видов была выявлена способность вырабатывать простые трихотецены, триходермин и триходермол 117].
С.Е. Хинкли и другие исследователи относительно недавно обнаружили у 5. скагЬагит атра-ноны А и 6 и два доллабеллановых дитерпена, однако эффект их совместного действия пока что не известен [35].
При изучении изолятов 51аскуЬо1гуз ярр. в странах Северной Европы и Соединенных штатов Америки были выявлены штаммные отличия в продукции токсинов 5. скаНагит. Штаммы были разделены на два хемотипа, имеющих одинаковые морфологические признаки, но отличающиеся продукцией метаболитов: хемотип А и хемотип Б. Грибы хемотипа Б продуцировали макроциклические трихотецены, сатратоксины и роридины, в то время как грибы хемотипа А - атраноны и доллабелланы. Молекулярно-генетическими исследованиями не доказаны видоспецифичные различия между изолятами [4]. Также среди 51аскуЬо1гуз ярр. в исследуемых пробах были выявлены как 5. ск1огока1опа1а, так и 5. скагЬагит хемотипа А, продуцирующий атраноны и доллабелланы.
В настоящее время ученые продолжают открывать новые вещества с токсигенными свойствами, продуцируемые 81ас1гуЬо1гух чрр. Веспер и другие обнаружили изоляты 5’. скаНагит, продуцирующие стахилизин и гемолизин, вызывающие лизис эритроцитов. Предположительно, эти вещества являются патогенными факторами легочных кровоизлияний у младенцев [18,19]. Гемолитические свойства токсичных веществ стахиботриса, проявляющееся у лабораторных животных в виде некрозов и геморрагий в мозге, тимусе, селезенке, кишечнике, легких, сердце, лимфатических узлах, печени, почках ранее были обнаружены Зайченко и другими [10].
Таким образом, ЗШсМу'гюиуз ярр. продуцируют трихотеценовые микотоксины: простые трихотецены и макроциклические (сатратоксины и роридины), атраноны, обладающие цитотоксическим эффектом; фенилспиродриманы (спиролактоны, спиралакта-мы) и циклоспорины, действующие как иммуносу-прессорные агенты, а также стахилизин и гемолизин, обладающие гемолитическими свойствами.
Методы обнаружения и количественного определения трихотененовых микотоксинов, продуцируемых Stachybotrvs spp.
В настоящее время разработка методов обнаружения и количественного определения трихотеценов в культурах грибов, а также в естественно инфицированных субстратах, является исключительно важной задачей. Актуальность проблемы изучения микотоксинов Stachybotrys spp. связана с их потенциальной опасностью для человека и домашних животных [ТО].
Хроматографические методы
Прежде чем проводить анализ хроматографическими методами, необходимо экстрагировать токсические субстанции из Stachybotrys spp. Для этого используют органические растворители - хлороформ, метиленхлорид, ацетон, ацетонитрил и др. Однократной экстракции одним растворителем достаточно лишь в случае исследования культур грибов, растущих на питательных средах [30, 31]. Если необходимо анализировать микромицет, растущий на целлюлозо-содержащих материалах, то следует предварительно экстрагировать образец в целях его де-протеинизации, делипидизации, депигментации [10, 31]. Газожидкостную хроматографию (ГЖХ) можно использовать в случаях анализа простых трихотеценов. Особенностью ГЖХ является необходимость получения летучих производных микотоксинов [32]. Иногда детекцию трихотеценов проводят, используя комбинацию ГЖХ и масс-спектрометрию. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) применяют при анализе сложных смесей трихотеценовых микотоксинов [10]. Для ВЭЖХ необходима более тщательная очистка исследуемых образцов, а тонкослойная хроматография (ТСХ) -преимущественно для качественного определения микотоксинов в образце. Количественный анализ предпочтительнее выполнять методами газовой и жидкостной хроматографии, а тонкослойную хроматографию удобнее всего использовать для массового анализа образцов, поскольку ее преимуществами являются простота выполнения и сравнительно меньшая стоимость.
Биологические методы
Биологические методы определения микотоксинов в пробе выполняют с использованием различных объектов: микроорганизмов (простейших, одноклеточных зеленых водорослей), культур клеток, кожных проб на кроликах и т.д.; они не отличаются специфичностью и более пригодны для скрининговых работ 110].
Иммуннохимические методы
Как и в случае всех низкомолекулярных веществ, для иммунохимического анализа следовых количеств трихотеценов используют конкурентный твердофазный иммуноферментный анализ (ИФА). Так, американская компания EnviroLogix предлагает на-
ВЫВОДЫ
бор QuantiTox для определения макроциклических на в настоящее время, поскольку ее источники -
трихотеценов - роридинов А, Е, Н и L-2, сатраток- Stachybotrys spp. широко распространены в природе
синов G и Н, изосатротоксина F, веррукарина А и J, ив антропогенной среде.
а также веррукарола. Анализ выполняют на поли- 3. Видовой состав Stachybotrys spp. к настоящему
стироловых стрипах с иммобилизованными группо- моменту окончательно не установлен,
специфичными к макроциклическим трихотеценам 4. Среди грибов - биодеструкторов, обладающих
антителами. В качестве калибратора используют токсичными свойствами, обращаютнасебявнимание
роридин А. Чувствительность определения - 0,2 нг три вида Stachybotrys: S. chartarum, S. chlorohalonata
микотоксинов в 1 г экстрагируемой пробы (мицелий, и S. echinata.
штукатурка, дерево, ткани, пыль). Пользуясь этим 5. Наибольшую опасность для здоровья людей и
набором, Бразел определял трихотецены в воздухе домашних животных представляет вид S. chartarum,
пораженных S. chartarum помещений на уровне 3 пг/ внутри которого выделяют штаммы с разной токси-
м3 и выше (Brazel 2005). Попытка этого же автора об- генной активностью.
наружить трихотецены в крови жителей пораженных 6. Ныне разработка методов обнаружения и коли-
помещений окончилась неудачей. чественного определения трихотеценовых микоток-
синов в культурах грибов и в естественно инфицированных субстратах является исключительно важной
1. Некоторые виды грибов рода Stachybotrys явля- задачей.
ются источниками трихотеценовых микотоксинов, 7. Необходимо установление точной видовой
оказывающих на организм цитотоксическое, имму- принадлежности токсигенных грибов, а также изуче-
носупрессорное и гемолитическое действия. ние экологических особенностей в связи с их потен-
2. Проблема заболеваемости стахиботриоток- циальной опасностью для человека и животных,
сикозом людей и домашних животных актуаль-
ЛИТЕРАТУРА
1. Cruse М., Telerant R., Galagher Т., etal. Cryptic species in Stachybotrys chartarum II J. Mycologia. - 2002. - Vol. 94, №5.
- P.814-822.
2. Nelson B.D. Information on Toxic Indoor Mold: Stachybotrys chartarum //Department of Plant Pathology, North Dakota State University, Fargo. - 2001.
3. Andersen B., Nielsen K.F., Jarvis B.B. Characterization of Stachybotrys from water-damaged buildings based on morphology, growth and metabolite production II J. Mycologia. - 2002. - Vol. 94. - P. 392-40!».
4. Andersen B., Nielsen K.F., Szaro F., et al. Molecular and phenotypic descriptions of Stachybotrys chlorohalonata sp. nov. and two chemotypes of Stachybotrys chartarum found in water-damaged buildings II J. Mycologia. - 2003. - Vol. 95, Ne6.
- P. 1227-1238.
5. Pessi A.M., Suonketo J., Pentti М., et al. Microbial growth inside insulated external walls as an indoor air biocontamination source // Appl. Environ. Microbiol. - 2002. - Vol. 68. - P. 963-967
6. Hardin B. D., Kelman B. J., Saxon A. Adverse human health effects associated with molds in the indoor environment // J. Occup. Environ. Med. - 2003. — Vol. 45. - P. 470-478.
7. Блинов Н.П. Токсигенные грибы в патологии человека // Проблемы медицинской микологии.- 2003. - Т. 4, №4. — С, 3-7
8. Li D. -W„ Yang С. S. Taxonomic history and current status of Stachybotrys chartarum and related species // Idoor Air. -2005. - Vol. 15, Suppl 9. - P. 5-10.
9. Pestka Yike I., Dearborn D.G., et al. Stachybotrys chartarum, Trichothecene Mycotoxins and Damp Building - Related Illness: New Insights into a Public Health Enigma // Toxicological Sciences. - 2008. - Vol. 104. - P. 4-26.
10. Зайченко A.M., Рубежняк И.Г., Кобзистая О.П. Макроциклические трихотеценовые микотоксины: продуценты, распространение, определение, физиология токсинообразования, токсигенный потенциал // Совр. проблемы токсикологии. - 2001. - №2. — С. 56-62.
11. Кашкин П.Н., Хохряков М.К., Кашкин А.П. Определитель патогенных, токсигенных и вредных для человека грибов. - Л.: Медицина, 1979. - 272 с.
12. Cameron D.G, Toxicity prifile of Stachybotrys chartarum ¿/A Thesis In Environmental toxicology/ Submitted to the Graduate Faculty of Texas Tech University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of science,
- 2009. '
13. Flemming J., Hudson B., Rand, T.G. Comparison of inflammatory and cytotoxic lung responses in mice after intratracheal exposure to spores of two different Stachybotrys chartarum strains // Toxicol. - 2004. - Vol. 78. - P. 267-75.
14. Кобзистая О.П., Зайченко O.M. Микробиологическая активация Т-2 токсина §| Совр. проблемы токсикологии. -2001. - №1. - С. 39-41.
15. Croft W.A., Jatvis В. В., Yatawara C.S. Airborne ooutbreak of trichothecene toxicosis // Environ. - 1986. - Vol.20. - P. 549552,
16. Johanning E„ Morey P.R., Jatvis B.B. Clinical-epidemiological investigation of health effects caused by Stachybotrys atra building contamination // Proceeding in Indoor Air. - 1993. - Vol.l. - P.225-230.
17. Jarvis. B.B., Sorenson W.G., Hintikka E-L., et al. Study of toxin production by isolates of Stachybotrys chartarum and Memnoniella echinata isolated during a study of pulmonary hemosiderosis in infants // Appl. and Environ. Microbiol. -1988. - P. 3620-36254
18. Vesper S.J., Magnuson M.L., Dearborn D.G., et al. Initial characterization of the hemolisin stachylisin from Stachybotrys chartarum // Infect Immun. - 2001. - Vol.69. - P.912-916.
19. Vesper S.J. and Vesper М.]. Stachylysin may be a cause of hemorrhaging in humans exposed to Stachybotrys chartarum II Infect. Immun. - 2002. - Vol. 70. - P.2065-2069.
20. Чернов И.Ю., Марфенина O.E. Адаптивные Стратегии грибов в связи с освоением наземных местообитаний. - М.: ПИН РАН, 2010.-С. 95-111.
21. Петрунина Я.В., Еланский С.Н., Лаврова О.И., Рост А.Н. Рост Stachybotrys chartarum на природных и техногенных субстратах и сравнительный анализ штаммов //Успехи медицинской микологии, материалы первого всероссийского конгресса по медицинской микологии. - М.: Академия микологии, 2003. - С, 164-165.
22. Corda A.C.I. leones Fungorum hucusque cognitorum. - 1837. - Vol.l. - P.21.
23. Hughes S.], Revisiones hyphomycetum aliquot cum appendice de nominibus rejiciendis Can // J. Bot. - 1958 - Vol. 36. - P. 727-836.
24. Brasel T.L., DouglasD.R., Wilson S.C., Straus. D.C. Detection of airborne Stachybotrys chartarum mactocyclic trichothecene
mycotoxins on particulates smaller than conidia // Appl. Environ. Microbiol. - 2004. - Vol. 71. - P. 114-122.
25. Gregory L., Pestka J.J., Dearborn D.G. and Rand T.G. Localization of satratoxin-G in Stachybotrys chartarum spores and
spore-impacted mouse lung using immunocytochemistry// Toxicol. Pathol. - 2004. - Vol.32. - P. 26-34,
26. JongS.C., Davis E.E. Contribution to the knowledge of Stachybotrys and Memnoniella in culture Mycotaxon. - 1976. - Vol.
9, - P.409-485.
27. Ellis M.B. Dematiaceous Hyphomycetes CAB Commonwealth Mycological Institute. - Surrey, 1971.
28. Pinruan O., McKenzie E.H.C., Jones E.H.G., Hyde K.D. Two new species of Stachybotrys and key to the genus // J. Fungal diversity. - 2004. - Vol. 17. - P.145-157,
29. Haugland R.A., Vesper S.J., Harmon S.M. Phylogenetic relationships of Memnoniella and Stachybotrys species and
evaluation of morphological features for Memnoniella species identification // J. Mycologia. - 2001. - Vol. 93. - P. 54-65,
30. Зайченко A.M., Андриенко E. В., Цыганенка E.C. Макроциклические трихотеценовые микотоксины: токсичность для теплокровных // Современные проблемы токсикологии. - 2008. - №4. - С, 33-36.
31. Жуленко В.Н., РабиновияМ.И., Таланов Г.А. Ветеринарная токсикология - М.: Колос, 2002. — 384 с.
32. Обольский О.А. Модулирующее действие алиментарных факторов на метаболизм дезоксиниваленрла (вомиток-сина) у крыс: Дисс... канд. биол. наук: - Москва, 2001. - 126 с.
33. Смирнов В.В., Зайченко О.М. О биологической активности метаболитов грибов p. Stachybotrys // Современные проблемы токсикологии. - 2002. - № 3. - С. 15-24,
34. Yike I., Rand Т. G., Dearborn D.G. Acute inflammatory responses to Stachybotrys chartarum in the lungs of infant rats: / time course and possible mechanisms //Toxicol. Sei. - 2005. - Vol. 84. - P.408-416.
35. Hinkley S.E., Jarvis B.B. Chromatographic method for Stachybotrys toxins // Mycotoxin Protocols. - 2001. - Vol. 157- P. 173-194.
Поступила в редакцию журнала 10.09.2011 Рецензенты: Н.П. Журавлева, О.В. Аак
