CC BY
17УДК 616.002.828
ЦИТОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ МОРФОГЕНЕЗА КОНИДИО-ГЕННОГО АППАРАТА ASPERGILLUS FUMIGATUS FRES.
А.А. Степанова, И.А. Синицкая
НИИ медицинской микологии им. П.Н. Кашкина, Санкт-Петербургская медицинская академия последипломного образования, Санкт-Петербург, Россия
©А.А.Степанова, И.А. Синицкая, 2005
С помощью методов электронной микроскопии изучены особенности морфогенеза конидиогенного аппарата у штамма A. fumigatus, выделенного из промывных вод бронхов больного аспергиллезом легких и выращенного в культуре in vitro на среде Чапека. Предложена модель биологии развития объекта исследования, согласно которой разное сочетание в каждом отдельном случае (посев или инфекция) формируемых конидиогенным аппаратом А. fumigatus разнокачественных конидий детерминирует разнообразие ультраструктуры образуемых им гиф вегетативного мицелия. Выделено четыре стадии в развитии конидий: заложение, рост, созревание и отделение от цепочки. Показано, что закладка конидий происходит по эндо-(энтеро)бластическому типу
Ключевые слова: Aspergillus fumigatus, конидиогенный аппарат, конидиогенез, морфогенез, ультраструктура
CYTOLOGICAL STUDY OF THE CONIDIOGENOUS APPARATUS' MORPHOGENESIS IN ASPERGILLUS FUMIGATUS FRES.
A. A. Stepanova, I.A. Sinitskaya
Kashkin Research Institute of Medical Mycology, Saint Petersburg Medical Academy of Postgraduate Education, Russia
© A. A. Stepanova, I.A. Sinitskaya, 2005
The conidiogenous apparatus'morphogenesis in A. fumigatus from the patient's BAL with aspergillosis and cultured on Czapek medium has been investigated with the electron microscopy. The model of development biology of this fungus is proposed. According to this model, conidiogenous apparatus of
A. fumigatus produced conidia of different quality. Combination of various types of conidia in vitro or in vivo determinated ultrastructural diversity of vegetative hyphaeformed by heterogenous conidia. Four stages of conidial development are described: initiation, growth, maturation and separation from the chain. It was shown that initiation of conidia is endo-(entero)blastic.
Key words: Aspergillus fumigatus, conidiogenesis, conidiogenous apparatus, morphogenesis, ultrastructura
ВВЕДЕНИЕ
Цель настоящей работы — изучить ультраструктуру разных типов клеток конидиогенного аппарата у патогенного штамма A. fumigatus для получения более полного представления о биологии его развития. Особенности дифференциации клеток вегетативного мицелия в условиях культуры in vitro были выявлены нами ранее [1].
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исследовали штамм A. fumigatus (ВКПГ 1-1172)
из коллекции НИИ медицинской микологии им. П.Н. Кашкина СПбМАПО Минздрава России, выделенный из промывных вод бронхов пациента, больного аспергиллезом (В.В., 9.03.1999 г.). Гриб выращивали на среде Чапека при температуре 27 °С и фиксировали через 2, 3, 5, 10 и 20 дней после посева. Для просвечивающей электронной микроскопии материал фиксировали глутаральдегидом-осмием. Подробное описание материала и основных способов подготовки образцов для просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии приведены нами в предыдущих статьях [1-3]. Для уточнения числа слоев в составе клеточной стенки конидий материал фиксировали два часа в 2% растворе перманганата калия, затем промывали дистиллированной водой, проводили через серию спиртов и заливали в смесь эпоксидных смол — эпон-аралдит.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В составе зрелого конидиогенного аппарата A. fumigatus различим конидиеносец с булавовидной головкой, несущей на своей поверхности один ряд сте-ригм, продуцирующих цепочки конидий.
Конидиеносец и головка. Конидиеносец закладывался как латеральный вырост клетки субстратного мицелия (Рис. 1а, стрелка), растущий вертикально апикальным ростом (Рис. 16). Апекс растущего (Рис. 2а) конидиеносца имел полусферическую форму (Рис. 2а), в его содержимом отмечали небольшое число одиночных ядер округлой (2,30 мкм) или эллипсоидной формы (1,90x2,50 мкм), локализующихся, главным образом, вблизи латеральной клеточной стенки (Рис. 16). Ядра содержали хроматин диффузного типа и одно крупное (0,60 мкм) эксцентричное ядрышко, в составе которого различимы гранулярный и фибриллярный компоненты. Контур оболочки ядра слегка волнистый. Митохондрии в небольшом числе, одиночные, разнообразной формы и небольших размеров (0,50-0,80 мкм), не формировали ми-
тохондриальныи ретикулум, описанныи нами для аналогичного типа клеток патогенного штамма А. niger [3]. Матрикс этих органелл более плотный, чем гиалоплазма, с небольшим числом длинных параллельных крист. Эндоплазматический ретикулум (ЭР) развит слабо, в форме коротких прямых либо слабо извилистых агранулярных цистерн, как правило, локализующихся вблизи клеточной стенки. Редко наблюдали одиночные микротельца округлой (0,20 мкм) или эллипсоидной формы (0,20-0,40 мкм), содержащие плотный фибриллярный матрикс и ограниченные контрастной мембраной. Других органелл нет. Запасные вещества в форме редких одиночных липидных включений. Рост конидиеносца сопровождался синтезом гиалоплазмы, многочисленных свободных рибосом, незначительным увеличением числа ядер, митохондрий и цистерн ЭР. Вакуоли в клетках отмечали крайне редко — они мелкие, одиночные, светлые, в основном, сосредоточены в основании конидиеносца.
После завершения роста (Рис. 16) в содержимом конидиеносца отмечали довольно плотную гиало-плазму, богатую свободными рибосомами. Ядра, митохондрии и элементы ЭР представлены в небольшом числе. Вакуолизация, как и в период роста, слабая. Высота закончивших рост конидиеносцев варьировала в пределах 300-450 мкм, а толщина соответственно - 5-8. По нашим наблюдениям, с возрастом культур А. fumigatus формировались более крупные конидиеносцы, и соответственно, головки.
Закончившие рост конидиеносцы имели толстую, (0,14-0,25 мкм) однослойную, светлую фибриллярную клеточную стенку, часто покрытую тонкой (0,020,03 мкм) темной гомогенной электронно-плотной кутикулой (Рис. Зд).
По завершении роста конидиеносца, его апекс приобретал форму пузыря - зачатка головки (Рис. 1в). Гиалоплазма зачатка плотная, содержала одиночные редкие ядра, небольшое число митохондрий, цистерн агранулярного ЭР и многочисленные свободные рибосомы. Закончившая рост головка имела булавовидную форму (Рис. 26) и размеры в пределах 20-30 мкм. Для нее характерна довольно толстая (0,29-0,37 мкм) однослойная фибриллярная клеточная стенка умеренной электронной плотности, на поверхности которой часто отмечали кутикулу, по толщине и строению сходную с таковой конидиеносца.
В головке, формирующей стеригмы, выявляли небольшое число ядер (4-5 на срез головки), собранных в группу и сосредоточенных в центральной ее части (Рис. 1г-е, За). Под зоной локализации ядер наблюдали скопление митохондрий (в числе 6-8 на срез головки), ориентирующихся параллельно друг другу и вдоль конидиеносца. В период формирования стеригм в содержимом конидиеносца и головки появлялось небольшое число одиночных мелких (0,20-0,30 мкм) липидных включений умеренной электронной плотности, приуроченных к клеточной стенке. В конидиеносце и головке, ко времени завер-
шения формирования стеригм, ядра и митохондрии из их центральной части перемещались к периферии, усиливался уровень вакуолизации (Рис. 1е, Зв). Вакуолей несколько, они крупные светлые неправильной формы, содержали сгустки фибриллярного материала и многочисленные мелкие темные гранулы полифосфатов разного диаметра (Рис. Зг).
В период конидиогенеза уровень вакуолизации конидиеносца и головки еще более возрастал: происходило слияние мелких и средних размеров вакуолей в несколько крупных (Рис. 1з-к). Вакуолизация сопровождалась сокращением объема гиалоплазмы, однако численность ядер, митохондрий и других компонентов клетки практически не изменялась.
По завершении конидиогенеза в конидиеносце и головке начинались процессы старения. Вакуоли еще более увеличивались в размерах и сливались в две крупные, заполняющие основной их объем (Рис. 1к). Позже тонопласт крупных вакуолей сильно деформировался. В содержимом некоторых головок крупные вакуоли вновь распадались на более мелкие и средних размеров (Рис. 4к). В конидиеносце и головке резко сокращалось число ядер, митохондрий и других органелл, а также запасных веществ. В вакуолях стареющих конидиеносцев и головок возрастала численность гранул полифосфатов. Розетки гликогена приобретали вид бесформенных светлых скоплений (Рис. Зе, 4к), которые впоследствии исчезали. Плазмалемма и тонопласт вакуолей становились волнистыми, распадались на фрагменты разной протяженности и, в конечном итоге, лизировались. В колониях гриба анализируемого штамма через 10 и, особенно, 20 дней после посева довольно часто встречались конидиогенные аппараты с полностью опустошенными конидиеносцами и головками, несущими стареющие стеригмы и небольшое число зрелых конидий (Рис. 1л; 4л). Отметим, что клеточные стенки таких конидиеносцев и головок сохраняли форму, характерную для некогда интактных кониди-огенных аппаратов.
В содержимом конидиеносца и головки изучаемого штамма A. fumigatus через 3 и 5 дней после посева запасные вещества практически отсутствовали. Через 10 и 20 дней после посева в их содержимом, начиная с ранних стадий развития, аккумулировались многочисленные розетки гликогена (0,10-0,15 мкм), занимающие основной объем пристенной гиало-плазмы, свободный от органелл (Рис. 1з-и, Зг,е; 4к). По времени это совпадало с исчезновением гликогена и других типов запасных веществ из содержимого многих клеток субстратного мицелия изучаемого штамма A. fumigatus [1]. Сходная динамика аккумуляции и перераспределения запасных веществ в системе «вегетативный мицелий-конидиогенный аппарат» характерна и для другого вида аспергилла —A. niger [2,3], выращенного in vitro на аналогичной питательной среде.
Растущие и закончившие рост конидиеносцы и головки конидиогенного аппарата у Л. niger [3],имею-
щие два ряда стеригм, в отличие от изучаемого нами штамма А. fumigatus, были слабо вакуолизизирова-ны, содержали намного больше ядер, митохондрий и цистерн ЭР. Отметим, что имеющаяся в литературе информация о тонком строении конидиеносца и головки у видов аспергиллов с одним рядом стеригм в составе конидиогенного аппарата, к сожалению, весьма фрагментарна и на ее основе невозможно составить полного представления об особенностях преобразования их ультраструктуры в ходе развития.
Таким образом, у изучаемого „.гаммаА. fumigatus дифференциация конидиеносца и головки проходила однотипно. Она сопровождалась незначительным увеличением числа ядер, митохондрий (без формирования митохондриального ретикулума) и цистерн ЭР, новообразованием гиалоплазмы и большого числа свободных рибосом, а также усилением уровня вакуолизации. Эти ультраструктурные признаки являются показателями низкого уровня их метаболизма, сохраняющегося вплоть до завершающих этапов конидиогенеза. Конидиеносцы и головки, формируемые колониями гриба через 2 и 3 дня после посева, практически лишены запасных веществ, тогда как через 10 и 20 дней аккумулировали многочисленные розетки гликогена. Иными словами, они являлись вместилищами для временного хранения запасных веществ, постепенно утилизирующихся в ходе последующего конидиогенеза.
Стеригмы. Закладка стеригм начиналась с одновременного появления на верхней 2/3 поверхности головки многочисленных небольших вздутий — зачатков стеригм (Рис. За), расположенных в шахматном порядке относительно друг друга (Рис. 2в). Сходные синхронность и топография были характерны и для ранних стадий дифференциации стеригм А. niger [3]. В образовании зачатков стеригм исследуемого штамма А. fumigatus вовлекался внутренний тонкий (0,03 мкм) светлый слой клеточной стенки, закончившей рост головки, что отмечено также для Л. niger [3].
Затем в пределах одной головки происходил дальнейший синхронный апикальный рост стеригм (Рис. 1г-е; 2г). В растущих стеригмах запасные вещества отсутствовали, гиалоплазма плотная, содержала редкие одиночные мелкие митохондрии, короткие агранулярные цистерны ЭР (Рис. 1е) и многочисленные свободные рибосомы. В апексе формирующихся стеригм обычно отмечали скопления из небольшого числа мелких светлых пузырьков. Растущие стериг-мы у А. niger [3] сходны по ультраструктуре со сте-рптыаиш А. fumigatus.
Закончившие рост стеригмы конидиогенного аппарата А. fumigatus имели цилиндрическую форму и, соответственно, размеры — 6-8(5-10)х2-3 мкм (Рис. 2г-е), содержали одно ядро округлой (0,9 мкм) либо эллипсоидной (0,7x1,0 мкм) формы (Рис. 4г) в средней или базальной части клетки. Ядрышко одно (0,8 мкм), приближено к оболочке ядра, гранулярный компонент в нем доминировал. Ультраструк-
турный облик стеригм определяли многочисленные (7-9 на срез клетки) полиморфные (0,2-3,0 мкм) митохондрии, собранные в группы и сосредоточенные, главным образом, в верхней их части. Часто можно видеть длинные профили этих органелл, ориентирующиеся продольно (Рис. 4г). Матрикс митохондрий характеризовался умеренной электронной плотностью, что позволяло легко идентифицировать их на фоне плотной гиалоплазмы. Кристы в них длинные густые светлые, хаотично ориентирующиеся. Просмотр и последующая объемная реконструкция серийных срезов зрелых стеригм показывает наличие в них митохондриального ретикулума. ЭР — в виде редких коротких прямых либо слегка извилистых аг-ранулярных цистерн, располагающихся вблизи клеточной стенки. Гиалоплазма насыщена свободными рибосомами. Вакуоли (1-2 на срез клетки) мелкие и средних размеров, светлые, локализовались в апикальной (Рис. 4г) или базальной частях клетки, содержали скопления фибриллярного материала. Запасные вещества отсутствовали.
Сформированные стеригмы конидиогенных аппаратов у А. fumigatus были лишены запасных веществ и вакуолей, однако имели небольшое число митохондрий и вакуолей.
Клеточная стенка закончивших рост стеригм у А. fumigatus — тонкая (0,05 мкм), однослойная, светлая, фибриллярная. У преобладающего числа стеригм она покрыта кутикулой (Рис. Зд), часто непрерывной для конидиеносца и головки. В исследуемом материале крайне редко между клеточными стенками смежных стеригм отмечали довольно крупные (от 0,5 до 1,0 мкм) анастомозы, через которые происходил обмен гиалоплазмой, свободными рибосомами, мелкими вакуолями и митохондриями. Для анализируемого штамма А. fumigatus обильные скопления слизи, локализующиеся между кутикулой и клеточной стенкой стеригм конидиогенных аппаратов А. niger [3], не характерны.
В основании закончивших рост стеригм А. /ы-migatus закладывалась светлая клиновидная отделительная септа (Рис. 46), толщина которой по завершении роста вблизи латеральной клеточной стенки составляла 0,72 мкм, а в средней части - 0,48. Общий диаметр септы 0,62 мкм, а ее сквозной поры — 0,07. Тельца Воронина вблизи таких септальных пор вплоть до завершения роста стеригм отсутствовали. Они появлялись с началом конидиогенеза: обычно по одному, реже — по два, с каждой стороны септы, и характеризовались наличием плоско-гексагональной формы и плотного матрикса. Диаметр телец варьировал в пределах 0,15-0,18 мкм. Они располагались симметрично относительно друг друга и септальной поры (Рис. Зд). По завершении конидиогенеза тельца Воронина вблизи таких септ исчезали, септальная пора полностью закупоривалась плоской темной гомогенной пробкой небольших размеров (Рис. Зж), которая позже приобретала форму шкива (Рис. Зз).
В стеригмах исследуемого штамма А. fumigatus лишь на заключительных этапах конидиогенеза отмечали синтез большого числа крупных липидных включений разного диаметра (0,50-0,80 мкм) (Рис. 4л), занимающих периферическую и значительную часть площади среза клетки. Для сравнения отметим, что в стеригмах обоих рядов конидиогенных аппаратов А. niger [3], формируемых через 10 и более дней после посева, помимо небольшого числа светлых липидных включений, аккумулировались и многочисленные розетки гликогена.
Таким образом, у А. fumigatus формирование сте-ригм сопровождалось увеличением числа митохондрий (с формированием митохондриального ретику-лума), элементов ЭР, вакуолей, новообразованием гиалоплазмы и многочисленных свободных рибосом. В стеригмах через 10 и более дней после посева накапливалось большое количество липидных включений. По завершении старения и полного отмирания содержимого конидиеносца и головки сходные процессы начинались в стеригмах. При этом вначале в стеригмах имело место увеличение и последующий рост мелких вакуолей, которые сливались между собой и формировали одну довольно крупную центральную вакуоль. Локальный автолиз, осуществляемый тонопластом вакуолей, приводил к уменьшению численности митохондрий, цистерн ЭР, липидных капель, свободных рибосом и других компонентов клетки. Ядро и ядрышко уменьшались в размерах. На завершающих этапах старения тонопласт, оболочка ядра и плазмалемма фрагментировались, происходил лизис гиалоплазмы, свободных рибосом и всех мембранных структур клетки.
Конидиогенез. Формирование конидий в пределах одной головки протекало асинхронно (Рис. 1ж-к) и по четырем основным стадиям: закладка, рост, созревание и отделение от цепочки.
В верхней части закончившей рост стеригмы формировалось небольшое вздутие (инициаль конидии, Рис. Зн,о; 4а), содержащее гиалоплазму и свободные рибосомы. Первичной стенкой инициали конидии являлся эндоспорий — светлый, однослойный, фибриллярной структуры. Толщина его в апикальной части инициали конидии намного больше (0,20 мкм), чем в ее основании (0,05 мкм, Рис. Зн). По мере роста инициали конидии толщина эндоспория увеличивалась незначительно (0,22 мкм); он становился равномерным на всем своем протяжении (Рис. Зо; 4г,д).
Согласно ранним наблюдениям многих авторов, инициаль первой конидии закладывается по голо-бластическому типу, иными словами, ее клеточная стенка непрерывна с аналогичной формирующей ее стеригмы, тогда как клеточная стенка второй и всех последущих конидий закладывается внутрь от стенки стеригмы и независимо от нее. В месте заложения таких конидий клеточная стенка стеригмы разрушается, формируя воротничок. По нашим данным, воротничок был очевиден при формировании первой (Рис. Зо; 4а) и всех последующих конидий (Рис.
4д). Таким образом, у исследованного нами штамма А. fumigatus конидиогенез протекал исключительно по одному - эндо-(энтеро)бластическому типу, что было показано нами и для Л. niger [3].
В инициали конидии имелись плотная гиалоплаз-ма, свободные рибосомы, небольшое число мелких (0,20-0,30 мкм) одиночных митохондрий, коротких агранулярных цистерн ЭР и мелких вакуолей (Рис. Зн,о). После появления в инициали конидии одного ядра (0,70 мкм) (Рис. 4а), образовавшегося в ходе митотического деления ядра стеригмы, в ее основании формировалась светлая клиновидная отделительная септа (Рис. 46), диаметр которой вблизи латеральной клеточной стенки составлял 0,26 мкм и в средней части — 0,15. Аналогичная септа имела место в основании конидий и у А. niger [3]. Вблизи такой септы тельца Воронина отсутствовали, что отмечали также для А. niger [3]. Вскоре клиновидная форма такой септы у изучаемого нами штамма А. fumigatus изменялась на прямую (Рис. 4в-д). При этом толщина ее возрастала до 0,37 мкм; она приобретала трехслойное строение (Рис. 4г). Происходило это в период, когда конидия находилась еще в связи со стеригмой (Рис. 4в-д). В центральной части такой септы имела место тонкая равномерная по толщине (0,06 мкм) сквозная пора с темным содержимым (Рис. 4в, стрелка). Септа сходного строения была отмечена между созревающими конидиями А. niger [3] и других видов аспергиллов.
После формирования отделительной септы в основании конидии, последняя претерпевала стадию изодиаметрического роста, в ходе которого происходила закладка всех слоев ее стенки. Рост конидии и формирование ее слоев завершались еще в период, когда она была связана со стеригмой. Далее в центробежном направлении происходила закладка новых слоев в клеточной стенке конидии. В стенке конидий объекта настоящей работы эписпорий снаружи эн-доспория откладывался лишь после формирования слоя орнаментации и периспория (Рис. Зи,к,м), что отличало его от А niger [3], у которого эписпорий формировался сразу после эндоспория. Элементы слоя орнаментации имели на ультратонких срезах (Рис. Зи,к,м) и под сканирующим электронным микроскопом (Рис. 2е,ж) форму небольших беспорядочно ориентирующихся шипиков, различающихся по высоте (от 0,10 до 0,24 мкм) и ширине (от 0,20 до 0,34 мкм). Элементы слоя орнаментации по наличию фибрилл и электронной плотности сходны с эндоспорием. Они погружены в светлый, слегка гранулярный матрикс — периспорий (вторичная стенка, Рис. Зи,м) варьирующей толщины (0,03-0,7 мкм). Снаружи клеточная стенка конидий несла тонкую (0,02 мкм) темную кутикулу, повторяющую контур слоя орнаментации и переходящую на стеригмы. После завершения роста конидии толщина ее клеточной стенки достигала максимальных размеров (0,52 мкм). У А. niger [3], как и у объекта настоящей работы, максимальное число
слоев в клеточной стенке закончившей рост конидии также равно пяти.
Далее в базипетальном направлении проходил процесс созревания конидий, сопровождающийся уменьшением размеров, изменением формы, усы-ханием и упрощением строения их стенки, синтезом запасных веществ (в конидиофорах — через 10 и 20 дней после посева), а также обезвоживанием их содержимого. Результаты настоящей работы не согласуются с данными литературы о том, что у видов рода Aspergillus увеличение размеров конидий и формирование их клеточной стенки протекает в ба-зипетальном направлении, по мере продвижения их к апексу цепочки.
В ходе созревания конидий A. fumigatus эндоспо-рий и периспорий становились более светлыми и бесструктурными, а эндоспорий - неравномерным и более тонким. Эписпорий уплотнялся и также утоньшался, контур его становился слабо волнистым (Рис. Зл). Элементы слоя орнаментации и периспорий усыхали вплоть до полного исчезновения.
Толщина клеточной стенки зрелой конидии составляла, в среднем, 0,05 мкм. В ней отмечали только два слоя варьирующей толщины (Рис. Зл): внутренний светлый гомогенный эндоспорий (0,01-0,04 мкм) и наружный темный гомогенный эписпорий (0,020,04 мкм). Сходного строения двухслойная клеточная стенка ранее была описана нами для зрелых конидий A. niger [3], отделившихся от цепочки. В зрелых конидиях ядра не выявляются из-за высокой плотности нуклеоплазмы. Другие органеллы и свободные рибосомы, а также запасные вещества маскируются электронно-плотной гиалоплазмой (Рис. 3 к-м). Разрыв и последующий лизис кутикулы в верхней части цепочки, содержащей зрелые конидии, приводил к их освобождению.
Отметим, что в конидиях изучаемого штамма A.fumigatus, образуемых конидиогенными аппаратами через 3 и 5 дней после посева, видимые отложения запасных веществ отсутствовали. Конидии, формирующиеся конидиогенными аппаратами через 10 и 20 дней после посева и имеющие конидиеносцы и головки, богатые гликогеном, различались между собой по наличию или отсутствию и типу аккумулируемых запасных веществ. По этому признаку можно выделить 6 типов конидий: без видимых отложений запасных веществ (Рис. 4е), с небольшим (1-3 на срез конидии) числом липидных включений (Рис. 4и), с небольшим числом липидных включений и розеток гликогена, с многочисленными розетками гликогена (Рис. 4ж), с крупными темными белковыми включениями в вакуолях (Рис. 4з), с крупными темными белковыми включениями в вакуолях и редкими одиночными липидными включениями. Такая разнока-чественность конидий по запасным веществам имела место не только в пределах одного конидиоген-ного аппарата, но и одной цепочки. Другие авторы обнаружили только гликоген и липидные включения запасных веществ в конидиях другого штамма A. fu-
migatus. Редкие липидные включения, характерные для некоторых конидий анализируемого нами штамма А. fumigatus, попадают в их содержимое током гиалоплазмы из стеригм. Однако синтез гликогена в конидиях этого вида гриба происходил именно в этот период, когда они практически теряли связь с содержимым формируемых ими стеригм.
В целом, данные настоящей и предшествующих [2, 3] работ позволяют предложить следующую модель биологии развития патогенного штамма А. fumigatus: разнокачественность формируемых конидий, опосредованным показателем которой является отсутствие или наличие запасных веществ, а также их тип и сочетание, обусловливает различную направленность их метаболизма и, как следствие, разные типы морфогенеза гиф вегетативного мицелия. Качественный состав конидий инокулюма в каждом отдельном случае (посев, инфекция), очевидно, и определяет ультраструктуру гиф вегетативного мицелия. Эта особенность биологии развития обусловливает и объясняет большую пластичность гриба (включая его вирулентность). Предложенная модель приложима и к ранее изученному нами патогенному штамму А. niger [2, 3]. Вопрос о том, будет ли такая модель биологии развития характерна только для патогенных штаммов аспергиллов либо всех без исключения, пока остается открытым.
ВЫВОДЫ
1. Морфогенез конидиеносца и головки у патогенного штамма А. fumigatus при 27 °С сопровождался усилением уровня вакуолизации, незначительным увеличением числа ядер, митохондрий (без формирования митохондриального ретикулума) и цистерн ЭР, новообразованием гиалоплазмы и свободных рибосом. Конидиеносцы и головки зрелых конидио-генных аппаратов в колониях гриба через 2 и 3 дня после посева бедны запасными веществами, тогда как в таковых через 5, 10 и 20 дней после посева содержали обильные скопления розеток гликогена на всех стадиях своего развития; их малоактивный ультраструктурный облик сохранялся вплоть до завершающих этапов конидиогенеза.
2. Закладка и последующее формирование сте-ригм в пределах одной головки происходили синхронно. Для стеригм, формирующих конидии, характерно наличие одного ядра, митохондриального ре-тикулума, плотной гиалоплазмы, небольшого числа цистерн ЭР, липидных включений и многочисленных свободных рибосом.
3. В пределах головки одного конидиогенного аппарата закладка конидий протекала асинхронно. Миграция гиалоплазмы, свободных рибосом, орга-нелл и ядра завершались перед формированием отделительной септы в основании конидии; происходило это до начала периода ее роста и формирования максимального числа слоев ее стенки.
4. Закладка конидий происходит по эндо-(энтеро)бластическому типу, а формирование - по
четырем основным стадиям: закладка, рост, созревание и отделение от цепочки. Созревание конидий сопровождалось синтезом запасных веществ, уплотнением и обезвоживанием гиалоплазмы (с последующим уменьшением размеров), сокращением числа слоев в спородерме от пяти до двух. Стеригмы ко-нидиогенных аппаратов через 2 и 3 дня после посева формировали конидии без видимых отложений за-
пасных веществ, тогда как в культурах через 10 и 20 дней после посева - как без них, так и с разными их типами.
5. Первые признаки старения конидиогенного аппарата затрагивали конидиеносец и головку, а позже и стеригмы. Общий ход ультраструктурных преобразований при старении был идентичен для всех типов клеток конидиогенного аппарата.
ЛИТЕРАТУРА
1. Степанова А.А., Синицкая И.А. Субмикроскопическое изучение клеток вегетативного мицелия Aspergillusfumigatus Fres. // Ж. Проблемы мед. микологии. - 2004. - Т. 6, №3. - С. 34-40.
2. Степанова А.А., Синицкая И.А. Ультраструктура клеток Aspergillus niger van Tieghem. Вегетативный мицелий // Ж. Проблемы мед. мимикологии. - 2003,- Т. 5, N°4. - С. 32-39.
3. Степанова А.А., Синицкая И.А. Морфогенез конидиогенного аппарата Aspergillus niger van Tieghem по данным электронной микроскопии // Ж. Проблемы мед. микологии. - 2004. - Т. 6, № 2. - Р. 37-48.
Подкупила и редакций) жу]>налн 17,01.05 Pi'ui'HiitfHni: Мельник В.А.
Рис. 1. Схема морфогенеза конидиогенного аппарата А. ит1даШ5. Формирование конидиеносца (а,б), головки (в), стеригм (г-е), конидиогенез (ж-к) и старение (л) конидиогенного аппарата. Тельца Воронина на схеме не показаны.
Условные обозначения здесь и на рис. 2-4: В - вакуоль; Bp - воротничок; Г- головка; Гл - гликоген; ЗК - зачаток конидии; ЗСт - зачатки стеригм; К - конидия; КС - клеточная стенка; Ку - кутикула; ЛВ-липидное включение; М - митохондрия; Кн- конидиеносец; ПГ- полифосфатные гранулы; Пб - пробка; С - септа; Ст - стеригма; ТВ - тельца Воронина; ТГ - темная глобула; Яд - ядро. 1 - эндоспорий; 2- слой орнаментации; 3 - периспорий; 4 - эписпорий.
Рис. 1.Конидиогенны»15Г!П0ргг Л. й^гпдол^ под счанйрукицим электронным ^крофчптюм а - коь^дивносеи с период рога,- б - гоивка после завершения наста и головка в период формирования зачатков ст&ригм; г-гйяовкг! <: закончившими п^ст гтеригмачи; д е - головки в гериод коИ*»дногёй&м, ж - ДОНИДОИ. У& а - 2100: й - 27С0: в - 5000: г- ЗЗОС-: Д - ЗЛ00: е - 5400. ж - I 1540.
Рис. 3. Фрагменты ко н и д и о ге н н о го аппарата А ит1даи5 (трансмиссионный электронный микроскоп): а - общий вид головки с зачатками стеригм; б - стеригма с ядром в период роста; в,г - фрагменты головок с закончившими рост стеригмами; д,ж,з - септы с тельцами Воронина (д) и пробками (ж,з) в основании закончивших рост стеригм; е - фрагмент конидиеносца зрелого конидиогенного аппарата; и-м - фрагменты стенок разновозрастных
конидий; н-о - общий вид зачатков конидий, а-л, н,о - глутаральдегид-осмий; м - перманганат калия. Ув.: а - 3600; б - 28500; в - 7200; г- 7000; д - 96000; е - 7500; ж - 58000; з- 96000; и,к,л,м -4 5600; н- 35000; о-14000.
Рис.4. Фрагменты конидиогенного аппарата A. fumiga tus (трансмиссионный электронный микроскоп): а - общий вид первой конидии и воротничка; б, в - строение отделительной септы в основании конидии; г, д - общий вид стеригм в период формирования первой конидии; е - и - общий вид конидий; к - общий вид головки на ранней стадии старения; л - головка на завершающем этапе старения. а,б - перманганат калия; в-л - глутаральдегид-осмий. Ув.: а - 25000; б - 38000; в - 28000; г- 20000; д - 15000; е,ж,з - 17400; и -30000; к- 3800; л - 3860.
