Всё о грибах

Грибы дали человеку немало средств в борьбе с болезнями и главное из них — антибиотик

Медицина — одна из важнейших областей науки и практической деятельности человека, в которой он сталкивается с грибами. Одни из них вызывают опасные заболевания у людей и животных, другие образуют разнообразные вещества (антибиотики, алкалоиды и др.), обладающие лечебным действием. Существует даже специальный раздел медицины — медицинская микология, занимающаяся болезнями человека, вызываемыми грибами.

Грибы — возбудители болезней человека и животных

Заболевания, вызываемые грибами, подразделяются, в зависимости от их причины, на две большие группы:

• микозы, или грибные болезни, развивающиеся в результате прямого паразитизма грибов в организме человека или животных — на кожных покровах (дерматомикозы) или во внутренних органах (так называемые глубокие микозы);

• микотоксикозы, или грибные отравления, связанные с образованием грибами ядов (токсинов); такие отравления вызываются употреблением в пищу продуктов или кормов, на которых развивались токсичные грибы. Среди заболеваний, причиной которых могут быть грибы или продукты их обмена, следует назвать и различные аллергические реакции. Они вызываются у некоторых людей вдыханием спор грибов, находящихся в воздухе, или употреблением в пищу вполне съедобных грибов, например осеннего опенка. Аллергенными свойствами обладают некоторые патогенные и многочисленные сапротрофные грибы, споры которых постоянно находятся в воздухе и в пыли. Известно более 300 видов грибов, вызывающих аллергические реакции. Среди них такие широко распространенные обитатели почвы и различных растительных остатков, как пенициллы, аспергиллы, альтернарии, кладоспориумы и др. Вдыхание спор таких грибов вызывает у человека с повышенной чувствительностью к ним бронхиальную астму, аллергический насморк, сенную лихорадку. Известны случаи, когда аллергические реакции вызывали образующиеся в массовых количествах споры некоторых макромицетов, например домового гриба, крупных дискомицетов и др. Врачи часто встречаются в своей практике и с аллергическими реакциями на различные продукты обмена грибов, например антибиотики и токсины. У некоторых больных наблюдается повышенная чувствительность к пенициллинам, и они вызывают у них разные формы аллергии — от кожного зуда и сыпи до смертельно опасного анафилактического шока. Люди сильно различаются как по склонности к сенсибилизации (повышению чувствительности) к аллергенам, так по типам аллергических реакций, поэтому они наблюдаются далеко не у всех, кто сталкивается с аллергенами.

Микозы. Из огромного числа видов грибов только относительно немногие (около 2000) способны паразитировать на животных организмах и в организме человека. Однако среди них есть возбудители довольно распространенных, а иногда и опасных для жизни болезней.

Одна из наиболее распространенных групп таких грибов — дерматофиты, обитающие на кожных покровах и вызывающие их болезни (дерматомикозы) у человека и многих животных. Такие грибы образуют ферменты, разрушающие кератин — очень прочный белок, входящий в состав волос и других кожных образований, и устойчивы к кожным выделениям. Многие дерматомикозы, например парша, известны с глубокой древности.

Грибы-дерматофиты в разной степени приспособлены к паразитизму и имеют разный круг хозяев. Наиболее специализированные из них вызывают заболевания только у человека и не заражают животных. При попадании в почву такие грибы быстро погибают. Очень распространены и опасны менее специализированные виды, которые могут заражать как человека, так и животных, причем инфекция часто передается от домашних животных к человеку. Примером этого может служить возбудитель микроспории собак и кошек. Грибы этой группы паразитируют не только на домашних, но и на некоторых диких животных — полевках, мышах, землеройках и др., которые также могут оказаться источником заражения дерматомикозами. Некоторые малоспециализированные дерматофиты могут длительное время обитать или сохраняться в почве, что также повышает опасность заражения ими.

Кроме дерматомикозов, грибы могут поражать различные внутренние органы, вызывая ряд заболеваний — гистоплазмоз, криптококкоз, кандидозы и др. Возбудитель гистоплазмоза — гистоплазма капсюльная обнаруживается в клетках костного мозга, селезенки, печени, легких и других органов. Эта болезнь известна во многих странах, но развивается в отдельных локальных очагах в определенных районах земного шара, преимущественно с мягким климатом — в этих районах гистоплазма выделяется из почвы и воды. Особенно часто гистоплазма встречается в экскрементах летучих мышей и птиц, которые и являются переносчиками этого опасного заболевания. В литературе описаны случаи заболевания гистоплазмозом групп спелеологов, посещавших пещеры, в которых обитают летучие мыши.

Возбудителями болезней человека и теплокровных животных могут быть и некоторые широко распространенные сапротрофные грибы, обитающие обычно в почве и на различных органических субстратах, например аспергилл дымящий.

Аспергилл дымящий. Его споры часто являются причиной аллергических реакций. (Микрофотография)

Часто он вызывает поражения дыхательных путей у птиц, а у человека — отомикозы, аспергиллез и эмфизему легких. Споры этого гриба и образуемый им токсин могут вызывать аллергические явления с симптомами ангины.

Более или менее специализированные грибные паразиты известны и у большинства групп наземных и многих водных животных. Существуют большие группы грибов, паразитирующие на определенных группах животных. Это энтомофторовые и лабульбениевые, часто обитающие на насекомых и реже на других представителях членистоногих (пауках, клещах).

Иногда грибы — паразиты полезных животных приносят большой ущерб народному хозяйству. Так, некоторые сапролегниевые грибы, паразитирующие на икре рыб, а при неблагоприятных условиях и на взрослых рыбах, вызывают их массовую гибель и особенно опасны в рыбоводческих прудовых хозяйствах, в водоемах со слабо аэрируемой водой. Сапролегниевые можно часто встретить и в аквариумах в тех случаях, когда температура воды в них ниже нормы, т. е. рыбы содержатся в неблагоприятных условиях.

Паразит личинок медоносной пчелы — аскосфера пчелиная вызывает у пчел заболевание, которое пчеловоды называют каменной или известковой деткой. Заражая личинки, гриб вызывает быструю их гибель и мумификацию. Мумифицированные личинки имеют серовато-белую окраску и выглядят, как известковые, откуда и произошло название болезни.

Грибы — возбудители болезней насекомых могут принести и большую пользу, если они вызывают гибель вредных насекомых — вредителей сельскохозяйственных растений и леса, переносчиков болезней человека и животных и др. Еще в прошлом веке русский биолог И. И. Мечников отмечал, что грибы могут быть использованы как средство, вызывающее гибель вредных насекомых, т. е. возможность использования биологического метода борьбы с вредными насекомыми. Сейчас в СССР и за рубежом достигнуты большие успехи в развитии биологических методов борьбы с вредителями. Наряду с насекомыми и энтомопатогенными бактериями в ней широко используются и некоторые грибы, например боверия Басси, из культуры которой готовят препарат боверин, эффективный в борьбе против колорадского жука и многих других насекомых-вредителей. Близкий к ней вид боверия тонкая поражает преимущественно жуков, в том числе майских хрущей. В садах для борьбы с калифорнийской щитовкой можно использовать препарат из гриба кониотириум, вызывающий гибель до 50% этих насекомых. Поскольку грибы поражают в первую очередь ослабленных насекомых, препараты из них обычно применяют в сочетании с инсектицидами, что значительно повышает их эффективность.

Микотоксикозы. В последние годы токсикологи все больше внимания обращают на микроскопические грибы, которые развиваясь на растениях, продуктах питания или кормах, образуют токсины, вызывающие отравления при употреблении таких продуктов или кормов в пищу.

Один из наиболее распространенных и давно известных токсичных грибов — спорынья. Это паразит многочисленных культурных и дикорастущих злаков, образующий в соцветиях пораженных растений склероции, имеющие вид рожков черно-фиолетового цвета. Склероции зимуют в почве, а весной прорастают стромами с перитециями, где образуются аскоспоры, заражающие злаки в период их цветения. В склероциях спорыньи содержатся токсичные алкалоиды, и если они при уборке урожая попадут в зерно, а затем в муку и продукты из нее, может произойти отравление, получившее название эрготизм (от "эргот" — спорынья). Эрготизм проявляется в двух формах — гангренозной ("антонов огонь") и конвульсивной ("злые корчи") и обусловлен способностью алкалоидов спорыньи вызывать сокращения гладкой мускулатуры и их действием на нервную систему.

Первые сообщения об этом токсикозе обнаружены на ассирийских клинописных табличках, относящихся к 600 г. до нашей эры. Там записано, что хлебные зерна могут содержать какой-то яд. В прошлом эрготизм был широко распространен в Европе и в период сильных вспышек уносил большое число жертв. Во французской хронике конца X в., например, описана одна из таких вспышек, во время которой погибло около 40 тыс. чел. В России эрготизм появился значительно позднее, чем в Западной Европе, и впервые упоминается в Троицкой летописи в 1408 г. В наше время эрготизм наблюдается у людей крайне редко. С повышением культуры земледелия и совершенствованием методов очистки зерна от примесей эта болезнь ушла в прошлое. Однако интерес к спорынье и в наше время не ослабевает. Это связано с широким использованием алкалоидов спорыньи в современной медицине для лечения сердечно-сосудистых, нервных и некоторых других заболеваний. Из склероциев спорыньи получены многочисленные алкалоиды — производные лизергиновой кислоты (эрготамин, эрготоксин и др.). Первый химически чистый алкалоид был выделен в 1918 г., а в 1943 г. был осуществлен химический синтез диэтиламида лизергиновой кислоты — препарата ЛСД, обладающего сильным действием на центральную нервную систему и вызывающего галлюцинации.

Для получения алкалоидов спорыньи используют культуру спорыньи на ржи на специально предназначенных для этого полях или сапротрофную культуру гриба на питательных средах.

Прогресс медицины и микологии в XX в. позволил выяснить роль и других продуктов обмена грибов, способных вызывать опасные токсикозы человека и животных. Сейчас внимание специалистов в области токсикологии, ветеринарии и микологии обращено на отравления, вызываемые грибами, развивающимися на продуктах питания и кормах. Пищевые продукты растительного и животного происхождения представляют прекрасную среду для развития многочисленных грибов — мы часто сталкиваемся с плесневением продуктов при неправильном их хранении. Растительные корма уже в природных условиях заражаются грибами, а также при хранении, особенно в неблагоприятных условиях. Развиваясь на пищевых продуктах и кормах, микроскопические грибы не только используют содержащиеся в них питательные вещества, но и выделяют микотоксины, которые могут стать причиной отравлений при использовании таких продуктов в пищу.

Спорынья на колосьях ржи

Из токсинов микроскопических грибов наиболее изучены афлатоксины, образуемые некоторыми аспергиллами — желтым, паразитическим и др. История их исследования начинается с 1960 г., когда в Великобритании вспыхнула неизвестная болезнь индюшек, вызвавшая за 3 мес гибель 100 тыс. птиц. При тщательном расследовании причин болезни оказалось, что она вызвана отравлением мукой из арахиса, ввозимого из Бразилии, а ядовитые свойства его обусловлены развитием на нем гриба аспергилла желтого, образующего токсин. Позднее было установлено, что этот токсин представляет собой смесь близких по строению веществ. Особенно интенсивно гриб развивается и образует ядовитые вещества в условиях жаркого климата. В литературе описаны многочисленные случаи отравления афлатоксинами людей. Так, в 1968 году на Яве погибли 60 человек, съевших заплесневелые продукты из арахиса. Крайне опасны даже малые дозы афлатоксинов, не вызывающие острых отравлений, так как у этих токсинов установлено канцерогенное действие — они способны вызывать развитие злокачественных опухолей печени и других органов.

Аспергилл желтый способен вызывать опасные токсикозы человека и животных

Сейчас известно большое число микроскопических грибов, прежде всего многочисленных видов пенициллов и аспергиллов, образующих опасные токсины (охра-токсины, рубратоксины, патулин и др.). Хорошо изучена большая группа токсинов трихотеценов, образуемых видами родов фузариум, трихотециум, миротециум и др. Все эти токсины крайне разнообразны как по химическому строению, так и по действию на организм человека и животных. У многих микотоксинов в последние годы обнаружено канцерогенное и тератогенное действие — они способны вызывать образование злокачественных опухолей и, нарушая развитие эмбрионов, появление различных уродств у новорожденных детенышей (в опытах на животных). Особая опасность токсинов в том, что они не только содержатся в мицелии, но и выделяются в окружающую среду, в те части продуктов, где мицелий отсутствует. Поэтому заплесневелые продукты крайне опасно употреблять в пищу даже после того, как с них удалена плесень. Многие микотоксины могут сохраняться длительное время и не разрушаются при различных обработках продуктов. Афлатоксины и охратоксины сохраняются и в тканях животных, получавших зараженные корма (арахис, бобы, зерно), и могут даже концентрироваться в них. В Южной Африке описан случай, когда содержание охратоксина в некоторых органах свиньи превышало его содержание в корме (зараженном зерне) от 3 до 30 раз.

Среди многочисленных продуктов обмена веществ у грибов есть, однако, не только ядовитые, но и обладающие лечебным действием. Так, один их трихотеценов (трихотецин) подавляет рост многих грибов патогенных для растений и животных и используется в защите растений и в ветеринарии для лечения крупного рогатого скота и пушных зверей от дерматомикозов.

Антибиотики грибов

Наиболее широко продукты обмена грибов стали использоваться в медицинской практике в наше время, справедливо названное известным американским микробиологом 3. Я. Ваксманом эрой антибиотиков. Антибиотики это вещества, образуемые различными группами живых организмов — бактериями, актиномицетами, грибами, растениями и животными и подавляющие рост других организмов. Важнейшее их свойство -избирательность действия: они действуют на одни организмы и безвредны для других. Избирательность связана с тем, что разные группы организмов различаются как по характеру своих структурных компонентов, так и по особенностям обмена. Сейчас получены многочисленные препараты, которые подавляют рост болезнетворных микробов, но не токсичны для человека и животных, — пенициллин, цефалоспорин, стрептомицин, тетрациклин и др.

Первый антибиотик, нашедший широкое применение в медицинской практике, — пенициллин был обнаружен английским микробиологом А. Флемингом в 1928 г. в культуре микроскопического гриба пенициллиума нотатум. Однако еще задолго до этого пенициллы (зеленая плесень) привлекали внимание врачей лечебными свойствами. В рукописях XVII в. есть сведения, что майя пользовались ею для лечения ран. Великий врач, философ и естествоиспытатель Авиценна в своем многотомном труде "Каноне врачебной науки" (начало XI в.) упоминает о лечебном действии зеленой плесени при гнойных заболеваниях.

Первые научные исследования воздействия микроскопических грибов на бактерии были проведены во второй половине XIX в. В 1871 и 1872 гг. русские врачи В. А. Манассеин и А. Г. Полотебнов опубликовали свои сообщения о действии пеницилла на бактерии и результатах лечения им гнойных ран. Годом позднее английский ученый У. Робертс обнаружил, что в жидких средах, на которых он выращивал один из пенициллов, бактерии росли плохо. На основании своих наблюдений он сделал вывод о существовании антагонизма между грибами и бактериями. В конце прошлого века был получен из грибов и первый антибиотик — микофеноловая кислота, оказавшаяся токсичной и не нашедшая поэтому практического применения.

Сообщения об антагонистических свойствах бактерий и актиномицетов появились позднее, в 1877 и 1890 гг. Таким образом, микроскопические грибы были первой группой микроорганизмов, у которой было обнаружено антагонистическое действие на бактерии и был получен первый в истории антибиотик.

К концу 20-х годов нашего века микробиологией был накоплен большой материал о влиянии различных микроорганизмов на бактерии. Поэтому открытие, сделанное А. Флемингом в 1928 г., не было случайностью. Оно было подготовлено и его собственными исследованиями лизоцима (фермента, обнаруженного в слезах, слюне, яичном белке и др.), вызывающего гибель различных бактерий, в том числе и болезнетворных. В 1928 г., работая с патогенными стафилококками в бактериологической лаборатории одной из больниц Лондона, он обнаружил в одной из чашек с культурами этих бактерий колонию плесневого гриба, попавшего в нее из воздуха. Колонии стафилококков вокруг этой колонии постепенно становились все более прозрачными и исчезали. А. Флеминг заинтересовался этим грибом: выделил его в чистую культуру, вырастил на мясном бульоне и изучил действие фильтрата культуры на бактерии. Оказалось, что этот фильтрат сильно подавляет рост бактерий и не токсичен для животных. Выделенный гриб был определен А. Флемингом как пенициллиум нотатум, а активный фильтрат его культуры получил название пенициллина.

Сообщение об открытии А. Флеминга было опубликовано в 1929 г., однако все попытки выделить активное вещество из культуральной жидкости долгое время терпели неудачу. И только в 1940 г. группе исследователей из Оксфорда — Г. У. Флори, Э. Б. Чейну и др. — удалось получить стабильный препарат пенициллина и провести его испытания в опытах на животных. В начале 1941 г. препарат был впервые испытан в клинике.

За короткий период был значительно усовершенствован метод выращивания продуцента: разработаны новые, дешевые и эффективные питательные среды, содержащие кукурузный экстракт (отход при производстве кукурузного крахмала, содержащий вещества, стимулирующие биосинтез пенициллина), а главное, метод глубинного культивирования гриба в ферментерах при постоянном перемешивании и притоке стерильного воздуха. В 1944 г. в производство был введен новый продуцент пенициллина — пенициллиум хризогенум, который используется и сейчас.

Конидиеносец пеницилла. Этот гриб используется сейчас для промышленного производства пенициллина

В СССР исследования пенициллина проводила 3. В. Ермольева "во Всесоюзном институте экспериментальной медицины в Москве. В годы Великой Отечественной войны страна остро нуждалась в препарате для лечения раненых. Уже в 1942 г. группе под руководством 3. В. Ермольевой удалось получить такой препарат — пенициллин крустозин, а в 1943 г. было налажено его промышленное производство.

Исследованиями было установлено, что пенициллиум гризогенум образует не один антибиотик, а целую группу веществ близких по химическому строению, в дальнейшем оказалось возможным создать новые варианты антибиотика. Сейчас получено много полусинтетических пенициллинов с ценными для медицины свойствами. Ученым удалось получить и такие полусинтетические пенициллины, которые отличаются от природных и по спектру своего антибактериального действия. Наиболее известный из них — ампициллин действует на многие бактерии, устойчивые к другим пенициллинам.

В начале 40-х годов, сразу же после внедрения пенициллина в медицинскую практику, в лабораториях многих стран мира развернулись интенсивные поиски новых антибиотиков. За короткое время были открыты такие антибиотики, как стрептомицин, действующий на возбудителя туберкулеза, тетрациклины и хлоромицетин — препараты широкого антибактериального действия, нистатин, действующий на грибы, и др. Начиная с 50-х годов начались поиски препаратов для лечения злокачественных опухолей. Сейчас получено более 500 антибиотиков грибного происхождения. В медицине или в сельском хозяйстве используется достаточно широко не более 10 препаратов, образуемых микромицетами. Это антибактериальные антибиотики цефалоспорины и фузидин, противогрибные антибиотики гризеофульвин (эффективный при лечении дерматомикозов), трихотецин (используемый для защиты растений от грибных болезней и лечения дерматомикозов у животных), фумагиллин (применяется в медицине для лечения амебной дизентерии, а в сельском хозяйстве для лечения пчел от нозематоза).

Ряд интересных и, возможно, перспективных для практики препаратов получен из макромицетов. Этой группой грибов исследователи начали заниматься давно. Еще в 1923 г. из культуры грибной капусты был получен антибиотик спарассол, действующий на некоторые грибы и близкий к продукту обмена лишайников — эверниновой кислоте. В 1940-1950 гг. в лабораториях Англии, США и других стран было исследовано действие на бактерии и грибы экстрактов из плодовых тел и культур более 2000 видов макромицетов — трутовиков, шляпочных грибов и др. Поиски антибиотиков этой группы грибов продолжаются.

Лиственничная губка

Антибиотики известны сейчас у многих широко распространенных и широко известных шляпочных грибов и трутовиков. Уже несколько десятилетий известны антибактериальные свойства шампиньонов. В 1975 г. из плодовых тел шампиньона обыкновенного был получен антибиотик агаридоксин, обладающий сильно выраженным действием на некоторые бактерии, в том числе и болезнетворные. Антибиотик небулярин, полученный в 1954 г. из плодовых тел серой говорушки, подавляет рост микобактерий и действует на некоторые опухоли у лабораторных животных, однако он высокотоксичен. Антибиотик лактаровиолин, полученный из рыжика, действует на многие бактерии, в том числе и на возбудителя туберкулеза. Можно также назвать стробилурины, образуемые стробилурусом прочным — одним из самых ранних весенних шляпочных грибов — и подавляющие рост некоторых микроскопических грибов. Такие часто встречающиеся древоразрушающие грибы, как заборный гриб и березовая губка, также образуют антибиотики: первый действует на грибы, а второй подавляет рост некоторых микобактерий.

Рисунок из рукописного русского травника XVII в. Лиственничкая губка, изображенная здесь, упоминается как лечебное средство в трудах ученых и врачей древности: Плиния, Диоскорида, Галена и др. Еще в начале нашего века она занимала заметное место в фармокологии. Сейчас этот гриб используется в медицине редко

С 60-х годов ведутся поиски противоопухолевых антибиотиков из макромицетов. Уже получены такие соединения, как кальвацин, образуемый лангерманнией гигантской и некоторыми видами головачей. Это вещество содержится в плодовых телах грибов (правда, в очень небольших количествах) и образуется при их росте в культуре на питательных средах. Кальвацин подавляет развитие некоторых злокачественных опухолей. Кальвациевая кислота, образуемая некоторыми видами головачей (лиловым и др.), а также широко распространенным и хорошо всем известным дождевиком грушевидным, подавляет развитие многих бактерий и грибов, и тоже обладает противоопухолевым действием. Возможно, именно присутствием этого вещества и объясняется лечебное действие некоторых дождевиков и головачей при поранениях. Путем химического синтеза получены многочисленные производные кальвациевой кислоты, также обладающие антибиотическими свойствами.

Говорушка серая, из которой получен антибиотик небулярин

Эти примеры показывают, что возможности грибов как продуцентов антибиотиков еще далеко не исчерпаны, и недаром многочисленные исследовательские лаборатории в наши дни вновь ведут поиски новых биологически активных веществ у грибов самых разных групп.

Чагу нередко можно встретить в наших лесах на стволах живых берез. Популярность этого гриба в народной медицине привлекла к нему внимание ученых, обнаружевших в нем соединения, обладающие высокой физиологической активностью. В нашей стране выпускается сейчас препарат чаги — бефунгин

Говоря о применении продуктов обмена грибов в медицине, нельзя не упомянуть и вещества с психотропным действием — псилоцибин и псилоцин. Они обнаружены у более чем 300 видов шляпочных грибов из родов псилоцибе, строфария и др. Эти вещества в сильной степени влияют на деятельность центральной нервной системы и обладают галлюциногенным действием. Псилоцибин используется для лечения некоторых психических заболеваний, для восстановления памяти у больных и в других случаях.