2.3. Морфологія актиноміцетів

Актиноміцети (лат. actis — промінь, myces — гриб) — одноклітинні бактерії, які раніше вважали грибами через здатність клітин розгалуджуватись. Вони на­лежать до родини Actinomycetaceae, яка налічує понад 400 різноманітних видів. Актиноміцети, як правило, сапрофіти, вільно живуть у грунті, забезпечуючи його родючість та обумовлюючи характерний запах, а також і в інших об'єктах зовнішнього середовища. Багато з них є продуцентами антибіотиків (стрепто­міцин, тетрациклін).

Актиноміцети — переважно тоненькі прямі чи злегка зігнуті палички розмі­ром 0,2-1,0 х 2-5 мкм. Типовою для актиноміцетів є і ниткоподібна форма до­вжиною 10-50 нм. Ниткоподібні форми часто розгалужені, кінці їх — булавоподібні. Актиноміцети грампозитивні, проте нерідко фарбуються варіа­бельно (грампозитивно — основна маса клітин, грамнегативно — ЇЇ булавоподібне потовщення). У більшості випадків актиноміцети аероби, рідше — факультативні чи облігатні анаероби. Хемогетеротрофи. Ряд видів актиноміцет патогенні для людей, тварин та рослин. Вони здатні викликати, зокрема, захворювання з хро­нічним перебігом — актиномікоз. Збудниками останнього є Actinomyces israelii, А. bovis, A. naeslundii. Найчастіше ушкоджуються шкіра, підшкірна клітковина, лімфатичні вузли, органи дихання. У тканинах, уражених актиноміцетами, зна­ходять особливі структури — скупчення видозміненого міцелію, так звані друзи,в центральній частині яких виявляються густо переплетені нитки, від яких від­ходять булавоподібно потовщені клітини (рис. 2.23). При фарбуванні за Грамом в полі зору мікроскопа можна бачити позитивно зафарбовані клітини у центрі друз та негативно — колбоподібні структури на їх периферії.

Розмножуються актиноміцети за допомогою спор або ж фрагментацією міцелію. Спори актиноміцетів фор­муються переважно на повітряному мі­целії (спороносцях), а в окремих випадках — на субстратному. Розташу­вання спороносних гілок у деяких акти­номіцетів — ознака досить закономірна й постійна. За формою найчастіше зу­стрічаються спіральні (з множинними завитками, примітивні спіралі, розтяг­нуті або у вигляді клубочків) споро­носці. Утворення спор актиноміцетами може відбуватися різними способами. До найбільш поширених належить утворення спор шляхом фрагментації або сегментації спороносних гілок.

Фрагментацій ний процес характеризується тим, що навколо ядерних елемен­тів, рівномірно розподілених по гіфі, концентрується цитоплазма, яка покри­вається власною оболонкою і перетворюється на зрілу спору. Оболонка спороносних ниток деякий час зберігається, але з часом розпадається, а спори висипаються і за відповідних умов знову проростають, утворюючи гіфи нових колоній актиноміцетів.

При сегментаційному утворенні спор спостерігається простий поділ споронос­них гілок. По всій довжині гілки утворюються поперечні перетинки, і спороно­сець ділиться на ряд рівномірних клітин-спор. Перед сегментацією в спороносній гілці відбувається поділ ядерної речовини — утворюється стільки зерен хроматину, скільки буде спор. Навколо хроматинових зерен концентрується цитоплазма клі­тини. Коли спора дозріває, спороносець розпадається на окремі спори.

У деяких родів актиноміцетів (ЛсИпорІапеь, Атриііагіеііа, Streptosporangium та ін.) утворюються спорангії-мішки, в яких містяться спори.

Окремі актиноміцети утворюють незвичні структури. Так, представники родів ОегтаіорИНия, Егапкіа, Сіео(Іегтаіорій\и^ утворюють велику кількість спор у результаті поділу гіф у кількох площинах, а не перпендикулярно осі. Такі струк­тури називають багатогніздовими спорангіями.

Деяким актиноміцетам властиве утворення склероцій — кулястих структур, які містять не спори, а клітини, заповнені ліпідами. Склероцій проростає як єдине ціле, утворюючи одну ростовутрубку.

У представників родів Лс(іпоЬі/кіа, МісгоЬіярот, Місготопохрога, Mic.ro-роїухрога спорангіїв немає. Поодинокі спори, їх пари або ланцюжки (до 20 спор) як форма розмноження та спокою, містяться безпосередньо на гіфах міцелію або на дуже коротких спороносних гіфах (спорофорах).

Спори актиноміцетів відрізняються між собою за формою. Вони бувають ку­лясті, циліндричні, паличкоподібні, грушоподібні. Поверхня спор різних видів актиноміцетів теж може бути різною. На ній виявляються структури шипопо-дібної, горбкуватої, волосоподібної форми. В окремих випадках поверхня обо­лонки гладенька.

Спори актиноміцетів більш стійкі до дії несприятливих умов довкілля, ніж вегетативні клітини. Так, культури актиноміцетів, висушені до повітряно-сухого стану, можуть зберігати життєздатність протягом кількох років. Спори стійкі також до різних механічних виливів: при розтиранні культур у суміші з частин­ками піску спори не втрачають своєї життєздатності, тим часом, як відповідні їм за розмірами фрагменти вегетативного міцелію гинуть.

Проростання спор актиноміцетів однотипне. На свіжому поживному сере­довищі вони спочатку дещо набухають, потім на їх поверхні з'являються гор­бочки — бруньки, які, подовжуючись, проростають.

На щільному середовищі розрізняють три типи міцелію актиноміцетів: суб-стратний — нитки розвиваються в глибині щільного живильного середовища, через них відбувається асиміляція поживних речовин; надсубстратний (повіт­ряний) — стелиться безпосередньо по поверхні середовища; повітряний — пі­діймається над поверхнею середовища у вигляді густої пухнастої, мучнистої, оксамитової, шкірястої маси. Повітряний міцелій може бути недорозвинутий. Колонії актиноміцетів щільної консистенції міцно з'єднуються з живильним се­редовищем, тому виймаються разом із субстратом.

За низкою ознак актиноміцети займають проміжне положення між бакте­ріями та грибами і поєднують у собі ознаки тих та інших (табл. 2.2).

Основні ознаки та властивості актиноміцетів

Бактеріальні ознаки:	Ознаки грибів:
- міцелій не септований; - товщина ниток міцелію наближається до товщини бактеріальної клітини (0,8 1,5 мкм); - типові прокаріоти	— мають розгалужений міцелій; — здатні розмножуватись спорами (утворюють більше однієї спори), або вегетативно — частинами міцелію

Актиноміцети утворюють пігмент і бувають зафарбовані у різні кольори: ро­жевий, червоний, бурий, чорний тощо.

Для визначення виду актиноміцетів важливе значення має будова їх міцелію, характер росту на живильних середовищах, пігментоутворення та ін. (рис. 2.24).

Нокардіоформні актиноміцети утворютоть нитки, які розпадаються на ко­роткі елементи. Деякі роди утворюють повітряний міцелій з ланцюжками спор. Ця підгрупа представлена родами Мосагсііа і ЯЬосіососст. Вегетативні гіфи роду Мосагсііа різноманітні, від руди­ментарних до сильно розгалужених, діа­метром 0,5-1,2 мкм, ростуть на поверхні і проникають у товщу щільного середо­вища. Гіфи часто розпадаються на бак-тероїдні елементи — від паличко- до кокоподібних. Майже завжди утворю­ють повітряні гіфи. На повітряних, а ін­коли на субстратних гіфах виявляються ланцюжки спор. Аероби, частково кислотостійкі. Колонії мають плівчасту або бархатисту поверхню, коричневого, рудувато-коричневого, рожевого, оранже­вого, червоного, пурпурового, сірого або білого кольору, гладенькі або зернисті.

Для деяких родів актиноміцетів характерною ознакою є наявність багато-гніздових спорангіїв. Це роди: Dermatophilus, Geodermatophilus, Frankia. Повітря­ний міцелій у представників роду Dermatophilus розвивається в атмосфері CO:. Субстратний міцелій складається з довгих, звужених на кінці ниток, які галу­зяться латерально під прямими кутами. Перегородки, які утворюються в по­перечній, горизонтальній і вертикальній площинах дають початок восьми паралельним рядам кокоподібних клітин (спор), кожна з яких рухається за до­помогою джгутика. Грампозитивні, аероби і факультативні анаероби. Ростуть на складних живильних середовищах. Паразити ссавців (переважно сільськогоспо­дарських тварин). 1). congolensis є збудником ексудативного дерматиту. Представ­ники роду Franka не утворюють повітряного міцелію. Вегетативні гіфи слабко або сильно галузяться. Багато гніздо в і спорангії, округлі або неправильної форми, утворюються на вегетативних гіфах. Спорангіоспори нерухомі, розміром 1,0-5,0 мкм, від незафарбованих до чорних. Аероби або мікроаерофіли. Ростуть повільно (час генерації 1-7 діб). Більшість штамів здатні фіксувати атмосферний азот in vitro і в рослинах — вони є симбіонтами ряду покритонасінних рослин, які інду­кують утворення бульбочок (F. aim).

Актиноплани характеризуються утворенням тонкого скудного міцелію, який га­лузиться, але не розпадається. Вони утворюють пігменти різних кольорів, які добре дифундують у середовище. Спори сферичної форми, формуються всередині спо­рангіїв (спорових везикул). Розташовані на спорангіофорах або сидячі. Потрапляючи у воду, спори вивільняються із спорангіїв, рухаються за рахунок полярних джгутиків. Грам позитивні, але частина гіф може не фарбуватися за Грамом. Ви­являються в грунті та рослинному матеріалі, який розкладається (Actinoplanes philip-pinensis). Представники роду Micromonospora мають добре розвинений, розгалужений і септований міцелій діаметром 0,5 мкм. Нерухомі спори утворюються по одній на коротких або довгих спороносцях, які часто розташовані розгалуженими пучками. Повітряний міцелій не виявляється. Грампозитивні, не кислотостійкі, хемоорганот-рофи. Виявляються в грунтах, воді, морському середовищі, мулі.

Стрептоміцети і близькі роди утворюють міцелій, який галузиться і здатний розпадатись на фрагменти. Рід Streptomyces має вегетативні гіфи діаметром 0,5-2,0 мкм, які утворюють сильно розгалужений міцелій, що рідко розпадається на фраг­менти (S. abus, S. antibioticus, S. diastaticus, S. albidojlavus, S. griseoviridis). Повітряний міцелій y зрілому стані несе ланцюжки з трьох чи більше нерухомих спор. На щіль­ному середовищі утворюють колонії поверхня яких спочатку гладенька, але з часом формується переплетення повітряного міцелію, яке може бути пластівце-вого, зернистого, порошкоподібного чи бархатистого типу. Утворюють різні піг­менти, які визначають колір субстратного і повітряного міцелію. Часто синтезують також пігменти, які дифундують у середовище. Багато штамів здатні продукувати антибіотики. Оптимум температури — 25-35 °С, оптимальний для росту діапазон рН — 6,5-8,0. Поширені в грунті. Деякі види патогенні для тварин і людей, інші — фітопатогени. Рід Streptoverticillium має розгалужений субстратний міцелій діаметром 0,8-1,2 мкм. Повітряний міцелій складається з довгих прямих гіфів, на яких розташовані мутовки гілочок. Кожна гілочка-мутовка має на кін­чику зонтик із ланцюжка сферичних та еліпсоподібних шипуватих чи волосистих спор (S. baldaccii, S. griseo-cameum, S, viridoflavum).