مورفولوجيا الفطريات وطرق التعرف عليها

مورفولوجيا الفطريات وطرق التعرف عليها هي السمات الهيكلية والتقنيات المختبرية المستخدمة للتعرف على الفطريات وتصنيفها ضمن الأصناف المعروفة. تتراوح هذه الطرق من الفحص المجهري التقليدي للخيوط الفطرية (hyphae) والأبواغ (spores) والتراكيب الثمرية (fruiting structures) مروراً بالتوصيف المعتمد على المزرعة (culture-based characterisation) وصولاً إلى الطرق الجزيئية مثل الترميز الشريطي للحمض النووي (DNA barcoding) والتعرف المعتمد على البروتين بواسطة مطياف الكتلة (mass spectrometry).

Definition

التعرف على الفطريات هو تصنيف العزلة ضمن صنف معروف باستخدام مزيج من الخصائص المورفولوجية (المجهرية والعيانية)، وخصائص المزرعة، والطرق الجزيئية أو البروتينية، بينما مورفولوجيا الفطريات هي دراسة السمات الهيكلية التي يعتمد عليها جزء كبير من هذا التعرف.

Scope

يغطي هذا الموضوع الخصائص المورفولوجية المستخدمة لوصف وتمييز الفطريات والطرق الرئيسية التي يتم بها التعرف على العزلة المجهولة. ويتناول الفحص المجهري المباشر والأصباغ، ومورفولوجيا المزرعة، والترميز الشريطي لتسلسل الحمض النووي، ومطياف الكتلة بتقنية MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight) كنهج تكميلي. هذه نظرة عامة مرجعية للمنهجية، وليست بروتوكولاً تشخيصياً أو إرشادات علاجية.

Core questions

• ما هي التراكيب المورفولوجية المستخدمة لتحديد الفطريات مجهرياً؟
• كيف تكمل طرق الفحص المباشر والطرق المعتمدة على المزرعة بعضها البعض؟
• ما هو الترميز الشريطي للحمض النووي ولماذا تُعد منطقة ITS هي العلامة القياسية للفطريات؟
• كيف يحدد مطياف الكتلة بتقنية MALDI-TOF الفطريات، وكيف يرتبط بالطرق المورفولوجية والجزيئية؟

Key concepts

• الخيوط الفطرية المقسمة مقابل المدمجة الخلايا (coenocytic)
• الأبواغ الكونيدية (Conidia)، والأبواغ الكيسية (sporangiospores)، وأنواع الأبواغ الأخرى
• مورفولوجيا المستعمرة العيانية
• الفحص المجهري المباشر والأصباغ (على سبيل المثال KOH، أبيض الكالكوفلور)
• التعرف النسيجي المرضي على الفطريات في الأنسجة
• الترميز الشريطي للحمض النووي ومنطقة ITS
• مطياف الكتلة بتقنية MALDI-TOF
• التعرف متعدد الأوجه

Mechanisms

يعتمد التعرف المورفولوجي على قراءة التراكيب التشخيصية: ما إذا كانت الخيوط الفطرية مقسمة بانتظام أو عريضة ومدمجة الخلايا (coenocytic)، وشكل وترتيب الأبواغ، وشكل الأجسام الثمرية والمستعمرات. يكشف الفحص المجهري المباشر والأصباغ النسيجية المرضية عن العناصر الفطرية في المواد السريرية (Guarner & Brandt, 2011). يقارن التعرف الجزيئي منطقة حمض نووي موحدة، وهي الفاصل الداخلي المنسوخ (ITS)، بقواعد البيانات المرجعية، مما يمنح الفطريات رمزاً شريطياً عالمياً (Schoch et al., 2012) يتم تفسيره ضمن التصنيف الفيلوجيني للمملكة (Hibbett et al., 2007). يحدد مطياف الكتلة بتقنية MALDI-TOF الفطريات عن طريق مطابقة أطياف كتلة البروتين الخاصة بها بالمكتبات المرجعية، مما يوفر تعريفاً سريعاً يكمل المورفولوجيا والتسلسل (Clark et al., 2013). يُطلق على الجمع بين عدة خطوط من الأدلة اسم التعرف متعدد الأوجه (polyphasic identification).

Clinical relevance

تُعد هذه الطرق العمود الفقري لعلم الفطريات التشخيصي: يتعرف الفحص المجهري وعلم الأنسجة المرضي على الفطريات في العينات (Guarner & Brandt, 2011)، بينما يوفر الترميز الشريطي الجزيئي ومطياف الكتلة تحديداً على مستوى الأنواع (Schoch et al., 2012; Clark et al., 2013). يصف هذا المدخل كيفية إجراء التعرف وليس أساساً لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.

Evidence & guidelines

المعايير المنهجية المشار إليها هنا هي الترميز الشريطي ITS كعلامة جزيئية عالمية للفطريات (Schoch et al., 2012)، ومطياف الكتلة بتقنية MALDI-TOF كمنصة تحديد روتينية (Clark et al., 2013)، والتعرف النسيجي المرضي على العناصر الفطرية (Guarner & Brandt, 2011)، والتي تُفسر ضمن التصنيف الشامل للمملكة لـ Hibbett et al. (2007).

History

طوال معظم تاريخ علم الفطريات، اعتمد التعرف على المورفولوجيا المجهرية والعيانية وعلى المزرعة. منذ أواخر القرن العشرين، أضاف تسلسل الحمض النووي بعداً جزيئياً موضوعياً، وبلغ ذروته في الاعتماد الرسمي لمنطقة ITS كرمز شريطي فطري عالمي (Schoch et al., 2012). بالتوازي، انتقل مطياف الكتلة بتقنية MALDI-TOF من البحث إلى علم الأحياء الدقيقة السريري الروتيني (Clark et al., 2013)، بحيث يدمج التعرف المعاصر عادةً المورفولوجيا والتسلسل والبروتيوميات.

Key figures

• Conrad Schoch
• Keith Seifert
• Jeannette Guarner
• Donna Wolk

Seminal works

• schoch-2012
• clark-2013
• hibbett-2007

Frequently asked questions

لماذا تُستخدم منطقة ITS كرمز شريطي للحمض النووي الفطري؟

وجدت مقارنة واسعة النطاق بين عدة مختبرات أن منطقة الفاصل الداخلي المنسوخ (ITS) توفر أفضل توازن بين التضخيم الموثوق به والدقة على مستوى الأنواع عبر مملكة الفطريات، مما أدى إلى اعتمادها كرمز شريطي فطري عالمي.

هل حل التعرف الجزيئي محل المورفولوجيا؟

لا. المورفولوجيا، والمزرعة، والترميز الشريطي للحمض النووي، ومطياف الكتلة هي طرق متكاملة؛ تستخدم العديد من المختبرات نهجاً متعدد الأوجه، وتختار المزيج الذي يناسب الكائن الحي والسياق السريري أو البيئي.