Biologia

2.1 Sistemática e taxonomia do género Aspergillus

O género Aspergillus figura-se sistemática e ordenadamente no reino Fungi, divisão (filo) Ascomycota, subdivisão (subfilo) Pezizomycotina, classe Eurotiomycetes, ordem Eurotiales e família Trichocomaceae52_.

Ao longo dos anos foram várias as propostas e tentativas de classificação das espécies contempladas no género Aspergillus. As sucessivas classificações surgiram e continuam a surgir com o intuito de classificar e reorganizar as espécies em modelos cada vez mais coerentes do ponto de vista biológico, morfológico, metabólico e filogenético, tanto quanto o novo conhecimento o permitir.

Em 2014, Houbraken, Vries e Samson53_{, com base em estudos anteriores de Peterson} (2008)54_{, Peterson et al. (2008)}55_{, Varga, Frisvad e Samson (2010)}56 _{e Houbraken e Samson} (2011)57_{, sugeriram uma classificação de quatro subgéneros (i.e., Aspergillus, Fumigati,}

Circumdati e Nidulantes) e 19 secções por entre eles distribuídas. Posteriormente, outros

estudos sugeriram a criação de novas secções, nomeadamente Jani no subgénero Circumdati58 e Petersonii, Robusti e Tanneri, também no subgénero Circumdati59_{. No Quadro 1 encontra-se} exposta a classificação, segundo estes últimos estudos53,58,59_.

Subgénero Secção Aspergillus Aspergillus Restricti Circumdati Candidi Circumdati Flavi Flavipedes Jani Nigri Petersonii Robusti Tanneri Terrei Fumigati Cervini Clavati Fumigati Nidulantes Aeni Bispori Cremei Nidulantes Ochraceorosei Silvato Sparsi Usti

2.2 Nutrição, crescimento e estrutura celular

Os fungos são seres vivos heterotróficos e osmotróficos, pelo que obtêm os nutrientes a partir de compostos orgânicos e químicos por absorção. No caso do Aspergillus spp. este regime é essencialmente saprófita, ou seja, em material orgânico em decomposição61_.

O crescimento dos fungos filamentosos não cenocíticos como o Aspergillus spp. é apical (i.e., a partir das extremidades das hifas) alternado com a formação de septos, pelo que as hifas são delimitadas em vários segmentos por septação60_{. Determinados fatores são fundamentais e} limitantes neste crescimento, nomeadamente a disponibilidade de nutrientes, a temperatura, o pH, os gases presentes na atmosfera (i.e., essencialmente meio aeróbio) e a disponibilidade de água61_.

Um constituinte celular fulcral para a multiplicação e crescimento dos fungos é a parede celular. Esta, na generalidade dos Ascomycota, é constituída principalmente por quitina e β- glucanos, assim designados pela natureza das ligações tipo β(1,3) e β(1,6) na sua polimerização49,60_{. Ainda presente na parede celular do Aspergillus spp. existe em menor} quantidade galactomanano (GM), um polissacárido que tem vindo a ganhar relevância clínica49_, sendo abordado posteriormente. No entanto este constituinte não é exclusivo do Aspergillus spp.. Outros fungos como o Fusarium spp., Alternaria spp., Histoplasma spp. e Cryptococcus spp. têm GM na sua parede celular49_.

Na membrana celular das células fúngicas existem esteróis, semelhantemente às células animal e vegetal. Mas, contrariamente à célula animal, por exemplo, onde predomina o colesterol, na célula fúngica é o ergosterol o esterol em maior abundância49_{. Atualmente vários fármacos} com ação antifúngica utilizados na prática médica humana e veterinária atuam em constituintes

Quadro 1 – Classificação subgenérica e seccional do género Aspergillus segundo Houbraken, Vries e Samson53_{, Hubka et al.}58 _{e Jurjević et al.}59_.

da célula fúngica como os β-glucanos (e.g., equinocandinas) e o ergosterol (e.g., anfotericina B, azóis, terbinafina). Por esta razão é importante conhecer a estrutura, composição e fisiologia básica da célula fúngica.

2.3 Morfologia do Aspergillus spp.

Os Aspergillus spp. são Ascomycota filamentosos (i.e., Pezizomycotina), como tal, são constituídos por hifas. Estas são septadas e hialinas com aproximadamente 8 µm de diâmetro. Na fase assexuada do ciclo de vida, a partir das hifas vegetativas, emitem-se hifas aéreas e a partir destas hifas especializadas (reprodutivas) e não ramificadas denominadas conidióforos62 com 5 a 8 µm de diâmetro, alongando-se até um comprimento de cerca de 300 µm49_{. A hifa que} dá origem ao conidióforo designa-se de célula podal. Na porção terminal distal o conidióforo dilata-se, formando a vesícula49,62 _{com um diâmetro entre 20 a 30 µm}49_{. A partir da superfície da} vesícula geram-se as fiálides, estruturas produtoras de esporos assexuados, os conídeos (i.e., fialoconídeos)49,62_{. As fiálides têm um comprimento entre 6 a 8 µm}49_{. Os conídeos dispõem-se} em cadeia a partir da fiálide, possuindo uma forma globosa e superfície lisa ou rugosa com até 5 µm de diâmetro consoante a espécie62_{. A cadeia de conídeos pode ser tão longa quanto 400} µm49 _{e em muitas espécies estes são pigmentados com melanina, apresentando uma coloração} escura (e.g., A. niger)49,62_{. Em algumas espécies (e.g., A. niger) ocorre ainda a formação de} metulas, estruturas entre as vesículas e respetivas fiálides. Uma metula pode originar mais do que uma fiálide. Não obstante, a presença destas estruturas é mais consistente no género

Penicillium que no Aspergillus. Ao conjunto das estruturas vegetativas (i.e., hifas) de um fungo

dá-se o nome micélio62 _{(Figura 1).}

2.4 Fase assexuada vs. fase sexuada

No texto anterior, referente à morfologia, apenas estruturas pertencentes à fase assexuada (i.e., anamorfa ou mitospórica) do ciclo de vida foram referidas, por serem estas as mais comummente observadas e com interesse na identificação da espécie em meio clinico- laboratorial, não obstante também a fase sexuada (i.e., teleomorfa ou meiospórica) tem estruturas exclusivas e morfologicamente diferenciáveis63,64_{. A fertilidade do Aspergillus spp.} aparenta ser superior na fase anamorfa comparativamente à teleomorfa65_.

Figura 1 – Morfologia do conidióforo de duas espécies do género Aspergillus. A - A. fumigatus. B – A. niger. Notar a diferença na forma da vesícula, disposição das cadeias de esporos e presença de metulas (adaptado de Quinn et al., 201262_).

Das espécies que se sabem atualmente possuir fase teleomorfa, a grande maioria é homotálica, ou seja, não necessita de talos de origem distinta para completar o ciclo, contrariamente aos fungos heterotálicos64_{. Por talo entenda-se o conjunto das estruturas} vegetativas e reprodutivas de um fungo61_{. Comparativamente à fase anamorfa, a fase teleomorfa} é mais fastidiosa65 _{e, dentro desta, fungos heterotálicos apresentam também um crescimento} mais fastidioso ou condicionado que os homotálicos66_{. Este diferencial na fertilidade e carácter} fastidioso poderão estar relacionados com o facto de atualmente cerca de 64% das espécies reconhecidas no género Aspergillus não terem fase teleomorfa identificada66 _{e também explicar} o porquê de se terem identificado mais espécies homotálicas que heterotálicas64_.

2.5 Toxinas do Aspergillus spp.

Toxina Espécies produtoras Efeito

Aflatoxinas (B1, B2, G1, G2, *M1, *M2) A. flavus (principal) A. parasiticus Carcinogénese

Degeneração do tecido respiratório Imunossupressão Necrose hepática Gliotoxina A. fumigatus Apoptose (monócitos) Dano epitelial Ciliostase

Inibição da atividade dos linfócitos T Inibição da atividade dos mastócitos

Inibição da fagocitose (macrófagos e neutrófilos)

Ocratoxinas A. ochraceus A. carbonarius A. niger Carcinogénese Genotoxicidade Imunotoxicidade Nefrotoxicidade Citrinina A. terreus Embriocida Fetotóxico Nefrotoxicidade

Ribotoxinas A. fumigatus Inibição da síntese proteica Morte celular

Hemolisina A. fumigatus Hemólise

Lise de macrófagos e células endoteliais

Ácido helvólico A. fumigatus

Ciliostase

Inibição da atividade dos macrófagos Inibição do metabolismo do LDL Rotura de células epiteliais

Fumagilina A. fumigatus

Anti-angiogénese Ciliostase

Inibição da produção de células endoteliais

Fumitremorgina

Triptoquivalina A A. fumigatus Neurotoxicidade

Um dos fatores de virulência mais influentes no Aspergillus spp. são as suas toxinas. As mais conhecidas de todas elas são, porventura, o grupo das aflatoxinas. Contudo outras toxinas são produzidas por espécies deste género. O impacto que elas têm é essencialmente associado à segurança alimentar, sendo o A. flavus e o A. fumigatus das espécies descritas com maior potencial toxigénico. O último é inclusive a espécie mais importante na clínica médica humana e

Quadro 2 – Listagem de toxinas produzidas pelas espécies do género Aspergillus. LDL – Low density

lipoproteins (lipoproteínas de baixa densidade). *Produzidas indiretamente por metabolização respetiva

veterinária49_{. No Quadro 2 são listadas as toxinas associadas ao género Aspergillus, com} indicação das respetivas espécies produtoras e seu efeito tóxico49,67_.