Rev. Soc. Bras. Med. Trop. vol.7 número6

DISCOVERY OF ASCOMYCETE CHARACTERISTICS IN

S P O R O

-T H R I X S C H E N C K I I

M . T h i b a u t a n d M . A n s e l

S p o r o t h r i x s c h e n c k i i

has been stuãied by light microscopy, and also by

transmission and scanning electron microscopy. Characteristics of Ascomycetes

have been oibserveã a t the levei o f the cell-wall anã in the synaptic system of

the hyphae. Also the perfect state has been discovereã. The four spored asei

are form ed directly from the m ycelium and there is no fructification.

D o li- c h o a s c u s s c h e n c k i i

is the nam e suggested for this perfect state w hich constitutes

a new genus of the Endom ycetaceae.

IN T R O D U C T I O N

Sporothrix schenckii

is a f u n g u s t h a t c a n b e a p a r a s i t e o n m a n o r a n i m a i s a s w e ll a s a s a p r o p h y t e o n d e a d p l a n t s . I t c a n b e f o u n d i n d i f f e r e n t s t a t e s : e i t h e r in t h e s a p r o p h y t i c m y c e l i a l p h a s e c o r r e s - p o n d i n g t o i t s g r o w t h i n n a t u r e a n d i n c u l t u r e , o r i n t h e y e a s t — l ik e c e lls o b - t a i n e d i n c o m p l e x c u l t u r a l c o n d i t i o n s c o r - r e s p o n d in g t o t h e p a r a s i t i c s t a t e . U n t i l n o w c o n s i d e r e d a s a D e u te r o m y c e t e ,

Spo­

rothrix schenckii

o w e d i t s g e n e r i c n a m e a n d p l a c e i n c l a s s i f i c a t i o n t o t h e c h a r a c ­ t e r i s t i c s o f i t s a s e x u a l r e p r o d u e t i o n w h i c h w a s t h e n t h e o n ly o n e k n o w n . O u r e x p e - r i m e n t s h a v e r e v e a l e d a s c o m y c e t e c h a r a c ­ t e r i s t i c s a n d t h e e x i s t e n c e o f s e x u a l r e ­ p r o d u e ti o n .

M A T E R IA L A N D T E C H N I Q U E S

O u r r e s e a r c h w a s p r a c t i s e d o n a s t r a i n o f

Sporothrix schenckii,

p r e s e r v e d i n t h e m y c o t h e q u e o f t h e p a r a s i t o l o g y l a b o r a t o r y o f t h e M e d ic a i s c h o o l o f t h e U n i v e r s it y o f P a r i s . I t h a d b e e n i s o l a t e d i n 1942 i n a S o u t h - A f r i c a n p a t i e n t s u f f e r i n g f r o m s p o - r o t r i c h o s i s . A f t e r e x p e r i m e n t a l r e p r o d u e ­

t i o n o f t h e le s io n s i n a n i m a i s w e s t u d i e d t h e c y to lo g y o f t h e f u n g u s . I n l i g h t m i ­ c r o s c o p y , w e w e n t c a r e f u l l y o v e r t h e c l a s - s i c a l c y to lo g ic a n d h i s t o lo g i c e x a m i n a t i o n s . I n e l e c t r o n m ic r o s c o p y , t h e s p e c im e n s w e r e p r e p a r e d a c o o r d i n g t o m e t h o d s p r e v io u s ly d e s c r i b e d b y T h i b a u t ( 8 ) . T h e y w e r e o b - s e r v e d f i r s t w i t h t h e t r a n s m i s s i o n e l e c ­ t r o n m ic r o s c o p e ( H i t a c h i H U 11 B , S ie ­ m e n s E lm is k o p 1, J e m 100 U a n d J e m 100 B J e o l ) a n d s e c o n d ly w i t h t h e s c a n n i n g e l e c t r o n m ic r o s c o p e ( J S M U 3 J e o l ) .

R E S U L T S

T h e c u l t u r e s o f m y c e l i a l f o r m o n S a : b o u r a u d ’s g lu c o s e a g a r a r e m o r e i r r e g u l a r i n t h e c e n t e r t h a n o n t h e e d g e s . T h e i r c o l o u r is m o r e o r le s s o c h r e (f ig . 1 ) . M i- c r o s c o p ic e x a m i n a t i o n s h o w s a v e r y f in e c r e e p i n g m y c e liu m , s e p t a t e , i n t e r t a n g l e d a n d b r a n c h i n g o u t . F r o m i t g r o w c o n id ia s o r a s e x u a l s p o r e s , t h e o n ly o n e s d is c o v e r e d s o f a r ; t h e s e a r e e i t h e r c l u s t e r e d a r o u n d a n d a l o n g f i l a m e n t s a n d i n s e r t e d b y m e a n s o f s t e r i g m a t e s , o r c l u s t e r e d a t t h e e x t r e - m i t i e s o f r e c u m b a n t f i l a m e n t s w h e r e t h e y f o r m a c h a r a c t e r i s t i c b o u q u e t ( f ig . 2 ) .

Rev. Soc. Bras. Med. Trop.

Vol. VII — N? 6

T h e m y c e l i a l f o r m g r o w n i n M a r i a t s s h a k e n i n f u s i o n , i n a n a e r o b i o s i s a t 37 °C , c h a n g e s i n t o y e a s t - l ik e c e lls ( f ig . 3 ) . I n a n a n i m a l s u c h a s a m o u s e , i n o c u l a t e d w i t h s p o r o t r i c h o s i c p u s o r a c u l t u r e o f

Sporothrix schenckii,

a p a r a s i t i c a n d v e r y p o l y m o r p h i c f o r m is o ta s e r v e d i n t h e l e - s io n s , b u t t h e m o s t c h a r a c t e r i s t i c f e a t u r e is t h e c i g a r s h a p e d b o d y ( f ig . 4 ) . E x c e p - ti o n a l ly , a m o n g s u c h r o d e n t s a s t h e h a m s ­ t e r , a s t e r o i d b o d ie s c a n b e s e e n ( f ig . 5 ) .

S t u d y i n t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m i c r o s - c o p y o f t h e h y p h a e o f

Sporothrix schenckii

f i r s t s h o w e d u s t h e e x i s t e n c e i n t h e c e ll- w a lls a n d s e p t a o f p a r t i c u l a r s t r u c t u r e s c o m m o n t o A s c o m y c e te s a n d r e d a l g a e , w i t h W o r o n in b o d ie s a r o u n d t h e s e p t a ; i t s e c o n d ly s h o w e d t h e p r e s e n c e o f t h e s a m e s y n a p t i c s y s t e m b e t w e e n t h e c e lls a s t h a t o f t h e A s c o m y c e te s . I n t h e l a t e r a l c e ll- w a lls ( f ig . 6 ) , g o in g f r o m o u t s i d e t o in s id e , w e f o u n d t h e f o llo w in g f o r m a t i o n s , n a m e d a f t e r C h a d e f a u d ’s t e r m i n o l o g y ( 4 ) : a t u ­ b u l a r v a g i n a e n v e lo p i n g t h e h y p h a ; a s u b - v a g i n a ; a f i l m l i n i n g t h e i n s i d e o f t h e s u b - v a g i n a ; a l o c u l a e n c a s i n g e a c h o f t h e a r t i c l e s c o n t a i n e d i n t h e s u b - v a g i n a . B e tw e e n t h e s u c c e s s iv e a r t i c l e s o f t h e h y ­ p h a e t h e s e p t u m is f o r m e d b y t h e e x t r e - m i t i e s o f t h e l o c u l a e o f t h e tw o a r t i c l e s s e p a r a t e d b y t h e s e p t u m a n d i n t e r l o c u l a r s y s t e m p l a c e d b e t w e e n t h e tw o lo c u l a e .

T h e s e p t u m o f

Sporothrix schenckii

h a s a c e n t r a l h o le , b u t w h e n t h e l e n g t h w i s e s e c ti o n d o e s n o t p a s s t h e le v e i o f t h e p o r e , t h e s e p t u m a p p e a r s t o b e c o n t i n u o u s . A t t h e p o r e le v e i t h e r e is a c o m p l e x s y n a p t i c s y s t e m ( f ig . 7 ) . T h e p o r e is c o v e r e d o n e a c h s id e w i t h a d a r k l e n t i c u l a r d is c , t h i n n - e r o n i t s e d g e s . B e t w e e n t h e d is c s a n d p e r p e n d i c u l a r l y t o t h e m , t h i n t r a b e c u l e s c a n b e s e e n . T h e y s e e m t o p a s s t h r o u g h t h e d is c s a n d r a d i a t e i n a s h o r t f a n - s h a p e d s p r a y o u t s i d e t h e d is c s a n d i n t o t h e c y t o p l a s m o f e a c h o n e o f t h e a d j o i n - i n g a r t i c l e s . T h e p l a s m a l e m m a s u r r o u n d s t h e b o r d e r o f t h e p o r e a n d i n s i n u a t e s i t s e l f b e t w e e n t h i s b o r d e r a n d t h a t o f e a c h o f t h e tw o d i s c s . O n e i t h e r s id e o f t h e c e n ­ t r a l s y n a p t i c s y s t e m w e o b s e r v e d W o r o n in b o d ie s , g e n e r a l y tw o o r t h r e e i n n u m b e r o n e a c h s id e o f t h e s e p t u m a n d a r o u n d t h e p o r e ( f ig . 7 a n d 8 ) .

O b s e r v a t i o n o f t h e m y c e l i a l f o r m i n s c a n n i n g e l e c t r o n m ic r o s c o p y , e n a b l e d u s t o d is c o v e r a n u m b g r o f n o t a b l e p a i r s o f f i l a m e n t s s t a n d i n g a b o v e t h e v e g e ta t iv e

m y c e l i u m ( f ig . 9 a n d 1 0 ) . E a c h o f t h e c o u p l e d h y p h a e h a s a b u l g i n g h e a d t a k i n g u p 2 5% o f t h e i r h e i g h t . T h e s e h e a d s g ro w c lo s e t o e a c h o t h e r a n d s e e m t o u n i t e . V e ry l ik e ly t h e s e h y p h a e a r e s e x u a l o r g a n s b e t w e e n w h i c h t h e r e i s c o p u l a t i o n s u c h a s c a n b e o b s e r v e d a m o n g t h e E n d o m y c e t a - c e a e .

E x a m i n a t i o n b y t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m ic r o s c o p y o f ■ sec tio n c u t f r o m c u l t u r e s o f o ld y e a s t c e lls p r o v e d t o b e c o n f i r m a t i o n o f t h e e x i s t e n c e o f s e x u a l r e p r o d u c t i o n . I n d e e d w e w e r e a b l e t o d is c o v e r (1 ) t y p i c a l a s e i a n d a s c o s p o r e s ( f i g . 11 a n d 1 2 ). T h e m a t u r e a s c u s is o b l o n g - s h a p e d w i t h t h i n n i n g e x t r e m i t i e s . I t is 5

n

lo n g a n d 2,5

n

w id e . I t n o r m a l l y c o n t a i n s f o u r a s ­ c o s p o r e s , s l i g h t l y m o r e e l o n g a t e d , 3 ^ i n l e n g h t a n d 1 /i i n w i d t h . T h e r e is n o f r u e t i f i c a t i o n . A c c o r d in g t o t h e i n c i d e n c c e o f t h e s e c ti o n , t h e a p p e a r a n c e o f t h e a s c u s m a y v a r y , a s m a y t h e n u m b e r o f v is ib le a s c o s p o r e s .

S in c e t h e d is c o v e r y o f a s e i a n d a s c o s ­ p o r e s t h e s p e c ie s

Sporothrix schenckii

c a n n o l o n g e r b e c o n s i d e r e d a s a D e u t e r o m y . c e te , b u t i t m u s t n o w b e d e f i n i t e l y c o n - n e c t e d t o t h e c l a s s o f t h e A s c o m y c e te s . T h e w e ll d e v e lo p e d m y c e liu m , t h e a b s e n c e o f f r u c t i f i c a t i o n , t h e f o r m a t i o n o f t h e a s c u s t h r o u g h t h e c o p u l a t i o n o f tw o p a r t i c u l a r h y p h a e s h o u l d l e a d u s t o c l a s s i f y i t i n t h e f a m i l y o f t h e E n d o m y c e t a c e a e . B u t i n t h i s f a m i l y w e d i d n o t f i n d a n y s p e c c ie s to w h i c h i t c o u ld b e r e l a t e d . O n a c c o u n t o f i t s f o u r a s c o s p o r e s a n d i t s b io lo g y , i t s e e m s n e a r e r t h e

Eremascus

g e n u s . H o w e v e r i t h a s n e i t h e r g lo b u lo u s a s c o s p o r e s n o r t h i c k m y c e l i u m . C o n s id e r i n g t h e v e r y f i n e m y ­ c e li u m o f

Sporothrix schenckii

(1

n

w id e a n d o f t e n le s s ) , i t s c h a r a c t e r i s t i c s v e g e ­ t a t i v e m u l t i p l i c a t i o n s y s te m , a n d , m o s t o f a li, t h e o b v io u s ly e l o n g a t e d s h a p e o f its a s e i a n d a s c o s p o r e s , t h e s p e c ie s

schenckii

a p p e a r s t o u s a s a n e w t y p e o f f u n g u s , w h o s e n a m e w e h a v e s u g g e s t e d t o b e :

Do-lichoascus

T h i b a u t a n d A n s e l 1970.

D I S C U S S I O N

Nov.-Dez., 1973

Rev. Soe. Bras. Med. Trop.

343

of t h e m y c e l i a l f i l a m e n t s o f

Sporothrix

schenckii.

T h e v a r i o u s l a y e r s o f t h e f u n g a i c e ll- w a ll d e s c r i b e d b y C h a d e f a u d (4 ) a r e o f c o u r s e m u c h m o r e e v i d e n t l y v is ib le i n e le c tr o n m i c r o s c o p y . S c h r a n t z (7 ) m a d e t h e s a m e o b s e r v a t i o n s i n t h e c e ll w a ll s o f v e g e ta tiv e h y p h a e a m o n g t h e

Pustularia

cupularis

a n d t h e

Gálactinia plebeia

A s- c o m y c e t e s .

T h e s e p t a l p e r f o r a t i o n s w e r e s t u d i e d i n e l e c t r o n m ic r o s c o p y b y s e v e r a l b o t a n i s t s : C a r r o ll (3 ) w i t h

Saccóbolus

a n d

Ascodes-mis,

S c h r a n t z (7 ) w i t h

Galactinia plebleia

o b s e r v e d s y n a p t i c s y s t e m s o f f e r i n g m a n y r e l a t i o n s h i p s w i t h

Sporothrix schenckii.

O n t h e o t h e r h a n d t h e s e m e n s h o w e d t h a t t h e W o r o n in b o d ie s , a l s o o b s e r v e d b y u s , a r e t y p i c a l o f t h e A s c o m y c e te s o n l y .

C o u ld t h e p e r f e c t s t a t e o f

Sporothrix

schenckii

b e i n t e r p r e t e d d i f f e r e n t l y ? I t c o u ld n o t b e c o n f u s e d w i t h t h a t o f e n d o - c o n id ia , s u c h a s S a e z (6 ) d e s c r i b e d t h e m in t h e

Geotrichum

g e n u s , f o r t h e s e a r e f o r m e d i n s i n g l e fi le s , o n e a f t e r a n o t h e r a n d a r e n o t g r o u p e d lik e a s c o s p o r e s . I n d e e d t h e r e a r e e n d o s p o r e s i n o ld c u l t u r e s o f

Sporothrix schenckii,

b u t t h e y a r e v e r y d i f f e r e n t f r o m a s c o s p o r e s a n d c a n n o t p o s - s ib le b e c o n f u s e d ( 1 ) . N o r c o u ld t h e y b e

i n t r a - h y p h a l h y p h a e lik e t h o s e C a r b o n n e l a n d R o d r i g u e z (3 ) o b s e r v e d i n

Paracocci-dioides brasiliensis.

O u r o b s e r v a t i o n s a g r e e w i t h t h o s e o f V u i l l e m in (1 0 ) w h o , o n t h e s u b j e c t o f t h e

Endomyces crateriformis

s t u d i e d b y H u d e lo , S a r t o r y a n d M o n t l a u r (5 ) , w h i c h is a p a t h o g e n i c s p e c ie s d is c o v e r e d i n a c u t a n e o u s l e s io n s i n m a n , f o u n d t h a t t h e p r o c e s s o f a s e x u a l r e p r o d u e t i o n o f t h i s p a ­ r a s i t e s p l a c e d i t — f r o m t h e v e g e ta t iv e p o i n t o f v ie w — a m o n g t h e

Sporotrichum

( w h ic h , t o - d a y , w e s h o u l d c a ll

Sporothrix.).

I n t h e r e v e r s e — w e o u r s e lv e s w e r e le d t o c o n s i d e r t h e p e r f e c t a t a t e o f

Sporothrix

schenckii

a s a n E n d o m y c e ta c e a e .

C O N C L U S IO N .

O u r r e s e a r c h o n

Sporothrix schenckii

h a s s h o w n c y to lo g ic c h a r a c t e r i s t i c s o f A s­ c o m y c e te s a t t h e le v e i o f t h e c e ll w a ll, t h e s e p t a a n d t h e s y n a p t i c s y s t e m o f t h e h y - p l i a e a n d , b e s id e s , a p e r f e c t s t a t e o f s e x u a l r e p r o d u e t i o n u n k n o w n u n t i l n o w . T h e r e - f o r e o u r e x p e r i m e n t s b r i n g n e w t a x o n o m i c e l e m e n t s w h i c h c h a n g e t h e c a t e g o r y o f t h i s s p e c ie s c o m p le te ly , a n d i t c a n n e w b e c l a s s i f i e d w i t h t h e E n d o m y c e ta c e a e .

RESUMO

S p o r o t h r i x s c h e n c k i i

foi estudado em microscopia óptica e em microscopia

eletrônica. Foram observados caracteres citológicos de Ascomicetos nas pare­

des das células e no aparelho sináptico dos hyphae. Foi descoberta a reprodu­

ção sexuada. Os ascos de quatro esporos são formados diretam ente sobre o

micélio e não há frutificação.

D o l i c h o a s c u s s c h e n c k i i

é o nome proposto para

este estádio perfeito que constitui um novo gênero de Endomycetaceae.

R E F E R E N C E S

1. A N S E L , M . & T H I B A U T , M . — U n e n o u v e l l e E n d o m y c e t a c e a e :

Dolichoas­

cus

n o v . g e n . D é c o u v e r t e d e l a r e p r o ­ d u e t i o n s e x u é e p a r a s q u e s c h e z le

Sporotrichum schenckii

( H e t k o e n e t P a r k i n s 1 9 0 0 ). C . R . A c a d , S e i.,

270:

2 1 7 1 -1 1 7 3 , 1970.

2 . C A R B O N N E L , L . M . & R O D R I - G U E Z , J . — M y c e lia l p h a s e s o f

Para-coccidioides brasiliensis

a n d

Blasto-myces derm atitidis:

a n e l e c t r o n m i ­

c r o s c o p e s t u d y J . B a c t e r i o r .,

96:

5 3 3 - 543, 1968.

3 . C A R R O L L , G . — T h e f i n e s t r u e t u r e o f t h e a s c u s s e p t u m i n

Ascodesmis

sphaerospora

a n d

Saccobolus kerverni.

M y c o lo g ia ,

59:

2 5 7 -5 3 2 , 1967.

344

Rev. Soc. Bras. Med. Trop.

Vol. VII — N9 6

5 . H U D E L O , S A R T O R Y e t M O N T L A U R . — c i t é p a r V U I L L E M IN , p . 1930 i n L e s c h a m p i g n o n s p a r a s i t e s e t le s m y - c o s e s d e l ’h o m m e . L e c h e v a l i e r é d . 1930.

6 . S A E Z , H . — F o r m a t i o n d ’e n d o s p o r e s c h e z

Geotrichum candidum .

A n n . P a ­ r a s i t a i . h u m . c o m p .

44:

1 9 7 -2 0 4 , 1969.

7 . S C H R A N T Z , J . P . — E t u d e c y to lo g i- q u e e n m ic r o s c o p ie o p t i q u e e t e l e c t r o - n i q u e d e q u e lq u e s A s c o m y c e t e s . I I . L a p a r o i. R e v . C y to l. B io l. v e g .,

33:

1 1 1 -1 5 6 , 1970.

8 . T H IB A U T , M . — E t u d e b io lo g iq u e , m o r p h o lo g iq u e , c y to lo g iq u e e t t a x i n o

-m iq u e d u

Sporotrichum

schenckii

( H e t k o e n e t P e r k i n s ) d e B e u r m a n n e t G o u g e r o t :

Dolichoascus schenckii

(H e t P ) T h i b a u t e t A n s e l, 1970. T h e s e d e D o c t o r a t d ’E t a t è s S c ie n c e s , P a r is , J

970.

9 . T H I B A U T , M . & A N S E L , M . — O b - s e r v a t i o n s m i c r o s c o p i q u e s s u r le s p h é - n o m è n e s d e s e n e s c e n c e c h e z le

Sporo­

th rix schenckii.

A n n . P a r a s i t o l . h u m . c o m p . s o u s p r e s s e , 1972.

F i g . 1 — M ic r o s c o p íc v ie w o f Sporothrix schenckii o n S a b o u r a u d ’s g l u ­ c o s e a g a r .

F i g . 2

F i g . 3

F i g . 4

F i g . 5

F i g . 6

— M i c r o s c o p ic v ie w o f t h e m y c e l i a l p h a s e . B o u q u e t s o f c o n i d i a . C o l o r a t i o n : m e t h y l b l u e .

M i c r o s c o p ic v ie w o f t h e y e a r t — l i k e c e l l s . C o l o r a t i o n : m e t h y l g r e e n .

P a r a s i t i c p h a s e in vivo: c i g a r — s h a p e d b o d i e s i n p u s ( m o u s e ) C o l o r a t i o n : c a r b o l i c t h i o n i n e .

A s t e r o i d b o d y i n t i s s u e s ( H a m s t e r ) . C o l o r a t i o n : H e m a t o x y l i n a n d e o s i n e .

V a r i o u s c o n s t r u c t i v e l a y e r s o f t h e c e l l w a l l a n d s e p t u m o n a h y p h a o f Sporothrix schenckii ( l o n g i t u d i n a l s e c t i o n ) .

F i x a t l o n : g l u t a r a l d e h y d e a n d o s m i u m t e t r o x y d e . C o n t r a s t a t i o n : u r a n y l a c e t a t e a n d l e a d c i t r a t e .

F ig . 7

F i g . 8

-F i g . 9 -

F i g . 10

F i g . 12

L o n g i t u d i n a l s e c t i o n o f a m y c e l i a l f i l a m e n t s h o w i n g — o n t h e le v e i o f s e p t a l p o r e , — t h e s y n a p t i c s y s t e m c o m p o s e d o f t w o d i s c s c r o s s e d b y t r a b e c u l e s . F o u r W o r o n i n b o d i e s c a n b e s e e n n e a r b y .

F i x a t i o n : g l u t a r a l d e h y d e a n d o s m i u m t e t r o x y d e . C o n t r a s t a t i o n : u r a n y l a c e t a t e a n d l e a d c i t r a t e .

A b r e v i a t i o n s : L : l o m a s o m e ; L . B . : l i p i d b o d y ; W . B . : W o r o n i n b o d y ; P . : p l a s m a l e m m a ; S . : s e p t u m ; D . : d i s c .

L o n g i t u d i n a l s e c t i o n i n a h y p h a o n t h e l e v e i o f s e p t u m w i t h n o p o r e . N o t e t w o W o r o n i n p o d i e s .

F i x a t i o n : g l u t a r a l d e h y d e a n d o s m i u m t e t r o x i d e . C o n t r a s t a t i o n : u r a n y l a c e t a t e a n d l e a d c i t r a t o .

A b b r e v i a t i o n s : W . B . : W o r o n i n b o d i e s ; P . : p l a s m a l e m m a ; S . : s e p t u m ; V . : v a c u o l e .

S e x u a l f i l a m e n t s o f Sporothrix schenckii.

F i x a t i o n : f o r m a l i n . S c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y .

■Sporothrix schenckii, p a i r o f s e x u a l f i l a m e n t s . F i x a t i o n : f o r m a l i n . S c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y .

S e c t i o n o f a n i m m a t u r e a s c u s .

F i x a t i o n : g l u t a r a l d e h y d e a n d o s m i u m t e t r o x i d e . C o n t r a s t a t i o n : u r a n y l a c e t a t e a n d l e a d c i t r a t e .