生物学性状

#中度厌氧 #G
1891年,美国医学教育家威廉•亨利•韦尔奇(William Henry Welch)在尸检时首次分离和鉴定产气荚膜梭菌(C. perfringens)。该菌广泛存在于土壤、人和动物肠道中。既引起人类的严重创伤感染, 也可引起食物中毒和坏死性肠炎。


形态与染色

产气荚膜梭菌为两端略微钝圆的革兰氏阳性粗大杆菌,0.6~2)μm x (1~ 19) μm。

  • 芽胞呈椭圆形,直径略小于菌体,位于次极端,但在组织中或体外培养物中均很少能观察到芽胞。无鞭毛。
  • 在被感染的人或动物体内能形成明显的荚膜(capsule)
    产气荚膜梭菌(C. perfringens).png

培养特性

  • 厌氧,但不十分严格。(PPT:中度厌氧
  • 20~50°C 均能旺盛生长,在其最适生长温度42°C,此时该菌分裂繁殖周期仅为8分钟,易于分离培养。
  • 在血琼脂平板上形成中等大小的光滑型菌落,多数菌株有双层溶血环,内环是由θ毒素引起的完全溶血,外环是由α毒素引起的不完全溶血
  • 卵黄琼脂平板上,菌落周围出现乳白色混浊圈,是由细菌产生的α毒素分解卵磷脂所致;若在培养基中加入特异性抗血清(Anti-alpha toxin),则不出现混浊,此现象称 Nagler 反应 [1],为产气荚膜梭菌的特点。
  • 代谢十分活跃,可分解多种常见的糖类,产酸产气。
  • 庖肉培养基中可分解肉渣中糖类而产生大量气体,肉渣呈淡粉红色,不被消化
  • 牛乳培养基中能分解乳糖产酸,使其中酪蛋白凝固;同时产生大量气体(H和COz),可将凝固的酪蛋白冲成蜂窝状,将液面封固的凡士林层上推,甚至冲走试管口棉塞,气势凶猛,称“汹涌发酵”(stormy fermentation)现象。

分型

根据产气荚膜梭菌的6种主要毒素(α、β、ε、ι 、肠毒素和NetB)产生情况,可将其分为A~G七个毒素型(toxinotype)。

  • 除 α 由染色体基因编码、肠毒素可由染色体或质粒编码外,其他毒素均由质粒编码
  • A型在自然界广泛存在,如土壤、污水及人和动物的肠道内均可分离到。B~E 和G 型在土壤中不能存活,但可寄生在动物肠道内,引起动物的胃肠疾病。对人致病的主要为A型,C型和F型分别是坏死性肠炎和食物中毒等的病原菌。

2002年完成了产气荚膜梭菌菌株13的全基因组序列测定。尽管其基因组大小因菌株不同有较大差异,介于2.9~4.1Mb,G+C(%)含量相对较低,介于27%~28%,约2500~3600个可读框,且部分菌株具有编码毒素和耐药性的质粒,但编码重要毒素的基因在不同菌株间高度保守。靶向这些毒素基因的多重 PCR技术可用于产气荚膜梭菌毒素型分型。


致病性

致病物质

产气荚膜梭菌至少能产生23种与致病性有关的外毒素和酶,是目前所知的产生毒素最多的病原菌。

α毒素/磷酯酶 C(phospholipase C)

α毒素(alpha toxin):又称磷酯酶 C(phospholipase C),是产气荚膜梭菌产生的毒性最强、最重要的毒素。各型菌均能产生,以A型产量最大。α毒素在气性坏疽的形成中起主要作用。该毒素能分解细胞膜上磷脂和蛋白形成的复合物,造成红细胞、白细胞、血小板和内皮细胞溶解,引起溶血、血管通透性增加伴出血、组织坏死;抑制中性粒细胞向感染部位移行。

β毒素(beta toxin)

β毒素(beta toxin):B 和C型菌株的质粒编码的与膜穿孔作用有关,导致肠黏膜损伤、坏死, 进展为坏死性肠炎有关。

ε毒素(epsilon toxin)

ε毒素(epsilon toxin):B 型和D型菌株的质粒编码,在产气荚膜梭菌的所有毒素中毒性最强, 与动物如羊的肠毒血症有关。

ι毒素(iota toxin)

ι毒素(iota toxin):E 型菌株的质粒编码,破坏细胞骨架,导致细胞死亡、增加血管壁的通透性。

肠毒素

肠毒素:主要由F型菌株产生,为不耐热的蛋白质,100°C瞬时被破坏,毒性可被胰蛋白酶作用后增强。肠毒素与回肠和空肠上皮细胞刷状缘上的受体结合后,整段肠毒素肽链嵌入细胞膜,改变了细胞膜的通透性,破坏上皮细胞间的紧密连接,导致细胞内液体和离子的丢失,引起腹泻。

  • 食物中毒有关的该毒素由染色体基因编码
  • 10%~15%病例为非食源性胃肠炎,是由质粒编码的肠毒素菌株所致
  • 抗生素相关性腹泻有关的毒素由质粒编码

NetB

课上没讲,课上只讲了五种毒素,问了一下,说是在可能人类中不太重要
NetB:由G型菌株的质粒编码产生的膜穿孔毒素,与鸡坏死性肠炎有关。

所致疾病

产气荚膜梭菌
芽胞侵入伤口,
局部形成厌氧微环境
食入大量被本菌污染的食物
C型产气荚膜梭菌
气性坏疽
肿、痛、黑、臭
食物中毒
剧烈腹痛腹泻,无恶心呕吐
坏死性肠炎

气性坏疽

气性坏疽:60%~80%的病例由A型引起,但除产气荚膜梭菌外,至少还有五种其他梭菌也能引起气性坏疽。该病多见于战伤和地震灾害,也可见于工伤、车祸等所致的大面积创伤。致病条件与破伤风梭菌相似。
气性坏疽潜伏期短,一般仅为8~48小时。病菌通过产生多种毒素和侵袭性酶,破坏组织细胞, 发酵肌肉和组织中的糖类,产生大量气体,造成气肿;同时血管通透性增加,水分渗出,局部水肿;气水肿挤压软组织和血管,影响血液供应,造成组织坏死。严重病例表现为组织胀痛剧烈,水气夹杂,触摸有捻发音;最后产生大块组织坏死,伴有恶臭。毒素和组织坏死的毒性产物被吸收入血,引起毒血症、休克。病情进展和恶化快,死亡率40%~100%。

食物中毒

食物中毒:较多见。主要因为食入大量(108~109个)由染色体基因编码的产肠毒素的F型细菌污染的食物(主要为肉类食品)引起;10%~15%病例为非食源性胃肠炎,是由质粒编码的肠毒素菌株所致。潜伏期短约10小时,临床表现为腹痛、腹胀和水样腹泻;无发热、无恶心和呕吐。1~2天后自愈。如不进行细菌学检查,常难确诊。

坏死性肠炎

坏死性肠炎:由C型菌污染食物引起,累及空肠。临床表现为急性腹痛、呕吐、血样腹泻,肠壁溃疡,甚至穿孔导致腹膜炎和休克。

微生物学检查法

  1. 直接涂片镜检
  2. 分离培养与动物实验(少用)

直接涂片镜检

这是极有价值的快速诊断法。从深部创口取材涂片,革兰氏染色,镜检见有革兰氏阳性大杆菌、白细胞数量甚少且形态不典型(因毒素作用,白细胞无趋化反应)、伴有其他杂菌等三个特点即可报告初步结果。早期诊断能避免截肢或死亡。

  1. 有革兰氏阳性大杆菌
  2. 白细胞数量甚少且形态不典型(因毒素作用,白细胞无趋化反应)
  3. 伴有其他杂菌

分离培养与动物实验

取坏死组织制成悬液,接种血平板或庖肉培养基,厌氧培养,观察生长和菌落特点;取培养物涂片镜检,并用生化反应鉴定。必要时可取细菌培养液0.5~1ml 静脉注射小鼠, 10分钟后处死,置37°C经5~8小时观察,如动物躯体膨胀,取肝或腹腔渗出液涂片镜检并分离培养。

疑为产气荚膜梭菌引起的食物中毒,在发病后一日内取剩余食物或粪便作细菌学检查,若检出大于10°个病菌/克食品或10°个病菌/克粪便可确诊;或采用免疫学方法检测粪便中的肠毒素。

防治原则

对局部感染应尽早施行外科清创手术,切除感染和坏死组织,必要时截肢以防止病变扩散。使用大剂量的青霉素等抗生素以杀灭病原菌和其他细菌。有条件可使用气性坏疽多价抗毒素治疗高压氧舱法,后者可使血液和组织中的氧含量提高15倍,能部分抑制厌氧菌的生长。无疫苗用于预防

注释

1: Nagler 反应用于评估细菌产生称为“卵磷脂酶”的有毒磷脂酶的能力。 含有卵磷脂的琼脂培养基对于检测卵磷脂酶的产生是必需的。卵磷脂是蛋黄的常见成分;因此,检测时首选卵黄琼脂培养基


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