医学微生物学——厌氧性细菌（Anaerobic Bacterium）

《医学微生物学》人民卫生出版社 第9版 第十二章 厌氧性细菌（Anaerobic Bacterium）是一类在无氧条件下比在有氧环境中生长好的细菌。

厌氧性细菌（Anaerobic Bacterium）

• 一、概述
  • 定义
    • 简称厌氧菌，一群只能在无氧或低氧条件下生长繁殖，利用厌氧呼吸和发酵获取能量的细菌总称
  • 分2大类（依据产生芽胞与否）
    • 厌氧芽胞梭菌（Clostridium）
      • 特点
        • 临床常见的仅限于梭菌属
        • 外源性感染
      • 概述
        • 梭菌属（Clostridium）共同特性
          • 大多严格厌氧、G+大杆菌、能形成芽胞
          • 芽胞直径大于菌体，使菌体膨大呈梭形
          • 抵抗力强
            • 芽胞对氧、热、干燥和消毒剂均有强大抵抗力
          • 多数菌种不致病，少数为致病菌
            • 产生毒性强烈的外毒素，引起特殊临床症状
        • 主要成员
          • 破伤风梭菌（C. tetani）
          • 产气荚膜梭菌（C. perfringens）
          • 肉毒梭菌（C. botulinum）
          • 艰难梭菌（C. difficile）
    • 无芽胞厌氧菌
      • 特点
        • 大多为人体正常菌群的成员
        • 内源性感染
  • 两类厌氧菌感染的不同点
• 二、破伤风梭菌（C. tetani）
  • 概述
    • 广泛分布于土壤、人和动物的粪便中
    • 引起破伤风（tetanus）
      • 发病后机体呈强直性痉挛、抽搐，可因窒息或呼吸衰竭死亡，死亡率30-50%
      • 发展中国家，新生儿破伤风最常见且严重
  • 生物学性状
    • 形态与染色
      • 形态
        • 菌体细长
        • 有周鞭毛，无荚膜
        • 芽胞圆形，大于菌体，位于顶端，细菌呈鼓槌状（drumstick）
          • • 芽胞在干燥土壤和尘埃中存活数年
      • 染色
        • 革兰阳性G+
    • 培养特性
      • 严格厌氧
      • 营养要求不高
        • 血平板上
          • 形成的菌落较大、扁平、边缘不整齐，似羽毛状
          • 易迁徙扩散，有β溶血环
    • 生化反应
      • 不活跃
        • 不发酵糖类，不分解蛋白质
    • 抵抗力
  • 致病性
    • 致病条件
      • 伤口局部需形成厌氧微环境
        • 伤口窄而深，伴泥土或异物污染
        • 坏死组织多，局部组织缺血
        • 伴需氧菌/兼性厌氧菌混合感染
    • 致病物质
      • 2种外毒素
        • 破伤风溶血毒素（tetanolysin）
          • 特点
            • 对O2敏感
            • 与链球菌溶素O相似，造成β溶血
          • 临床
            • 尚不清楚其在破伤风中的作用
        • 破伤风痉挛毒素（tetanospasmin）——主要致病物质
          • 特点
            • 属神经毒素
              • 毒性极强（人致死剂量<1ug）
                • 仅次于肉毒毒素
            • 不耐热
          • 化学本质
            • 蛋白质
          • 结构
            • 初始
              • 单链蛋白
            • 释放出菌体后
              • 被细菌或组织中的蛋白酶裂解为2条链
                • 二者由二硫键连接
                • A链(L链，轻链)
                  • 为毒性部分
                    • 突触小泡蛋白特异性锌内肽酶
                • B链(H链，重链)
                  • C端
                    • 结合神经元与逆向转运
                  • N端
                    • 参与膜转位
          • 致病流程
            • 重链对脊髓前角神经细胞和脑干神经细胞有高度亲和力， 结合非常牢固
              • 一旦结合，抗毒素不能中和毒素
            • 受体介导的内吞作用、内化进入细胞质形成含毒素的突触小泡
            • 小泡逆向轴浆转运至脊髓前角的运动神经元胞体中
            • 毒素汇聚于抑制性神经元胞质的内体中
            • 内体酸化，导致重链的N端介导轻链从内体进入抑制性神经元胞质
            • 轻链为突触小泡蛋白特异性锌内肽酶
              • 裂解储存有抑制性神经递质（γ-氨基丁酸和甘氨酸）的突触小泡上的膜蛋白
            • 轻链破坏小泡上的膜蛋白后，阻止了抑制性神经递质从突触前膜的释放
    • 所致疾病
      • 破伤风
        • 分2型
          • 全身型
            • 临床最常见
            • 临床表现
              • 潜伏期
                • 几天至几周，与原发部位距中枢神经系统长短有关
              • 症状
                • 苦面笑容、牙关紧闭、角弓反张、脱水（大量出汗）、抽搐、心率不齐等
          • 局限型
            • 临床表现
              • 仅以受伤部位或邻近肌肉持续性强直痉挛为主，预后良好
      • 新生儿破伤风
        • 俗称
          • 七日风，脐风、锁口风
        • 病因
          • 断脐不洁，脐部消毒不严所致
  • 免疫性
    • 主要依靠体液免疫
      • 即抗毒素中和作用
    • 免疫力不牢固
      • 毒性强、剂量小，难以激活免疫
  • 微生物学检查法
    • 一般不做涂片镜检和分离培养，根据典型症状和病史诊断
  • 防治原则
    • 预防
      • 人工主动免疫
        • 注射百白破三联疫苗（DPT）
      • 及时清创扩创
      • 人工被动免疫
        • 应急时立即肌内注射TIG（人抗破伤风免疫球蛋白）或TAT（破伤风抗毒素）
    • 治疗
      • 早期足量使用TIG或TAT
      • 清除细菌繁殖体
        • 首选青霉素和甲硝唑
      • 非特异性治疗
        • 控制症状、 加强护理
          • 保持呼吸道通畅，注意水和电解质的平衡
  • 病例分析
• 三、产气荚膜梭菌（C. perfringens）
  • 生物学性状
    • 形态与染色
      • 形态
        • 两端略微钝圆
        • 粗大杆菌
        • 芽胞呈椭圆形，直径略小于菌体
          • 位于次极端
        • 无鞭毛
        • 体内形成明显荚膜
      • 染色
        • 革兰阳性G+
    • 培养特性
      • 厌氧，但不十分严格
      • 繁殖快，易于分离培养
        • 最适条件（42℃）繁殖周期仅为8分钟
      • 血琼脂平板上
        • 形成双层溶血环
          • 内环
            • θ毒素引起的完全溶血
          • 外环
            • α毒素引起的不完全溶血
        • 中等大小光滑型菌落
      • 卵黄琼脂平板上
        • 菌落周围出现乳白色混浊圈
          • 产生原因
            • 细菌产生的α毒素分解卵磷脂而致
          • 进一步处理
            • 加入特异性抗血清，则不出现浑浊，称Nagler反应（α毒素）
    • 生化反应
      • 代谢十分活跃
        • 分解多种常见糖类，产酸产气
        • 牛乳培养基中分解乳糖产酸，大量产气，可见“汹涌发酵”
          • Storming fermentation
    • 分型
      • 依据4种主要毒素（α、β、ε、ι）产生情况分5个血清型
        • A
          • 对人致病主要是此型
        • B
        • C
          • 此型是坏死性肠炎的病原菌
        • D
        • E
  • 致病性
    • 致病物质
      • α毒素（alpha toxin）
        • 又称
          • 磷酯酶C（phospholipase C）
        • 特点
          • 毒性最强、最重要的毒素
          • 各菌都能产生，但A型产量最大
        • 作用
          • 破坏细胞膜，导致溶血、增加血管通透性和坏死作用，在气性坏疽中起主要作用
      • β毒素（beta toxin）
        • 特点
          • C型产生
        • 作用
          • 与坏死性肠炎有关
      • ε毒素（epsilon toxin）
        • 特点
          • B和D型产生
        • 作用
          • 增加胃肠壁血管通透性
      • ι毒素（iota toxin）
        • 特点
          • E型产生
        • 作用
          • 导致坏死和增加血管壁通透性
      • 肠毒素
        • 特点
          • 主要由A型产生
          • 毒性可被胰蛋白酶作用后增强
          • 为超抗原！！
        • 化学本质
          • 不耐热的蛋白质（100℃瞬时破坏）
        • 作用
          • 改变细胞膜通透性，引起腹泻，超抗原
    • 所致疾病
      • 气性坏疽
        • 大多由A型引起
        • 发病机制
        • 临床表现
          • 潜伏期短（8-48h），起病迅速，病情险恶(死亡率40- 100%)
          • 组织坏死肿胀、恶臭，水气夹杂，触摸捻发感
      • 食物中毒
        • A型菌污染食物引起，肉类
        • 发病机制
        • 临床表现
          • 腹痛、腹胀、水样腹泻，无发热呕吐，预后好
      • 坏死性肠炎
        • C型菌污染食物引起
        • 临床表现
          • 急性腹痛、呕吐、血便、可致肠穿孔
  • 免疫性
    • 子主题
  • 微生物学检查法
    • 直接涂片镜检
      • 极有价值、快速诊断
      • 具体流程
        • 深部伤口取材，革兰染色
          • G+大杆菌，白细胞少且形态不典型，伴杂菌
    • 分离培养及动物试验
      • 厌氧培养，菌落形态、涂片镜检、汹涌发酵试验等
      • 食物中毒在发病后1天内检出大于105病菌/克食品或106病菌/克粪便可确诊
  • 防治原则
    • 尽早扩创、清创，必要时截肢
    • 大剂量使用青霉素等抗生素
    • 尽早注射多价抗毒素
    • 高压氧舱治疗
      • • 厌氧菌
      • 增加氧气浓度对清除伤口细菌的作用
  • 病例分析
• 六、无芽胞厌氧菌
  • 概述
    • 寄生于人和动物体内的正常菌群
    • 种类多，包括G-、 G+的球菌、杆菌
    • 数量多，在人体正常菌群中占绝对优势，>90%
    • 机会致病菌，导致内源性感染
  • 生物学性状
    • G-厌氧杆菌
      • 类杆菌属中的脆弱类杆菌最重要
    • G-厌氧球菌
      • 韦荣菌属最重要
    • G+厌氧球菌
      • 消化链球菌，寄居于阴道
    • G+厌氧杆菌
      • 丙酸杆菌、双歧杆菌属
        • 痤疮丙酸杆菌
  • 临床重要性
  • 致病性
    • 属正常菌群， 在成为条件致病菌后， 可引起内源性感染
    • 感染条件
      • 寄居部位改变
      • 菌群失调
      • 宿主免疫力下降
      • 局部厌氧微环境形成
    • 感染特征
      • 内源性感染
        • 可发生于任何部位、 任何脏器， 起病缓慢，易发展成慢性
      • 无特定病型
        • 化脓性，可致败血症
      • 有恶臭
        • 脓液粘稠，颜色多样，有时有气体
      • 氨基糖苷类抗生素无效
      • 分泌物涂片见细菌，但普通培养法无菌生长
    • 所致疾病
      • 败血症
        • 多为脆弱类杆菌
      • 中枢神经系统感染
        • 脑脓肿最常见
      • 口腔感染
        • 牙周脓肿，下颌骨髓炎等
      • 呼吸道感染
        • 肺炎、肺脓疡等
      • 腹腔感染
        • 腹膜炎、阑尾炎等
      • 女性生殖道和盆腔感染
        • 盆腔脓肿、子宫内膜炎等
      • 其它
        • 皮肤软组织感染和心内膜炎等
  • 免疫性
  • 微生物学检查法
    • 避免正常菌群的污染（感染中心处采样）
    • 厌氧采集标本（厌氧标本瓶、尽快送检）
    • 直接涂片镜检
    • 作无氧/有氧培养-----鉴别是否是专性厌氧菌
      • 厌氧培养基：牛心脑浸液血平板
    • 检测代谢终末产物（气液相色谱）
  • 防治原则
    • 预防
      • 防止局部出现厌氧微环境，外科清创引流是预防厌氧菌感染的一个重要措施
    • 治疗
      • 合理选择抗生素，多数对青霉素耐药，药敏试验
      • 混合感染（需氧或兼性菌），在选药物时应有全面考虑，二者兼顾
• 五、艰难梭菌（C. difficile）——医源性腹泻最重要病原体
  • 生物学性状
    • 形态与染色
      • 形态
        • 粗长杆菌
        • 有周鞭毛
        • 芽胞位于次极端
          • 呈卵圆形、直径比菌体略大
      • 染色
        • 革兰阳性G+
    • 培养特性
      • 严格厌氧
      • 直径较大、白色或淡黄色、不溶血的粗糙型菌落
        • 血平板
    • 抵抗力
      • 其芽胞抵抗力很强！！！
      • 繁殖体抵抗力差
  • 致病性
    • 致病物质
      • 黏液层
        • 黏附与定植
      • 细胞表面蛋白84（cell surface protein84，Csp84）
        • 黏膜裂解酶，导致结肠黏膜的降解
      • 外毒素（都是细胞毒素）
        • 艰难梭菌毒素A（Tcd A）
        • 艰难梭菌毒素B（Tcd B）
        • 均属于葡糖基转移酶，是艰难梭菌最重要的致病物质
          • 导致细胞凋亡并产生细胞病变效应
        • 艰难梭菌转移酶
          • 又名
            • 二元毒素（binary toxin）
          • 部分菌株产生
          • 作用
            • 破坏细胞骨架，导致上皮细胞死亡
    • 所致疾病（粪-口途径传播）
      • 艰难梭菌感染（CDI）
        • 无症状携带者
          • 是重要的传染源
        • 医源性腹泻
          • 水样腹泻，抗生素相关性腹泻
            • 治疗需停用相关抗生素，重症可改用万古霉素或甲硝唑，粪菌移植
        • 假膜性结肠炎（pseudomembranous colitis）
  • 免疫性
  • 微生物学检查法
    • 由于无症状携带者的比例较高，即使从粪便中分离培养到艰难梭菌，也不能作为诊断疾病的依据
  • 防治原则
    • 治疗需停用相关抗生素，重症可改用万古霉素或甲硝唑
    • 粪菌移植（faecal microbiota transplant，FMT）
• 四、肉毒梭菌（C. botulinum）
  • 生物学性状
    • 形态与染色
      • 形态
        • 粗短杆菌
        • 有鞭毛，无荚膜
        • 芽胞位于次级端
          • 直径大于菌体，使细菌呈网球拍状或汤匙（chi）状
      • 染色
        • 革兰阳性G+
    • 培养特性
      • 严格厌氧
      • 卵黄培养基上，菌落周围可出现混浊圈
    • 分类
      • A~G 7个型（毒素抗原性）
        • 特点
          • 各型毒素只能被同型抗毒素中和
          • 我国A型多见
          • 肉毒毒素不耐热
            • 煮沸1分钟即可被破坏
  • 致病性
    • 致病物质
      • 肉毒毒素（botulin）
        • 特点
          • 属神经毒素
          • 已知最剧烈的毒物
            • 毒性极强（人致死剂量<0.1ug）
          • 不耐热
          • 结构、功能和致病机制都与破伤风痉挛毒素非常相似
        • 作用机制（不同于破伤风痉挛毒素的特点）
          • 毒素前体分子与非毒性蛋白结合成复合物，不被消化液破坏， 由胃肠道吸收入血
          • 毒素不沿神经轴突上行，停留在神经肌肉接头处
          • 作用于外周胆碱能神经，抑制乙酰胆碱释放，导致弛缓性瘫痪（flaccid paralysis）
    • 所致疾病
      • 食物中毒
        • 单纯性毒素中毒
        • 临床表现
          • 胃肠道症状少见
            • 主要为神经末梢麻痹、 弛缓性瘫痪
              • 乏力、头痛→眼肌麻痹：复视、斜视、眼睑下垂→咽部 肌肉麻痹：吞咽、咀嚼困难、口齿不清→膈肌麻痹，呼吸 困难→窒息死亡
              • 神志清楚、 病死率高
      • 婴儿肉毒中毒
        • 1岁以下，感染性毒素中毒
        • 临床表现
          • 肠道缺乏能拮抗肉毒梭菌的正常菌群
          • 便秘、吸吮、啼哭无力
          • 死亡率低
      • 创伤、医源性或吸入性肉毒中毒
  • 免疫性
  • 微生物学检查法
    • 标本
      • 取粪便、剩余食物/呕吐物
    • 培养分离
      • 80℃加热标本10min，杀死繁殖体后厌氧培养
    • 动物实验
      • 毒素检查
  • 防治原则
    • 加强食品卫生管理监督
    • 低温保存食品，高温破坏毒素
    • 鼓盖或胀袋肉制品，勿食用！！！
    • 尽早注射A、 B、 E三型多价抗毒
    • 对症治疗，维持呼吸功能，甲哨唑、青霉素
  • 病例分析