4.厌氧性细菌

医学本科微生物学厌氧性细菌，知识梳理，仅供参考。主要包括：厌氧芽胞梭菌属(clostridium)、无芽胞厌氧菌。

厌氧性细菌

• 厌氧性细菌(anaerobic bacterium) ，简称厌氧菌，是指一群只能在无氧或低氧条件下生长和繁殖，利用厌氧呼吸和发酵获取能量的细菌的总称。
• 厌氧芽胞梭菌属 （clostridium）
  • 主要分布在土壤、人和动物肠道
  • 主要引起外源性感染
  • 总述
    • 厌氧、革兰染色阳性、能形成芽胞的大杆菌
    • 芽胞直径比菌体宽 使菌体膨大呈梭状
    • 芽胞对氧、热、干燥和消毒剂均有强大的抵抗力
    • 除产气荚膜梭菌等极少数例外 均有周鞭毛 无荚膜
    • 多数为腐生菌，少数为致病菌产生强烈的外毒素
  • 破伤风梭菌(C. tetani) 
    • 生物学性状
      • 形态与染色
        • 菌体细长（2×18μm），有周鞭毛、无荚膜
        • 芽胞比菌体大，位于顶端，使细菌呈鼓槌状（ drumstick）
        • 革兰阳性
      • 培养特性和生化反应
        • 严格厌氧
        • 营养要求不高
        • 血平板上，有β溶血环
        • 不发酵糖类，对蛋白质有弱分解作用
      • 抵抗力
        • 抵抗力很强
        • 75 ~80℃ 10 min 仍保持活力
        • 100 ℃1 小时可完全被破坏
        • 在干燥的土壤和尘埃中可存活数年甚至数十年
    • 致病性
      • 致病条件
        • 无侵袭力，仅在局部繁殖 其致病作用完全有赖于病菌所产生的毒素
        • 伤口局部需形成厌氧微环境，因素有：
          • 伤口窄而深（如刺伤）
          • 有泥土或异物污染
          • 大面积创伤、烧伤，坏死组织多，局部组织缺血，未及时处理（迟）
          • 同时有需氧菌或兼性厌氧菌混合感染的伤口
      • 致病物质
        • 破伤风溶血毒素（ tetanolysin )
          • 对氧敏感
        • 破伤风痉挛毒素( tetanospasmin )
          • 质粒编码
          • 引起破伤风的 主要致病物质
          • 属神经毒 ( 毒性极强 小鼠 LD 50 为 0.015 ng,对人致死量 ＜1µg
          • 为蛋白质 ，不耐热； 可被蛋白酶破坏
          • 痉挛毒素
            • 结构
              • 
              • 为分子量约150kD的单链蛋白
              • 释放出菌体时，即被细菌或组织中的蛋白酶裂解为一条分子量约50kD的轻链（A链）和一条100kD的重链（B链）
              • 轻链和重链由二硫键连接
              • 轻链毒性作用（ 锌内肽酶活性） 重链具有结合神经细胞、转运毒素和介导轻链从酸化内体进入细胞质的作用
            • 机制
              • ①与受体结合：重链羧基端与神经肌肉接点处运动神经元细胞膜上的受体结合，受体包括聚唾液酸神经节苷脂和邻近的糖蛋白； ②内化作用：经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； ③逆行向上：小泡沿神经轴突逆行向上、转运毒素至脊髓前角的运动神经元细胞体中。 ④汇聚作用：毒素经尚未知的机制汇聚于抑制性神经元细胞质的内体中； ⑤轻链（A 链）进入细胞质：内体酸化、导致重链的氨基端介导轻链从内体进入抑制性神经元细胞质 A 亚单位的作用机制 轻链具有锌内肽酶（ zinc endopeptidase）活性，可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，这些膜蛋白负责抑制性神经递质的释放。轻链破坏小泡上的膜蛋白阻止了抑制性神经递质从抑制性神经元突触前膜释放。使肌肉活动的兴奋与抑制失调，出现强直性痉挛。
            • 其他
              • 痉挛毒素对脑干神经和脊髓前角神经细胞有高度的亲和力，易引起面部肌肉痉挛。
              • 痉挛毒素与中枢神经组织结合非常牢固，一旦结合则不能被抗毒素中和。
      • 所致疾病
        • 破伤风
          • 全身型
            • 潜伏期
              • 可从几天至几周（感染部位VS离CNS距离）
            • 典型的症状
              • 张口困难 苦笑面容 （早期）
              • 角弓反张
              • 其它 ：心律不齐 、 血压波动等
              • 神志是清楚的
          • 局限型
            • 少见且症状相对较轻，仅以受伤部位或邻近肌肉待续性强直痉挛为主，预后较好。
        • 新生儿破伤风
          • 原因：断脐带时使用不洁器械，脐部消毒不严格。
          • 潜伏期：4~7 天，俗称“ 7 日风”
          • 症状：患儿哭闹、吃奶困难（早期） 晚期表现同成人。
          • 预后：死亡率可高达88%
    • 免疫性
      • 主要依靠体液免疫，即抗毒素对毒素的中和作用
      • 一般病后 不会获得 牢固免疫力；
      • 获得有效抗毒素的途径是 人工免疫（ DPT ）
    • 微生物学检查法
      • 一般不进行微生物学检查。临床上根据典型的症状和病史即可作出诊断。
    • 治疗原则
      • 中和毒素
        • 尽早、足量注射破伤风抗毒素（tetanus antitoxin,TAT）或人抗破伤风免疫球蛋白（TG）
      • 清除细菌
        • 首选青霉素PNC和甲硝唑
      • 对症治疗
        • 如控制痉挛，缓解疼痛， 保持呼吸道通畅， 注意水和电解质平衡等。
      • 加强护理
    • 防治措施
      • 正确处理伤口：伤口应及时清创和扩创，清除坏死组织和异物，并用3 ％过氧化氢冲洗
      • 人工主动免疫： 应用 DPT 三联疫苗 3 、 4 、 5 月连续免疫 3 次 2 岁 、 6 岁各加强一次 有效期数年
      • 人工被动免疫： 对伤口污染严重而又未经过基础免疫者，可立即肌内注射TAT 或TIG 作紧急预防
  • 产气荚膜梭菌(C. perfringens) 
    • 形态与染色
      • 两端几乎平切 的革兰阳性 粗大杆菌 2 × 19 μm
      • 芽胞位于次极端 呈椭圆形 不大于菌体
      • 无鞭毛
      • 在体内时有明显的荚膜
    • 培养特性
      • 厌氧不严格；其最适生长温度 42 C ，繁殖周期为 6~8 分钟。
      • 血琼脂平板上，双层溶血环。
      • 蛋黄琼脂平板上，有“ Nagler 反应”现象
        • 若在培养基中加入特异性抗血清，则不出现混浊，此现象称Nagler 反应
      • 代谢活跃，分解糖 产酸产气。
      • 牛乳培养基中，可出现“ 汹涌发酵”（stormy fermentation）
        • 在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（比和CO2) ，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4种主要毒素（α、β、ε、t）的产生情况，可分为A、B、C、D、E五个血清型；A型广泛存在自然界。
      • 对人致病的主要为A型（外环境中），C型引起坏死性肠炎。
    • 致病性
      • 致病物质
        • 产气荚膜梭菌能产生 12 种外毒素和酶，有些外毒素为胞外酶 分为主要毒素、次要毒素 
        • α 毒素 （磷脂酶 C)
          • 各型菌均能产生，以A 型产量最大
          • a 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，肝脏毒性和心肌功能受损，在气性坏疽的形成中起主要作用。
        • β 、 ε 、 ι 毒素
          • 引起 坏死损伤和血管通透性增加
        • 肠毒素
          • 主要由A 型菌株产生，为不耐热的蛋白质， lOO "C 瞬时被破坏
          • 在结肠经胰蛋白酶作用后 其毒力能增加 3 倍
          • 肠毒素与回肠和空肠上皮细胞刷状缘上的受体结合后，整段肠毒素肤链嵌入细胞膜，改变了细胞膜的通透性，导致细胞内液体和离子的丢失，引起腹泻
          • 肠毒素还可作为超抗原，激活T 淋巴细胞并释放各种细胞因子，参与致病作用
      • 所致疾病
        • 气性坏疽（多见于战伤和地震）
          • 主要由 A 型 产气荚膜梭菌引起，其它梭菌亦可引起，外源性感染
          • 潜伏期短，一般仅为8~48小时
          • 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
          • 局部表现：严重病例表现为组织胀痛剧烈，水气夹杂，触摸有捻发感；最后产生大块组织坏死，伴有恶臭。
          • 全身状况：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
          • 感染方式：食入含A 型细菌的污染食物
          • 表现：腹痛、 腹胀 、 水样腹泻；无发热和恶心呕吐；1~2天后自愈
        • 坏死性肠炎
          • 食入C 型菌污染的食物引起 累及空肠
          • 表现：急性腹痛、 呕吐 、 血样腹泻等
    • 微生物学检查法——主要针对气性坏疽
      • 直接涂片镜检
        • 从深部创口取材涂片，革兰染色
        • 三个特点： 镜检见有革兰阳性大杆菌、 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
        • 早期诊断能避免病人最终截肢或死亡
      • 分离培养与动物实验
        • 取坏死组织，接种血平板或庖肉培养基，镜检及生化反应鉴定
        • 取细菌培养液0.5-1m静脉注射小鼠，进行动物实验
        • 如怀疑产气荚膜梭菌性食物中毒，在发病后一日内，检出病菌>105/克食品或CFU>10^5/克粪便可确诊，或查肠毒素
      • 防治原则
        • 预防
          • 及时处理伤口，破坏和消除厌氧微环境
          • 预防性的使用大剂量 PNC 等抗生素
        • 治疗
          • 局部感染应尽早外科清创
          • 抗生素杀灭病原菌和其他混合感染菌
          • 抗 α 毒素抗体或 多价抗毒素血清
          • 高压氧舱法使氧含量提高 15 倍，可抑制厌氧菌。
  • 肉毒梭菌(C. botulinum ) 
    • 生物学特性
      • 革兰阳性粗短杆菌 1 × 5 μm
      • 芽胞呈椭圆形 大于菌体；位于次极端 使细胞呈汤匙状或网球拍状
      • 有鞭毛 无荚膜
      • 严格厌氧 营养要求不高
      • 根据 肉毒毒素的抗原性 分 A~G 7 个型 各型毒素只能被同型抗毒素中和
      • 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
          • 已知最剧烈的毒物,神经毒素，对人致死量约为 0.1µg
          • 结构和作用机制与破伤风外毒素相似，前体和裂解片段相当
          • 轻链具有锌內肽酶活性，灭活参与乙酰胆碱释放的膜蛋白，抑制神经肌肉接点处神经递质乙酰胆碱的释放，导致弛缓性瘫痪（ flaccid paralysis）。
        • 其它
          • 肉毒毒素对酸和蛋白酶有抗性，常与一些非毒性蛋白形成复合物，复合物中的毒性分子可稳定存在于外环境和胃肠道
          • 复合物进入小肠后，在碱性情况下解离，被吸收进入血循环，内化进入神经细胞。
          • C型和D型毒素由噬菌体编码，G型由质粒编码，其它型毒素均由染色体基因编码。
      • 所致疾病
        • 食源性肉毒中毒 （food born botulism）
          • 因进食含肉毒毒素或芽胞的食物引起
          • 我国新疆较多病例 由发酵豆制品引起
          • 临床表现
            • 胃肠道症状少见，以驰缓性瘫痪为主。先有乏力、头痛等，接着出现复视、眼睑下垂；吞咽困难、口齿不清；最后呼吸困难、直至呼吸停止。重症病死率30%-60%。
        • 婴儿肉毒中毒（ infant botulism）
          • 常发生在6个月以内的小婴儿，食入梭菌芽胞污染的食品（如蜂蜜）所致
          • 症状与肉毒毒素食物中毒类似，早期症状是便闭、吸乳和啼哭无力，然后进展为弛缓性麻痹，病死率不高（1%~2%）
        • 创伤性、医源或吸入性肉毒中毒
          • 极少数为成人伤口感染后产毒、美容或治疗超过剂量、或生物武器等，后者死亡高！
    • 免疫性
      • 主要靠抗毒素免疫
      • 一般病后 不能 检出抗毒素
    • 微生物学检查
      • 标本
        • 食源性肉毒中毒患者取剩余食物或病人粪便
        • 婴儿肉毒中毒患者取粪便
      • 检查
        • 粪便、食物等标本，先 80 C 加热 10 分钟杀死繁殖体，再分离细菌
        • 毒素检查： ELISA
    • 防治原则
      • 加强食品卫生管理和监督，提高防范意识，食用前80°C加热20分钟
      • 尽早根据症状作出诊断，迅速注射A、B、E三型多价抗毒素；甲硝唑或PNC杀菌；同时加强护理和对症治疗
  • 艰难梭菌
    • 生物学特性
      • 革兰阳性粗长杆菌，芽胞呈卵圆形、芽胞直径比菌体略大、位千次极端。有周鞭毛
      • 严格厌氧
      • 血琼脂平板上形成直径较大、白色或淡黄色、不溶血的粗糙型菌落； 在环丝氨酸-头孢西丁-果糖琼脂平板可产生黄色菌落， 紫外线灯下可见黄绿色荧光。
      • 对常用消毒剂、抗生素、高浓度氧或胃酸，均有很强的抵抗力，但其繁殖体对这些因素较为敏感
    • 致病性
      • 致病物质
        • 黏液层蛋白 A ：黏附和定植
        • 细胞表面蛋白 84 ：结肠黏膜的降解
        • 外毒素：最主要的是 “葡糖基转移酶” 灭活Rho 导致细胞凋亡并产生细胞病变效应。
      • 所致疾病
        • 无症状携带者：主要是新生儿和儿童
        • 医源性腹泻： 高危诱因是抗生素使用 特别是 林可 、 头孢 、 喹诺酮三类 病人出现 水样腹泻 。
        • 假膜性肠炎 （pseudo membranous colitis）
          • 病人出现血水样腹泻 、 排出假膜 并伴发热等 可危及生命
          • 形成机制
            • 
    • 防治原则
      • 合理使用抗生素，医务人员重视手卫生
      • 立即停用相关抗生素；较重的病人可用甲硝唑或万古霉素治疗；反复复发的病人，可采用粪菌移植”（fecal microbiota transplant, FMT）
• 无芽胞厌氧菌
  • 
  • 正常菌群的绝对优势菌，是其他非厌氧性细菌的10~1000倍
  • 主要引起内源性感染，以口腔、盆腔多见
  • 革兰阴性厌氧杆菌
    • 类杆菌属中的脆弱类杆菌
      • 临床上最常见的无芽胞厌氧菌分离株
    • 该菌的形态特征为两端钝圆而浓染、中间着色浅似空泡状，有荚膜
  • 革兰阳性厌氧球菌
    • 消化链球菌属 在临床厌氧菌分离株中 仅次于脆弱类杆菌
    • 主要寄居于阴道
    • 常因女性生殖道感染而引起厌氧菌菌血症 约占 1％
  • 革兰阳性厌氧杆菌
    • 丙酸杆菌
      • 能发酵糖类产生丙酸
      • 痤疮丙酸杆菌 P acnes
    • 双歧杆菌属
      • 正常肠道菌群 在大肠中起重要的调节作用 只有齿双歧杆菌 （B. dentium ）与龋齿和牙周炎有关
    • 真杆菌属
    • 致病性
      • 属正常菌群，在成为 机会致病菌 后，可引起内源性感染
      • 感染条件
        • 寄居部位改变
        • 宿主免疫力下降
        • 菌群失调
        • 厌氧微环境的形成
      • 细菌毒力
        • 改变其对氧的耐受性
        • 与混合感染的需氧菌或兼性厌氧菌协同作用
        • 通过菌毛、荚膜等表面结构吸附和侵入上皮细胞和各种组织
        • 产生多种毒素，胞外酶和可溶性代谢物
      • 感染特征
        • 内源性感染
        • 无特定病型
        • 分泌物或脓液粘稠，乳白色、粉红色、血色或棕黑色，有恶臭，有时有气体
        • 使用氨基糖苷类抗生素长期无效
        • 分泌物直接涂片可见细菌，但普通培养法无细菌生长
      • 所致疾病
        • 败血症
        • 中枢神经系统感染：脑脓肿
        • 口腔与牙齿感染
          • 齿槽脓肿和下颌骨髓炎
          • 急性坏死性溃疡性齿龈炎（奋森咽峡炎）
          • 约30％ 的牙周病
        • 呼吸道感染
          • 厌氧菌可感染上下呼吸道的任何部位
        • 腹部和会阴部感染
          • 手术及损伤后感染
        • 女性生殖道感染
        • 其他
          • 尚可引起皮肤、软组织感染和心内膜炎等。
    • 微生物学检查
      • 标本采取
        • 从感染中心处采取
        • 切取或活检得到的组织标本
        • 从感染深部吸取的渗出物或浓汁
        • 采取后立刻放入厌氧标本瓶中 迅速 送检
      • 直接涂片镜检
      • 分离培养与鉴定
      • 分子诊断
    • 防治原则
      • 破坏其成为机会致病菌的条件
      • 合理使用抗生素