第10章 弧菌
弧菌属(Vibrio)细菌是一大群氧化酶试验阳性,菌体短小,弯曲成弧形的革兰阴性菌。在自然界中分布广泛,以水中最多。目前已知本菌属有36个种,至少有12个种与人类疾病有关,其中以霍乱弧菌、副溶血性弧菌最为重要。
第一节 霍乱弧菌
霍乱弧菌(Vibrio cholerae)是烈性传染病霍乱的病原菌, 霍乱已在全球发生七次世界性大流行,死亡率甚高,为国际检疫的重要传染病之一。
一、生物学性状
(一)形态与染色
革兰染色阴性,细菌弯曲呈弧型或逗点状菌,长0.8~3μm、宽0.5~1.5μm,从病人新分离的细菌形态典型(图9-1),人工培养后常呈杆状而不易与其他肠道菌区别。取病人米泔水样粪便直接涂片染色镜检,可见其相互排列如“鱼群”状。无芽胞和荚膜,有菌毛和一根单鞭毛,运动非常活泼。悬滴观察,可见其呈穿梭或流星样运动。
图10-1 霍乱弧菌(扫描电镜,单位长度=1μm)
(箭头所指可见霍乱弧菌极端单鞭毛)
(二)基因组特征
霍乱弧菌基因组由2条环状染色体组成。大染色体约2.91 Mb,G+C 占46.9%;小染色体约1.072 Mb,G+C 占47.7%。总共有3 885个ORF。霍乱毒素基因位于大染色体上整合的温和丝状噬菌体CTXΦ基因组内。
(三) 培养及生化反应
兼性厌氧,营养要求不高,在普通蛋白胨水中即可生长,于pH8.0~9.0的碱性环境中生长更佳,因其他细菌在此环境中不易生长,故常用pH8.4的碱性蛋白胨作为选择培养基。培养24小时后,形成圆形、透明或半透明S型、无色、扁平菌落。霍乱弧菌在TCBS(thiosulfate-citrate-bile-sucrose)培养基上生长良好,菌落呈黄色,培养基呈暗绿色。霍乱弧菌能发酵葡萄糖、甘露醇及蔗糖,产酸不产气;不发酵阿拉伯胶糖;形成吲哚,还原硝酸盐为亚硝酸。
(四)抗原构造
霍乱弧菌有耐热O抗原和不耐热H抗原。H抗原特异性低,为弧菌属所共有;O抗原特异性高,根据O抗原不同,将霍乱弧菌分为155个血清群。引起霍乱的是O1群和O139群,其他血清群可引起人类胃肠炎等疾病。O1血清群的霍乱弧菌包括两个生物型(biotype),即古典生物型(classical biotype)与ElTor生物型(ElTor biotype) (表9-1)。根据O抗原的成分不同,O1群霍乱弧菌又进一步分为3个血清型(表9-2)。血清分型可用于流行病学研究。1817年霍乱开始第一次大流行,起源于印度,并很快向其他国家传播。前6次大流行由霍乱弧菌古典生物型引起。1961年发生第七次霍乱流行,起源于印度尼西亚,流行株为霍乱弧菌EI Tor生物型。1992年前,引起霍乱流行的病原体均为霍乱弧菌O1血清群, 1992年一个新的流行株O139(Bengal)在沿孟加拉弯的印度和孟加拉一些城市出现,并很快传遍亚洲,提示第8次流行的开始。
表9-1 霍乱弧菌两种生物型的鉴别
鉴别试验
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古典生物型
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EI Tor生物型
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第IV组霍乱噬菌体裂解试验
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+
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-(+)
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多粘菌素B敏感试验
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+
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-(+)
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鸡红细胞凝集试验
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-(+)
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+
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VP试验
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-
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+(-)
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溶血试验
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-
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+(-)
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注:括号内为少数菌株
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表9-2 霍乱弧菌O-1群的分型
型别
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别名
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O抗原成分
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原型
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稻叶型(Inaba)
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AC
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异型
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小川型(Ogawa)
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AB
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中间型
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彦岛型(Hikojima)
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ABC
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(五) 抵抗力
本菌对热和一般消毒剂敏感,100℃煮沸1~2分钟或55℃作用10分钟即死亡,不耐酸,在正常胃酸中仅能存活4分钟。El tor生物型于外界环境中生存能力较古典生物型强,在水中能存活1~3周,有时还可过冬。对氯敏感,用漂白粉处理患者排泄物可达到消毒目的。
二、致病性和免疫性
(一)致病物质
1.鞭毛、菌毛 霍乱弧菌鞭毛运动有助于细菌穿过肠粘膜表面的粘液层,借菌毛粘附于肠粘膜。此外,O139群细菌还存在多糖荚膜和特殊的LPS毒性决定因子,协助细菌抵抗吞噬。
2.肠毒素 也称霍乱毒素(Cholera toxin, CT),是目前已知的致泻毒素中毒性最强的毒素。CT为聚合蛋白,由1个A亚单位和5个B亚单位以共价键组成,A亚单位由多肽A1和A2组成,是CT的毒性活性成分。B亚单位可与小肠粘膜上皮细胞膜受体即神经节苷脂(GM1)结合,配受体结合后,引起肠毒素的变构,协助A1多肽解离、活化并穿过细胞,刺激细胞内的腺苷酸环化酶活化,使ATP转化为cAMP,致细胞内cAMP浓度升高,导致内皮细胞Na+和Cl-的吸收被抑制,并大量分泌Cl-和HCO3-,由于大量电解质分泌至肠腔,使肠腔内渗透压升高,大量水分有细胞进入肠腔,进而产生严重腹泻、呕吐、电解质大量丧失。
(二)所致疾病
人类是霍乱弧菌的唯一易感者,传染源为患者及带菌者,细菌通过污染的水或食物经口摄入,因该菌对胃酸敏感,故经水摄入的细菌量需大于108~1010个;经食物摄入的细菌需大于102~104个方可造成感染,若胃内酸度降低,机体对霍乱弧菌感染的敏感性增加,细菌的感染量可相应减少。细菌通过胃到达小肠后,利用单鞭毛的运动穿过粘液层,依靠菌毛等粘附因子粘附定植在肠粘膜表面,在此迅速繁殖并产生肠毒素。潜伏期一般为1天左右,病人突然出现严重腹泻和呕吐,严重时每小时失水量可高达1升,腹泻物如米泔水样。大量的脱水和电解质丧失将导致外周循环衰竭、电解质紊乱和代谢性酸中毒,也可因肾功能衰竭、休克死亡。El tor生物型引起的霍乱一般病情轻,死亡率低。病后一些患者可带菌,带菌时间一般不超过3~4周,有的可达数月。
(三)免疫性
感染后以产生特异性体液免疫为主,机体可获得牢固性免疫,再感染者少见。已经获得的抗O1群霍乱弧菌的免疫力对O139群细菌无交叉保护作用。
三、微生物学检查法
霍乱是一种烈性传染病,快速准确作出病原学诊断,并及时上报疫情十分重要。
(一)标本
取病人“米泔水”样粪便、肛拭或呕吐物,及时接种培养或置保存液运输,以免粪便发酵产酸而使细菌死亡。
(二) 直接镜检
涂片染色和活菌悬滴检查,涂片染色见革兰阴性弧菌,悬滴见细菌呈“穿梭”样运动,即可作出初步诊断。
(三) 分离培养鉴定
标本先接种于碱性蛋白胨水,增菌后再用TCBS选择培养基分离培养,对可疑菌落进行生化测定,常用O1群和O139群抗血清作玻片凝集实验进行血清学鉴定。必要时还需进行肠毒素检查以获得准确诊断。
(四)快速诊断
可用荧光菌球法或SPA协同凝集试验。
四、防治原则
加强水源管理,注意个人卫生,加强检疫,及时发现病人,尽早隔离治疗。对患者及带菌者的粪便及呕吐物要进行彻底消毒处理,防止污染水源及食品。预防可接种O1群霍乱弧菌死疫苗,但保护力不强(50%左右),且持续时间短。目前基因工程减毒活疫苗及B亚单位-全菌灭活口服疫苗正在试用,初步观察效果良好,O139群疫苗正在研制中。治疗主要是针对大量失水及时补充液体和电解质,同时使用抗生素治疗。
第二节 副溶血性弧菌
副溶血性弧菌(V.parahemolyticus)于1950年从日本一次暴发性食物中毒中分离发现。是一种嗜盐性细菌,存在于近海的海水、海底沉积物和鱼类、贝壳等海产品中。主要引起食物中毒,是我国大陆沿海地区食物中毒中最常见的病原菌。
本菌呈弧状、杆状、丝状等多形性。有鞭毛,革兰阴性。 嗜盐,在培养基中加3.5%NaCl生长最为适宜,无盐则不能生长,但当NaCl浓度高于8%时也不能生长。不耐热,90℃ l分钟即被杀死;不耐酸,1%醋酸或50%食醋作用l 分钟死亡。
副溶血性弧菌引起食物中毒的确切致病机制尚不清楚。绝大多数致病性副溶血性弧菌能产溶血素,该毒素具有肠道毒性,细菌的致病力与其溶血能力呈平行关系。 其它致病物质可能还包括粘附素和粘液素酶。该菌引起的食物中毒多发生于夏秋季节,系经烹饪不当的海产品或盐腌制品所传播。常见的为海蛰、蟹类、鱼、海虾及各种贝类。因食物容器或砧板生熟不分污染本菌后,也可发生食物中毒。潜伏期5~72小时,平均24小时,可从自限性腹泻至中度霍乱样病症,腹痛、腹泻、呕吐和低热,粪便多为水样,少数为血水样。病程较短,恢复较快,病后免疫力不强,可重复感染。治疗可用抗菌药物,如庆大霉素或复方SMZ-TMP。