1. 胎儿弯曲杆菌(Campylobacter fetus

物种名:胎儿弯曲杆菌

拉丁学名:Campylobacter fetus

分类学地位:细菌界Bacteria;变形菌门Proteobacteria;ε-变形菌纲Epsilonproteobacteria;弯曲菌目Campylobacterale;弯曲菌科Campylobacteraceae;弯曲菌属Campylobacter

胎儿弯杆菌(Campylobacter fetus)属于弯曲杆菌属的成员,包括胎儿弯杆菌胎儿亚种(C.fetus subsp.fetus)和性病亚种(C.fetus subsp.venerealis)。自McFadyean等(1913)从流产绵羊的阴道分泌物中分离到弧菌样微生物以来,国内外研究者对胎儿弯杆菌进行了大量研究,发现胎儿弯杆菌呈世界性分布,是危害人和动物健康的重要病原微生物之一[1]

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

胎儿弯杆菌又称胎儿弧菌,是一种革兰氏阴性,一端或两端鞭毛,不形成芽孢或荚膜,“S”状或螺旋状的小弯杆菌,但在老龄培养物中可呈球形或螺旋状长丝(由多个S形菌体形成的链)[2]。本菌微需氧,最佳微需氧条件是5% O2, 10% CO2和85%N2的混和气体环境。在严格厌氧条件下,微弱生长或不生长。最适宜生长温度是37℃,25℃生长,42℃一般不生长。最适宜pH 7.0,营养要求高,培养常用血培养基或布氏培养基。分离培养时,可用含杆菌肽(2 ug/ml)和新生霉素(2 ug/ml)等抗生素的绵羊和牛血琼脂或布氏琼脂[3]

胎儿弯杆菌初次分离在琼脂培养基上可生成光滑型、雕花玻璃型、粗糙型及粘液型菌落。最常见的是光滑型,为圆形、直径0.5mm、微隆起、光滑、无色而略呈半透明的小菌落;雕花玻璃型菌落直径1 mm、圆形、隆起、半透明并具有折光面的颗粒;粗糙型菌落很少见,除具有颗粒和更不透明外,与光滑型菌落相似;粘液型菌落相似于光滑型和雕花玻璃型菌落,但有粘性[3]。有时初次分离的菌落成薄膜状融合生长,半透明、浅灰色或黄褐色。在血琼脂上菌落不溶血,圆形、直径lmm、光滑、隆起、中凸和浅灰色[4]。在肉汤中呈轻度均匀浑浊。在麦糠凯琼脂上生长微弱。

胎儿弯杆菌在包括Skirrow培养基的多种实验室培养基上进行菌落培养,将其在25℃、37℃和42℃下微需氧培养48小时。在25℃和37℃的Skirrow培养基上都检测到大量生长,但在42℃时没有检测到,具有弯曲杆菌的典型菌落形态,详见图1 。

图1 胎儿弯曲杆菌在各种平板上的培养结果

A-Skirrow平板[5] B- 5%羊血琼脂平板[6] C-Butzler 平板[7]

1.1.2形态学特征

胎儿弯杆菌的革兰氏染色标本的显微照片显示,存在螺旋形、革兰氏阴性、弯曲杆菌胎儿亚种细菌; 在4976X的放大倍率下的扫描电子显微镜(SEM)图像描绘了一组革兰氏阴性,“S”形的胎儿弯曲杆菌;莱夫森鞭毛染色标本的数字彩色显微照片揭示了胎儿弯曲杆菌鞭毛的存在;胎儿弯曲杆菌Hucker染色照片展示它是一种弯曲或螺旋形、无孢子、革兰氏阴性芽孢杆菌,详见图2。

图2 胎儿弯杆菌显微照片

A-胎儿弯杆菌革兰氏染色照片[8] B-胎儿弯杆菌在扫描电镜下照片[9]

C-胎儿弯杆菌在数字彩色显微镜下鞭毛照片[10] D-胎儿弯曲杆菌Hucker染色照片[6]

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1.1.3生化特征

弯曲菌属生化反应不活泼。不分解糖类、不液化明胶、不分解尿素,V-P和甲基红试验均阴性。氧化酶均为阳性,大多数弯曲菌能还原硝酸盐、触酶试验为阳性,空肠弯曲菌马尿酸水解试验阳性[11]

1.1.4 分子生物学特征

(1)毒力因子

胎儿弯杆菌的野型菌株表面覆盖有一层高分子量的表面蛋白,这层蛋白对胎儿弯杆菌的毒力具有重要的作用[12],其分子量约为97-149 Ku,该表面蛋白在引起牛羊的流产等疾病中起着至关重要的作用。有的自发突变株在缺失高分子量的表面蛋白以后,对阴性血清变得敏感。Shuji Fujimoto等用冷冻蚀刻分析技术研究表明,98Ku的表面蛋白呈六角形排列,中心距为24nm; 127Ku和149Ku的表面蛋白呈四角形排列,中心距为8 nm。Wang等研究发现胎儿弯杆菌表面蛋白具有多个抗原表位以及较强的致病作用,特别是氨基(N)端具有的保守性,可能与它抵抗补体成分C3b与菌体相结合、排泄、自我组装、形成晶体结构等功能有关,因此它具有抗血清杀菌、抗吞噬吸收的作用[13]。高分子量的表面蛋白由Sap基因族编码,主要由I型分泌系统分泌和运输。用SapA基因的5’端保守区域作为探针对脉冲电场凝胶电泳后的凝胶进行Southern杂交,结果表明Sap基因族紧密群聚于基因组中。由于胎儿弯杆菌8个紧密群聚的Sap基因族的重组,使其表达的高分子量的表面蛋白的抗原性不断发生变化,从而逃避宿主的免疫杀伤作用。Murali等研究发现,SapA基因启动子的缺失可导致高分子量表面蛋白的缺失[1]。研究胎儿弯杆菌拥有的高分子量表面蛋白,对于进一步了解其致病机理,研制新型基因疫苗,控制胎儿弯杆菌的传播具有重要作用[1]

Grogono-Thomas等人将胎儿弯杆菌97Ku的表面蛋白rSapA纯化,皮下途径免疫该表面蛋白,发现表面蛋白是非常强的抗原,可以从奶、血清、胆汁及尿液中检测到抗体。从以胎儿弯杆菌表面蛋白(97Ku)免疫过的2只兔体内筛选到与IgG抗体结合的位于表面蛋白N末端保守区184个氨基酸的多肤,鉴定出位于81到110和141到160氨基酸之间的2个抗原表位[14]。胎儿弯杆菌J05577株表面蛋白全基因SapA由3974个碱基组成,其开放阅读框架为2820个碱基,所表达的蛋白约为97Ku,与上述所说保守区域的免疫保护效果较好的蛋白位置相符,这就更说明表面蛋白是一种较好的血清学检测抗原。在感染动物体内表达的占主导地位的表面蛋白的大小和类晶体结构不断发生变化,从而导致其相应抗体的不断变化。

1.2分布、传播与致病性

1.2.1 分布与传播

这种微生物的主要宿主是牛和羊,它在肠道和/或生殖道定植,偶尔会引起败血症流产。它也已从家禽、马、猪和爬行动物中分离出来。人类感染很少见,主要影响免疫功能低下的患者、老年人和新生儿。表现为肠外感染,主要表现为菌血症、脑膜炎、化脓性流产、心内膜炎、蜂窝织炎和化脓性关节炎[6,15]

传播方式是通过食用未煮熟的动物性食物、未经巴氏消毒的乳制品或受污染的水。就发病机制而言,摄入后,发生肠道定植,很少引起腹泻,随后发生门静脉菌血症,并且根据宿主的免疫状态,可导致全身性菌血症,继发性组织播散和/或败血症[6]

1.2.2 致病性

胎儿弯曲杆菌的致病性涉及表层蛋白 (S),这是一种毒力因子,可作为外包膜阻止补体 C3b 部分的结合和抗体的结合[6]。胎儿弯曲杆菌的菌体中存在多种表面蛋白和黏附素,这些蛋白能够与宿主细胞受体结合,使细菌黏附并侵入肠道上皮细胞,引起肠道感染。此外,胎儿弯曲杆菌还能产生内毒素和外毒素,这些毒素可引起肠道黏膜损伤和炎症反应,导致腹泻等症状的出现。

胎儿弯曲杆菌的致病性主要表现在引起人和动物的肠道感染以及生殖道感染。对于人类来说,胎儿弯曲杆菌感染通常是通过摄入被污染的食品或水,或者与感染动物的直接接触而传播的。

胎儿弯曲杆菌感染可引起多种疾病,包括急性胃肠炎、败血症、局灶性肠外感染和围产期感染等。其中,急性胃肠炎是最常见的病症,患者通常会出现腹泻、腹痛、发热等症状。在严重情况下,胎儿弯曲杆菌感染可引起败血症,这通常发生在营养不良、慢性疾病、免疫缺陷等情况下,患者可能会出现高热、寒战、休克等症状。此外,胎儿弯曲杆菌还可引起脑膜炎、心内膜炎等局灶性肠外感染,以及流产、死产、早产等围产期感染。

1.3检测方法

(1)传统方法:病原分离是检测传染性疾病的常规方法,但是由于胎儿弯杆菌的生长需要严格的气体环境和生化条件,且对采集的病料有特殊要求,这给胎儿弯杆菌的分离鉴定带来很大的困难。秦贞奎等建议用无菌的10%的CO2,3.5%的O2,86.5%的N2来分离和培养胎儿弯杆菌,而Smibert等建议用无菌的2.5%-5%的O2,5%-10%的CO2,85%-92.5%的N2来分离和培养胎儿弯曲杆菌[1]。传统的生化培养方法需要经增菌、划线分离、生化鉴定3个步骤。目前,自动化的微生物检测设备如生物梅里埃公司VITEK仪,其配套有GN卡、GP卡、NH卡,但是尚没有针对微需氧菌的鉴定卡。仅有手工操作鉴定弯曲菌的试剂条APIcampy,这种检测试剂条只能鉴定胎儿亚种,不能鉴定性病亚种[16]

(2)免疫学法:常用的是酶联免疫吸附试验法(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay,ELISA ) ELISA法是免疫诊断中的一项重要技术,现已成功地应用于多种病原微生物所引起的传染病、寄生虫病及非传染病等方面的免疫诊断。也已应用于大分子抗原和小分子抗原的定量测定,根据已经使用的结果,认为ELISA法具有灵敏、特异、简单、快速、稳定及易于自动化操作等特点[1]

(3)分子生物学法:随着分子生物学的不断发展,国外主要采用PCR方法,荧光定量PCR法,DNA指纹印迹,脉冲场凝胶电泳对胎儿弯杆菌进行鉴定[1]

1.4典型案例

2022年,佛山市第一人民医院肾内科收治了一名患者,病情为胎儿弯曲杆菌致腹膜透析相关性腹膜炎1例,该患者为中年男性,因“慢性肾小球肾炎,慢性肾脏病5期”规律进行腹膜透析治疗6年,因腹痛、透出液浑浊7 d入院。患者腹膜透出液培养为阴性,病原宏基因组学检测提示胎儿弯曲杆菌,使用阿米卡星留腹抗感染效果欠佳,需拔除腹膜透析导管转血液透析治疗,继续予罗红霉素口服抗感染治疗至4周,患者好转出院[17]

2012年,南方医科大学附属榄医院检验科,从收治的2例蜂窝织炎患者血液中分离出2株胎儿弯曲菌胎儿亚种[18]

1.5防治对策

胎儿弯曲杆菌(Campylobacter fetus)是一种引起畜禽生殖道和肠道传染病的病原体,对于人类的感染较少见。然而,如果发生胎儿弯曲杆菌感染,治疗和预防对策是非常重要的。

(1)抗生素治疗:如果确诊胎儿弯曲杆菌感染,医生通常会开具抗生素处方。常用的抗生素包括大环内酯类(如红霉素)、氟喹诺酮类、氨基糖苷类等。具体的治疗方案应根据患者的年龄、病情严重程度和医生的建议来确定。

(2)对症治疗:除了抗生素治疗外,还应根据患者的症状进行对症治疗。例如,对于高热患者,可给予物理降温或解热药;对于脱水患者,可给予口服补液或静脉输液等。

(3)食品卫生:胎儿弯曲杆菌通常通过食物传播给人类,因此食品卫生非常重要。避免食用未经煮熟的肉类、禽类、蛋类等食品,确保食物在储存、加工和烹饪过程中保持清洁卫生。

(4)个人卫生:保持良好的个人卫生习惯,如勤洗手、避免接触动物粪便等污染物,以减少感染的机会。

(5)饲养管理:对于畜禽养殖,应加强饲养管理,提高饲料和饮水质量,定期清洁和消毒畜禽舍,减少胎儿弯曲杆菌的传播。

(6)疫苗接种:对于易感染胎儿弯曲杆菌的动物,可以考虑接种疫苗来预防感染。然而,目前尚无针对人类胎儿弯曲杆菌感染的疫苗。

参考文献


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[7] This Campylobacter fetus ss. jejuni culture was grown on Skirrow and Butzler media. To the media the antimicrobials, Bacitracin, Novobiocin, Actidione, Cephalothin, and Colistin had been added.[EB/OL]. https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=3918.


[8] This photomicrograph of a Gram-stained specimen, revealed the presence of spiral shaped, Gram-negative, Campylobacter fetus subsp. fetus bacteria, harvested from an 18-hour brain-heart infusion (BHI), and a 7% addition of rabbit blood agar plate culture.[J], 1980.


[9] Under a magnification of 4976X, this scanning electron microscopic (SEM) image depicts a grouping of Gram-negative, Campylobacter fetus bacteria. The S-shaped, C. fetus bacterium, also known as C. fetus ssp. intestinalis, or Vibrio fetus var. intestinalis, is an opportunistic human pathogen with a worldwide distribution pattern.[J].


[10] This digitally colorized photomicrograph of a Leifson flagella stained specimen, revealed the presence of the flagellated, Campylobacter fetus bacteria.[J], 1976.


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[14] Grogono-Thomas R, Blaser M J, Ahmadi M, et al. Role of S-Layer Protein Antigenic Diversity in the Immune Responses of Sheep Experimentally Challenged with Campylobacter fetus subsp. fetus[J]. Infection and Immunity, 2003, 71(1): 147-154.


[15] J J D D, Rm R M N N, Jw J W G G, et al. Bilateral prosthetic knee infection by Campylobacter fetus[J]. The Journal of arthroplasty., 2005(3): 401-5.


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[18] 黄健云, 陈光辉, 杨新怀, et al. 血液中两株胎儿弯曲菌胎儿亚种的鉴定、药敏试验及序列分析[M]. 2012年08月11日. 2012.