1.霍乱弧菌(Vibrio cholerae

物种名:霍乱弧菌

拉丁学名:Vibrio cholerae

分类学地位:细菌界Bacteria;变形菌门Proteobacteria; γ-变形菌纲Gamma proteobacteria;弧菌目Vibrionales; 弧菌科Vibrionaceae;弧菌属Vibrio

霍乱弧菌(V.cholerae)是霍乱疾病的病原菌。霍乱具有传染性强、发病急、死亡率高等特点,为我国甲类法定传染病。霍乱弧菌两种生物型:古典生物型(Classical bio-type)和埃尔托生物型(El-Tor bio-type),古典生物型通常比E1-Tor生物型引起的感染更严重。根据O抗原的不同,可将霍乱弧菌分为200余个血清群,其中O1群和O139群是致病群[1]

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

霍乱弧菌对营养要求不高,在普通琼脂培养基或蛋白胨水中生长良好,在碱性琼脂平板上经12-18小时培养可形成圆形,透明或半透明的无色,扁平菌落;在 TCBS培养基上生长良好,菌落呈黄色,培养基呈暗绿色(图1)。该菌耐碱不耐酸,适合在pH8.0-9.0的碱性环境中生长,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[2]

图 1霍乱弧菌在TCBS平板上的生长情况[3]

1.1.2形态学特征

霍乱弧菌是革兰氏阴性菌,细菌弯曲呈弧形或逗点状,大小为(0.8-3.0)μm×(0.5-1.5)μm,含有用于运动的单极鞭毛,菌体两端钝圆或者稍平,运动极为活泼。霍乱弧菌O1群无荚膜,有普通菌毛和性菌毛,O139群有多糖荚膜,不形成芽胞[2]

图 2霍乱显微照片

a-革兰氏染色照片[3]、b-扫描电镜照片[3]

1.1.3生化特征

霍乱弧菌氧化酶试验和明胶试验呈阳性,靛基质试验阳性。对干燥、化学消毒剂等抵抗力弱,煮沸10分钟立即死亡,日光照射下一至数小时死亡,在10g碳酸钠中5分钟死亡[4]。O1群霍乱弧菌能发酵蔗糖和甘露糖,不发酵阿拉伯糖。O139霍乱弧菌能发酵葡萄糖、麦芽糖蔗糖和甘露糖,产酸不产气,不发酵肌醇和阿拉伯糖。

1.1.4分子生物学特征

霍乱弧菌包含2个染色体,1号染色体约2.0Mb,2号染色体是一个环形的质粒约1.0Mb,2个染色体共有3885个开放阅读框(ORF)。1号染色体包含重要细胞功能(如转录和翻译)、与致病性相关的霍乱毒素(Choleratoxin,CTX)、以及与毒性调节相关的关键基因。2号染色体上存在与正常细胞功能和中间代谢途径相关的单拷贝基因,此外,还存在着一个巨大的基因捕获系统,在这个区域内存在霍乱弧菌所有重复序列的拷贝和216个开放阅读框,有耐药性相关基因,DNA代谢酶类编码基因,致病和毒素相关基因三大类已知基因[5]

1.2分布、传播与致病性

1.2.1 分布与传播

霍乱弧菌的致病性和非致病性菌株均存在于水生生态环境中,是河口、海水中的正常细菌群[6]。霍乱是经粪-口感染的肠道传染病,主要经水、食物及生活密切接触传播。当开放性伤口接触到盐水或咸水(淡水和盐水的混合物,通常出现在河流与海洋交汇的地方)时,这种细菌也会引起感染。霍乱疾病全年均能发生,但多发于夏、秋季的6-10月份[7]

1.2.2 致病性

霍乱弧菌O1血清群和O139血清群是致病性弧菌中适应力最强的细菌,可在淡水和3%的盐水中生存。在河水中最长可存活20天,在冰中可存活4小时,在水果蔬菜中可存活7天左右[4]

霍乱的临床表现主要分为潜伏期、泻吐期、脱水期和反应期4个阶段。感染该细菌会导致倡导增加粘液分泌(图3),引起腹泻和呕吐,导致极度脱水,如不及时治疗则会死亡。由于大量水分和电解质丧失而导致严重脱水、代谢性酸中毒、低碱血症和低容量性休克及心律不齐和肾功能衰竭。

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图 3霍乱弧菌感染胃肠黏膜病理组织图片[3]

霍乱弧菌的致病因子主要有CTX基因元件、毒力岛和tox R三种。CTX基因元件以噬菌体形式存在,其中ctx AB基因编码霍乱肠毒素(cholera enterotoxin, CT),该毒素是霍乱弧菌的主要致病因子,由 5 个 B 亚基组成,这些 B 亚基形成一个孔隙,以容纳1个A亚基, 其中A亚单位为1个27.2 k D的蛋白质, 被剪切为A1和A2两部分, A1为毒素的生物活性部分, 而B亚单位是毒素与宿主细胞膜受体结合部分的一种非毒素蛋白。毒力岛(V.cholera pathogenity island, VPI)大小为39.5 kb, 主要编码毒素协同调节菌毛(Toxin coergulated pilus, Tcp)和辅助定居因子(Accessory colonization factor,Acf)等毒力因子。tox R为一个32 k Da的跨膜蛋白,主要调控CT和Tcp编码基因的表达[8]

目前霍乱弧菌已经表现出对氨基糖苷类、磺胺类药、甲氧苄氨嘧、β-内酰胺类、四环素、季胺类化合物以及汞离子的耐药性,甚至导致对多种抗生素同时耐药的特征。

1.3检测方法

(1)传统方法:可将可疑样品接种至碱性蛋白水增菌或在TCBS选择培养基上,进行革兰染色,观察培养和染色结果,并进一步通过生化反应、O1群及O139群血清玻片凝集反应进行鉴定。(2)免疫学技术:利用抗原抗体特异性结合的原理,可用于检测霍乱弧菌,主要包括酶联免疫吸附检测技术、胶体金免疫层析技术等。(3)基因检测技术:根据病原菌的核酸结构及其组成为研究对象,检测中应用比较多的是基因探针技术、荧光定量PCR 技术、16SrRNA 检测技术、环介导等温扩增技术等。(4)变性高效液相色谱(DHPLC):利用离子对反向高效液相色谱原理,通过一个 DNA分离柱,进行核苷酸片段的分离和分析[9]

1.4典型案例

仅从1817年有记载以来,全球七次霍乱大流行就导致了 1.4 亿人死亡的惨剧。自2021以来,霍乱病例及其在全球的地理分布有所增加,有23个国家报告了霍乱疫情,主要发生在世卫组织非洲区域和东地中海区域。其中多个国家报告的病例数和病死率高于往年。截至2023年2月1日,至少有18个国家报告了长期疫情[10]

1.5防治对策

不要吃生的或未煮熟的海鲜产品;确保安全供水,搞好环境卫生;加强食品安全的监督和管理;若有伤口,应避免接触盐水、咸水或涉水、钓鱼或清洗海鲜时的海鲜汁液;如果伤口接触到盐水、咸水、生海鲜或生海鲜汁液,应尽快用肥皂和水清洗伤口[11]

参考文献

[1] 屠丽红,张曦,陈洪友等.2005-2014年上海市O139群霍乱弧菌的分子特征和耐药性研究[J].疾病监测,2015,30(03):223-227..

[2] 陈殿学主编. 医学免疫学与病原生物学 第2版[M]. 上海:上海科学技术出版社, 2020.05..

[3] https://phil.cdc.gov/QuickSearch.aspx?key=true..

[4] 孙亮,陈江,章荣华主编. 食源性疾病监测知识[M]. 杭州:浙江工商大学出版社, 2021.01..

[5] Trucksis M, Michalski J, Deng Y K, et al. The Vibrio cholerae genome contains two unique circular chromosomes[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1998, 95(24): 14464-14469..

[6] Faruque S M, Nair G B. Molecular ecology of toxigenic Vibrio cholerae[J]. Microbiology and immunology, 2002, 46(2): 59-66..

[7] 阚飙编;詹启敏总主编. 精准预防诊断系列 传染性疾病与精准预防[M]. 上海:上海交通大学出版社, 2020.01..

[8] 王洪敏,马文丽,郑文岭.霍乱弧菌的致病性与流行性研究进展[J].生物化学与生物物理进展,2003(01):38-42..

[9] 夏凡,杨丽君,王静等.病原性海洋弧菌致病机理及其快速检测方法研究进展[J].食品工业科技,2011,32(01):366-370+376..

[10] https://news.un.org/zh/story/2023/02/1115062.

[11] https://www.cdc.gov/cholera/non-01-0139-infections.html.