表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis

物种名:表皮葡萄球菌

拉丁学名:Staphylococcus epidermidis

分类学地位:细菌界Bacteria;厚壁菌门Firmicutes;芽孢杆菌纲Bacilli;显核细菌目Caryophanales;葡萄球菌科Staphylococcaceae;葡萄球菌属Staphylococcus

表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)属于厚壁菌门微球菌科葡萄球菌属,是一种相对疏水的革兰氏阳性兼性厌氧菌[1]。它通常存在于人体的皮肤、阴道等部位,是人体正常菌群的一部分。虽然多数情况下表皮葡萄球菌不致病,但当身体抵抗力降低或细菌侵入其他器官时,可能会引起感染。

10.1生物学特性

10.1.1培养特征

表皮葡萄球菌的营养要求不高,普通培养基上生长良好。需氧或兼性厌氧,最适生长温度37℃,最适pH7.4。具有耐盐性,生长时需要生物素。在肉汤培养基中经37℃,24小时孵育后,呈均匀混浊生长。在普通琼脂平板上形成凸起、光滑不透明的圆形菌落,直径1-2毫米。表皮葡萄球菌一般产生白色或柠檬色色素,故菌落呈现白色或柠檬色。在血平板培养基上,表皮葡萄球菌的菌落通常不表现β-溶血型,但也有部分菌株可能出现溶血现象。它是一种过氧化氢酶阳性、凝固酶阴性的兼性厌氧菌,可通过有氧呼吸或发酵生长。有些菌株可能不会发酵。

图1 表皮葡萄球菌在血平板上的培养结果

10.1.2形态学特征

表皮葡萄球菌是一种非常耐寒的微生物,由不运动的革兰氏阳性球菌组成,呈葡萄状排列。表皮葡萄球菌在显微镜下呈球形或稍呈椭园形,直径约0.5~1.5微米,因在多个不规则平面上进行分裂,故排列成葡萄状。此外,表皮葡萄球菌无鞭毛,无芽胞,除少数菌株外一般不形成荚膜。

图2 表皮葡萄球菌的革兰氏染色

10.1.3生化特征

在有氧或无氧下,都可分解葡萄糖,产酸不产气。一般也分解乳糖和麦芽糖产酸。在厌氧下,一般不分解甘露醇。还原硝酸盐。可以通过精氨酸水解酶,分解精氨酸产氨。水解马尿酸。不能水解溶素(lysin)或鸟氨酸。很多表皮葡萄球菌株都产生磷酸酯、脂蛋白类脂酶和酯酶。有些菌株可产生溶菌酶和不耐热的核酸酶[2]。

生化试验表明,该微生物对硝酸还原酶试验也呈弱阳性反应。脲酶生成阳性,氧化酶阴性,可利用葡萄糖蔗糖乳糖形成酸性产物。在糖的存在下,它也会产生气体。非致病性表皮葡萄球菌不像致病金黄色葡萄球菌不具备明胶酶,因此它不能水解明胶。它对新生霉素敏感,提供了一个重要的测试来区分它与腐生葡萄球菌,后者也是凝固酶阴性的,但对新生霉素具有抗性。

与金黄色葡萄球菌的细胞壁相似,表皮葡萄球菌的细胞壁具有一种转铁蛋白结合蛋白,可帮助生物体从转铁蛋白中获取铁。据信,表面暴露的蛋白质3-磷酸甘油醛脱

酶的四聚体与转铁蛋白结合并去除其铁。随后的步骤包括将铁转移到表面脂蛋白上,然后运输携带铁进入细胞的蛋白质。

10.1.4 分子生物学特征

(1)毒力因子

表皮葡萄球菌与金黄色葡萄球菌“共享”1681个相同的核心基因组,但是它们的非必须基因组却差异巨大。正是因为这些非必须基因的存在,使得表皮葡萄球菌不能分泌蛋白酶、葡萄球菌激酶(staphylokinase)、表皮剥脱毒素(exfoliatin)、中毒性休克综合征素(toxic shock syndrome toxin, TSST)等毒力因子。

(2)抗原结构[3]

图3 葡萄球菌A蛋白

葡萄球菌抗原构造复杂,已发现的在30种以上,其化学组成及生物学活性了解的仅少数几种。

(1)葡萄球菌A蛋白(Staphylococcal protein A,SPA)。存在于菌细胞壁的一种表面蛋白,位于菌体表面,与胞壁的粘肽相结合。它与人及多种哺乳动物血清中的lgG的 Fc 段结合,因而可用含SPA的葡萄球菌作为载体,结合特异性抗体,进行协同凝集试验。A蛋白有抗吞噬作用,还有激活补体替代途等活性。SPA是一种单链多肽,与细胞壁肽聚糖共价结合,是完全抗原,具属特异性。

(2)多糖抗原。具有群特异性,存在于细胞壁,借此可以分群,A群多糖抗原体化学组成为磷壁酸中的N-乙酰葡胺核糖醇残基。B群化学组成是磷壁酸中的N-乙酰区糖胺甘油残基。

(3)荚膜抗原。几乎所有金黄色葡萄球菌菌株的表面有荚膜多糖抗原的存在。表皮葡萄球菌仅个别是菌株有此抗原。

10.2分布、传播与致病性

10.2.1 分布与传播

表皮葡萄球菌是一种革兰氏阳性球菌,是人体皮肤、阴道等部位的正常菌群之一。它们通常不会导致疾病,但当人体免疫系统受损或特定情况下,它们可能会引起感染。

表皮葡萄球菌的分布广泛,不仅存在于人体表面,还可在空气、水、土壤等环境中找到。在医院环境中,表皮葡萄球菌也可能成为交叉感染的重要来源。

表皮葡萄球菌的传播主要通过直接接触,例如皮肤与皮肤接触、伤口与伤口接触等。在医院中,如果医务人员的手部卫生不到位,也可能将表皮葡萄球菌传播给其他患者或医务人员。此外,表皮葡萄球菌还可以通过被污染的物品、医疗器械等间接传播。

10.2.2 致病性

表皮葡萄球菌是人体皮肤,呼吸道和胃肠道、鼻腔、外耳道中的正常寄生菌群,有大量的细菌存在,空气和人的周围环境中,特别是医院的环境中,也常有表皮葡萄球菌存在。

表皮葡萄球菌一般不产生外毒素(溶血毒素)、杀白细胞毒素和肠毒素,故侵袭力较弱,属于非致病性葡萄球菌。但在一定条件下,也可致病,引起化脓性感染,甚至引起败血症。另外,少数表皮葡萄球菌在适宜的条件下也可产生凝固酶、溶血毒素、肠毒素、杀白细胞毒素和红疹毒素,引起化脓性感染,成为细菌侵入血液,引起败血症的重要原因,特别多见于新生儿、早产儿、乳幼儿、老年人和某些慢性疾病,营养不良免疫功能低下发育不全,或是严重外伤、烧伤、大型手术、长期卧床、昏迷的病人 [4]

另外,也发现表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌一样,容易产生耐药性。表皮葡萄球菌由于产生广泛的耐药性,对过去敏感的常用抗生素产生耐药。同时也是表皮葡萄球菌感染和败血症发病率增高的重要原因,也是目前临床治疗中的一个难题。

10.3检测方法

表皮葡萄球菌的检测方法有多种,以下是一些常见的检测方法:

(1)直接涂片镜检:取感染部位标本,如皮肤脓液、血液、尿液等,涂片、革兰染色后,在显微镜下观察,可看到葡萄球菌呈葡萄串状排列。

(2)细菌培养:将标本接种于培养基上,在适宜的温度和湿度下培养24-48小时,观察菌落形态、颜色、大小等特征,进行细菌鉴定。

(3)血浆凝固酶试验:通过检测表皮葡萄球菌产生的血浆凝固酶,来判断是否为致病菌。

(4)甘露醇发酵试验:表皮葡萄球菌能发酵甘露醇,产生酸反应,可用于鉴别其他葡萄球菌。

(5)分子生物学方法:如PCR技术、基因测序等方法,可用于鉴定表皮葡萄球菌的种属和耐药基因等。

10.4典型案例

1952年,丹麦医生Hans Christian Gram首次发现了表皮葡萄球菌,并将其命名为Staphylococcus epidermidis。这个发现为后来对表皮葡萄球菌的研究奠定了基础。

2004年,美国佛罗里达州的一所医院发生了一起由表皮葡萄球菌引发的严重感染疫情。该医院的几个手术病房内多名患者感染了耐甲氧西林的表皮葡萄球菌,导致多人死亡。

2009年,加拿大不列颠哥伦比亚省发生了一起由表皮葡萄球菌引发的食物中毒事件。一家餐厅供应的炖肉中检测出了表皮葡萄球菌,并导致多名就餐者出现食物中毒症状。

10.5防治对策

(1)加强医疗废水处理:医疗机构应严格遵循废水处理规定,确保含有表皮葡萄球菌等病原体的废水经过充分的消毒和处理后再排放,以防止病原体通过水体传播。

(2)规范工业废水排放:工业废水可能含有促进细菌生长的营养物质,应加强对工业废水排放的监管,确保废水经过适当处理后再排放,以减少细菌在水体中的生存和繁殖。

(3)保护水源地:加强对饮用水源地的保护,防止任何形式的污染,确保水源的清洁和安全。对于易受污染的水源,可以定期进行检测和消毒,以确保水质符合安全标准。

参考文献

[1]胡新月,王德娴,宋丽雅. 表皮葡萄球菌对皮肤健康的作用研究进展[J]. 微生物学通报, 2023, 50 (01): 368-376. DOI:10.13344/j.microbiol.china.220439.

[2] 贾宁,徐志凯,沈玉杰等. 医院感染的表皮葡萄球菌对大环内酯-林可酰胺-链阳菌素B耐药性分析[J]. 中华医院感染学杂志, 2006, (08): 935-937.

[3]江娟,孙景勇,欧元祝等. 医源性表皮葡萄球菌ica操纵子转录水平对生物膜表型的影响 [J]. 上海医学, 2006, (01): 40-44.

[4]杨永洁,彭丹心,刘建明. 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌医院感染调查分析[J]. 中华医院感染学杂志, 2007, (04): 465-467.