铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）
物种名：铜绿假单胞菌
拉丁学名：Pseudomonas aeruginosa
分类学地位：细菌界Bacteria；假单胞菌门Pseudomonadota；
γ-变形菌纲Gammaproteobacteria；假单胞菌目Pseudomonadales；
假单胞菌科Pseudomonadaceae；假单胞菌属Pseudomonas
铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa），又名绿脓杆菌，因会产生一种蓝绿色的水溶性色素，感染伤口时形成蓝绿色脓液而得名；该菌广泛分布于自然界，包括空气、水、正常人的皮肤、上呼吸道、肠道等。该菌对人类有致病力，感染可引起败血症、眼角膜溃疡，甚至失明，是临床常见的条件致病菌之一。
1.1生物学特性
1.1.1培养特征
铜绿假单胞菌的最适生长温度为35℃，营养要求不高，在普通琼脂平板上可产生绿脓素和荧光素等色素；在肉汤中形成菌膜，产生一种绿色或黄色荧光色素，将这种荧光色素置于紫外线下照射后，可在试管内观察到蓝色或绿色荧光色素（图1A）；在血琼脂平板上菌落为灰白色，扁平湿润，边缘不规则，表面有金属光泽，有生姜味，常可见透明溶血环（图1B）[1]。
图1 铜绿假单胞菌在各种平板上的培养结果
A：营养肉汤[2]，B：血平板[3]
1.1.2形态学特征
铜绿假单胞菌为革兰氏阴性菌，大小为（3.0-10） μm×（0.5-1） μm，菌体常呈直或稍弯、两端钝圆的杆菌。单端有1-3根鞭毛，运动活泼。临床分离的菌株常有菌毛和微荚膜，不形成芽胞[1]。
1.1.3生化特征
铜绿假单胞菌可分解葡萄糖、木胶糖，产酸不产气；不分解甘露醇、麦芽糖、乳糖或蔗糖，能利用枸橼酸盐，分解尿素。氧化酶、脓毒素、液化明胶试验均呈阳性，不产生吲哚[1]。
图2 铜绿假单胞菌显微照片
A：革兰氏染色照片[4]，B：扫描电镜照片[5]
C：着色版扫描电镜照片[6]，D：三维成像[7]
1.1.4分子生物学特征
铜绿假单胞菌的基因组大小约为520-700万碱基对（图3），其中G+C含量为65%，它是可变附属片段和保守核心的组合。可变附属基因组的特征是一组来自原始tRNA整合岛类型的基因组岛和小岛。核心基因组由0.5%的低水平核苷酸差异和保守的基因合成组成，这意味着两个或两个以上的基因，无论是否相连，都在同一条染色体上[8]。
图3 铜绿假单胞菌PAO1基因组[9]
1.2分布、传播与致病性
1.2.1分布与传播
铜绿假单胞菌广泛分布于自然界的土壤、水、空气、人体皮肤、肠道、呼吸道中，特别是儿童皮肤的分离率可达25%，为条件致病菌，是医院感染的主要病原菌之一。铜绿假单胞菌既能生活在无生命环境中，也能生活在人类环境中。在无生命环境中，铜绿假单胞菌通常在被动物和人类污染的蓄水池中被发现，如医院内外的污水和水槽。在游泳池和漩涡池中也能发现它，因为温暖的温度有利于其生长。铜绿假单胞菌可通过寄生虫、病媒和医院工作人员传播给宿主[10]。
1.2.2致病性
感染铜绿假单胞菌会引起继发性感染，多见于皮肤黏膜受损部位，如烧伤、烫伤部位，也见于长期化疗或使用免疫抑制剂等的患者。临床上常见的有皮肤和皮下组织感染、中耳炎、脑膜炎、呼吸道感染、尿路感染、败血症等[11]。
铜绿假单胞菌是一种机会性病原体，很少在健康人体内致病。多数感染都是由于失去了抵抗感染的物理屏障（如皮肤、黏膜）或存在免疫缺陷而发生的。该菌感染人皮肤组织，首先需要利用其鞭毛、菌毛和外鞘粘附在皮肤组织表面，然后进行自我复制，形成感染临界质量，最后在宿主细胞内利用其毒力因子造成组织损伤[12]。
铜绿假单胞菌能产生多种致病物质，主要有内毒素、外毒素、菌毛、荚膜和胞外酶等[1]。其中内毒素有致热作用，可引起休克、DIC等；菌毛可介导细菌对宿主细胞的黏附作用；荚膜能抗吞噬细胞的吞噬作用，增强细菌侵袭力；胞外包括弹性蛋白酶、胶原酶、碱性蛋白酶等，具有蛋白分解作用，损伤血管及多种组织，并抑制中性粒细胞的功能；毒性最强的蛋白质外毒素A可催化ADP核糖基化形成ADP核糖基-EF-2，从而抑制宿主细胞的蛋白质合成[13]。由于铜绿假单胞菌在菌血症期间会释放强力外毒素和内毒素，使得其在被抗生素杀死后仍会继续感染宿主，因此铜绿假单胞菌引起的急性疾病往往是慢性的，会危及生命。
1.3检测方法
（1）传统方法：《食品安全国家标准饮用天然矿泉水检验方法》（GB 8538-2022）规定的铜绿假单胞菌-滤膜法是国内饮用水中铜绿假单胞菌项目检测的“金标准”。
（2）实时荧光定量PCR（Real-time PCR）：Schwartz[14]等人根据铜绿假单胞菌的23S rRNA基因序列设计了引物和探针，用于实时荧光定量PCR检测废水中铜绿假单胞菌的存在，并检测了该引物与恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）、产碱假单胞菌（Pseudomonas alcaligenes）、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）、类产碱假单胞菌（Pseudomonas pseudoalcaligenes）、施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）、丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae）的交叉反应。实验证明，标记的TaqMan探针对铜绿假单胞菌具有高度特异性，且与假单胞菌属的其他种具有较弱的交叉反应，可用于废水样品中铜绿假单胞菌的检测，具体引物和探针序列如下：
表1 铜绿假单胞菌Real-time PCR引物和探针序列[14]
| 名称 | 序列 |
| Pa23FP | 5′-TCCAAGTTTAAGGTGGTAGGCTG-3′ |
| Pa23RP | 5′-CTTTTCTTGGAAGCATGGCATC-3′ |
| Pa23FAM | FAM-5′-AGGTAAATCCGGGGTTTCAAGGCC-3′-TAMRA |
（3）定量聚合酶链反应（PCR）：Choi[15]等基于铜绿假单胞菌PA01的O抗原乙酰化酶基因设计引物，采用PCR检测法可检测到至少1.41×103 copies/μL的克隆扩增目标DNA，使用校准细胞悬液时则可检测到每反应2.7×102菌落单位，该检测可作为流行病学研究和铜绿假单胞菌低水平或潜伏感染水卫生管理的实用诊断方法。
表2 基于铜绿假单胞菌O抗原乙酰化酶的PCR引物序列[15]
| 名称 | 序列 |
| PA431CF | 5′-CTGGGTCGAAAGGTGGTTGTTATC-3′ |
| PA431CR | 5′-GCGGCTGGTGCGGCTGAGTC-3′ |
1.4典型案例
北京市市场监督管理局发布2023年第73期食品安全监督抽检信息，在10批次不合格产品中，北京景田食品饮料有限公司生产的1批次“景田”饮用水铜绿假单胞菌不符合食品安全国家标准。超标原因是水店在卸车过程中有产品掉落，导致产品桶口松动漏水，但该水店未按要求做报废处理，目前公司对该水店相关人员已严肃处理[16]。
1.5防治对策
铜绿假单胞菌极易通过污染医疗器具及使医护人员带菌而引起医源性感染，必须严格遵守消毒及无菌操作规程以预防医源性感染。若感染需加强对患者口咽部护理，以预防铜绿假单胞菌引起的上呼吸道感染；治疗可选用多黏菌素B、庆大霉素等[17]。
参考文献
[1] 袁嘉丽. 微生物学与免疫学-供中药学、药学类等专业用 新世纪第3版. 北京: 中国中医药出版社, 2017.
[2] MicrobeWiki. http://v2.pseudomonas.com/index.jsp.
[3] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=6688.
[4] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=2118.
[5] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=233.
[6] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=10043.
[7] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=16876.
[8] Wiehlmann L, Wagner G, Cramer N et al. Population structure of Pseudomonas aeruginosa. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2007, 104: 8101-8106.
[9] Pseudomonas Genome DB. https://www.pseudomonas.com/.
[10] Botzenhart K, Döring G. Ecology and epidemiology of Pseudomonas aeruginosa. Pseudomonas aeruginosa as an Opportunistic Pathogen. Springer, 1993.
[11] 郭焜鹏, 何娟, 张海韵 等. 包装饮用水中铜绿假单胞菌的污染情况分析. 食品安全导刊, 2022: 50-52.
[12] Irvin RT. Attachment and colonization of Pseudomonas aeruginosa: Role of the Surface Structures. Pseudomonas aeruginosa as an Opportunistic Pathogen. Springer, 1993: 19-42.
[13] Roig X. Handbook of Bacterial Adhesion: Principles, Methods and Applications. International Microbiology, 2000, 3: 195-199.
[14] Schwartz T, Volkmann H, Kirchen S et al. Real-time PCR detection of Pseudomonas aeruginosa in clinical and municipal wastewater and genotyping of the ciprofloxacin-resistant isolates. FEMS Microbiol Ecology, 2006, 57: 158-167.
[15] Choi HJ, Kim MH, Cho MS et al. Improved PCR for identification of Pseudomonas aeruginosa. Appl Microbiol Biotechnology, 2013, 97: 3643-3651.