脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）
物种名：脆弱拟杆菌
拉丁学名：Bacteroides fragilis
分类学地位：细菌界Bacteria；拟杆菌门Bacteroidota；
拟杆菌纲Bacteroidia；拟杆菌目Bacteroidales；
拟杆菌科Bacteroidaceae；拟杆菌属Bacteroides
脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）是拟杆菌属的代表菌种之一，为人类肠道正常菌群的优势菌，占肠道厌氧菌总量的10%-30%。多数菌株无致病性，但部分携带毒力因子的菌株（如产肠毒素脆弱拟杆菌）对人类具有致病性，可引起肠道感染及多种腹腔外感染，是临床厌氧菌感染中最常见的致病菌之一，其耐药性问题已成为临床抗感染治疗的重要挑战。
1.1生物学特性
1.1.1培养特征
脆弱拟杆菌为专性厌氧菌，对氧气高度敏感，暴露于空气中数分钟即可失活，最适生长温度为37℃，最适pH值为7.0-7.5[1]。在含羊血的厌氧血琼脂平板上，经48-72小时培养后，形成的菌落呈圆形、光滑型、中等凸起，表面湿润有光泽，颜色为灰白色至淡黄色，边缘整齐，菌落直径通常为1-2 mm，部分菌株可产生β-溶血环（图1A）[1, 2]。在选择性培养基（如胆汁七叶苷琼脂、卡那霉素-万古霉素血琼脂）上，因能分解胆汁中的胆固醇并耐受抗生素，可形成特征性黑色菌落或透明溶血环，便于从杂菌标本中分离纯化（图1B）[3]。
图1 脆弱拟杆菌在各种平板上的培养结果
A：血平板[4]，B：脆弱拟杆菌分离琼脂[5]
1.1.2形态学特征
脆弱拟杆菌为革兰氏阴性菌，染色后呈红色，形态多为短杆状或球杆状，大小为（0.5-1.0） μm×（1.5-5.0） μm，菌体两端钝圆，偶见多形性（如丝状、分枝状）[1]。多单独、成双或短链状排列，无鞭毛，故无运动能力；多数菌株具有荚膜，荚膜多糖是其重要毒力因子；不形成芽孢，部分菌株表面可观察到菌毛样结构[1, 6]。
图2 脆弱拟杆菌显微照片
A：革兰氏染色照片[7]，B：扫描电镜照片[8]
C：透射电镜照片[9]，D：三维成像[10]
1.1.3生化特征
脆弱拟杆菌能分解葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖，分解过程中产酸不产气；能分解胆汁酸，不分解木糖、甘露醇、肌醇和尿素，不产生靛基质和硫化氢，不液化明胶，V-P试验阴性、M.R试验阳性[1]。该菌能产生触酶，氧化酶试验阴性，可利用醋酸盐、琥珀酸盐作为碳源[3]。对青霉素G、头孢菌素类抗生素天然耐药，对甲硝唑、克林霉素、亚胺培南等敏感（图3）[1]，但近年来因抗菌药物不合理使用，克林霉素耐药菌株检出率逐年上升，耐药性主要由染色体携带的耐药基因（如ermF、cfiA）及质粒介导的基因转移获得[11]。
图3 脆弱拟杆菌抗生素敏感性测试[12]
1.1.4分子生物学特征
脆弱拟杆菌具有一条环状染色体，部分菌株携带1-3个小型环状质粒，质粒大小多为2-10 kb，主要携带耐药基因及毒力相关基因片段[11]。单条染色体约有5.2-5.5 Mb（兆碱基对），GC含量约42%-44%，约有4800-5200个潜在的编码序列，目前已明确功能的脆弱拟杆菌蛋白质约3600个[13]。染色体中约68%的碱基序列由单基因（单核苷酸编码区域）组成，8%为多核苷酸重复序列及调控区域（如插入序列、启动子区域）[13]。约25%-30%已测序的ORF（开放阅读框）功能未知，这些未知ORF可能与菌株的肠道定植能力、毒力分化及耐药性进化相关，尤其在产肠毒素菌株中，未知ORF的功能解析对明确致病机制具有重要意义[14]。
1.2分布、传播与致病性
1.2.1分布与传播
脆弱拟杆菌主要定植于人类及哺乳动物的肠道内，以结肠内容物中含量最高，粪便中菌量可达1010-1011 CFU/g[1]。环境中的脆弱拟杆菌主要来源于人类和动物的粪便，可通过污染土壤、水体（如生活污水、医院废水）及食品（如被粪便污染的蔬菜、肉类）传播[15]。因该菌为专性厌氧菌，在外界环境中存活能力较弱，仅能在潮湿、无氧的土壤或水体沉积物中存活数天至数周，传播途径以粪-口传播为主，也可通过肠道穿孔、手术污染等方式引发内源性感染[1]。脆弱拟杆菌感染全年均可发生，多见于腹部手术患者、免疫低下人群（如肿瘤患者、糖尿病患者）及婴幼儿[6]。
1.2.2致病性
致病性脆弱拟杆菌是引起人类厌氧菌感染的主要病原体，其感染多为内源性感染，当肠道黏膜屏障受损（如手术、创伤、炎症）时，细菌可侵入腹腔引发腹膜炎、腹腔脓肿，进一步扩散可导致肝脓肿、肺脓肿；也可通过血液传播引起败血症、脑膜炎等严重全身性感染；产肠毒素脆弱拟杆菌还可引起婴幼儿急性腹泻及成人感染性腹泻，表现为水样便或黏液便，病程多持续1-5天[6]。
脆弱拟杆菌的抗原结构主要包括荚膜多糖抗原（CPS）、外膜蛋白抗原（OMP）及脂多糖抗原（LPS），其中荚膜多糖抗原是血清分型的核心依据，目前已发现8种主要血清型（A-H型），B型和E型菌株致病性较强，与腹腔感染及败血症密切相关[16]。
脆弱拟杆菌具有致病性的先决条件是具备黏附与侵袭系统，其表面的外膜蛋白（如OmpA、OmpW）可特异性黏附于宿主肠道上皮细胞及腹腔脏器表面，抵抗宿主黏膜分泌物的清除；荚膜多糖能抑制宿主吞噬细胞的吞噬作用及补体系统激活，为细菌定植与扩散创造条件[14]。作为条件致病菌，其致病能力由多种致病因子共同决定，包括荚膜多糖、肠毒素（BFT）、外膜囊泡（OMV）、金属蛋白酶及毒力岛（Pathogenicity island, PAI）等[14]。其中，肠毒素（BFT）是产肠毒素菌株的关键毒力因子，可破坏肠道上皮细胞紧密连接，导致肠道屏障功能受损；毒力岛携带编码荚膜多糖合成酶、肠毒素等基因，如产肠毒素菌株的BFT毒力岛，包含bftA、bftB、bftC三种肠毒素基因，可通过基因水平转移在不同菌株间传递[14]。根据致病部位及机制不同，可将致病性脆弱拟杆菌引起的感染分为肠道感染型和肠外感染型两大类，具体见表1[6]。
表1 致病性脆弱拟杆菌分类及相应疾病[6]
| 脆弱拟杆菌致病类型 | 疾病/症状 |
| 腹腔内感染型脆弱拟杆菌 | |
| 1.腹膜炎相关型 | 继发性腹膜炎、局限性腹腔脓肿 |
| 2.胆道/肠道感染型 | 胆管炎、肠道感染 |
| 软组织与皮肤感染型脆弱拟杆菌 | |
| 1.伤口感染型 | 创伤后软组织感染、坏死性筋膜炎 |
| 2.肛周感染型 | 肛周脓肿、直肠周围脓肿 |
| 全身性感染型脆弱拟杆菌 | |
| 1.败血症相关型 | 血流感染、迁徙性脓肿 |
| 2.中枢神经系统感染型 | 脑脓肿、脑膜炎 |
| 女性生殖道感染型脆弱拟杆菌 | |
| 1.盆腔炎相关型 | 急性盆腔炎、盆腔脓肿 |
| 2.产后感染型 | 子宫内膜炎、产褥期败血症 |
1.3检测方法
- 分子生物学方法：Merino2011[17]使用QIAamp DNA Stool Mini Kit从约200 mg新鲜粪便样本中提取DNA，于-80°C保存备用。以bft为ETBF的通用检测靶标，如需分型可进一步检测bft-1、bft-2、bft-3亚型，采用特异性的引物与TaqMan探针，引物与探针序列具体见表2。qPCR反应体系总体积为25 µL，包含2×TaqMan Universal Master Mix、100 µM上下游引物、100 µM探针及2 ng DNA模板。扩增程序为95°C预变性10 min，随后进行45个循环（95°C变性15 s和58°C退火延伸1 min）。以10-2-10-7 CFU/g粪便的细菌DNA梯度稀释制备标准曲线（R2>0.900），当样本荧光信号比预先设定的bft基因检测限高50%，并且比背景荧光高50%时，判定为阳性，据此完成bft及其亚型的定性与定量检测。
表2 bft基因通用及亚型特异性引物与探针序列
| 靶标基因 | 名称 | 序列（5′→3′） |
| bft（通用） | 正向引物 | GGGACAAGGATTCTACCAGCTTTATA |
| 反向引物 | ATTCGGCAATCTCATTCATCATT | |
| 探针 | CGCAATGGCGAATCCATCAGCTACA | |
| bft-1亚型 | 正向引物 | GGGATGTCCTGGTTCA |
| 反向引物 | AATTATCCGTATGCTCAGCG | |
| 探针 | CTTCGGATTTTRAAGCCAGTGGGATGTC | |
| bft-2亚型 | 正向引物 | CTTAGGCATATCTTGGCTTG |
| 反向引物 | GCGATTCTATACATGTTCTC | |
| 探针 | CTTCGGATTTTRAAGCCAGTGGGATGTC | |
| bft-3亚型 | 正向引物 | TTTGGGCATATCTTGGCTCA |
| 反向引物 | ATCATCCGCATGGTTAGCA | |
| 探针 | CTTCGGATTTTRAAGCCAGTGGGATGTC |
- 新型检测法：环介导等温扩增反应（LAMP）法、宏基因组测序技术、生物传感器技术等。其中宏基因组测序技术可直接对临床标本（如腹腔积液、粪便）进行菌群分析，无需分离培养，能快速检出脆弱拟杆菌及耐药基因，在复杂感染诊断中应用广泛；LAMP法针对16S rRNA基因设计引物，恒温条件下30分钟即可完成扩增，结果可通过肉眼观察颜色变化判断，适合基层医疗机构及现场检测[18]。
图4 免疫荧光法检测脆弱拟杆菌[19]
1.4典型案例
2018年9月，我国某医院普外科发生一起术后腹腔感染聚集事件：5名接受腹腔镜胆囊切除术的患者，术后3-5天陆续出现腹痛、发热、腹腔积液，实验室检测显示腹腔积液中均检出脆弱拟杆菌，对克林霉素耐药，对甲硝唑敏感。调查发现，手术器械清洗不彻底，厌氧环境下残留的脆弱拟杆菌通过手术创口引发感染，经更换消毒流程并使用甲硝唑治疗后，患者均痊愈[11]。
2022年5月，印度某社区发生婴幼儿聚集性腹泻事件：12名6月龄至2岁的婴幼儿出现持续性水样便，部分伴有呕吐、低热，粪便标本检测显示4名患儿检出产肠毒素脆弱拟杆菌（携带bftA基因），追溯发现患儿均饮用过未经煮沸的井水，井水检测出相同基因型的脆弱拟杆菌，推测为粪便污染水源导致粪-口传播，经口服甲硝唑及补液治疗后，患儿均在1周内康复[15]。
1.5防治对策
防控脆弱拟杆菌感染，关键是做好肠道屏障保护，减少内源性感染风险，腹部手术患者术前需规范肠道准备，使用肠道抗菌药物（如甲硝唑）抑制厌氧菌过度繁殖；医院需加强手术器械消毒灭菌，尤其注重厌氧环境下的消毒效果，定期监测器械污染情况。切断传播途径，搞好生活饮用水卫生，饮用水必须煮沸后饮用，避免粪便污染水源；食品加工过程中需彻底清洗食材，生熟分开，防止交叉污染[15]。合理使用抗菌药物，根据药敏试验结果选择敏感药物（如甲硝唑、亚胺培南），避免滥用克林霉素等易诱导耐药的抗生素，减少耐药菌株产生[11]。对感染者采取隔离治疗措施，使用敏感抗菌药物清除体内病菌，腹腔感染患者需结合脓肿引流等外科治疗手段，患者粪便、脓液等排泄物需经消毒处理后排放，防止环境污染[1]。
参考文献
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