伯氏考克斯氏体(Coxiella burnetii)

物种名:伯氏考克斯氏体

拉丁学名:Coxiella burnetii

分类学地位:细菌界Bacteria;假单胞菌门Pseudomonadota;

γ-变形菌纲Gammaproteobacteria;军团菌目Legionellales;

柯克斯体科Coxiellaceae;柯克斯体属Coxiella

伯氏考克斯氏体(Coxiella burnetii)俗称Q热立克次体,是导致人患Q热的病原体。该菌广泛分布于自然环境中,通过蜱虫作为传播媒介,感染人和牛羊等宿主,常导致患病者出现发热、头痛、肌肉酸痛等症状,并伴有肺炎、肝炎等。

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

伯氏考克斯氏体为专性细胞内寄生菌,可在鸡胚、实验动物和细胞培养中生长。多种细胞系可用于其繁殖,其在不同宿主细胞培养系中的生长产量存在差异,例如犬源巨噬细胞样细胞(DH82)、鼠源成纤维细胞(L929)、绿猴肾细胞(Vero)与蛙成纤维细胞(XTC-2)均可用于伯氏考克斯氏体的繁殖[1]。

鸡胚卵黄囊是大量增殖该菌的常用宿主系统:将伯氏考克斯氏体接种于6-7日龄鸡胚卵黄囊后,在35℃下孵育,一般培养10-15天即可从卵黄囊中收获病原体[2]。

1.1.2形态学特征

伯氏考克斯氏体)为革兰阴性的专性细胞内寄生菌,呈多形性短杆状,个体较小(图1),宽约0.2-0.4 μm、长约0.4-1.0 μm,以小细胞变体(SCV)和大细胞变体(LCV)两种形态存在[3]。

图1 伯氏考克斯氏体显微照片[4]

1.1.3生化特征

伯氏考克斯氏体对理化因素的抵抗力较其他立克次体为强。该病原体对干燥和低温的耐受力较强,在干燥的沙土中于4-6℃时可生活7-9个月,在-65℃环境中可存活数年。含病原牛乳需煮沸至少10分钟才能可靠地杀灭,0.5%苯酚(石炭酸)在室温下需5昼夜、1%蚁醛(甲醛)需24小时可将其灭活。病原体在受染蜱干粪中经586日对豚鼠仍具感染性[5]。

1.1.4分子生物学特征

2003年伯氏考克斯氏体参考分离株Nine Mile I(RSA493)的基因组完成测序并发表。该菌所有分离株均拥有一条约2 Mb的染色体,其中编码了专性胞内细菌中罕见的生物合成途径相关基因;同时所有分离株的染色体均含Dot/Icm T4BSS(4B型分泌系统)基因,以及大量锚蛋白重复编码基因(该类基因的序列会因分离株不同而存在差异)。锚蛋白重复这一真核基序存在于Dot/Icm T4BSS效应蛋白中,可能在细菌感染宿主的过程中,引导效应蛋白向宿主细胞内进行特异性运输。

1.2分布、传播与致病性

1.2.1分布与传播

伯氏考克斯氏体的主要传染源为已被感染的人和家畜,该菌感染人体会使人患Q热病。呼吸道和皮肤是Q热传染的主要途径,蜱虫是该菌的传播媒介(图2)。患病的人和家畜排出的粪便含菌,该菌会寄生在蜱虫体内,并通过蜱虫叮咬人类皮肤侵入人体;除此之外,伯氏考克斯氏体也存在于受感染动物的尿液、粪便和乳汁中,通过污染自然环境(如水源、土壤、植物等)进而感染人体[6]。

图2 伯氏考克斯氏体传播媒介(蜱虫)[5]

1.2.2致病性

Q热分急性和慢性两种。我国的Q热病例的主要表现为发热、肺炎和肝炎,症状类似于流感,发病突然,高热寒战,常有剧烈头痛、肌肉疼痛和食欲降低等症状。近年来慢性Q热的发病率日益增高,病变以心内膜炎为特征。伯氏考克斯氏体感染后还可引起肉芽肿性肝炎[6]。

伯氏考克斯氏体被巨噬细胞吞噬后,能够抵抗吞噬细胞内溶酶体酶的水解作用,其产生的超氧歧化酶和过氧化氢酶可消除宿主细胞内产生的超氧阴离子等杀菌和抑菌物质。伯氏考克斯氏体所具有的酸性磷酸酶的活化,可抑制人嗜中性粒细胞的呼吸暴发而阻止超氧阴离子的产生。伯氏考克斯氏体在吞噬细胞内生长繁殖,并由吞噬细胞运送至全身而使感染扩散。Q热免疫复合物的形成和组织沉积可导致心内膜炎和肾小球肾炎的发生[6]。

1.3检测方法

  1. 传统方法:一般采用动物培养实验来分离患者体内的伯氏考克斯氏体。采集患者血液,凝血后接种豚鼠,豚鼠明显发热时取脾脏制备悬液进行传代,用发病豚鼠脾脏进行印片,以Gimenez或Macchiavell染色,在显微镜下检查脾脏细胞内的伯氏考克斯氏体的存在。
  2. 分子生物学技术:王亚鹏等[8]以伯氏考克斯氏体IS1111基因为靶标,针对其保守区域设计特异性引物和探针,并通过优化反应条件建立ddPCR定量检测方法。该方法利用水油乳化形成大量独立微滴,将核酸模板分配至不同反应单元,扩增后根据阳性、阴性微滴数量进行绝对定量。研究所用特异性引物与探针序列见表1。性能评价结果显示,该方法最低检出浓度为0.52 copies/μL;与动物布鲁氏菌、牛分枝杆菌、土拉杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等均无交叉反应,表明特异性较好;组内和组间重复试验的变异系数均小于10%,重复性良好。进一步采用该方法检测42份疑似感染临床样品,其结果与荧光PCR鉴定结果一致,说明该ddPCR方法具有较好的灵敏度、特异性、重复性和准确性,可用于伯氏考克斯氏体的快速检测与绝对定量。

表1 引物和探针序列[8]

引物名称 序列(5′-3’)
Q-F CACGCAGCCCACCTTAAGAC
Q-R GGGTAAAGTGATCTACACGAGACG
Q-P TGGATACATACTGAGCACGC

1.4典型案例

2015年3月,D’Ugo等[9]在意大利罗马台伯河开展城市河流水体监测,在罗马市区内外各设置1个采样点,每个点采集50 L河水。水样经中空纤维滤膜浓缩后提取遗传物质,采用PCR扩增并结合测序和序列比对进行确认。结果显示,两个采样点均检出伯氏考克斯氏体DNA;获得的两条序列彼此一致,污染程度较高点位的序列与不同伯氏考克斯氏体菌株具有较高同源性。该研究首次报道在环境水体中检出伯氏考克斯氏体,提示受动物排泄物等影响的城市地表水可能成为该病原体环境存在和迁移的介质。

1.5防治对策

日常生活中要注意蜱虫、家畜粪便、自然环境中伯氏考克斯氏体的存在,注意卫生;在伯氏考克斯氏体流行的地区要实施管控工作,目前我国有针对Q热的疫苗QM-6801,采用皮肤接种或口服效果较好。

参考文献

[1] Michelle G. Lockhart, Aminul Islam, Stanley G. Fenwick et al. Growth Yields of Four Coxiella burnetii Isolates in Four Different Cell Culture Lines. Advances in Microbiology, 2013, Vol.3: 88-90.

[2] Carole Eldin, Cléa Mélenotte. From Q Fever to Coxiella burnetii Infection: a Paradigm Change. Clinical Microbiology Reviews, 2017, Vol.30: 115-190.

[3] Valentina Virginia Ebani. Coxiella burnetii Infection in Cats. Pathogens (Basel, Switzerland), 2023, Vol.12: 1415.

[4] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=18158.

[5] 陈灏珠, 上海医科大学《实用内科学》编委会编. 实用内科学 下. 北京: 人民卫生出版社, 1998.

[6] Eldin C, Mélenotte C, Mediannikov O et al. From Q eever to Coxiella burnetii infection: a paradigm change. Clinical Microbiology Reviews, 2017, 30: 115-190.

[7] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=6289.

[8] 王亚鹏, 曲瑶, 张皓博 等. 微滴式数字PCR定量检测伯氏考克斯氏体方法的建立及应用. 广西农学报, 2024, 39: 26-33.

[9] D’Ugo E, Sdanganelli M, Grasso C et al. Detection of Coxiella burnetii in urban river water. Vector-Borne and Zoonotic Diseases, 2017, 17: 514-516.

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