奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)

物种名:奇异变形杆菌

拉丁学名:Proteus mirabilis

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

γ-变形菌纲Gammaproteobacteria;肠杆菌目Enterobacterales;

摩根菌科Morganellaceae;变形杆菌属Proteus

奇异变形杆菌是一种革兰氏阴性杆菌,广泛存在于土壤、污水及人和动物的肠道中。它是医院获得性感染(尤其是尿路感染、伤口感染)的常见病原菌,以其独特的“迁徙生长”现象和强尿素酶活性著称。

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

奇异变形杆菌是一种革兰氏阴性杆菌,机体被感染后主要表现为尿路感染、菌血症、腹膜炎和脑膜炎等[1]。奇异变形杆菌是兼性厌氧菌,在普通营养琼脂和血琼脂上生长良好。特征性迁徙现象:在湿润琼脂表面呈同心圆状扩散生长(游走swarm),形成薄层菌膜(图1)。在麦康凯琼脂上形成无色菌落(不发酵乳糖),SS琼脂上中心呈黑色(产H₂S)。具有浓烈腐胺气味。

图1 血琼脂上变形杆菌的聚集[2]

1.1.2形态学特征

菌体为直或略弯的杆状,大小0.4-0.6 µm × 1.0-3.0 µm,两端钝圆,革兰阴性,无芽孢、无荚膜[3]。周鞭毛6-10根,运动极其活泼;扫描电镜下可见表面菌毛,介导黏附(图2)。

图2 奇异变形杆菌形态特征(革兰染色,光学显微镜下×1000)[4]

1.1.3生化特征

氧化酶阴性,接触酶阳性;苯丙氨酸脱氨酶、尿素酶、明胶酶、H₂S产生均阳性;吲哚阴性(与P. vulgaris区分要点);不发酵乳糖、蔗糖、甘露醇,可发酵葡萄糖产酸产气[5]。

1.1.4分子生物学特征

基因组大小约4.0-4.3 Mb,GC含量38-40%;16S rRNA基因与变形杆菌属模式株同源性≥99%,常用鉴定靶标为16S rRNA、zapA(丝氨酸蛋白酶基因)、ureC(尿素酶结构基因)及rpoB基因;MLST将全球流行株主要归于ST15、ST67、ST100等序列型[6]。毒力岛携带mrkD(Ⅲ型菌毛黏附素)、zapA、rsbA、pmfA等基因,可介导生物膜形成、结晶尿结石及宿主细胞侵袭。

1.2分布、传播与致病性

1.2.1分布与传播

奇异变形杆菌广泛分布于自然环境和人类及动物肠道中,可在土壤、水和污水等多种生态环境中生存。作为人和动物的正常肠道菌群之一,该菌在长期照护机构及医院环境中也常见存在,是医院内获得性感染的重要条件致病菌之一。主要传播途径包括粪-口途径和医源性接触传播,特别是经留置导尿管导致的尿路感染是最常见的医院内感染方式,也是除大肠埃希菌外检出频率最高的肠杆菌科细菌[7]。

1.2.2致病性

为医院获得性尿路感染(CAUTI)首要病原之一,尿素酶分解尿素产氨,使尿液碱化,诱导磷酸镁铵结晶形成“鹿角形”结石,引起导管阻塞、反复感染。免疫低下者可并发急性肾盂肾炎、败血症、肺炎、创面坏疽;急性肾盂肾炎病死率5-20%,新生儿或老年脓毒症可达30%。动物模型腹腔攻毒LD₅₀≈6.7×10⁸ CFU,提示该菌高剂量方可致死,但对免疫抑制宿主致病力显著增强[8]。

1.3检测方法

(1)膜过滤-倾注培养法(定量):适用于饮用水、源水、泳池水、污水等环境水样中奇异变形杆菌的定量检测,其原理为:水样经0.45 µm无菌滤膜负压过滤后将菌体截留于膜面,再将滤膜菌面朝上贴于SS琼脂(或麦康凯琼脂)平板,于36℃ ± 1℃培养18-24 h,计数无色(或淡黄)、光滑、边缘整齐的可疑菌落,结果以CFU/100 mL报出,最后挑取可疑菌落进行氧化酶、吲哚、尿素酶、明胶液化等生化确证试验,符合者判定为奇异变形杆菌[9]。

  1. 分子生物学方法:奇异变形杆菌检测以特异性UreR基因为靶标、FAM通道检测,使用指定上下游引物与FAM探针,20 µL反应体系含2 × Taq酶、对应引物、探针、DNA模板及去离子水,扩增程序为95℃预变性30 s、40个循环(95℃ 5 s、56℃ 10 s、72℃ 20 s)并在延伸阶段采集荧光,所用引物与探针序列见表1[10]。

表1 奇异变形杆菌实时荧光定量PCR引物与探针序列[10]

基因 名称 序列(5′→3′)
UreR 上游引物 CCATCAGATTATGTCATTCAA
  下游引物 GAGGAAAATGCAATTTATCTTTA
  探针 FAM‑CACACCCTACCCAACATTCATTTCA‑BHQ1

1.4典型案例

2008年8月,北京发生一起由奇异变形杆菌引起的食物中毒暴发。共有120人参加聚餐,其中13人出现腹痛、呕吐和腹泻等胃肠道症状,罹患率约为10.8%。病例对照分析显示,食用红烧狮子头与发病显著相关。研究人员采用API 20E、生化鉴定、PCR、Dienes分型及PFGE等方法,对患者、食品及餐饮从业人员来源菌株进行检测,最终确认奇异变形杆菌与此次食物中毒暴发相关。该案例表明,除常见的尿路感染外,受污染食品也可能成为奇异变形杆菌导致胃肠道疾病的重要传播途径[11]。

1.5防治对策

(1)透析、泳池、自来水系统定期监测细菌总数与奇异变形杆菌qPCR。

(2)对产尿素酶阳性菌株及时更换或酸化导尿管,减少结晶形成。

(3)医院供水系统采用0.2 µm过滤+UV或臭氧消毒,保持末端余氯0.3-0.5 mg/L。

参考文献

[1] Mobley HLT. Proteus mirabilis Overview. Methods in Molecular Biology, 2019, 2021: 1-4.

[2] Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proteus_swarming_on_blood_agar.jpg.

[3] Armbruster CE, Mobley HLT. Merging mythology and morphology: the multifaceted lifestyle of Proteus mirabilis. Nature Reviews Microbiology, 2012, 10(11): 743-754.

[4] Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proteus_mirabilis.jpg.

[5] O’Hara CM, Brenner FW, Miller JM. Classification, identification, and clinical significance of Proteus, Providencia, and Morganella. Clinical Microbiology Reviews, 2000, 13(4): 534-546.

[6] Pearson MM, Sebaihia M, Churcher C et al. Complete genome sequence of uropathogenic Proteus mirabilis, a master of both adherence and motility. Journal of Bacteriology, 2008, 190(11): 4027-4037.

[7] Armbruster CE, Mobley HLT, Pearson MM. Pathogenesis of Proteus mirabilis infection. EcoSal Plus, 2018, 8(1): 10.1128/ecosalplus.ESP-0009-2017

[8] Schaffer JN, Pearson MM. Proteus mirabilis and urinary tract infections. Microbiology Spectrum, 2015, 3: UTI-0017-2013.

[9] Dolma KG, Das M, Saravanabhavan SS et al. Investigation of an Acute Gastrointestinal Illness Outbreak Linked to Drinking Water in a Higher Educational Institute in East Sikkim, India. Cureus, 2024, 16(7): e64050.

[10] Liu Y, Cao Y, Wang T et al. Detection of 12 common food-borne bacterial pathogens by TaqMan Real-Time PCR using a single set of reaction conditions. Frontiers in Microbiology, 2019, 10: 222.

[11] Wang Y, Zhang S, Yu J et al. An outbreak of Proteus mirabilis food poisoning associated with eating stewed pork balls in brown sauce, Beijing. Food Control, 2010, 21(3): 302-305.

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