荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)

物种名:荧光假单胞菌

拉丁学名:Pseudomonas fluorescens

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

荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)是一种革兰氏阴性杆菌,以不产绿脓素而产荧光素而得名,是一种环境污染菌。对人类是少见机会病原菌,可从伤口、痰、胸水、尿和血液中分离出,亦可从血库血中分离。可在冰箱储存的血液及血液制品中繁殖,而且自溶后释放内毒素。

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

荧光假单胞菌为革兰氏阴性杆状菌,大小一般为(0.7~0.8)μm×(2.3~2.8)μm,具有极生鞭毛,运动活泼,不形成芽孢。该菌专性好氧,最适生长温度约25~30℃,多数菌株在4℃或以下生长,在41℃不生长;可在pH 5.7和7% NaCl环境中生长。在KMB固体培养基上于28℃培养24 h后,菌落微隆起、砖红色,边缘呈波浪花纹向外扩展,表面湿润稍凸起不透明,能产生水溶性的黄绿色素(青脓素),紫外线下可见黄绿色荧光[1]。

图1 荧光假单胞菌在血平板上的培养结果[2]

1.1.2形态学特征

革兰氏阴性杆菌,大小一般为(0.7-0.8) μm×(2.3-2.8) μm,呈单个或成对排列,具有极生鞭毛,偶见无鞭毛无动力的菌株,运动活泼,不形成芽孢[1]。

图2 荧光假单胞菌扫描电镜照片[3]

1.1.3生化特征

本菌能液化明胶,葡萄糖发酵、蔗糖发酵、乳糖发酵均为阳性,并且能以多种醇类物质作为碳源,不能利用乙醇、L-鼠李糖等。甲基红试验、柠檬酸盐发酵、接触酶反应均为阳性,水解淀粉、脂酶反应阴性[1]。

1.1.4分子生物学特征

荧光假单胞菌PF07基因组长度为6.13 Mb,G+C含量为61.4%。比较基因组学分析显示,该菌的核心基因组中参与氨基酸转运代谢的基因占比最高(14.4%),且含有大量与碳水化合物、蛋白质和脂质分解相关的酶基因,如碱性金属蛋白酶AprA、精氨酸/鸟氨酸脱羧酶等,这些基因与其强致腐能力密切相关。此外,基因组中还分布有rpoS、rpoN和rpoD等多种σ因子,这些环境适应调控因子有助于该菌在低温等多种胁迫条件下的生存与繁殖[4]。

1.2分布、传播与致病性

1.2.1分布与传播

荧光假单胞菌广泛分布于水、土壤及正常人体皮肤等部位,在海洋环境中也普遍存在,常与食物(鸡蛋、血、牛乳等)腐败有关,可作为咽部的正常菌群存在,是人类少见的条件致病菌,偶从泌尿道感染病人尿中分离出,感染该菌可引起菌血症、泌尿道感染等疾病。由于具有嗜冷性,可在冰箱储存血液中繁殖,若输入含有此菌的血库血液,可导致病人不可逆性的休克而死亡。

1.2.2致病性

荧光假单胞菌PF07和PF08在冷藏鱼汁中表现出强蛋白酶活性和较高的挥发性盐基氮(TVB-N)积累能力,表明其具有较强的蛋白质分解能力,是鱼肉腐败的重要致腐菌。比较基因组学分析显示,两株菌的核心基因组中参与氨基酸转运代谢的基因占比最高,且基因组中含有大量编码碱性金属蛋白酶(AprA)、精氨酸/鸟氨酸脱羧酶、脂肪酶等与蛋白质、碳水化合物和脂质分解相关的酶基因,这些基因是其强致腐性的分子基础。此外,基因组中还分布有rpoS、rpoN和rpoD等多种σ因子,这些环境适应调控基因有助于该菌在低温等胁迫条件下的生存与致腐能力的发挥[4]。

人类因感染荧光假单胞菌而患病的主要途径是食用受该菌污染的食品或水。荧光假单胞菌常存在于低温环境中,如冰箱中的牛奶等乳制品,虽然通常巴氏杀菌工艺(72℃, 15 s)可以将荧光假单胞菌杀死,但是荧光假单胞菌分泌的胞外耐热性蛋白酶可以耐受超高温瞬时灭菌(137℃, 4 s)而存活,通常情况下大约会有10%的残留[5]。

荧光假单胞菌对阿米卡星、庆大霉素、妥布霉素、奈替霉素、哌拉西林、替卡西林、拉莫塞夫和头孢他啶敏感,可采用多种抗生素进行联合治疗。

1.3检测方法

(1)传统方法:检验该菌时,可取样品接种于普通平板或者血平板中,分离培养的温度应在22-25℃,以免出现假阴性。该菌的鉴定可根据下述最低鉴定特征进行诊断:①革兰氏阴性单端丛毛菌,运动活泼;②氧化分解葡萄糖,多数菌株不分解乳糖、蔗糖;③氧化酶试验阳性;④产生荧光素,不产生绿脓素;⑤42℃不生长;⑥精氨酸双水解酶阳性;⑦产生卵磷脂酶,能液化明胶(此试验可与产生荧光素的恶臭假单胞菌相鉴别)[6]。

(2)分子生物学方法:胡冰雪等人[7]以荧光假单胞菌gyrB基因为靶基因设计特异性引物,提取细菌DNA作为模板,经单重PCR体系扩增、琼脂糖凝胶电泳检测,再纳入多重PCR体系(m-PCR)优化引物浓度、退火温度等条件,完成特异性与灵敏度验证后用于样品检测。该方法的检测限可达到9 CFU/mL。具体引物序列见表1。

表1 荧光假单胞菌m-PCR引物序列[7]

名称 序列
gvrB-F 5′-TGCGGTCAACCAGGTGTTCC-3′
gvrB-R 5′-CGAGATAATCGCGGTCAGG-3′

1.4典型案例

2006–2008年间,美国科罗拉多州、伊利诺伊州、田纳西州、北达科他州和纽约市等地共45个住宅、公寓及公共建筑的淋浴喷头内壁生物膜中,采用基于16S rRNA基因的克隆文库测序和定量PCR方法,检出大量非结核分枝杆菌(NTM,占克隆总数10.5%,其中鸟分枝杆菌复合群MAC占9.1%,在20%的喷头中检出,平均占文库32%),以及铜绿假单胞菌(Pseudomonas spp.,占3.8%)、Sphingomonas(2.7%)、Staphylococcus(2.0%)等多种机会病原体相关序列,且喷头生物膜中NTM丰度较供水水体富集超100倍[8]。

1.5防治对策

荧光假单胞菌作为一种环境污染菌,日常生活中要注意冰箱中保存的饮用水、乳制品、蛋类等是否受污染;在临床床上,要注意血液及血制品被荧光假单胞菌污染。

参考文献

[1] 孙广正, 姚拓, 赵桂琴, 等. 荧光假单胞菌防治植物病害研究现状与展望. 草业学报. 2015, 24: 174-190.

[2] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=12458.

[3] Scales BS, Dickson RP, LiPuma JJ et al. Microbiology, genomics, and clinical significance of the Pseudomonas fluorescens species complex, an unappreciated colonizer of humans. Clinical Microbiology Reviews, 2014, 27: 927-948.

[4] 刘静聪, 冯立芳, 吴诗媛 等. 比较基因组学分析鱼源荧光假单胞菌的致腐和适应性. 水产学报. 2023, 47: 079812.

[5] 高琳, 陈万义, 任婧. 食品中荧光假单胞菌的危害及其快速检测方法研究进展. 食品工业科技, 2015, 36: 373-377.

[6] 李振林. 微生物学及检验技术. 广州: 广东科技出版社, 1997.

[7] 胡冰雪, 舒沿沿, 潘道东 等. 荧光假单胞菌、沙门氏菌和单增李斯特菌多重PCR检测方法的建立. 食品科学, 2016, 37: 209-214.

[8] Feazel LM, Baumgartner LK, Peterson KL et al. Opportunistic pathogens enriched in showerhead biofilms. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, 106: 16393-16399.

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