肉毒杆菌 – 水环境常见致病生物图谱系统

1.肉毒杆菌（Clostridium botulinum）

物种名：肉毒杆菌

拉丁学名：Clostridium botulinum

分类学地位： 细菌界Bacteria；厚壁菌门Firmicutes；梭菌纲Clostridia；真杆菌目Eubacteriales；梭菌科Clostridiaceae；梭菌属Clostridium

肉毒梭菌(Clostridium botulinum)，隶属于厌氧性梭状芽孢杆菌属，具有该菌属的基本特性，即厌氧性的杆状菌，形成芽孢，芽孢比繁殖体宽，呈梭状，新鲜培养基的培养物革兰氏染色为阳性。主要存在于土壤中，在厌氧环境下能产生毒性极强的肉毒毒素而引起疾病，最常见的为食源性肉毒中毒和婴儿肉毒中毒。

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

在普通固体培养基上，形成类圆形菌落，表面呈半透明、颗粒状、边缘不整齐、向外扩散、呈绒毛网状，且常常扩散成菌苔。在血平板上，出现与菌落几乎等大或者较大的溶血环。在乳糖卵黄牛奶平板上，菌落下培养基为乳浊，菌落表面及周围形成彩虹薄层，不分解乳糖；分解蛋白的菌株，菌落周围出现透明环^[1]。

肉毒杆菌在有氧环境中、低于4℃或pH<4.5条件下不生长。只有在厌氧、低盐、偏酸的特殊条件下，才可生长繁殖并产生肉毒毒素。其中，具有蛋白分解功能的肉毒杆菌最适产毒培养温度为37℃，不具有蛋白分解功能的菌株最适产毒培养温度为30℃，甚至在3~4℃的低温条件下也可产生肉毒毒素。

1.1.2形态学特征

肉毒梭菌为多形态细菌，约为1μm×4~6μm的大杆菌，两侧平行，两端钝圆，直杆状或稍弯曲，有鞭毛，无荚膜，芽孢为椭圆形，位于次极端或偶有位于中央^[2]，常见很多游离芽孢，有时形成长丝状或链状，有时能见到舟形、带把柄的柠檬形、蛇样线状、染色较深的球茎状，这些属于退化型^[3]。当菌体开始形成芽孢时，常常伴随着自溶现象，可见到阴影形。肉毒梭菌具有4~8根周生性鞭毛，运动迟缓，没有荚膜^[4]。

肉毒梭菌芽孢一般于15℃开始发育，适宜生长和产生毒素温度为25~35℃，培养基的最适pH为6.0~8.2。其所有菌株在45℃以上都受到抑制，80℃经20 min可被杀死，但其芽孢的耐热力很强，干热180℃ 5~15 min可杀死芽孢。分解蛋白型的肉毒梭菌芽孢比非蛋白分解型的肉毒梭菌芽孢对热具有更强的抵抗力，如分解蛋白的A型肉毒梭菌芽孢加热100℃ 360 min或120℃ 4 min方可被灭活，而分解糖的E型肉毒梭菌芽孢80℃ 20 min就能被杀灭^[1]。

图1 肉毒梭菌显微照片^[12]

1.1.3生化特征

在厌氧环境中，肉毒杆菌可以发酵碳水化合物，如葡萄糖、麦芽糖和蔗糖等，产生酸和气体（如氢、二氧化碳和甲烷）。此外，肉毒杆菌也能利用一些氨基酸作为氮源，如谷氨酸、天门冬氨酸和苯丙氨酸等。同时，肉毒杆菌还能分解脂肪，产生脂肪酸和甘油。

1.1.4 分子生物学特征

（1）毒力因子

肉毒杆菌的毒力因子主要包括肉毒毒素。肉毒毒素是肉毒梭菌产生的外毒素，根据其抗原性的不同分为A、B、C、D、E、F、G7种血清型^[5][6]，其中自然存在的A、B、E和F型毒素能够造成人类中毒，C、D型则常引起动物中毒，G型引起人类中毒的报道较少^[7]。A型毒性最强，其小鼠致死剂量介于0.1~1ng/kg，而低达0.1~1μg的毒素就可导致成人中毒死亡，其毒性是有机磷类神经毒剂沙林的10万倍。

肉毒毒素在酸性条件下比较稳定，对碱反应比较敏感，易被碱和热破坏，暴露于日光下亦可迅速失去毒力。A型肉毒毒素经60℃加热2 min，几乎完全被破坏，而B、E二型毒素要经70℃加热2 min才能被破坏，C、D二型毒素对热的抵抗更强，C型毒素要经过90℃加热2 min才能完全破坏。但是，只要煮沸1 min或75℃加热5~10 min各型毒素都能被完全破坏。

（2）婴儿肉毒中毒

肉毒中毒根据发生的途径可将其分为3种不同的类型：食物携带型中毒、创伤型中毒和婴儿肉毒中毒^[8]。其中婴儿肉毒中毒最为普遍。

婴儿一旦摄取含有梭状肉毒杆菌芽孢的食物，就很可能会引起肉毒中毒。和年龄稍大的孩子和成人不同，1岁以下的婴儿体内还没有形成完好的肠道菌群——优质菌群来抵抗肉毒杆菌芽孢的侵袭。当宝宝摄取了被污染的食物之后，肉毒杆菌芽孢就会立刻攻占肠道, 芽孢本身没有毒，但会在婴儿的肠内发芽，释放肉毒杆菌毒素，随即进入血液，从而导致神经麻痹^[9][10]。到了12个月左右，宝宝体内渐渐形成与成人相似的肠道菌群，就可以有效地阻隔梭状肉毒杆菌。因此，应鼓励母乳喂养，预防婴儿型肉毒中毒的发生。研究表明，婴儿在经历营养变更的时候，也容易引发肉毒中毒，比如由母乳转为配方奶粉喂养，或者在添加辅食的时候。

婴儿肉毒中毒的治疗是帮助通气呼吸、维持营养等支持疗法，给予抗生素和抗毒素不但无效，可能还有害。因为使用抗生素后可致肠内大量的肉毒杆菌突然死亡，导致毒素释放并在短期内被大量吸收，从而加重病情。

1.2分布、传播与致病性

1.2.1 分布与传播

肉毒杆菌是一种广泛分布于土壤、水、动物粪便及厌氧环境中的细菌，可在缺氧的环境下生存。肉毒杆菌的传播途径主要包括食物传播、呼吸道传播和伤口感染等。在食物传播中，肉毒杆菌可污染肉类、鱼类、豆类、奶类和罐头食品等，食用这些被污染的食物可能导致感染。在呼吸道传播中，肉毒杆菌可存在于尘埃中，吸入后可能导致感染。此外，肉毒杆菌也能通过伤口感染人体，特别是在伤口处理不当或使用污染的敷料时。

肉毒杆菌的传播需要特定的环境条件，如缺氧和酸性环境等，因此在日常生活中，避免食品和伤口污染以及注意个人卫生和环境卫生是预防肉毒杆菌感染的重要措施。此外，对于可疑的食品或水源，应进行彻底的检测和处理，以避免疾病的传播。

1.2.2 致病性

肉毒杆菌是一种致命病菌，在繁殖过程中分泌肉毒毒素，该种毒素是已知的最剧毒物，可抑制胆碱能神经末梢释放乙酰胆碱，导致肌肉松弛型麻痹。人们食入和吸收这种毒素后，神经系统将遭到破坏，出现眼睑下垂、复视、斜视、吞咽困难、头晕、呼吸困难和肌肉乏力等症状，严重者可因呼吸麻痹而死亡。

肉毒杆菌主要通过食物传播，尤其是未妥善保存的罐装食物。在缺氧的环境下，肉毒杆菌可以大量繁殖并产生肉毒毒素。当人们食用被肉毒毒素污染的食物后，毒素会进入消化道并被吸收进入血液，从而对人体造成危害。

1.2.3 耐药性

肉毒杆菌的耐药性主要与其产生的一种蛋白质——肉毒毒素有关。当肉毒杆菌将这种蛋白质认定为外部物质（即抗原）时，会产生与之抗衡的物质（即抗体）。这种抗体的产生会降低肉毒毒素的毒性，从而使肉毒杆菌对这种毒素产生耐药性。

肉毒杆菌的耐药性在全球范围内的出现概率为7%。如果累积使用过量或短期内反复注射，也可能会产生耐药性。据研究，当注射肉毒杆菌的总量累积超过300U，或者在3个月内连续使用超过100U时，产生耐药性的可能性就会提高。同时，如果两次注射之间的时间间隔太短，也可能会促使耐药性的产生。

1.3检测方法

（1）免疫学检测法 (Immunoassay, IA) 是利用抗原抗体反应检测标本中微量物质的方法，是目前肉毒毒素检测领域应用最为广泛的检测方法，主要包括反向间接血凝法 (RPHA) 、反向乳胶凝集实验 (RPLA) 、毛细管扩散及更加灵敏的凝集试验、放射免疫法 (RIA) 和酶联免疫吸附法 (ELISA)

图2 肉毒梭菌实时荧光定量PCR扩增曲线图(生科原)^[12]

（2）分子生物学技术：聚合酶链反应 (PCR) 技术是近年来发展的一类快速诊断及定型肉毒毒素的实验方法，主要包括普通PCR、基因探针杂交PCR、多聚PCR、荧光定量PCR和免疫PCR等，特点是灵敏度高，有大量杂菌存在时也不产生干扰。与传统方法相比，PCR技术准确性高、操作简单、易于自动化^[11]。

1.4典型案例

2007年河北、山西两省发生多起肉毒梭菌食物中毒事件。据介绍，在石家庄市乾丰食品有限公司、石家庄市东光食品厂、石家庄市独一家食品有限公司、定州市新宗食品有限公司、饶阳县健民食品厂生产的“肉疙瘩”火腿肠中检出肉毒毒素。后经证实，发生在河北、山西两省的肉毒梭菌食物中毒事件与“肉疙瘩”火腿肠有关。为了避免类似事件在其他地区再次发生，省卫生厅要求，各餐饮单位不得采购和加工“肉疙瘩”火腿肠，并要求各地卫生行政部门立即组织对经营“肉疙瘩”火腿肠的违法行为进行查处。

2013年8月3日，全球最大的乳制品加工企业新西兰恒天然集团对外宣布，旗下部分产品可能含有肉毒杆菌，受污染的乳制品产品可能被用于婴儿配方奶粉、成长奶粉和运动型饮料的生产，影响包括3个中国企业在内的8家客户。这一震惊全世界的消息再次使肉毒杆菌及毒素走进了大众的视线，8月9日北京国家质检总局计划将肉毒杆菌加入进口奶粉的必检项目。

1.5防治对策

（1）保持食品卫生：食品企业应加强食品卫生管理，确保食品原料新鲜、无毒，防止食品被肉毒杆菌污染。同时，家庭生活中也应注意食品卫生，避免食用过期变质的食品。

（2）煮熟食物：肉毒杆菌在高温下容易失活，因此应将食物彻底煮熟后再食用。特别是罐装食品，在使用前应充分加热，以杀灭肉毒杆菌。

（3）避免食用自制发酵食品：自制发酵食品容易受到杂菌污染，包括肉毒杆菌。因此，应尽可能避免食用自制发酵食品，尤其是没有经过专业制作的自制的发酵豆制品、谷物制品等。

（4）注意伤口处理：对于任何开放性伤口或创口，应及时清洁和消毒，避免肉毒杆菌感染。同时，对于破损的皮肤也应该及时处理，以防毒素的产生。

（5）注射疫苗：针对肉毒杆菌的疫苗已经问世，可以通过注射疫苗来提高人体对肉毒杆菌的免疫力。

参考文献