流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)
物种名:流感嗜血杆菌
拉丁学名:Haemophilus influenzae
分类学地位: 细菌界Bacteria;假单胞菌门Pseudomonadota;
γ‐变形菌纲Gammaproteobacteria;巴斯德氏菌目Pasteurellales;
巴斯德氏菌科Pasteurellaceae; 嗜血杆菌属Haemophilus
流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)是嗜血杆菌属中对人有致病性的常见细菌,通常寄生于人的上呼吸道中,可以外源性侵入引起感染,也可以在人类鼻咽部定植成为条件致病菌[1],可引起儿童上呼吸道感染、肺炎、中耳炎及成人慢性阻塞性肺疾病急性加重,亦可引起败血症、脑膜炎等严重感染[2]。
1.1生物学特性
1.1.1培养特征
流感嗜血杆菌的菌落在巧克力培养基上一般呈现多形态、无芽孢、无鞭毛、革兰阴性小杆菌的特点[3]。在培养18-24小时后,形成的菌落呈圆形、光滑、湿润、边缘整齐,呈露滴状,颜色为无色透明或微小,不溶血。随着培养时间的延长,48小时后形成的菌落可能变为灰白色且较大(图1B)[4]。
此外,流感嗜血杆菌在金黄色葡萄球菌周围生长的菌落较大,距离较远的菌落较小,这种现象称为“卫星现象”[5]。
B
图1 流感嗜血杆菌在不同培养基上的培养结果
AAAA
A: 流感嗜血杆菌在血平板上的特征[6],B: 流感嗜血杆菌在巧克力平板上的特征[7]
1.1.2形态学特
流感嗜血杆菌属于革兰阴性菌,具有无鞭毛、无芽孢、多形态等特点[3]。在显微镜下观察时,这种细菌通常呈现为短小的杆菌或丝状的形态,大小约为0.3-0.4 μm × 1.5 μm(图2)[4]。有时,在急性感染标本中,流感嗜血杆菌也可能呈小球杆菌的形态。此外,流感嗜血杆菌是一种需氧或兼性厌氧的微生物,不具备运动能力。新鲜感染病灶中标本涂片染色呈形态一致的小球杆状;在恢复期病灶或者人工培养物涂片则呈球杆状、长杆状、丝状等多形态[5]。

图2 流感嗜血杆菌的细胞形态
A: 流感嗜血杆菌在扫描电镜下的照片[8],B: 流感嗜血杆菌在显微镜下的照片[9]
C: 流感嗜血杆菌的革兰氏染色结果[10],D: 流感嗜血杆菌的抗酸性染色结果[11]
1.1.3生化特征
流感嗜血杆菌具有多种酶系统,可以分解多种物质。具体来说,流感嗜血杆菌能分解葡萄糖,不发酵乳糖、甘露醇,对半乳糖、果糖、麦芽糖的发酵不稳定[12, 13]。
流感嗜血杆菌在生长过程中,能够产生和分解一些独特的物质,其中最重要的是生长因子X和V[14]。
生长因子X(也称为原卟啉IX或正铁血红素):这是流感嗜血杆菌在生长过程中必需的一种生长因子,能够帮助细菌在宿主体内生存和繁殖[14]。
生长因子V(也称为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,简称为NAD):这是另一种对流感嗜血杆菌生长至关重要的生长因子[14]。
此外,流感嗜血杆菌在代谢过程中,还会产生一些其他的代谢产物,如氨、硫化氢等。这些代谢产物可以帮助细菌适应不同的环境,维持其生命活动[12]。
1.1.4分子生物学特征
毒力因子:荚膜是流感嗜血杆菌的主要毒力因子,具有抗吞噬作用。根据流感嗜血杆菌是否存在荚膜可将其分为荚膜型和无荚膜型[15]。
荚膜型:荚膜多糖抗原是流感嗜血杆菌的主要抗原,具有型特异性,据此可将流感嗜血杆菌分为a-f共6个血清型,其中b型致病力最强,也是引起儿童感染最常见的血清型。目前可接种的HI疫苗是Hib疫苗,对预防Hib感染有免疫保护作用[16]。
无荚膜型:无荚膜型又称为不定型流感嗜血杆菌(NTHi),在上呼吸道正常菌群中的大部分流感嗜血杆菌为无荚膜型。需要注意的是,NTHi在鼻咽部定植过程中很容易在不同毒株间发生大片段DNA交换而获得新的毒力因子(如荚膜、黏附素、脂多糖和外膜蛋白等),导致菌株侵袭力增强,并可抵御人体的杀菌作用,从而具备引起侵袭性感染的能力。因此目前NTHi已取代Hib成为流感嗜血杆菌感染的主要亚型,尚无预防NTHi感染的疫苗产品[17]。
1.2分布、传播与致病性
1.2.1分布与传播
流感嗜血杆菌是一种没有运动力的革兰氏阴性杆菌,通常寄生于人体的上呼吸道中,是引起原发性化脓性感染和呼吸道继发感染的常见病原体之一。
流感嗜血杆菌主要寄生于人体的鼻咽部,特别是儿童的鼻咽部携带率较高[18]。此外,流感嗜血杆菌也可寄生于眼结膜、阴道粘膜等部位,引起相应部位的病变。
流感嗜血杆菌主要通过空气飞沫传播,如咳嗽、打喷嚏等方式将细菌传播给周围人群。此外,直接接触感染者的分泌物,如唾液、鼻涕、阴道分泌物等,也可导致细菌的传播。孕妇在分娩前如果感染流感嗜血杆菌,也可能通过产道将细菌传播给新生儿。
需要注意的是,流感嗜血杆菌在干燥的环境中生存能力较弱,对常用的消毒剂敏感,容易被杀死。因此,保持良好的个人卫生和环境卫生,加强通风换气,避免与感染者密切接触,可以有效预防流感嗜血杆菌的传播。
1.2.2致病性
大部份流感嗜血杆菌都是机会性感染细菌,即它们会在寄主体内生存而不引起任何疾病,但当某一些因素(如病毒感染或免疫力下降)出现后则会引发病症。流感嗜血杆菌一般有六种菌株,称为a型、b型(又称乙型)、c型、d型、e型及f型。
由流感嗜血杆菌自然产生的疾病只会在人类出现。在婴儿及孩童中,乙型流感嗜血杆菌会引致菌血病症及急性细菌性脑膜炎。偶尔地它会引致蜂窝组织炎、骨髓炎及关节感染。自从1990年开始,美国使用Hib结合型疫苗(b型流感嗜血杆菌疫苗)后,Hib病症的患病率减少至每十万名儿童有1.3名儿童感染。但是,Hib仍然是发展中国家引致婴儿及儿童下呼吸道疾病的主因。没有荚膜的流感嗜血杆菌会引致儿童的耳朵感染(如中耳炎)、眼睛感染(结膜炎)及鼻窦炎,并且联带肺炎[19]。
Hib肺炎通常发生于1岁左右儿童。大多数病人发病前有感冒,50%左右早期出现胸腔积液。菌血症和脓胸不常见。大部分受无荚膜菌株感染的成年人产生类似其他细菌性肺炎的支气管肺炎。
1.3检测方法
(1)传统检测方法:传统培养鉴定多用于临床样本,也可扩展到环境或食品相关样本的污染筛查,常用步骤包括巧克力平板培养、X/V因子依赖试验、卫星现象观察及生化鉴定等。
(2)分子生物学方法:实时荧光定量PCR(qPCR)因灵敏度高、特异性强和检测速度快,已广泛用于痰液、鼻咽分泌物、脑脊液、血液等医学样本的快速检测,也可用于环境样本中该菌DNA的核酸筛查[20-22]。流感嗜血杆菌qPCR的基本步骤通常为:先对样本进行预处理并提取DNA;随后配制含特异性引物、探针、PCR预混液和模板DNA的反应体系;再在实时荧光PCR仪上进行扩增;最后依据Ct值和扩增曲线判定结果。常用靶基因包括ompP6、hpd以及bexA/cap基因簇。其中,ompP6和hpd常用于流感嗜血杆菌种水平检测,bexA/cap则主要用于荚膜型,尤其是b型流感嗜血杆菌(Hib)的快速识别与分型[20, 22-24]。
hpd(proteinD)是目前应用较多的qPCR靶标之一。公开文献中常见的hpd#1引物探针组为:前向引物5′-AGATTGGAAAGAAACACAAGAAAAAGA-3′,反向引物5’-CACCATCGGCATATTTAACCACT-3′,探针5′-AAACATCCAATCGTAATTATAGTTTACCCAATAACCC-3′;另一组hpd#3引物探针为:前向引物5′-GGTTAAATATGCCGATGGTGTTG-3′,反向引物5′-TGCATCTTTACGCACGGTGTA-3′,探针5′-TTGTGTACACTCCGTTGGTAAAAGAACTTGCAC-3′[25]。这两组探针体系被用于流感嗜血杆菌与近缘种的分子区分,其中hpd#3的检测灵敏度可低于10copies/reaction[25]。
1.4典型案例
流感嗜血杆菌并非典型水传播病原体,其传播主要依赖呼吸道飞沫和密切接触,尤其在婴幼儿、老年人及免疫功能低下人群中更易引起感染[14]。在疫苗广泛应用前,b型流感嗜血杆菌(Hib)曾是儿童侵袭性感染的重要病原,可导致脑膜炎、肺炎、会厌炎及菌血症等严重疾病。文献报道,Hib在儿童聚集环境中可经带菌者传播,并迅速在易感儿童中造成病例聚集[26]。
随着Hib疫苗的推广,Hib相关侵袭性感染已明显下降,但无荚膜型流感嗜血杆菌(NTHi)逐渐成为重要致病亚型。NTHi主要引起中耳炎、鼻窦炎及下呼吸道感染,在慢性基础疾病患者和免疫功能低下人群中还可导致更严重的侵袭性感染[27]。这一变化提示,流感嗜血杆菌感染的防控重点应放在疫苗接种、呼吸道传播阻断及高危人群的早期识别与治疗上。
1.5防治对策
从水资源污染的角度,预防和控制流感嗜血杆菌的感染需要采取以下措施:
(1)加强水质监测和检测:定期对饮用水和地表水进行监测和检测,确保水中的细菌、病毒、寄生虫等微生物指标符合安全标准。一旦发现水质不合格,应该及时采取措施进行治理和改善。
(2)源头治理:加强工业废水、农业污水等污染源的治理,减少污水排放,从源头上预防水资源的污染。加强对排污企业的监管和管理,严格遵守环保法规和标准,确保企业的污水治理设施正常运行,达标排放。
(3)改善环境卫生:加强水体的清洁和保洁工作,定期清理河道、水库等水域的垃圾和污染物,保持水体的清洁和卫生。同时,应该加强水生动植物的养殖管理,减少水体中的细菌和病毒的滋生和传播。
(4)提高公众的环保意识和健康意识:通过宣传和教育等途径,提高公众对水资源保护和健康的认识和理解,增强公众的环保意识和健康意识。鼓励公众自觉地保护水资源,避免接触被污染的水体,注意个人卫生和环境卫生。
(5)建立健全法律法规和标准体系:制定和完善与水资源保护相关的法律法规和标准体系,为水资源的保护和管理提供法律保障和支持。加大对违法排污企业的处罚力度,强化执法力度,确保水资源的可持续利用和保护。
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