百日咳杆菌（Bordetella pertussis）
物种名：百日咳杆菌
拉丁学名：Bordetella pertussis
分类学地位：细菌界Bacteria；假单胞菌门Pseudomonadota；
β-变形菌纲BetaProteobacteria；伯克霍尔德菌目Burkholderiale；
产碱杆菌科Alcaligenaceae；鲍特菌属Bordetella
百日咳杆菌（Bordetella pertussis），又称百日咳鲍特菌，人类是其唯一宿主，无动物、昆虫宿主或媒介存在。百日咳杆菌可以引起百日咳，百日咳的患者是百日咳杆菌的主要来源。百日咳杆菌主要通过空气传播，通常是由直接吸入来自百日咳患者咳嗽或打喷嚏时的飞沫而感染，可引起流鼻涕、打喷嚏、咳嗽、低热等症状。
1.1生物学特性
1.1.1培养特征
百日咳杆菌为专性需氧菌。最适生长温度为37℃，pH为6.8-7.0。初次分离培养营养要求较高，常用含甘油、马铃薯、血液的鲍金（Bordet Gengou, B-G）培养基，需氧培养2-5天，形成细小、光滑、银灰色、不透明珍珠状菌落，周围有狭窄的溶血环。溶血环没有明显的界线，而是逐渐扩散消失于周围琼脂中。在含适宜营养的液体培养基中呈均匀混浊生长，管底有少量粘性沉淀[1]。
图1 百日咳杆菌在平板上的生长情况[2]
1.1.2形态学特征
该菌为卵圆形短小杆菌，平均大小为（0.5-1.5） μm×（0.2-0.5） μm，大小不一致。革兰染色为阴性，两端染色较深，无鞭毛和芽胞。光滑型菌株有荚膜和菌毛。多次传代后可出现多形性，在人工培养基上长期移种后，可形成较长或蒜状菌体[1]。
图2 百日咳杆菌显微照片
A：革兰氏染色照片[3]，B：三维成像照片[3]
1.1.3生化特征
生化反应较弱，不发酵任何糖类，但分解蔗糖和乳糖，产酸不产气，不液化明胶，不形成H2S和吲哚。氧化酶阳性，触酶70%以上菌株阳性[1]。百日咳杆菌对外界抵抗力较弱。在56℃，30分钟的条件下，或日光照射1小时可致死亡，对紫外线抵抗力弱；对一般消毒剂敏感，一般消毒剂即可将其杀灭，但在0-10℃条件下存活时间较长；干燥尘埃中可存活3天。对多粘菌素、红霉素、氨苄青霉素敏感，但对青霉素不敏感[4]。
1.2分布、传播与致病性
1.2.1分布与传播
人是百日咳杆菌的唯一已知宿主，没有证据表明存在动物或环境宿主，患者和隐性感染者为唯一传染源。从潜伏期末至发病后6周均有传染性，在卡他期和出现咳嗽前2周（约21天）传染性最强。百日咳通过空气传播，传播的主要途径是通过吸入患者排出的飞沫或空气中的呼吸道分泌物，接触感染者污染的物品很少引起传染。由于百日咳杆菌对外界因素抵抗力很弱，且只能定植于呼吸道，一般认为不能经过传染媒介间接接触而传播，但有资料表明百日咳可通过个人接触快速传播[4]。
1.2.2致病性
百日咳杆菌作为人类百日咳的病原菌，在气管和支气管粘膜上皮细胞上粘附并迅速增殖，释放多种毒素，干扰纤毛的运动功能，刺激粘膜表面细胞引起咳嗽和淋巴细胞显著增多。继之出现部分上皮细胞坏死，白细胞渗出，引起支气管周围炎和间质性肺炎，可发生继发感染引起细菌性肺炎。对于婴儿来说，伴随着百日咳传染病的感染，还会引起惊厥、肺炎、脑病等并发症。
与其致病性有关的物质除荚膜、菌毛、细胞璧LPS外，同时有多种生物活性物质，主要有不耐热毒素（HLT）、百日咳毒素（PT）和血凝素。HLT存在于细胞壁内，细胞裂解后释放为蛋白质毒素，经福马林处理，可脱毒成类毒素。能引起气管和支气管纤毛上皮细胞炎症和坏死。百日咳毒素（PT）是百日咳杆菌的包膜蛋白成分，是主要的毒力因子。由于其多重作用故有不同的命名：组织胺致敏因子（HSF）能增高小鼠对组织胺、5-羟色胺等的敏感性，与感染时呼吸道分泌物增加有关；淋巴细胞增多症促进因子（LPF）能促进白细胞、淋巴细胞增多；气管细胞毒素（TCT）使百日咳杆菌粘附于呼吸道纤毛上皮细胞，使细胞损伤导致阵发性咳嗽；腺苷酸环化酶赤素，能使巨噬细胞内的cAMP增加，抑制巨噬细胞功能。同时，百日咳杆菌所具有的菌毛血凝素（FHA）和淋巴细胞增多症血凝素，能使病人淋巴细胞增多。
根据耐热性不同，百日咳杆菌有耐热的菌体抗原（O抗原）和不耐热K抗原。O抗原（脂多糖）为鲍特菌属的共同抗原。K抗原亦称为K凝集原，包括多种凝集原，仅存在于百日咳杆菌[1]。
已证实百日咳杆菌有变异性，常发生光滑型至粗糙型的变异，即S-R变异，称为相的变异。目前将百日咳杆菌分为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种相变，这种相的变化是可逆的，可能是由于一种起作用的基因产物的密码调节所致。因此，百日咳杆菌I相菌等于S型，菌落光滑，有溶血性，细菌形态典型，有荚膜和较强的毒力和免疫原性。Ⅱ相菌和Ⅲ相菌为过渡型，菌落形态和毒力介于I-Ⅳ相菌之间。不同相的百日咳杆菌抗原性不同。一般在疾病急性期初次分离的菌为I相，在疾病晚期或多次传代后可出现Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ相变异。所以，在制备百日咳疫苗及凝集试验用菌液均应使用百日咳I相菌[4]。
1.3检测方法
（1）传统方法：通过咳碟法或鼻咽拭子法采集患者样本，接种于含青霉素G的BG培养基上，在35-37℃下培养3-7天，对生长的可疑菌落通过革兰染色（观察阴性短杆菌）、典型菌落形态（灰白色、珍珠光泽）、系列生化反应（如氧化酶阳性、不发酵糖类）以及用百日咳I相标准血清进行凝集试验来完成最终鉴定[5]。
（2）分子检测方法：针对百日咳杆菌（亦能检出霍氏鲍特菌）的IS481插入序列和针对副百日咳杆菌（亦能检出霍氏鲍特菌）的IS1001插入序列，分别设计特异性引物及带有不同荧光报告基团的分子信标探针，在同一PCR反应程序下，通过荧光信号实时监测扩增。通过比较两个靶点的检测结果（即IS481阳性而IS1001阴性判为百日咳杆菌感染），并结合内部质量控制，实现对百日咳杆菌的快速、特异诊断。该方法在57份临床样本验证中显示，其临床灵敏度高达100%，显著高于培养法和常规PCR[6]。
表1百日咳杆菌PCR引物序列
| 名称 | 序列 |
| IS481-F | 5′-TCAATAGGTGTATGACATGG-3′ |
| IS481-R | 5′-GATCAATGTCTGGACACTT-3′ |
| 探针 | 5′-FAM-GCAGGCGGCCGGATGAACACCCATAAGCCTGC-Dabcyl-3′ |
1.4典型案例
北京市某区发生一起成人百日咳聚集性感染事件，涉及4例实验室确诊病例，呈现家庭与工作场所交叉传播的“成人-成人”模式。研究发现分离的百日咳菌株对红霉素、阿奇霉素等常用抗生素表现为“绝对耐药”，且属于国内逐渐增多的ptxP3型。调查指出，成人百日咳症状不典型，易被误诊为支气管炎，强调需加强核酸检测以实现早诊断，并持续开展耐药监测以提升防控与治疗的精准性[7]。
1.5防治对策
百日咳杆菌所引起的百日咳是一种可防可控的疾病，通过提高疫苗接种率、加强个人卫生和防护措施等措施，可以有效降低疾病的发病率和传播风险。百日咳患者外出要戴外科口罩，注意咳嗽礼仪，避免传染给他人，一旦出现并发症的迹象，应及时就医并接受专业治疗。同时，对于百日咳患者的密切接触者，也应进行医学观察和预防性治疗，以防止疾病的进一步传播。治疗可用红霉素、氨苄青霉素等，抗菌治疗对早期病人和控制细菌播散效果显著[1]。
参考文献
[1] 冯树异等主编. 医学微生物学第2版. 北京医科大学: 中国协和医科大学联合出版社, 1999.
[2] Microbiology in Pictures. https://www.microbiologyinpictures.com/bacteria-photos/bordetella-pertussis-photos/bordet-gengou-agar.html.
[3] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=2121.
[4] 刁连东, 翟如芳. 疫苗应用与安全问答. 北京: 中国医药科技出版社, 2017.
[5] 中华人民共和国卫生部. 百日咳诊断标准(WS 274-2007). 2007.
[6] Templeton KE, Scheltinga SA, van der Zee A et al. Evaluation of Real-Time PCR for Detection of and Discrimination between Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis, and Bordetella holmesii for Clinical Diagnosis. Journal of Clinical Microbiology. 2003, 41.
[7] 肖雷, 王园园, 刘利君 等. 北京市某区1起成人百日咳聚集性感染调查. 中国预防医学杂志, 2025, 26: 1277-1280.