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35-37℃、最适pH 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3-5天，形成细小、光滑、隆起、有珠光色泽的菌落，周围有不清晰的溶血环^[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

百日咳杆菌为革兰阴性卵圆形短小杆菌，用甲苯胺蓝染色时两端着色较深，无鞭毛、无芽胞。毒力菌株（光滑型）有荚膜和菌毛。传代培养后形态通常呈多形性，可呈长杆状等^[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

百日咳杆菌生不发酵糖类，不产生硫化氢，不利用枸橼酸，不分解尿素，触酶阳性，氧化酶阳性。其抵抗力较弱，对紫外线敏感，日光直射60分钟可死亡，56℃加热30分钟被杀死，在干燥尘埃中存活3天；对红霉素敏感，对青霉素不敏感^[1]。

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宿主，患者是主要传染源。百日咳通过飞沫传播，主要通过吸入患者咳嗽排出的飞沫或空气中的呼吸道分泌物而传染。由于百日咳杆菌对外界抵抗力较弱，只能定植于呼吸道，一般认为不能经传染媒介间接接触传播，但可经个人密切接触快速传播^[1]。

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）和不耐热的K抗原。O抗原为脂多糖（LPS），是鲍特菌属的共同抗原；K抗原也即K凝集原，为百日咳杆菌的表面成分，仅存在于百日咳杆菌，是其特有抗原，有较好的免疫原性。K凝集原包括多种凝集因子，可据此对本菌进行血清学分型^[1]。

百日咳杆菌常发生光滑型至粗糙型的相变异，即S-R变异。百日咳鲍特菌分为4种不同的相变形态（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），其中Ⅰ相菌为S型，Ⅳ相菌为R型，Ⅱ相和Ⅲ相菌为S-R相的过渡状态。Ⅰ相菌有荚膜和菌毛，菌落光滑，毒力强，有狭窄溶血环；Ⅳ相菌荚膜和菌毛消失，无毒力；Ⅱ相和Ⅲ相菌的特点介于Ⅰ相和Ⅳ相菌之间。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。因此，制备百日咳疫苗及凝集试验用菌液均使用百日咳Ⅰ相菌^[1]。

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^[4]。

（2）分子生物学方法：Templeton等^[5]建立了基于分子信标探针的实时荧光PCR方法，用于百日咳杆菌、副百日咳杆菌和霍氏鲍特菌的快速检测与鉴别。研究分别以IS481和IS1001插入序列为靶标：IS481用于高灵敏检出百日咳杆菌相关DNA，IS1001用于辅助识别副百日咳杆菌/霍氏鲍特菌，通过两个靶标的组合结果提高判读特异性。样品核酸由200 μL临床标本提取，在同一实时PCR程序中利用不同荧光分子信标监测扩增，所用IS481引物与探针序列见表1。该方法对百日咳杆菌的分析灵敏度约为1-10 CFU/mL。在57份临床标本中，培养法、常规PCR和实时PCR分别检出8份、19份和22份阳性；以临床诊断标准比较时，实时PCR的灵敏度为100%，特异度为97%，显示出较好的快速诊断性能^[6]。需要注意的是，IS481也可见于霍氏鲍特菌，因此实际检测时宜结合其他特异靶标、临床表现和流行病学资料综合判定。

表1百日咳杆菌PCR引物序列^[5]

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^[6]。

2023年1月加拿大南阿尔伯塔宣布百日咳暴发后，Weyant等^[7]在约7个月暴发前后期间，对5个市镇（服务人口约105万）的24 h复合污水样品开展约每周一次的监测，采用qPCR定量百日咳杆菌BP283基因。研究期共识别296例百日咳病例，其中256例发生在暴发宣布后；暴发前污水样品均未检出百日咳杆菌，暴发期间有22份样品阳性，阳性率为19.8%。将5个监测点合并分析后，污水阳性与随后一周临床病例出现具有统计学关联。

1.5防治对策

百日咳是一种可通过疫苗有效预防的疾病。接种百日咳疫苗是预防本病最有效的措施，我国已将其纳入计划免疫，通过提高疫苗接种率可以有效降低本病的发病率和传播风险。本病治疗首选大环内酯类抗生素（如红霉素），抗菌治疗对早期病人效果显著，并能有效控制细菌播散。对于百日咳患者的密切接触者，也应进行预防性用药，以防止疾病的进一步传播^[1]。

参考文献

[1] 李凡, 徐志凯, 黄敏 等. 医学微生物学 第9版. 北京: 人民卫生出版社, 2018.

[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] 中华人民共和国卫生部. 百日咳诊断标准(WS 274-2007). 2007.

[5] 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.

[6] 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.

[7] Weyant RB, Gonzalez C, Wadell B et al. Wastewater-Based Surveillance of Bordetella pertussis During an Outbreak in Alberta, Canada. Antimicrobial Stewardship & Healthcare Epidemiology, 2025, 5: s133-s134.