破伤风梭菌（Clostridium tetani）

物种名：破伤风梭菌

拉丁学名：Clostridium tetani

分类学地位：细菌界Bacteria；芽孢杆菌门Bacillota；梭菌纲Clostridia；

真细菌目Eubacteriales；梭菌科Clostridiaceae；

梭菌属Clostridium

破伤风梭菌（Clostridium tetani）广泛存在于自然环境中，如土壤、水体、沉积物等。该菌可产生两种具有强致病性的外毒素：破伤风溶血毒素和破伤风痉挛毒素。当机体受外伤并且伤口被污染，或分娩时使用不洁净器械剪断脐带时，破伤风梭菌或其芽孢可侵入伤口并生长繁殖，释放外毒素，引起破伤风。

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

专性厌氧菌，最适生长温度为37℃，pH值为7.0-7.5。血平板37℃培养48小时可见β-溶血现象。在普通肉汤培养基上培养24-48小时，菌落呈质地疏松，不规则，上有羽毛状花纹，边缘呈锯齿状^[1]。

1.1.2形态学特征

本菌为革兰氏阳性大杆菌，菌体细长，大小为（0.5-1.7） μm×（2.1-18.1） μm（图1A）。有周身鞭毛、无荚膜。该菌可产生芽孢，位于菌体的顶端，呈正圆形，直径大于菌体横径，使得细菌呈鼓槌状或羽毛球拍状，为本菌的典型特征（图1B）^[1]。

图1破伤风梭菌梭菌显微照片

A：革兰氏染色照片^[2]，B：鼓槌状显微照片^[3]

1.1.3生化特征

该菌的芽孢抵抗力强，100℃加热1小时才能被完全破坏。一般不发酵糖类，对蛋白质有微弱消化作用，但该菌能液化明胶产生硫化氢，形成吲哚，不能还原硝酸盐为亚硝酸盐^[1]。

1.1.4分子生物学特征

破伤风梭菌的基因组由一条环状染色体组成，有2799250个碱基对，其中G-C含量为28.6%。这种细菌还含有一个质粒（pE88），有74082个碱基对，G-C含量为24.5%。pE88质粒由61个ORF组成，其中只有一半与已知的特定功能有关。该质粒还含有破伤风毒素（tetX）基因和编码胶原酶（colT）的毒力因子基因，这些基因与破伤风梭菌的发病机制有关^[4]。

1.2分布、传播与致病性

1.2.1分布与传播

破伤风梭菌广泛存在于自然环境以及人、畜粪便中，如土壤、水体、沉积物等。破伤风梭菌在水体中主要存在于河流、湖泊、池塘和水库等。若水体或土壤等环境中的破伤风梭菌感染人类受创伤的皮肤，极易导致人患破伤风^[5]。

1.2.2致病性

破伤风梭菌经创伤侵入机体引起破伤风。但并非所有伤口都会引起破伤风，伤口的厌氧微环境是破伤风梭菌感染致病的重要条件。如伤口窄而深，混有污染物；坏死组织多、局部组织缺血；同时伴有需氧或兼性厌氧菌混合感染，均易造成厌氧环境。在疾病初期，患者伤口局部肌肉痉挛，出现流口水、出汗和易激动等现象，典型的临床症状是由于咀嚼肌痉挛而出现的牙关紧闭和苦笑面容，及躯干和四肢肌肉强直而呈现特有的角弓反张体征。病人最终因呼吸肌痉挛造成呼吸困难窒息而死^[5]。

破伤风梭菌可分泌两种外毒素^[6]：①对氧敏感的破伤风溶血毒素（telanospasmin），其特性与链球菌溶血素O相似；②由质粒编码的破伤风痉挛毒素（tetanospasmin），是破伤风梭菌的主要致病物质。该毒素属于神经毒素，毒性极强，在目前已知的外毒素中，破伤风痉挛毒素毒性仅次于肉毒毒素。

破伤风梭菌只在局部增殖，一般不进入血液，而其产生的破伤风痉挛毒素可进入血液引起毒血症。具体过程为：毒素在局部产生后，由末梢神经沿轴突从神经纤维间隙至脊髓前角神经细胞，上达脑干。也可经淋巴吸收，通过血液到达中枢神经。毒素对脑干和脊髓前角运动神经细胞有高度的亲和力，可以阻止抑制性神经介质的释放，从而破坏上下神经元之间的正常抑制性冲动的传递，使肌肉活动的兴奋与抑制失调，导致伸肌、屈肌同时强烈收缩而呈强直性痉挛^[6]。

1.3检测方法

（1）传统方法：通常在实验室检测中，可以对组织样本进行普通肉汤培养，观察菌落形态，随后挑取单菌落进行染色镜检，观察细菌形态，破伤风梭菌的典型特征为其芽孢呈鼓槌状或羽毛球拍状。

（2）环介导恒温扩增法：李蒙^[7]等人以破伤风梭菌痉挛毒素基因为靶基因设计LAMP引物，提取细菌DNA后在65℃恒温扩增60 min，经特异性、灵敏度及临床样本验证，建立了特异性强、灵敏度达1×10¹ CFU/mL、可肉眼判读的破伤风梭菌快速LAMP检测方法，适用于现场快速检验。

表1 破伤风梭菌LAMP引物序列

名称	序列
F3	5′-CACATTGTAGGTTATCCGAAAG-3′
B3	5′-GCCTATTTGACCATTATGGGT-3′
FIP	5′-AGAGGGATACCTGGGGCATTATAAGGAAAT GCCTTTAATAATCTTGA-3′
BIP	5′-TGGAAGCAGTAAAATTGCGTGATTCCTAAAGATGCATCTTTATCATCA-3′

1.4典型案例

一名79岁女性因手指微小伤口结痂后感染破伤风，Shirokawa等研究者从其手指痂皮及劳作农场的土壤中均分离检出破伤风梭菌，经小鼠生物学试验与PCR检测证实存在破伤风毒素，为全球首例从痂皮中分离到破伤风梭菌的破伤风病例^[8]。

1.5防治对策

日常生活中受伤后应注意清洁伤口，如有需要，应手术清创失活和坏死的组织。通过接种破伤风类毒素疫苗进行主动免疫是预防破伤风的关键。除此以外，也可采用青霉素、四环素、克林霉素、红霉素和万古霉素等抗生素对破伤风进行治疗。

参考文献

[1] 邢秀玲. 病原生物学与免疫学. 郑州: 河南科学技术出版社, 2019.

[2] MicrobeWiki. https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Clostridium_tetani.

[3] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=14348.

[4] Bruggemann H, Baumer S, Fricke WF et al. The genome sequence of Clostridium tetani, the causative agent of tetanus disease. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2003, 100: 1316-1321.

[5] Parija SC. Textbook of Microbiology and Immunology. Springer, 2023.

[6] Hussein MF. Infectious Diseases of Dromedary Camels. Springer, 2021.

[7] 李蒙, 刘萍, 吴佳燕 等. 基于环介导恒温扩增法快速检测破伤风梭菌. 国际检验医学杂志, 2011, 32: 1924-1926.

[8] Shirokawa M, Shibuya Y, Mitsusada M et al. Tetanus Case Isolating Clostridium tetani from Scab. Journal of the Japanese Association for Acute Medicine, 2008, 19: 279-282.