紫色色杆菌(Chromobacterium violaceum

物种名:紫色色杆菌

拉丁学名:Chromobacterium violaceum

分类学地位:细菌界Bacteria;假单胞菌门Pseudomonadota;

β-变形菌纲Betaproteobacteria;奈瑟菌目Neisseriales;

色杆菌科Chromobacteriaceae;色杆菌属Chromobacterium

紫色色杆菌(Chromobacterium violaceum)是一种革兰氏阴性、兼性厌氧及无芽孢杆菌,广泛存在于热带、亚热带的水体、土壤及植物环境中,可产生紫色杆菌素,它是紫色色杆菌产生的紫色次级代谢产物,已报道具有抗菌、抗寄生虫和抗肿瘤等生物活性,在药物开发和天然色素利用方面具有潜在价值。紫色色杆菌广泛存在于热带、亚热带地区的土壤和水环境中,可感染人类及部分动物。人类感染多与暴露于受污染水体或土壤有关,临床上可引起皮肤软组织感染、脓肿、败血症及多器官播散性感染,病死率较高;动物感染虽较少见,但已有水牛和非人灵长类动物感染报道。

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

紫色色杆菌是兼性厌氧及无芽孢杆菌。它们会生产出紫色杆菌素,能够用于抗菌、抗寄生虫和抗肿瘤等。生长温度范围10~40℃,最适生长温度为30~35℃,它们可以在营养琼脂中生长,并形成平滑及低突起的菌落,带有金属暗紫色的光泽[1]

1.1.2形态学特征

紫色色杆菌是革兰氏阴性杆菌 ,大小为(0.6-0.9)×(1.5-3.5) μm,两端钝圆,有时略呈细长弯曲。单个,偶尔成对,或伸展成短链状。无荚膜,常含有条纹或两端着色的脂类内含物。通常以单极毛和1-4根亚极毛或侧毛运动。在固体培养基上产生奶酪状的紫色菌落;该菌在血平板和M-H平板上的菌落都是蓝黑色的、圆形、中等大小、形态一致的光滑型菌落;在肉汤中,其液体表面与容器壁的接合处形成紫色环,如图1所示。

B

A

图1 紫色色杆菌形态

A:紫色色杆菌革兰氏染色培养,B:在含二氧化碳的血琼脂培养基中培养24小时[2]

1.1.3生化特征

紫色色杆菌发酵葡萄糖、海藻糖、N-乙酰葡萄糖胺及葡萄糖酸,但却不能发酵L-阿拉伯糖、D-半乳糖或D-麦芽糖。它通常氧化酶阳性,接触酶阳性,能还原硝酸盐并液化明胶[3]

1.1.4分子生物学特征

紫色色杆菌菌拥有4431个ORFs(开放读码框架),8个rRNA操纵子和98个tRNA因子[4, 5]。基因组分析显示,转录起始、延长和终止整个过程都是由5种RNA聚合酶亚基所控制。除了S22,所有核糖体蛋白的ORF均已被发现。另外,还发现了19个氨酰转移核糖核酸合成酶。

1.2分布、传播与致病性

1.2.1分布与传播

感染多发生在热带、亚热带地区,我国临近一些国家如印度、泰国、韩国等也有病例报道。由于感染该菌后,临床症状无特征性,而病程发展极为迅速。紫色色杆菌最早发现于巴西亚马孙河流域,因此巴西对该菌的研究比较广泛。据相关文献报道,在菌体内已发现部分具有致病性的毒素分子,它们可促进与宿主细胞粘连,进而分泌相关的因子,促进该菌进入细胞[5, 6]

1.2.2致病性

当人破损的皮肤或伤口接触到被紫色色杆菌污染的水或土壤后,可发生感染;人也可通过饮用被污染的水感染。感染后,病人表现为发热、腹痛、腹泻,破损伤口处形成脓肿、组织坏死。如不在48 h内进行有效的抗生素治疗,有可能迅速发展为败血症,并引起肝、脾、肾等多器官脓肿和各部分组织炎症,最终导致死亡。国外文献报道,感染紫色色杆菌后,发展为慢性肉芽肿病的死亡率为75%,发展为败血症的死亡率高达80%[7]。感染病例几乎均为婴幼儿和30岁以下的年轻患者。

1.3检测方法

(1)传统方法:紫色色杆菌在血琼脂平板、麦康凯琼脂平板或营养琼脂平板上,于35℃有氧培养18-24 h后,通常能形成凸起、光滑、有光泽的紫色至紫黑色菌落[8]。大约91%的菌株会产生这种特征性的紫色色素(紫色杆菌素),这是初步鉴定的重要线索。样本类型包括血液、痰液、脑脊液、尿液、穿刺液和脓液等。

(2)分子生物学方法:Scholz等人[9]研究针对紫色色杆菌建立多重PCR检测方法,基于其标准菌株ATCC 12472基因组,靶向III型分泌系统的prgIspaOinvGsipB四个保守毒力基因设计特异性引物。单一反应体系可同步扩增出255 bp、749 bp、1685 bp、1752 bp四种片段,对12株不同来源紫色色杆菌均呈阳性,43株近缘菌均为阴性。该方法特异性强、灵敏度达100 CFU,可快速区分紫色色杆菌与伯克霍尔德菌等近缘致病菌,适用于环境与临床样本检测。

表1 紫色色杆菌多重PCR引物序列

靶标基因 引物名称 引物序列(5’→3’)
sipB SipB-f ATGAGTGACGCAAGCGCAATCAGCC
sipB SipB-r TCAGGCGTGGCTCTGGCGCAGCAC
invG InvG-f ATGAACAAGCACCTTCTTTGCGCG
invG InvG-r TACTTGTCCTGCTGCTCGCGGTCC
spaO SpaO-f TTGAGGCTGGCATTGAGGCAGGTG
spaO SpaO-r AGGACATTGCTGCGGCAGAGCTCG
prgI PrgI-f ATGCCAGACCCGGTGAATACCC
prgI PrgI-r TTAGCGGAAGTTCTGGATGATGGC

1.4典型案例

香港特别行政区政府卫生防护中心于2005年6月3日在调查一名40岁民安队教练于5月21至22日入住屯门一个营地后死亡的事件时,在民安队营地池塘及营地附近的引水道收集水样本,水体中分离出一种名为“紫色色杆菌”的致病细菌(产紫色杆菌素,具溶血性)。后果:1名40岁健康男性接触后死亡(从皮肤感染到败血症仅48小时)[10]

2015年[11],约旦一家饮用某商店销售的过滤桶装水后,两名兄弟姐妹相继感染紫色色杆菌败血症。11岁哥哥最初因癫痫发作就医,后出现高热、呕吐、咖啡色呕吐物及代谢性酸中毒,血培养检出紫色色杆菌,最终因败血性休克死亡;5岁弟弟随后出现右颌下淋巴结肿大、腹痛、发热,虽经手术引流及抗生素治疗,仍因败血症恶化去世。后续调查从家庭购买的桶装水中分离出紫色色杆菌,确认其为感染源。该案例为中东地区首次报道的桶装水相关紫色色杆菌败血症事件,提示未妥善处理的饮用水可能存在致病菌污染风险。

Howard等[12]报道了一例免疫缺陷儿童感染紫色色杆菌后发生坏死性肺炎的病例。胸部CT显示右下肺坏死性肺炎,并伴双肺败血性结节,提示该菌可引起严重肺部感染及播散性病变。

图2 紫色色杆菌感染患儿胸部CT图[12]

A:斑片及条索(长箭头)及两肺结节及斑点,B:增结节灶(短箭头);C:结节增多

1.5防治对策

紫色色杆菌对临床上常用的青霉素及头孢菌素类抗生素有耐药性,但对氨基糖甙类、氯霉素及红霉素敏感。[13]根据药敏结果调整方案,敏感药物包括头孢哌酮/舒巴坦、左氧氟沙星、环丙沙星、亚胺培南、阿米卡星、复方新诺明等;耐药药物需避免使用(如青霉素类、头孢菌素类、氨曲南)。

国家和政府应出台相应的水生态管理法,严格管控工业废水、污水的排放,防止对水环境造成污染,致病微生物大量繁殖。定期清理家庭及社区中的积水(如花盆托盘、轮胎、沟渠),减少蚊虫滋生及细菌繁殖;接触可疑污染物后及时用肥皂和流动水清洗皮肤,伤口用碘伏或酒精消毒;医疗机构需严格执行消毒隔离制度,避免交叉感染。

参考文献

[1] Alisjahbana B, Debora J, Susandi E et al. Chromobacterium violaceum: a review of an unexpected scourge. International Journal of General Medicine, 2021, 14: 3259-3270.

[2] Microbe Canvas. https://www.microbe-canvas.com/Bacteria/gram-negative-rods/facultative-anaerobic-3/catalase-positive-3/oxidase-positive/chromobacterium-violaceum.html.

[3] 位凤芝, 崔勇, 董振浪 等. 紫色色杆菌败血症一例. 中华围产医学杂志, 2001, 4: 214-214.

[4] Reczynski-Pasa TB, Antonio RV. Energetic metabolism of Chromobacterium violaceum. Genetics and Molecular Research, 2004, 3: 162-166.

[5] Silva R, Araripe JR, Rondinelli E. Gene expression in Chromobacterium violaceum. Genetics and Molecular Research, 2004, 3: 64-75.

[6] Brito CF, Carvalho CB, Santos F. Chromobacterium violaceum genome molecular mechanisms associated with pathogenicity. Genetics and Molecular Research, 2004, 3: 148-161.

[7] Sirinavin S, Techasaensiri C, Benjaponpitak S et al. Invasive Chromobacterium violaceum infection in children: case report and review. Pediatric Infectious Disease Journal, 2005, 24: 559-561.

[8] Detcharoenyos N, Kankuntod S, Chumsing S et al. Chromobacterium violaceum isolated from pleural effusion in cat and antimicrobial susceptibility profile: a rare case report. Journal of Advanced Veterinary and Animal Research, 2025, 12: 297-302.

[9] Scholz HC, Witte A, Tomaso H et al. Detection of Chromobacterium violaceum by multiplex PCR targeting the prgI, spaO, invG, and sipB genes. Systematic and Applied Microbiology, 2006, 29: 45-48.

[10] Centre for Health Protection. https://www.chp.gov.hk/sc/features/3230.html.

[11] Al Khalifa SM, Al Khaldi T, Alqahtani MM et al. Two siblings with fatal Chromobacterium violaceum sepsis linked to drinking water. BMJ Case Reports, 2015, 2015: bcr2015210987.

[12] 马雪青, 宋晓玲. 紫色色杆菌感染致儿童败血症1例. 中华临床感染病杂志, 2022, 15: 295-297.

[13] 林栋美, 郑威, 陈晓明. 2例儿童皮肤紫色色杆菌感染的护理体会. 赣南医学院学报, 2016, 36: 303-304.

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