肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）
物种名：肺炎链球菌
拉丁学名：Streptococcus pneumoniae
分类学地位：细菌界Bacteria；芽孢杆菌门Bacillota；芽孢杆菌纲Bacilli；
乳酸杆菌目Lactobacillales；链球菌科Streptococcaceae；
链球菌属Streptococcus
肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）于1881年首次由巴斯德（Louis Pasteur）及G. M. Sternberg分别在法国及美国从患者痰液中分离出。为革兰染色阳性，菌体似矛头状，成双或成短链状排列的双球菌，有毒株菌体外有化学成分为多糖的荚膜[1]。5%～10%正常人上呼吸道中携带此菌。有毒株是引起人类疾病的重要病原菌。肺炎链球菌在世界卫生组织（WHO）生物安全分级中为生物安全等级2级（Biosafety Level 2, BSL-2）标准[2]
1.1生物学特性
1.1.1培养特征
肺炎链球菌菌株革兰氏染色阳性，是兼性厌氧菌，营养要求高，在含有血液或血清的培养基中才能生长。最适温度37.5℃，最适pH为7.4，需要较高浓度的CO2[3]。在固体培养基上形成小圆形、隆起、表面光滑、湿润的菌落。培养初期菌落隆起呈穹隆形，随着培养时间延长，细菌产生的自溶酶裂解细菌使菌落中央凹陷，边缘隆起成“脐状”。肺炎链球菌在血琼脂平板上菌落周围形成α溶血环。培养基中加入5%-10% CO2可促进细菌的生长[4]。同时，奥普托欣（Optochin）可抑制肺炎链球菌生长[5]。
图1 肺炎链球菌在血平板上的培养结果[6]
1.1.2形态学特征
典型的肺炎链球菌为革兰染色阳性球菌，直径约1 μm。常呈双排列。有毒株在体内形成荚膜。普通染色时荚膜不着色，表现为菌体周围透明环，无鞭毛，不形成芽胞（图2）。菌体衰老时，或由于自溶酶的产生将细菌裂解后，可呈现革兰染色阴性[7]。
图2 肺炎链球菌的细胞形态特征[8]
A：肺炎链球菌的革兰氏染色结果，B：在电子显微镜下的照片
C：在显微镜下的照片，D：在扫描电镜下的照片
1.1.3生化特征
分解菊糖：菊糖是一种多糖，肺炎链球菌中的多数菌株能够分解菊糖。在36℃下培养24小时后，这些菌株会产生酸性物质，使得培养基的pH降低。这是由于细菌分解菊糖过程中会释放出酸性的代谢产物[3]。
胆汁溶解试验阳性：胆汁溶解试验是一种用于鉴别细菌的试验。在这个试验中，将细菌接种在含有胆汁的培养基上，观察细菌的生长情况。肺炎链球菌在胆汁溶解试验中呈现阳性反应，意味着它可以耐受胆汁的毒性，并在培养基上生长良好[9]。
Optochin敏感试验阳性：Optochin敏感试验是用于鉴别肺炎链球菌和草绿色链球菌的一种方法。在这个试验中，将细菌接种在含有Optochin的药物平板上，观察细菌的生长情况。肺炎链球菌对Optochin敏感，因此在Optochin敏感试验中呈现阳性反应[4]。
1.2分布、传播与致病性
1.2.1分布与传播
肺炎链球菌广泛存在于健康成人和儿童的鼻咽腔中，主要通过呼吸道飞沫传播。其传播形式较为隐匿，一个咳嗽或喷嚏就可以将带菌的飞沫散播在空气中。病菌经由鼻咽分泌物排出以飞沫方式传播，而带菌者为主要传染源，病人的传染源作用很小[10]。
儿童是肺炎链球菌感染的高风险人群，尤其是1岁以下的儿童。数据显示，亚太地区每分钟约有1名儿童死于肺炎链球菌性肺炎[11]。健康人上呼吸道具有防御屏障，通常不易发病，但一旦屏障受损，防御功能减退则可发病。如上呼吸道病毒感染可增加黏液分泌、抑制纤毛上皮的功能及吞噬细胞的作用，麻醉可减弱会厌反射以致误吸胃内容物及鼻咽含菌分泌物；心力衰竭、感染性休克、胸部外伤可使肺泡内水分积聚、支气管癌支气管扩张及肺脓肿等可引起支气管阻塞、引流不畅，均可诱发本病[12]。
肺炎链球菌的感染主要是空气飞沫传播、经皮肤伤口、内源性等途径感染。因此，一旦儿童抵抗力下降，肺炎链球菌便伺机入侵身体各个部位，除了引起肺炎以外，还会引起中耳炎、鼻窦炎、脑膜炎、菌血症等[13]。其中，肺炎链球菌性脑膜炎还可能留下耳聋、瘫痪、智力低下等严重的后遗症，严重威胁儿童的健康和生命。
1.2.2致病性
在化脓性球菌中，肺炎链球菌的致病力仅次于金黄色葡萄球菌。不同的是，到目前为止，肺炎链球菌极少对青霉素类抗生素产生耐药性。肺炎链球菌主要的致病物质是肺炎链球菌溶血素及荚膜[14]。荚膜具有抗原性，是肺炎链球菌分型的依据，也是肺炎链球菌血清分型的基础[15, 16]。此菌可引起大叶性肺炎、脑膜炎、支气管炎等疾病。
图3 肺炎链球菌的荚膜[17]
肺炎链球菌主要引起人类大叶性肺炎。部分正常人上呼吸道中携带有毒力的肺炎链球菌。由此可见呼吸道黏膜对肺炎链球菌存在很强的自然抵抗力。当出现某种降低这种抵抗功能的因素时，肺炎链球菌可引起感染。①呼吸道功能异常：病毒及其他感染性因子损伤呼吸道黏膜上皮细胞；某些异常因素（如过敏）导致黏液的过度分泌，使侵入的病原菌受到保护；各种原因导致的支气管阻塞及各种原因导致的纤毛功能损伤。②酒精及药物中毒：酒精及某些药物中毒可抑制吞噬细胞的活性及咳嗽反射，有利于病原菌的吸入。③循环系统功能异常及任何原因导致的肺充血、心功能衰竭。④其他：营养缺陷、体质虚弱、贫血、血清补体水平低下等[1]。
肺炎链球菌引起的肺炎常突然发病，表现为高热、寒战、胸膜剧烈疼痛、咳铁锈色痰。10%-20%的患者可于高热期伴发菌血症。其病理表现主要是最初肺泡内有大量纤维蛋白渗出液，继之是红细胞和白细胞向肺泡内渗出，最终导致病变部位肺组织实变。病变通常仅累及单个肺叶，故称为大叶性肺炎。如果早期使用抗生素治疗，可阻止肺实变发生。肺炎链球菌也可侵入机体其他部位，引起继发性胸膜炎、中耳炎、乳突炎、心内膜炎及化脓性脑膜炎等[1]。
1.3检测方法
（1）传统方法：细菌培养和鉴定是识别肺炎链球菌的金标准，包括增菌、分离培养和鉴定3个环节。临床实验室常将血液、脑脊液样本注入血培养瓶进行增菌，待血培养仪报阳后转种于血琼脂平板和巧克力琼脂平板；对于其他类型样本，临床实验室一般将其直接接种于血琼脂平板和巧克力琼脂平板，挑取可疑菌落行染色镜检、奥普托欣试验、全自动微生物系统GP卡鉴定或质谱鉴定。常规检测方法通常需要3～5 d，且敏感性有限，很可能延迟诊断或漏诊[18]。
- 分子生物学方法：Butler团队[19]研究建立并验证了一种多重实时荧光定量PCR方法，用于检测和定量肺炎链球菌。该方法同时靶向lytA、piaB和SP2020三个特异性基因，可有效区分肺炎链球菌与其他近缘链球菌。检测下限在呼吸道样本中低至100拷贝/mL，特异性强，与20余种常见微生物无交叉反应，适用于临床及环境样本中肺炎链球菌的快速筛查与定量。
| 靶基因 | 名称 | 序列（5’→3’） |
| lytA | 正向引物 | ACGCAATCTAGCAGATGAAGCA |
| lytA | 反向引物 | TCGTGCGTTTTAATTCCAGCT |
| lytA | 探针 | /56-FAM/TGCCGAAAA/ZEN/CGCTTGATACAGGGAG/3IABkFQ/ |
| piaB | 正向引物 | CATTGGCTTAGTAAGTGCAA |
| piaB | 反向引物 | TACTAACACAAGTTCCTGATAAGGCAAGT |
| piaB | 探针 | /5Cy3/TGTAAGCGGAAAAGCAGGCCTTACCC/3IAbRQSp/ |
| SP2020 | 正向引物 | TAAACAGTTTGCCTGTAGTCG |
| SP2020 | 反向引物 | CCCGGATATCTCTTTCTGGA |
| SP2020 | 探针 | /5Cy5/AACCTTTGT/TAO/TCTCTCTCGTGGCAGCTCAA/3IAbRQSp/ |
1.4典型案例
2009年8月至2010年2月期间，阿拉斯加州西南部一个拥有约1300名居民的地区报告了13例侵袭性肺炎链球菌病（IPD）病例。调查指出，拥挤的居住条件、家庭内多人同居一室、以及缺乏自来水（导致手部卫生状况不佳）是导致肺炎链球菌迅速社区传播的重要环境和社会因素[20]。
1.5防治对策
为了预防肺炎链球菌污染水源，我们可以采取以下一系列措施，确保水源的清洁与安全：
（1）医院废水处理：
严格处理：医院应确保废水处理系统的高效运行，通过物理、化学和生物方法，有效去除废水中的肺炎链球菌和其他病原体。
排放标准：医院废水在排放前必须达到国家和地方规定的排放标准，以减少对环境的污染。
定期监测：对医院废水进行定期监测，确保水质达标，并及时发现和处理问题。
（2）水源地保护：
划定保护区：对水源地及其周边区域划定保护区，禁止或限制在此区域内进行可能对水质造成污染的活动。
植被恢复：在水源地周边种植植被，保持水土，减少水土流失和污染物的迁移。
隔离设施：在水源地周围设置隔离设施，防止人类和动物活动对水源造成污染。
（3）水质监测：
定期检测：对水源地进行定期的水质检测，包括肺炎链球菌等微生物指标的检测。
建立预警系统：根据检测结果，建立水质预警系统，及时发现并处理水质问题。
信息公开：将水质监测结果向公众公开，提高公众对水源保护的关注度和参与度。
参考文献
[1] 陈保德. 肺炎链球菌致病的分子机理. 国外医学. 临床生物化学与检验学分册, 2002, 23: 362-364.
[2] World Health Organization. Laboratory biosafety manual, fourth edition. Geneva: World Health Organization, 2020.
[3] Ryan KJ, Ray CG. Sherris medical microbiology. 7th ed. New York: McGraw-Hill Education, 2018.
[4] Chandler LJ, Reisner BS, Woods GL et al. Comparison of four methods for identifying Streptococcus pneumoniae. Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, 2000, 37: 285-287.
[5] Gardam MA, Miller MA. Optochin revisited: defining the optimal type of blood agar for presumptive identification of Streptococcus pneumoniae. Journal of Clinical Microbiology, 1998, 36: 833-834.
[6] Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:S._pneumoniae.jpg.
[7] 邵致远, 游雪甫, 杨信怡. 肺炎链球菌自溶素研究进展. 中国医药生物技术, 2019, 14: 245-248.
[8] Michigan Department of Health and Human Services. https://www.michigan.gov/mdhhs/-/media/Project/Websites/mdhhs/CD-Conference/2025/Pneumococcus-in-the-Conjugate-Vaccine-Era.pdf.
[9] Mundy LS, Janoff EN, Schwebke KE et al. Ambiguity in the identification of Streptococcus pneumoniae. Optochin, bile solubility, quellung, and the AccuProbe DNA probe tests. American Journal of Clinical Pathology, 1998, 109: 55-61.
[10] Bogaert D, de Groot R, Hermans PWM. Streptococcus pneumoniae colonisation: the key to pneumococcal disease. The Lancet Infectious Diseases, 2004, 4: 144-154.
[11] O’Brien KL, Wolfson LJ, Watt JP et al. Burden of disease caused by Streptococcus pneumoniae in children younger than 5 years: global estimates. The Lancet, 2009, 374: 893-902.
[12] Centers for Disease Control and Prevention. https://www.cdc.gov/pneumococcal/hcp/clinical-overview/index.html.
[13] Ebruke C, Lo SW, Ethen KM et al. Factors associated with pneumococcal nasopharyngeal carriage: a systematic review. PLoS Global Public Health, 2023, 3: e0001592.
[14] 王进主. 病原生物学与免疫学. 郑州: 郑州大学出版社, 2007.
[15] 巫芮, 聂奎, 方仁东. 肺炎链球菌溶血素的研究进展. 微生物学报, 2017, 57: 333-340.
[16] Musher DM, Anderson R, Feldman C. The remarkable history of pneumococcal vaccination: an ongoing challenge. Pneumonia, 2022, 14: 5.
[17] Sohu. https://www.sohu.com/a/256417355_177393.
[18] 杨程帆, 韩亮, 李伟霞 等. 肺炎链球菌临床研究进展. 检验医学, 2026, 41: 196-201.
[19] Butler M, Breazeale G, Mwangi E et al. Development and validation of a multiplex real-time PCR assay for detection and quantification of Streptococcus pneumoniae in pediatric respiratory samples. Microbiology Spectrum, 2023, 11: e02118-23.
[20] Wenger JD, Jay D et al. Invasive pneumococcal disease in Alaskan children: impact of the seven-valent pneumococcal conjugate vaccine and the role of water supply. The Pediatric infectious disease journal,2010, 29: 251-256.