粪普雷沃菌(Prevotella copri

粪普雷沃菌Prevotella copri,隶属于革兰氏阴性菌,是非运动性、杆状、单细胞,可在厌氧条件下生长。Prevotella是一个大属,包括50多个不同的物种。大多数可以从口腔和肠道中分离出来。普雷沃氏菌属存在于人类中,帮助分解蛋白质和碳水化合物食物。也可作为条件致病菌,引起牙周和牙齿、肠道炎症、类风湿性关节炎、细菌性阴道炎等问题。寄生在口腔、女性生殖道等部位的正常菌群,仅次于脆弱类杆菌。是一种常见的条件致病菌,可引起内源性感染和混合感染,女性生殖道及口腔感染较为多见。

4.1生物学特性

4.1.1培养特征

粪普雷沃菌最适生长温度为37℃,但有些菌株在25℃或47℃也能够生长。培养基选用哥伦比亚血平板,在37℃,厌氧条件下培养2-3天。在显微镜下呈现多形态杆菌,不产芽孢,不运动。

图1粪普雷沃菌显微镜照片

图2粪普雷沃菌培养照片

4.1.2形态学特征

本群细菌的形态大同小异,涂片检查为G-球杆状,成双或短链,两端钝圆,有浓染和空泡。呈多形性。无鞭毛、芽胞和荚膜[2]。为专性厌氧菌。在厌氧平板上生长良好,经2~3d培养后,菌落为圆形凸起、呈β—溶血。菌落初形成时为灰白色,5~7d转为黑色。生长时需氯化血红素和维生素K,故在培养基中加入这两种物质可促进生长。

图3粪普雷沃菌斜面培养照片

a .

c.

4.1.3生化特征

普雷沃氏菌可以激活 TLR2受体诱导Th17 细胞极化,从而引发炎症反应。此外,由普雷沃菌介导的肠道黏膜炎症反应可以增加肠道通透性和促进细菌移位,从而加重和促进全身炎症[3]

普雷沃氏菌对纤维素、蛋白质的生物降解发挥重要作用。此外,瘤胃内的普雷沃氏菌不仅具有可选择性地降解可溶性葡萄糖酸和吸收利用可溶性淀粉多糖等,还可选择性迅速分解可溶性植物细胞壁多糖酸盐和选择性降解植物果胶,但目前并不能完全迅速降解纤维素[4]。普雷沃氏菌具有分解还原糖体的特殊能力,在葡萄糖肉汤培养基生长分化过程中,易分解形成沉淀,其细胞形状主要呈光滑线状或线状形。在任何富含游离氨基酸和小链肽类的培养条件下,普雷沃氏菌菌株均能够正常生长。普雷沃氏菌萌发的菌丝发酵的最舒适温度在37°C左右,主要的发酵降解产物有吲哚乙酸等。但由于普雷沃氏菌吸收利用游离氨基酸的能力较弱,吲哚乙酸试验也呈现阴性,从而抑制产生神经鞘脂。

纤维不能轻易被瘤胃内的普雷沃氏菌直接降解,但如果将普雷沃氏菌体与纤维诱降解细菌进行共同诱导培养,可以迅速提高对纤维素多糖诱降解的破坏能力,更有效地利用纤维木聚糖体和果胶。

4.2分布、传播与致病性

4.2.1 分布与传播

最新研究已经将普雷沃氏菌丰度的增加与局部和全身性疾病联系起来,包括牙周炎、细菌性阴道病、类风湿性关节炎、代谢紊乱和低级别全身性炎症。

(1)肠道炎症

Prevotella intestinalis 定殖导致微生物群代谢变化,减少IL-18的产生,从而加剧肠道炎症,并可能导致全身自身免疫。

(2)IBS-D

肠易激综合征 (IBS) 是一种慢性功能性胃肠道疾病,IBS-D是腹泻性,是 IBS 最主要的亚型。

(3)类风湿关节炎

未经治疗的类风湿关节炎患者和类风湿关节炎患者的一级亲属中发现了Prevotella copri的增加。

(4)肥胖

普雷沃氏菌的高丰度不仅与肥胖有关,还与非糖尿病患者的BMI指数、胰岛素抵抗、高血压和非酒精性脂肪性肝显著相关。

(5)口腔中有许多问题与普雷沃氏菌直接相关,如妊娠牙龈炎、急性坏死性溃疡性牙龈炎和成人牙周炎等。

(6)阴道微生物群的稳定是女性健康的重要组成因素。一旦阴道中的微生物失衡就会出现细菌性阴道炎。普雷沃氏菌是常见的阴道共生菌。但是阴道粘膜普雷沃氏菌的增多与细菌性阴道病有关。这种细菌会破坏阴道的酸度,使得阴道更容易受到感染。

4.2.2 致病性

普雷沃氏菌可以通过结合或附着在上皮细胞以外的其他细菌上定植,在以前感染的区域产生更大的感染。

肠易激综合征 (IBS) 是一种慢性功能性胃肠道疾病,IBS-D是腹泻性,是 IBS 最主要的亚型。肠道菌群的改变与内脏超敏反应的增加有关,富含普雷沃氏菌可能与 IBS-D 的高风险呈正相关。普雷沃氏菌已被证实具有发酵和利用复杂多糖所必需的酶和基因簇(后面会详细介绍)。普雷沃氏菌可能与其他菌群相互作用,通过促进碳水化合物发酵,诱发内脏超敏反应,加剧IBS症状。

普雷沃氏菌含有在黏液蛋白降解中起重要作用的酶,可能导致肠道通透性增加。普雷沃氏菌与促炎功能有关。用普雷沃氏菌治疗小鼠可加重结肠炎。

图3 普雷沃菌与人类健康研究现状[3]

4.3检测方法

(1)TaqMan探针实时荧光定量 PCR检测拟杆菌:普雷沃氏菌属群。

依据拟杆菌属普雷沃氏菌属内种的16S rDNA基因序列设计拟杆菌属普雷沃氏菌属特异引物上游引物为5 -GA1TrAGATACCCTGGTAGTCC-3 和下游引物为 5 -CATGCAGCACC1TrCACAA-3 ,扩增片段大小268 bp,以回肠内容物的 DNA为模板做常规PCR,并对产物测序。

图4 拟杆菌属-普雷沃氏菌属 16SrDNA常规 PCR产物及纯化产物电泳图

(2)全自动细菌鉴定仪鉴定、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser de-sorption/ionization time of flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)鉴定、16S核糖体核糖核酸(16S ribo-some ribonucleic acid,16S rRNA)基因测序鉴定和宏基因二代测序(metagenomic next-generation sequencing,mNGS)鉴定等。

图 5 韦荣氏球菌种间 rpo B 部分序列的相似程度

图6 韦永氏球菌属的鉴别特征[6 ]

4.4典型案例

患者24岁,男性,因“咳嗽、咳痰1周”于2019年9月29日入院。患者1周前无明显诱因出现咳嗽、咳痰,咳白色黏痰、量少,伴口干、胸痛。曾至我院呼吸科门诊就诊,查C反应蛋白(CRP) 70.17 mg/L,白细胞15.74×109/L、嗜中性粒细胞百分比82.9%;胸片(2019年9月23日)提示:右肺下叶背段及左肺上叶见片状、斑片状高密度影,右肺为著,边界欠清,考虑双肺炎症。门诊予“头孢硫脒1.5 g/qd”抗感染治疗。后症状无明显缓解,再次至我院呼吸科门诊就诊。复查胸部CT (2019年9月26日)提示:左肺上叶及右肺下叶可见多发结节状、片状高密度影,边界不清,可见多发空洞形成,并可见空气支气管征,考虑双肺多发感染,对比2019年9月23日胸片,病灶吸收不明显(图1A)。门诊拟“肺部感染”收入我科。既往2周前患者曾患牙周炎,经对症治疗后好转。入院查体:体温(T) 36.6°C,脉搏(P) 96次/min,呼吸(R) 20次/ min,血压(BP) 112/75 mmHg (1 cmH2O=0.098 kPa)。咽不红,扁桃体无肿大。语颤对称,双下肺叩诊呈浊音,双下肺可闻及少量湿性啰音。入院后查:CRP 41.41mg/L,白细胞10.50×109/L、嗜中性粒细胞百分比78.0%,血沉87mm/h;痰涂片+培养未见明显异常。于2019年9月30日完善纤维支气管镜检查+支气管肺泡灌洗。肺泡灌洗液送宏基因二代测序,结果提示:普雷沃菌、韦荣球菌属、嗜血杆菌属(副流感嗜血杆菌)检出率分别是58.01%、20.64%、15.44%。考虑普雷沃菌感染[7]

图7 患者治疗前后肺部CT影像[ 7]

4.5防治对策

(1)对氨基青霉素、头孢菌素、卡那霉素和万古霉素耐药,而对甲硝唑霉素、利福平和新霉素敏感。

(2)医院应加强全体医务人员对防治粪普雷沃氏菌的认识,并进行相关知识培训和指导, 掌握感染该菌的消毒、隔离、防护以及合理使用抗生素等预防和控制方法。

(3)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,防治对水环境造成污染,致病微生物大量繁殖。

参考文献

[1] 钟晨瑜,蔡珂丹. 2021. 短链脂肪酸在慢性肾脏病中作用及机制的研究进展.中国病理生理杂志,10(10):1900-1904.

[2] Prevotella copri is associated with carboplatin-induced gut toxicity. Cell Death Dis 10, 714 ,2019.

[3]李宗岩,胡云霏,赵昌会等.肠道普雷沃菌与人类相关疾病关系研究进展[J].中国微生态学杂志,2024,36(01):100-104.

[4] 赵欣雅,田雨佳,陈星星,刘鼎阔,胡鹏程.普雷沃氏菌在瘤胃内的作用与代谢机制研究进展.饲料研究,2023,46(14):151-153

[5] Gut microbiota in 2015: Prevotella in the gut: choose carefully .Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2016, 13: 69-70.

[6] 张丽萍,王康宁.不同品种猪肠道拟杆菌属-普雷沃氏菌属群实时荧光定量分析.中国畜牧杂志,2009,45(7):50-54

[7]曾桂星,蔡兴东,刘升明.宏基因二代测序鉴定普雷沃菌肺部感染一例.海南医学,2021,32(2):267-268