索氏梭菌

1.索氏梭菌（Clostridium sordellii）

物种名：索氏梭菌

拉丁学名：Clostridium sordellii

分类学地位： 细菌界Bacteria；厚壁菌门Firmicutes；梭状芽孢杆菌纲Clostridia； 梭状芽孢杆菌目Clostridiales；梭状芽孢杆菌科Clostridiaceae； 梭状芽孢杆菌属Clostridium

索氏梭菌是一种广泛存在于自然界的厌氧性杆菌，种类繁多，一般不致病；但少数致病菌种释放的毒素引起的中毒性休克综合征（toxic shock syndrome，TSS）具有病情进展迅速、致死率高的特点^[1]，因此早期快速诊断和生物信息学分析极为关键。

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

索氏梭菌在36℃的血琼脂培养基中，在厌氧环境中观察到灰白色的小菌落，扁平，有轻微的β溶血，过氧化氢酶阴性。（图1A）^[2]。

索氏梭菌在培养48小时后，在宏观检查中，分离出直径为3-4毫米的灰白色、凸起、粗糙的菌落，形成狭窄的溶血（图1B）。

索氏梭菌在厌氧条件、EG 琼脂平板、37℃下孵育3天后的菌落（图1C）^[3]。

索氏梭菌在厌氧、35 ℃孵箱中培养48 h后观察生长情况，发现厌氧环境下血平板菌落呈扁平不规则、微黄、玻璃裂纹状外观，有特殊气味（图1D）。

图1 索氏梭菌在各种平板上的培养结果

A-血琼脂平板^[2] B-绵羊血琼脂平板^[4]

C-EG琼脂平板^[3] D-血平板^[1]

1.1.2形态学特征

索氏梭菌在血液琼脂和血液培养瓶培养的菌落进行革兰氏染色镜检，见革兰阳性杆菌与芽孢共存，杆菌长3～5μm，宽0.5μm；芽孢位于中间或次极端^[2]。索氏梭菌在EG琼脂平板上、厌氧条件下在37℃孵育3天后的菌落显微镜照片^[5]，见图2。

图2 索氏梭菌显微照片

A-索氏梭菌革兰染色在光学显微镜下照片（100x）^[2] B-索氏梭菌革兰染色在光学显微镜下照片(100x)^[2]

C-索氏梭菌在光学显微镜下照片^[5]

1.1.3生化特征

（1）酶活性：索氏梭菌在生化反应中表现出特定的酶活性。例如，它具有精氨酸双水解酶阴性、卵磷脂酶阳性、脂酶阴性和尿素酶阳性的特性。这些酶活性可以用于鉴定和区分其他微生物。

（2）碳源利用：在培养过程中，索氏梭菌不发酵某些碳源，如葡萄糖、海藻糖、阿拉伯糖、棉子糖和木糖。这一特性可以帮助研究人员在实验室条件下区分索氏梭菌与其他微生物。

（3）厌氧生长：索氏梭菌是一种专性厌氧菌，意味着它在无氧或低氧环境下生长最佳。这种厌氧特性使得索氏梭菌在感染人体时能够在缺氧的组织中繁殖，从而导致严重的感染。

（5）pH和温度适应性：索氏梭菌在pH值5.5到8.0的范围内生长最佳，培养温度通常为37℃。这一适应性使得索氏梭菌能够在不同的人体组织和器官中存活和繁殖。

（6）代谢产物：在生长过程中，索氏梭菌可能产生特定的代谢产物，如毒素和酶类。这些代谢产物对于索氏梭菌的致病机制和感染过程具有重要作用。

1.1.4 分子生物学特征

1.1.4.1 毒力因子

索氏梭菌的毒素在发病机制中的作用。索氏梭菌的致病菌株可产生多达7种已鉴定的外毒素。其中，致死毒素（lethal toxin，TcsL）和出血毒素（haemorrhagic toxin，TcsH）被认为是主要的毒力因素。其他外毒素包括氧不稳定溶血素、神经氨酸酶、脱氧核糖核酸酶、胶原酶和溶血卵磷脂酶。这些毒素在发病机制中的作用尚未得到广泛研究^[6] 。

索氏梭菌主要通过释放致命毒素、出血毒素、溶血素、磷脂酶C和神经氨酸酶等毒素引起患者全身炎症反应和凝血功能障碍；但流行病学显示，医院分离的索氏菌属通常缺少致命毒素和出血毒素等关键致病基因^[7]。有研究^[3]通过Prokka基因注释软件对索氏梭菌AM370进行全基因组分析后发现该菌株缺少致命毒素和出血毒素等关键致病基因，但含有编码溶血素、磷脂酶C和神经氨酸酶基因序列（见图3）；上述基因产生的溶血素可破坏红细胞、血管内皮细胞，继发性引起炎症反应；磷脂酶C产生的α-毒素可导致溶血和组织坏死，神经氨酸酶产生的毒力因子可能是导致该患者产生类白血病反应的原因^[8]。

1.1.4.2耐药性

由于该菌引起感染继发死亡的发生率高，尽管国外推荐采用多西环素预防性给药，但是仍然存在一定几率的耐药，文献报道克林霉素、青霉素对该菌属耐药率分别低于8.5%和6.8%，对头孢类抗菌药物均敏感仅对头孢噻吩耐药、对红霉素以及甲硝唑均显示敏感，也有文献报道推荐万古霉素治疗^[1]。

图3 索氏梭菌 CBA7122基因组环状图^[9]

注：RNA 基因（红色，rRNA；蓝色，tRNA）、正向链和反向链（根据 COG 分类着色）从外围边缘向中心标出。内圈用黄色和蓝色表示 GC 含量，GC 偏移用红色和绿色分别表示正值和负值。

1.1.4.3 16s rDNA鉴定

对索氏梭菌进行16s rDNA鉴定，以对其菌的DNA为模板PCR扩增16S rDNA。1 %琼脂糖凝胶电泳结果显示,在1500 bp左右获得单一条带(图4)。

图4 索氏梭菌的检测电泳结果

M.DL2000 DNA Marker；1.阴性对照;2.索氏梭菌ATCC 9714；3.菌株D2-2^[10]

1.2分布、传播与致病性

1.2.1 分布与传播

索氏梭菌是一种产芽孢的革兰氏阳性细菌，常见于环境中，并有一定几率定植在人体肠道和女性生殖道中（约3-4 %）。索氏梭菌引发的急性感染病例总数不多但却非常致命，其中约74%的急性感染发生在女性分娩或流产过程，致死率接近100%。其毒力因子主要包括致死毒素TcsL和出血毒素TcsH，这两种毒素均属于大梭菌毒素（Large Clostridial Toxin，LCT）家族。

关于其传播方式，索氏梭菌可以通过多种途径进入人体，如皮肤创伤、吸入或摄入被污染的食物或水。此外，对于女性来说，索氏梭菌也可能通过生殖道进入体内，特别是在分娩或流产过程中。

1.2.2 致病性

索氏梭菌是一种高致病性的革兰阳性产芽孢厌氧梭菌,常见于土壤和污水,也存在于少部分人和动物肠道及女性生殖道中。动物被索氏梭菌感染可导致肠炎。人群中索氏梭菌感染较少见,然而一旦感染,致死率接近70%。从现有报道中可见,人类被索氏梭菌感染的症状多样且非特异,比较常见的是中毒性休克、菌血症以及软组织受损,也有一些不常见症状,如类似于产气夹膜梭菌感染导致的气性坏疽和类似于艰难梭菌感染导致的假膜性肠炎等^[10]。

在人体内，索氏梭菌可能会引起一系列严重的感染，如气性坏疽、食物中毒等。这些感染通常是由于细菌进入伤口或受损组织后，在厌氧环境下迅速繁殖并释放毒素，导致组织坏死和全身中毒症状。

1.3检测方法

（1）细菌培养：将疑似含有索氏梭菌的样本接种到适合厌氧菌生长的培养基中，在厌氧环境下进行培养。观察细菌的生长情况、菌落形态和特征，以及生化反应等，以初步判断是否为Clostridium sordellii感染。

（2）生化鉴定：利用索氏梭菌的生化特性，如精氨酸双水解酶阴性、卵磷脂酶阳性、脂酶阴性、尿素酶阳性等，对培养得到的细菌进行生化鉴定，以确认是否为索氏梭菌。

（3）分子生物学检测：通过PCR（聚合酶链式反应）等分子生物学技术，检测样本中索氏梭菌的DNA或RNA，从而确定感染的存在。这种方法具有高灵敏度和特异性，可以快速准确地检测出索氏梭菌。

（4）免疫学检测：利用索氏梭菌的特异性抗原，通过免疫学方法检测样本中的抗体或抗原，从而判断感染情况。常用的免疫学检测方法包括酶联免疫吸附试验（ELISA）、免疫荧光等。

1.4典型案例

2022年，江苏省盐城市第三人民医院，收治一名以中毒性休克综合征（TSS）为主要临床表现的糖尿病患者。该患者有糖尿病病史4年，临床表现为中毒性休克综合征，白细胞总数和中性粒细胞数显著增高。厌氧血培养3 d报阳，厌氧环境下转种后形成扁平不规则菌落MALDI TOF MS联合16S rDNA序列检测确诊为索氏梭菌。

2023年，在美国加利福尼亚州的一个医院，一名45岁的妇女在剖宫产手术后出现了严重的腹痛、发热和阴道出血。经过实验室检查，她被诊断为索氏梭菌感染。患者立即接受了紧急手术治疗和敏感抗生素治疗，病情得到控制并逐渐康复。这一案例强调了及时诊断和治疗Clostridium sordellii感染的重要性，以确保患者的健康和安全。

1.5防治对策

（1）水源保护：确保水源的清洁和安全是首要任务。对可能受到工业、农业或城市污染的水域进行监测和管理，以减少细菌污染的风险。

（2）水处理：使用适当的处理技术来消除或降低Clostridium sordellii在供水中的数量。这可能包括消毒、过滤、臭氧处理等方法。

（3）水质监测：定期对供水系统进行水质监测，包括细菌学指标和其他相关参数。通过定期监测，可以及时发现污染事件并采取相应的措施。

（4）风险评估与管理：对供水系统进行风险评估，识别潜在的污染源和风险因素，并采取相应的管理措施来降低风险。

（5）应急预案：制定应急预案，以应对可能发生的Clostridium sordellii污染事件。这包括及时通知用户、采取紧急处理措施、加强水质监测等。

（6）公众教育：提高公众对水源保护和供水安全的认识，鼓励人们采取合理的用水行为，如饮用煮沸的水、避免直接饮用自来水等。

（5）公共卫生措施：加强公共卫生宣传和教育，提高公众对索氏梭菌感染的认识和防范意识。对于医疗机构，应定期进行环境消毒和监测，确保医疗安全。

参考文献

[1] 唐芹芳, 孙明忠, 傅庆萍, et al. 糖尿病患者索氏梭菌感染致中毒性休克综合征一例 [M]. 2022.

[2] BRAVO-OJEDA J, GOMEZ-QUINTERO C, PESCADOR-VARGAS L, et al. Bacteriemia por Clostridium sordellii en paciente con neoplasia gastrointestinal. Reporte de caso y revisión de literatura [J]. Infectio, 2020, (2).

[3] Colonies on EG agar plate after 3-day incubation at 37°C under anaerobic conditions. [Z]. 2024

[4] GNDZ N. Isolation of Clostridium sordellii from abomasum lesions of lambs in Turkey [J].

[5] Cells on EG agar plate after 3-day incubation at 37°C under anaerobic conditions. [Z].

[6] ALDAPE M J, BRYANT A E, STEVENS D L. Clostridium sordellii Infection: Epidemiology, Clinical Findings, and Current Perspectives on Diagnosis and Treatment [J]. Clinical Infectious Diseases, 2006, 43(11): 1436-46.

[7] H H Z Z, SA S-A R R, Y Y E E, et al. Prevalence and Antimicrobial Resistance of Paeniclostridium sordellii in Hospital Settings [J]. Antibiotics, 2021, (1).

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[9] JY J Y K K, YB Y B K K, HS H S S S, et al. Genomic Analysis of a Pathogenic Bacterium, Paeniclostridium sordellii CBA7122 Containing the Highest Number of rRNA Operons, Isolated from a Human Stool Sample [J]. Frontiers in pharmacology, 2017: 840.

[10] 张雨涵, 孙明闯, 高静, et al. 健康宠物狗粪便中分离鉴定索氏梭菌1株 [J]. 徐州医科大学学报, 2019, 39(08): 562-6.