白喉棒状杆菌(Klebs-Löffler杆菌)-概述

的栖息地白喉杆菌

  1. 白喉杆菌在鼻咽和皮肤病变中都有发现,这实际上是白喉传播的蓄水池。
  2. 在口腔、咽喉、鼻子、皮肤和伤口也有发现。
  3. 动物不容易感染白喉。
  4. 患者在感染后3个月仍携带毒素有机体。

形态学的白喉杆菌

  1. 白喉杆菌是革兰氏+ve杆状细菌。
  2. 俱乐部的
  3. 一端或两端不规则肿胀使其呈“棒状”外观。
  4. 又细又细,又长又弯
  5. 也被称为Kleb - loeffler杆菌。
  6. 3µm ~ 5µm × 0.5µm ~ 0.8µm
  7. Non-capsulated
  8. Non-sporing
  9. Non-motile
  10. 中文字母排列,V形或L形
  11. 多形性(细菌的形状和大小的变化)
  12. 成对或成群出现,成群出现
  13. 以不同角度排列的。
  14. 形成颗粒(异色颗粒)
  15. 颗粒是能量的仓库
  16. 脂质丰富的细胞壁含有中二氨基鲜二酸、阿拉伯氨基半内酯聚合物和短链菌酸。
  17. Pili礼物
  18. 阿尔伯氏染色和庞德氏染色显示极性区域形成的变色颗粒
  19. 阿尔伯氏染色呈绿色,两极呈蓝黑色变色颗粒。
图:形态学的白喉杆菌.图片来源:疾控中心/ P.B.史密斯博士和插图画家:詹妮弗他

基因组的白喉杆菌

  1. 包含了2389个基因
  2. 蛋白质编码基因:2272
  3. 有69个结构RNA基因吗
  4. 基因组长度:2,488,635个核苷酸
  5. 87%是编码
  6. G + C含量:53%
  7. 没有质粒
  8. 包含致病性岛(PAI)

的文化对策白喉杆菌

  • 白喉杆菌在中温范围内,在简单营养琼脂和含血琼脂上生长良好。然而,在肠用琼脂制剂和上没有观察到生长MacConkey琼脂
  • 的增长C。diphtheriae在琼脂培养基上,通过将其生长在含有抑制革兰氏阴性菌的化合物如萘啶酸和硫酸粘菌素的培养基上完成。
  • 像大多数棒状杆菌,C。diphtheriae在37℃或中温范围内也能生长良好。
  • 的一些压力C。diphtheriae兼性厌氧菌在CO2纯度的浓缩铀的气氛。
  • 最重要的文化媒介用于隔离C。diphtheriae是羊血琼脂(SBA)。其他选择性培养基包括半胱氨酸-碲酸盐血琼脂(CTBA)或新鲜制备的汀斯代尔培养基。
  • 培养基中的碲酸盐抑制了其他非棒状杆菌的生长,但某些菌株的C。diphtheriae对碲酸钾敏感,需要SBA琼脂。
  • 直接培养C。diphtheriae丁斯代尔培养基是最好的培养基,但培养基的保质期短。
  • 的识别C。diphtheriae在汀斯代尔培养基上的鉴别是有效的C。diphtheriae由于细菌同时具有碲酸盐还原酶和半胱氨酸酶活性。
  • C。diphtheriae属于2类有害生物,由于产生气溶胶,在某些情况下可能需要3级密封条件进行处理。
  • 在以血清为基础的培养基上生长,如Loeffler斜培养基,产生具有多形性棒的菌落,其中一些可能是棒状的。由于末端有红紫色聚磷酸盐颗粒,细胞可能呈珠状外观。
  • 的成员C。diphtheriae根据其在不同琼脂培养基上的菌落形态,被分为四种不同的生物类型。
白喉棒状杆菌的培养特性
图:血琼脂平板(BAP)和麦克劳德生长培养基上的白喉棒状杆菌。图片来源:CDC/ W.A.克拉克博士
  • 以下是一些文化特征c . diphtheriae在不同的文化媒介上:

1.亚碲酸盐培养基

  • 不同生物型的菌落形态C。diphtheriae在碲酸盐介质上可能会有所不同。
  • C。diphtheriae生物型生物变种gravis形成暗灰色的不透明菌落,平均直径为2毫米。菌落的表面是哑光的,易碎的,当与电线接触时,容易碎成小段。
  • C。diphtheriae生物型生物var mitis产生不透明的灰色或黑色菌落,直径在1.5-2毫米之间。菌落边缘完整,表面光滑。在这种生物类型中,大小的变化是常见的。
  • C。diphtheriae生物型生物变种中间形成小的灰色有光泽的菌落,体积相对较小(直径0.5-1.0毫米)。菌落分离,表面半透明。
  • C。diphtheriaebelfanti生物型产生直径1.5-2.0毫米的灰色或黑色菌落。菌落有完整的边缘和光滑的表面。
  • 黑色的殖民地C。diphtheriae对碲酸盐琼脂是由于碲酸盐还原酶活性的细菌。此外,由于半胱氨酸酶的活性,这些也会在菌落周围产生棕色晕。

2.羊血琼脂

  • 羊血琼脂上可见小的灰色至黑色菌落。菌落的直径通常在1-2毫米之间。
  • C。diphtheriae在血琼脂上有溶血活性,不同生物型的溶血活性可能不同。
  • C。diphtheriae生物型重症病是不溶血的,因此不会引起培养基的清除。
  • 该物种的其余三个生物变种;Mitis, intermedius和belfanti产生菌落,在琼脂上显示一个小的β-溶血区。

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发病机制的白喉杆菌

  • 在自然界中,C diphtheriae在感染者或正常携带者的呼吸道、伤口或皮肤上发生。
  • 它通过飞沫或接触传播给易感人群;然后,细菌在粘膜或皮肤擦伤处生长,那些产毒的细菌开始产生毒素。
  • 白喉毒素是该病的主要毒力因子c .白喉它是一种不耐热的单链三结构域多肽(62 kDa),剂量为0.1 μg/kg体重时可致人死亡。
白喉毒素的作用机制
图:白喉毒素的作用机制。图片来源:纳雷什·昌德·夏尔马等人
  • 编码外毒素的毒素基因被引入到c . diphtheriae通过溶原性噬菌体,β-噬菌体。
  • 活性基因产物的分泌需要两个处理步骤:(1)在细菌细胞分泌过程中对Tox蛋白的前导序列进行蛋白水解裂解;(2)将毒素分子裂解为两个多肽(A和B),并由二硫键连接。
  • 毒素分子上有三个功能区:a亚基上的催化区、B亚基上的受体结合区和易位区。
  • 这种毒素的受体是肝素结合表皮生长因子,它存在于许多真核细胞的表面,特别是心脏和神经细胞。
  • 受体结构域与宿主细胞膜蛋白CD-9和肝素结合表皮生长因子(HB-EGF)结合,触发毒素通过受体介导的内吞作用进入细胞。
  • 发育中的核内体易位结构域酸化导致蛋白质通道的产生,从而促进a片段进入宿主细胞的细胞质。
  • A亚基通过使延伸因子-2 (EF-2)失活来终止宿主细胞的蛋白质合成,而延伸因子-2是真核核糖体上多肽转移RNA从受体转位到供体所必需的。
  • 毒素片段A通过催化产生游离烟酰胺和不活跃的二磷酸腺苷-核糖-EF-2复合体(adp -核基化)的反应使EF-2失活。
  • 由于EF-2的转化非常缓慢,而且在细胞中每个核糖体大约只存在一个分子,据估计,一个外毒素分子可以使细胞中整个EF-2含量失活,完全终止宿主细胞的蛋白质合成。
  • 据推测,蛋白质合成的突然停止是白喉毒素的坏死性和神经毒性作用的原因。
  • 溶原化合成毒素C diptheriae白喉毒素抑制素(DTxR)是由一种染色体编码元素调控的,该元素在高浓度铁的存在下被激活,可与毒素基因操作符结合并阻止毒素的产生。
  • 然而,低铁浓度和其他因素如渗透压、氨基酸浓度和pH值会增加毒素的产生。

临床表现白喉杆菌

呼吸白喉

  • 白喉毒素被粘膜吸收,引起上皮细胞破坏和浅表炎症反应。
  • 白喉累及呼吸道的症状在2至4天潜伏期后出现。
  • 生物体在咽部或邻近表面的上皮细胞上局部繁殖,最初由于外毒素活性而引起局部损伤。
  • 发病突然,伴有全身不适、喉咙痛、渗出性咽炎和低烧。
  • 渗出物演变成一层厚厚的假膜,由细菌、淋巴细胞、浆细胞、纤维蛋白和死细胞组成,可覆盖扁桃体、小舌和腭,并可向上延伸到鼻咽或向下到喉部
  • 颈部局部淋巴结肿大,整个颈部可明显水肿,气道扭曲,临床上常称为“牛颈”。
  • 在危重患者中,心脏(心肌坏死)和神经系统并发症(脱髓)最为显著。
  • 神经毒性与原发疾病的严重程度成正比,而原发疾病的严重程度受患者免疫力的影响。
  • 大多数严重的原发疾病患者发展为神经病变,最初局限于软腭和咽,后来涉及动眼肌和睫状体麻痹,并发展为周围神经炎。

皮肤的白喉

  • 皮肤白喉是通过与其他感染者的皮肤接触而感染的。
  • 这种微生物在皮肤上定植,并通过皮肤上的裂口进入皮下组织。
  • 丘疹先发展,然后发展成一种慢性的、不可愈合的溃疡,有时被一层灰色的膜覆盖
  • 全身症状会出现。

实验室诊断的白喉杆菌

标本

  • 在使用抗菌药物之前,必须从鼻子、喉咙或其他疑似病变处取涤纶拭子。
  • 应从任何可见膜下采集棉签。
  • 然后将棉签置于半固体传输介质中,如定制
白喉棒状杆菌的实验室诊断
图:棒状杆菌属诊断算法。图片来源:纳雷什·昌德·夏尔马等人

显微镜

  • 用碱性亚甲基蓝或革兰氏染色的切片显示典型排列的珠状棒。
  • 细胞通常含有异色颗粒(多偏磷酸酯),它被亚甲基蓝染成蓝紫色。
  • 在革兰氏染色中,观察到紫色珠棒、棱角状和栅栏状排列,形成“汉字”效果。

文化

  • 标本应接种到血琼脂平板和选择性培养基,如碲酸盐平板(如:半胱氨酸-碲酸盐血琼脂[CTBA]或改良的汀斯代尔培养基),并在37℃5% CO2中培养。
  • 血琼脂上无β溶血区。
  • 碲酸盐可以抑制大多数上呼吸道细菌和革兰氏阴性菌的生长,减少C。diphtheriae,在琼脂上产生特有的灰色到黑色。
  • 半胱氨酸的降解c . diphtheriae半胱胺酶活性在菌落周围产生棕色光晕。
  • 汀斯代尔培养基是恢复的最佳培养基C。diphtheriae在临床标本中,但保质期短,需添加马血清。

生化检测

过氧化氢酶,积极

氧化酶- -

半胱氨酸酶生产-阳性

吡嗪酰胺酶活性-阳性

碳水化合物发酵

葡萄糖-积极

麦芽糖,积极

蔗糖- -

海藻糖- - - - - - -

脲酶——负

硝酸还原-阳性

明胶液化-阴性

产毒性测试

  • 所有的隔离C。diphtheriae应该检测是否有外毒素。
  • 检测白喉毒素的金标准是通过Elek- ouchterlony免疫扩散试验(Elek试验)进行体外免疫扩散试验。
  • 另一种方法是使用基于聚合酶链式反应(PCR)的核酸扩增方法检测外毒素基因。
  • 该测试可以在临床分离株和直接在临床标本(例如,白喉膜或活检材料的拭子)中检测毒性基因。
  • 培养阳性证实PCR阳性。
  • 抗生素治疗后的培养结果为阴性,PCR检测结果为阳性,提示患者可能患有白喉。
  • 虽然这种检测是快速和特异性的,毒理基因不表达的菌株可以给出阳性信号。
  • 酶联免疫吸附法可用于临床白喉毒素的检测C白喉隔离。
  • 免疫层析条带法可在数小时内检测出白喉毒素。
  • 然而,ELISA和免疫层析法的应用并不广泛。

抗体检测

  • 当培养阴性时,测定抗毒素注射前采集的血清中白喉毒素抗体可支持诊断。

治疗白喉杆菌

  • 在进入和增殖的部位,对细菌形成的毒素,及时给予早期的特定抗毒素。
  • 抗毒素应在临床诊断白喉的当天静脉注射,不必重复。
  • 轻症患者可使用肌内注射。
  • 白喉抗毒素只会中和不与组织结合的循环毒素。
  • 抗菌药物(青霉素、大环内酯类)抑制白喉杆菌的生长。
  • 虽然这些药物对疾病过程几乎没有影响,但它们能阻止毒素的产生,并协助公共卫生工作。
  • 在清除喉咙内的杆菌方面,红霉素可能优于青霉素,特别是在治疗持续性携带者时。
  • 一些菌株对青霉素的杀菌作用是耐受的,治疗复杂的感染应包含与氨基糖苷的联系。
  • 患者应被严格隔离,由有免疫史记录的工作人员护理,每日进行血小板计数和心电图。

预防和控制白喉杆菌

  • 儿童期对白喉类毒素的积极免疫产生的抗毒素水平通常在成年前是足够的。
  • 白喉类毒素通常与破伤风类毒素(Td)联合使用,并与细胞百日咳疫苗(DaPT)单次注射,用于儿童的初步免疫(一岁、15-18个月和4-6岁三剂)。
  • 年轻成人应给予类毒素增强剂,因为产毒白喉杆菌在人群中还不够普遍,无法通过激发耐药性来刺激亚临床感染。
  • 抗毒素水平随着时间的推移而下降,许多老年人循环中的抗毒素量不足以保护他们免受白喉的感染。
  • 预防的主要目的是限制产毒白喉杆菌在人群中的分布,并保持尽可能高的主动免疫水平。
  • 卧床休息、隔离以防止继发性传播以及对呼吸性白喉患者保持开放的气道都很重要。

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