白喉桿菌

菌類的一種

徠白喉桿菌(Corynebacterium diphtheriae)是引起小兒白喉的病原菌,屬於棒狀桿菌屬(Corynebacterium)。棒狀桿菌種類較多,包括白喉桿菌和類白喉桿菌。類白喉桿菌為非致病菌,常見的有假白喉桿菌,結膜乾燥桿菌、潰瘍桿菌和痤瘡桿菌等。本章介紹白喉桿菌。

生物學性狀


形態染色

菌體大小為(0.3~0.8μm)×(1~5μm),細長稍彎,粗細不一,菌體一端或兩端排列呈棒狀,排列不規則,常呈L、V、X、T等字形或排成柵欄狀。革蘭氏染色陽性,無莢膜、鞭毛,不產生芽胞;用美蘭液染色菌體著色不均勻,常呈著色深的顆粒;用奈瑟氏染色菌體染成黃褐色,一端或二端染成藍色或深藍色顆粒,稱為異染顆粒(Metachromatic granules),其主要成分是磷酸鹽核糖核酸,是本菌形態特徵之一。

培養特性

白喉棒桿菌
白喉棒桿菌
白喉桿菌為需氧菌兼性厭氧菌,最適溫度為37℃,最適PH為7.2~7.8,在 含血液、血清或雞蛋的培養基上生長良好。菌落呈灰白色、光滑、圓形凸起,在含有0.033%亞碲酸鉀血清培養基上生長繁殖能吸收碲鹽,並還原為金屬碲,使菌落呈黑色,為本屬其他棒狀桿菌共同特點。且亞碲酸鉀能抑制標本中其他細菌的生長,故亞碲酸鉀血瓊脂平板可作為棒狀選擇培養基。根據在此培養基上白喉桿菌落的特點及生化反應,可將白喉桿菌區分為重型(Gravis)、中間型(Intermedus)和輕型(Mitis)三型,三型白喉桿菌的分佈有所不同,常隨地區和年份有別,有流行病學意義。

生化反應

可分解葡萄糖和麥芽糖產酸;某些菌株可分解澱粉和糖原,但不產氣。

變異

白喉桿菌形態、菌落和毒力均可發生變異。菌落可由S型變為R型。無毒株被帶毒素基因的β-棒狀桿菌噬菌體所感染而成為溶原性細菌時,便可產生白喉毒素,並可隨細胞分裂而遺傳給子代細菌。

抵抗力

對濕熱的抵抗力不強,對一般消毒劑敏感。60℃經10分鐘或煮沸迅速被殺死,1%石炭酸中經1分鐘死亡,但對乾燥、寒冷和日光的抵抗力較其他無芽孢的細菌為強,在日常物品、食品及衣服上能生存多日,本菌對青霉素和常用抗生素比較敏感。

致病和免疫


致病性

本菌的致病物質主要是白喉毒素。白喉毒素是含有兩個二硫鍵多肽鏈,分子量為62,000。經蛋白酶水解后,可分為A和B兩個片段,中間仍由二硫鍵聯接。B片段,無酶活性,但能與宿主易感細胞表面特異性受體結合,並通過易位作用使A片段進入細胞。A片段具有酶活性,能將氧化型煙醯胺腺嘌呤二核苷(NAD+)水解為煙醯胺及腺嘌呤二磷酸核糖(ADPR)兩部分,並催化延伸因子-2(Elongation factor-2,EF-2)與ADPR共價結合,使EF-2失去轉位活性,從而中止肽-tRNA及mRNA在核糖體上由受位轉移至供位,肽鏈不能延長,細胞蛋白質合成受阻,細胞死亡,病變產生。
僅攜帶β-棒狀桿菌噬菌體的溶源性白喉桿菌才能產生外毒素,因為白喉毒素就是β棒狀桿菌噬體毒素基因(tox+)編碼的蛋白質。tox+基因的表達與菌體無機鐵含量密切相關,鐵含量適量時, tox+基因表達,否則不表達。
白喉桿菌尚產生一些侵襲性物質,如類似於結核桿菌的索狀因子(Cord factor),能破壞細胞的線粒體膜,導致呼吸和氧化磷酸化作用受到抑制。
白喉桿菌
白喉桿菌
白喉的傳染源是白喉病人及恢復期帶菌者。本菌存在於假膜及鼻咽腔或鼻分泌物內,經飛沫、污染物品或飲食而傳播。白喉桿菌侵入易感者上呼吸道,通常在咽部粘膜生長繁殖,並分泌外毒素及侵襲性物質,引起局部炎症和全身中毒癥狀。局部粘膜上皮細胞發生壞死,血管擴張,粒細胞浸潤及纖維滲出,因此形成灰白色膜狀物,稱為假膜(Pseudomembrane),若病損進一步擴展至喉部或氣管內,可引起呼吸道阻塞,甚至窒息。儘管細菌一般不侵入血流,但外毒素可被吸收入血,迅速與易感組織細胞結合,使心肌、肝、腎和腎上腺等發生退行性病變,並可侵犯齶肌和咽肌的周圍神經細胞,臨床上出現心肌炎和軟齶麻痹、聲嘶、腎上腺機能障礙,血壓下降等癥狀。本菌偶有侵害眼結膜、外耳道、陰道和皮膚傷口等處,也可形成假膜。

免疫性

白喉徠病後有較強的免疫力,主要是機體能產生中和白喉外毒素的抗體(lgG)。1~5歲易感性最高,5歲以上易感性逐漸下降,成人絕大多數由於隱性感染或預防接種,已獲得免疫力。
錫克氏試驗(Schick''''s test)用於測定人體對白喉有無免疫力,確定是否需要預防接種。方法是在左前臂屈側皮內注射0.1ml白喉毒素(含1/50的豚鼠最小致死量),同樣在右前臂屈側皮內注射對照毒素(加熱80℃經5分鐘破壞其毒性)0.1ml,作為對照。陰性反應,兩側注射處都沒有出現紅暈或浸潤,表露機體對白喉有免疫力。陽性反應,左側注射處24~36小時后,出現圓形微隆起紅暈,逐漸形成紅腫硬塊,至第四天達最高峰,直徑達1~2cm,7~14日後反應逐漸消退,而對照側沒有反應,表示對白喉沒有免疫力。假陽性反應,表示既有免疫力,又有變態反應。混合反應,表示機體對白喉毒素沒有抗毒免疫力,但對毒素蛋白則有變態反應,應注意區別。

微生物學診斷


臨床上疑似白喉的病人不必等待檢驗結果,應立即給予抗毒素和抗生素治療。但對於白喉流行期的首例病人應做微生物學檢驗予以證實。
直接染色鏡檢
白喉棒狀桿菌
白喉棒狀桿菌
用棉拭採取假膜邊緣部滲出物,塗片,用奈瑟氏染色或美蘭染色,鏡檢有 無含異染顆粒的棒狀桿菌。結合臨床癥狀,可作出初步診斷。確診必須通過細菌培養並進行毒力試驗。
凝固血清棉拭培養法
將沾有馬或牛血清的棉拭子放在無菌試管內,經8~10磅蒸氣滅菌20~30分鐘,並使血清凝固,且此凝固血清棉拭採取病人咽部標本,置37℃培養8~10小時后,直接塗片鏡檢。此法可作為大量檢查時快速培養診斷之用。
培養檢查
將棉試檢材接種於雞蛋斜面或Loeffer''''s血清凝固斜面培養基及亞碲酸鉀平板培養基上,置37℃培養,待斜面或平板上長出典型的灰色疑菌落,挑取轉種到雞蛋呀或血清斜面進行分離培養,以供進一步形態染色或毒力試驗鑒定。
毒力試驗
1.豚鼠試驗 取體重250g 豚鼠2隻,其中一隻試驗前12小時,由腹腔注射白喉抗毒素250~500單位,供做對照。然後對照。然後各於皮下注射48小時的培養液2ml,若於2~4天注射抗毒素的豚鼠死亡,而對照豚鼠存活,便證明所試驗菌株為有毒白喉桿菌。
2.體外試驗
①瓊脂平板獨立試驗 又稱E平板試驗,將浸有白喉抗毒素的無菌濾紙條貼在含20%馬血清的瓊脂平板上,然後沿濾紙條垂直方向劃線接種待測細菌,同時也接種已知產毒株和不產毒株做為對照。37℃培養48小時后,若待檢菌株產生白喉外毒素,則在濾紙條和劃線生長的菌苔交界外出現白色沉澱線。
②對流免疫電泳:將已知白喉抗毒素與待檢菌培養液分置瓊脂板兩孔中,通電1~2小時。若兩孔間出現白色沉澱線,表明待檢菌能產生白喉毒素,常用於大樣本量的檢測。
③SPA協同凝集試驗 將白喉抗毒素(IgG)預先吸附於金黃色葡萄球菌蛋白A(SPA)上,再加入待檢菌培養物上清液。若有白喉毒素存在,即可與SPA-IgG結合,出現可見的凝集反應。此法更為簡便,快速。

所致疾病


白喉桿菌存在於患者或帶菌者的鼻咽腔內,經飛沫或污染物品傳播。
細菌感染機體后,在鼻、咽粘膜上繁殖並分泌外毒素。局部由於細菌和毒素的作用,滲出的纖維素和白細胞及壞死組織凝固在一起,形成灰白色膜狀物,稱為假膜。由於咽、喉、氣管粘膜水腫及假膜脫落,可引起呼吸道阻塞,甚至造成窒息死亡。
細菌一般不入血,只是細菌產生的外毒素入血,並與易感組織細胞如心肌、肝、腎上腺或支配咽、齶肌等的外周神經結合,可引起細胞變性、壞死、內臟出血和神經麻痹。
臨床上表現有心肌炎、軟齶麻痹、聲嘶、腎上腺功能障礙、血壓下降等癥狀。

抗菌防治


白喉棒狀桿菌
白喉棒狀桿菌
通過革蘭氏染色法,我們發現白喉桿菌可以被染成紫色,所以白喉桿菌 屬於革蘭氏陽性菌,這在抗生素的選擇上給我們提供了依據。
在抗生素的選擇上,青霉素是首選藥物,青霉素可以通過抑制白喉桿菌細胞壁的合成而起較強殺菌、抑菌作用。一般使用時間為7~10天 用至癥狀消失和白喉桿菌培養陰轉為止。如果感染者對青霉素過敏,或應用青霉素1周后培養仍是陽性者,也可以使用紅黴素和四環素。其他抗菌藥物,比如羥氨苄青霉素、利福平等也可能有效。

特異防治


預防接種效果良好,可顯著降低發病率和病死率。6個月以上至3歲兒童應預防接種白喉類毒素、百白破三聯疫苗製劑或明礬淀白喉類毒素。8歲以上錫克氏試驗陽性者也需接種。對密切接觸過白喉病人的易感兒童,可肌內注射1000~2000單位白喉抗毒素作緊急預防,同時注射白喉類毒素以便延長免疫力。
白喉抗毒素做為特效治療製劑,應在發病早期注射足量的白喉抗毒素,一般用量為2萬~10萬單位,作肌肉注射,重者可作靜脈滴注。使用抗毒素血清之前進行皮膚試驗,防止發生異種血清過敏反應。使用抗毒素的同時,應給予抗菌治療,如用普魯卡因青霉素肌注,直至癥狀消失和白喉桿菌培養陰性為止。