绿脓杆菌
绿脓杆菌 | |
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科学分类 | |
域: | 细菌域 Bacteria |
门: | 假单胞菌门 Pseudomonadota |
纲: | γ-变形菌纲 Gammaproteobacteria |
目: | 假单胞菌目 Pseudomonadales |
科: | 假单胞菌科 Pseudomonadaceae |
属: | 假单胞菌属 Pseudomonas |
种: | 绿脓杆菌 P. aeruginosa
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二名法 | |
Pseudomonas aeruginosa (Schroeter, 1872) Migula, 1900
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模式菌株 | |
RH 815 = ATCC 10145 = ATCC 10145-U = CCEB 481 = CCUG 551 = CCUG 28447 = CCUG 29297 = CFBP 2466 = CIP 100720 = DSM 50071 = IBCS 277 = IFO (now NBRC) 12689 = JCM 5962 = LMG 1242 = NCCB 76039 = NCIB (now NCIMB) 8295 = NCTC 10332 = NRRL B-771 = VKM B-588 |
绿脓杆菌,又称铜绿假单胞菌(学名:Pseudomonas aeruginosa),是一种革兰氏阴性菌、好氧、呈长棒形的细菌,只有单向的运动性。[1]它是一种机会性感染细菌,且对植物亦是机会性感染的。[2]
与其他假单胞菌属的细菌一样,绿脓杆菌分泌多种的色素,包括绿脓菌素(呈青色)、萤光素(呈萤光黄色)及绿脓菌红素(呈啡红色)。假单胞菌属培养基P就是用作增加绿脓菌素及绿脓菌红素的生产,而假单胞菌属培养基F就是加强萤光素的生成。[3]
绿脓杆菌的特征是它那如珠母般的外形及在试管内的葡萄气味。临床确认绿脓杆菌的方法是在于绿脓菌素及萤光素的生成,且在42℃的环境下生长的能力。绿脓杆菌在柴油及航空燃料中仍能生长,更被称为“氢碳分解菌”,能引发微生物腐蚀作用。它会产生一种暗色的凝胶垫,一般被误解为藻类。
名称由来
绿脓杆菌的学名是Pseudomonas aeruginosa,当中的Pseudomonas是由希腊语的pseudo及monas所组成,意即虚假的单元,是早期微生物学用作描述病菌的。而Aeruginosa则是铜绿(即铜的氧化物),正好表达了这种细菌所产生的青色色素。绿脓菌素的生物合成是以群体效应来调控,就像充满囊肿性纤维化病人肺部绿脓杆菌的生物膜一样。
病因
绿脓杆菌是一种令免疫受损的机会性感染病原,一般影响肺部及泌尿道,或造成烧伤、伤口及其他血液感染,如败血病。[4]虽然很不常有,但绿脓杆菌亦会造成肺炎。[5]在隐形眼镜清洁不完全的状况下也有机会造成眼睛角膜感染。在很多与呼吸器有关的肺炎研究中指出,绿脓杆菌是其中一种需要隔绝的细菌。[6]绿脓菌素(pyocyanin)-一种蓝绿色的有毒代谢物,就是绿脓杆菌的致病因子之一,且在氧化应激下能使秀丽隐杆线虫死亡,但是有研究指水杨酸能抑制绿脓菌素的生成。[7] 10%在医院感染的病症都是由绿脓杆菌所引致的。囊肿性纤维化病人的肺部是最先感染绿脓杆菌的一群。在缺乏适当处理食水质素下,它亦是引致皮肤炎的其中一种细菌。它也是造成烧伤感染最普遍的细菌。
主要致病因子[8]
- 绿脓菌素(Pyocyanin):抑制纤毛活动,且可扩散至细胞内导致氧化应激,使细胞死亡。
- 脂多糖(Lipopolysaccharide, LPS):促发炎细胞激素产生(TLR4感知),可导致血管内皮损伤甚至弥漫性血管内凝血(DIC)。
- 弹性蛋白酶(Elastase):分解组织胶原蛋白,破坏间隙促进细菌扩散。
- 磷脂酶C(Phospholipase C):水解细胞膜磷脂酰胆碱(Phosphatidylcholine),使细胞破裂,可导致β溶血(β-Hemolysis)。
- 外毒素A(Exotoxin A):最主要致病因子,属于A-B毒素,B亚基结合目标细胞表面HB-EGF内吞后,A亚基将NAD的ADP-Ribose转移至真核延伸因子-2 (Eukaryotic Elongation Factor-2)上(也就是ADP-核糖基化),使tRNA无法将氨基酸接至胜肽链上,阻止蛋白质合成,最终导致细胞死亡。
实验室检测
绿脓杆菌的黏液菌株最常由囊性纤维化患者的肺组织中分离出来。绿脓杆菌可以在多种培养基上培植出黄绿或黄棕色的菌落,包括非选择性的血琼脂和选择性的马康基氏琼脂(只能培植革兰氏阴性菌)。检测绿脓杆菌主要是基于一系列的生化及诊断学测试。绿脓杆菌常带特征性水果味,此可作为实验室及临床诊断绿脓杆菌感染的线索。[9]
绿脓杆菌会产生抑制细胞蛋白质的合成作用的外毒素A(exotoxin A),并且会产生损害人类鼻纤毛功能和破坏呼吸道上皮的绿脓菌素(pyocyanin),这种蓝色色素也是吞噬细胞的促炎因子之一。此外,绿脓杆菌还会产生其他三种可溶性蛋白──细胞毒素(25kDa),又称为杀白细胞素(leucocidine)〉和两种溶血素,一个是磷脂酶(phospholipase),另一个是卵磷脂酶(lecithinase)。绿脓杆菌产生的黏液外多糖(mucoid exopolysaccharide)称为藻酸盐(alginate),其黏液会形成生物膜,协助细菌附着,使宿主的防御机制无法攻击细菌,如淋巴细胞、巨噬细胞、呼吸道的纤毛作用、抗体或补体作用。藻酸盐也是甘露糖醛酸(mannuronic acid)和葡萄糖醛酸(glucuronic acid)的重复聚合物[10]。
而目前已知不带毒力作用的萤光嗜铁素Pyoverdine和绿脓菌素(Pyocyanin)结合,在紫外光(Woods light)激发下,
出现绿脓杆菌特异性的亮绿色萤光,培养基所含的Cetrimide具选择性
可抑制部分G(+)及G(-)菌生长,而氯化镁和硫酸钾可帮助Pyoverdine产生。[11]
目前在临床上,也可使用MALDI-TOF-MS进行快速鉴定。[12]
治疗
绿脓杆菌经常会从有菌的环境(如口腔棉棒、痰或其他)下,虽不是感染,但只是定植。从这些有菌的环境中隔离绿脓杆菌须特别小心,而在进行前须得微生物学家或传染病学专家的意见。一般来说治疗是不需要的。
当绿脓杆菌从无菌环境(血液或骨骼)中隔离时,须小心地处理,及差不多每次也需要接受治疗。
绿脓杆菌天生对大部分抗生素有抗药性,而且能快速地产生抗药性突变。一般结合两种抗生素(氨基糖苷类抗生素,β-内酰胺类抗生素或喹诺酮类抗生素)采用进取的抗菌治疗。[9] 一般治疗须由实验室敏感性协助治疗,而非只凭经验选择抗生素的种类。若已经使用了抗生素,其繁殖情况必须尽力了解及经常检讨抗生素的效用。
能有效对抗绿脓杆菌的抗生素包括:
- 氨基糖苷类抗生素(庆大霉素、丁胺卡那霉素、妥布霉素、阿米卡星等)
- 部分喹诺酮类抗菌药(环丙沙星及左氧氟沙星,但不包括莫西沙星)
- 部分第三代(头孢哌酮、头孢他啶)及第四、第五代头孢菌素(头孢吡肟、头孢洛林等)以及头孢菌素复方制剂(头孢哌酮舒巴坦钠)
- 哌拉西林、替卡西林、羧苄西林、磺苄西林、阿洛西林、美洛西林、阿帕西林、卡茚西林、卡非西林(绿脓杆菌本质上能抵抗所有其他的青霉素类抗生素)
- 碳青霉烯(多利培南、美罗培南、亚胺培南、亚胺培南/西司他汀、帕尼培南、比阿培南,但不包括厄他培南)
- 氨曲南、卡芦莫南
- 多粘菌素类抗生素
- 磺胺嘧啶银(仅局部皮肤用药)
由于临床上绿脓杆菌全身感染患者(尤其是重症患者)一般为混合感染,故一般治疗全身感染时优先使用头孢菌素复方制剂(如头孢哌酮舒巴坦钠)或碳青霉烯(如亚胺培南/西司他汀)来确保抗菌谱能覆盖大部分致病菌,若样本检测出耐药绿脓杆菌菌株,则加用氨基糖苷类抗生素(一般是阿米卡星)或喹诺酮类(一般采用环丙沙星),若仍然耐药,则改用多粘菌素B。单环β内酰胺类抗生素和抗绿脓杆菌青霉素类则应用于局部轻症感染(如泌尿系统感染等)。
参考
- ^ Ryan KJ; Ray CG (editors). Sherris Medical Microbiology 4th ed. McGraw Hill. 2004. ISBN 978-0-8385-8529-0.
- ^ Iglewski BH. Pseudomonas. In: Baron's Medical Microbiology (Barron S et al, eds.) 4th ed. Univ of Texas Medical Branch. 1996. (via NCBI Bookshelf) ISBN 978-0-9631172-1-2.
- ^ King EO, Ward MK, Raney DE. Two simple media for the demonstration of pyocyanin and fluorescin.. J Lab Clin Med. 1954, 44 (2): 301–7. PMID 13184240.
- ^ Todar's Online Textbook of Bacteriology. [2006-10-13]. (原始内容存档于2006-10-09).
- ^ Fine; et al. Prognosis and outcomes of patients with community-acquired pneumonia. A meta-analysis. JAMA. 1996, 275: 134.
- ^ Diekema DJ; et al. Trends in antimicrobial susceptibility of bacterial pathogens isolated from patients with bloodstream infections in the USA, Canada and Latin America. Clin Infect Dis. 1999, 29: 595.
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- ^ Newman, John W.; Floyd, Rachel V.; Fothergill, Joanne L. The contribution of Pseudomonas aeruginosa virulence factors and host factors in the establishment of urinary tract infections. FEMS Microbiology Letters. 2017-08-15, 364 (15) [2019-11-03]. ISSN 0378-1097. doi:10.1093/femsle/fnx124. (原始内容存档于2019-11-16) (英语).
- ^ 9.0 9.1 Harvey, R.A. Champe P.C., Fisher B.D.(2007). Microbiology Lippincott's Williams & Wilkins
- ^ {吴俊忠、吴雪霞、周以正、周如文、胡文熙、洪贵香、孙培伦等十七人. 临床微生物学 细菌与霉菌学 第七版第一次印刷.台北市: 五南图书出版股份有限公司.2019年10月: 198. ISBN 978-957-763-609-6}
- ^ Oxoid - Product Detail. www.oxoid.com. [2019-11-03]. (原始内容存档于2019-11-11).
- ^ Cabrolier, Nadège; Sauget, Marlène; Bertrand, Xavier; Hocquet, Didier. Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization–Time of Flight Mass Spectrometry Identifies Pseudomonas aeruginosa High-Risk Clones. Journal of Clinical Microbiology. 2015-04-01, 53 (4): 1395–1398 [2019-11-03]. ISSN 0095-1137. PMID 25653397. doi:10.1128/JCM.00210-15. (原始内容存档于2019-11-03) (英语).