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白喉杆菌

白喉杆菌(Corynebacterium diphtheriae)是引起小儿白喉的病原菌,属于棒状杆菌属(Corynebacterium)。棒状杆菌种类较多,包括白喉杆菌和类白喉杆菌。类白喉杆菌为非致病菌,常见的有假白喉杆菌,结膜干燥杆菌、溃疡杆菌和痤疮杆菌等。本章介绍白喉杆菌。

菌体大小为(0.3~0.8μm)×(1~5μm),细长稍弯,粗细不一,菌体一端或两端排列呈棒状,排列不规则,常呈L、V、X、T等字形或排成栅栏状革兰氏染色阳性,无荚膜鞭毛,不产生芽胞;用美兰液染色菌体着色不均匀,常呈着色深的颗粒;用奈瑟氏染色菌体染成黄褐色,一端或二端染成蓝色或深蓝色颗粒,称为异染颗粒(Metachromatic granules),其主要成分是磷酸盐和核糖核酸,是本菌形态特征之一 [1]

白喉杆菌为需氧菌兼性厌氧菌,最适温度为37℃,最适PH为7.2~7.8,在含血液、血清或鸡蛋的培养基上生长良好。菌落呈灰白色、光滑、圆形凸起,在含有0.033-亚碲酸钾血清培养基上生长繁殖能吸收碲盐,并还原为金属碲,使菌落呈黑色,为本属其他棒状杆菌共同特点。且亚碲酸钾能抑制标本中其他细菌的生长,故亚碲酸钾血琼脂平板可作为棒状选择培养基。根据在此培养基上白喉杆菌落的特点及生化反应,可将白喉杆菌区分为重型(Gravis)、中间型(Intermedus)和轻型(Mitis)三型,三型白喉杆菌的分布有所不同,常随地区和年份有别,有流行病学意义。

可分解葡萄糖和麦芽糖产酸;某些菌株可分解淀粉和糖原,但不产气 [1]

白喉杆菌形态、菌落和毒力均可发生变异。菌落可由S型变为R型。无毒株被带毒素基因的β-棒状杆菌噬菌体所感染而成为溶原性细菌时,便可产生白喉毒素,并可随细胞分裂而遗传给子代细菌 [1]

对湿热的抵抗力不强,对一般消毒剂敏感。60℃经10分钟或煮沸迅速被杀死,1-石炭酸中经1分钟死亡,但对干燥、寒冷和日光的抵抗力较其他无芽孢的细菌为强,在日常物品、食品及衣服上能生存多日,本菌对青霉素和常用抗生素比较敏感。

本菌的致病物质主要是白喉毒素。白喉毒素是含有两个二硫键的多肽链,分子量为62,000。经蛋白酶水解后,可分为A和B两个片段,中间仍由二硫键联接。B片段,无酶活性,但能与宿主易感细胞表面特异性受体结合,并通过易位作用使A片段进入细胞。A片段具有酶活性,能将氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷(NAD+)水解为烟酰胺及腺嘌呤二磷酸核糖(ADPR)两部分,并催化延伸因子-2(Elongation factor-2,EF-2)与ADPR共价结合,使EF-2失去转位活性,从而中止肽-tRNA及mRNA在核糖体上由受位转移至供位,肽链不能延长,细胞蛋白质合成受阻,细胞死亡,病变产生。

仅携带β-棒状杆菌噬菌体溶源性白喉杆菌才能产生外毒素,因为白喉毒素就是β棒状杆菌噬体毒素基因(tox+)编码的蛋白质。tox+基因的表达与菌体无机铁含量密切相关,铁含量适量时, tox+基因表达,否则不表达。

白喉杆菌尚产生一些侵袭性物质,如类似于结核杆菌的索状因子(Cord factor),能破坏细胞的线粒体膜,导致呼吸和氧化磷酸化作用受到抑制。

白喉传染源是白喉病人及恢复期带菌者。本菌存在于假膜及鼻咽腔或鼻分泌物内,经飞沫、污染物品或饮食而传播。白喉杆菌侵入易感者上呼吸道,通常在咽部粘膜生长繁殖,并分泌外毒素及侵袭性物质,引起局部炎症和全身中毒症状。局部粘膜上皮细胞发生坏死,血管扩张,粒细胞浸润及纤维渗出,因此形成灰白色膜状物,称为假膜(Pseudomembrane),若病损进一步扩展至喉部或气管内,可引起呼吸道阻塞,甚至窒息。尽管细菌一般不侵入血流,但外毒素可被吸收入血,迅速与易感组织细胞结合,使心肌、肝、肾和肾上腺等发生退行性病变,并可侵犯腭肌和咽肌的周围神经细胞,临床上出现心肌炎软腭麻痹、声嘶、肾上腺机能障碍,血压下降等症状。本菌偶有侵害眼结膜外耳道、阴道和皮肤伤口等处,也可形成假膜。

白喉病后有较强的免疫力,主要是机体能产生中和白喉外毒素的抗体(lgG)。1~5岁易感性最高,5岁以上易感性逐渐下降,成人绝大多数由于隐性感染或预防接种,已获得免疫力。

锡克氏试验(Schick''''s test)用于测定人体对白喉有无免疫力,确定是否需要预防接种。方法是在左前臂屈侧皮内注射0.1ml白喉毒素(含1/50的豚鼠最小致死量),同样在右前臂屈侧皮内注射对照毒素(加热80℃经5分钟破坏其毒性)0.1ml,作为对照。阴性反应,两侧注射处都没有出现红晕或浸润,表露机体对白喉有免疫力。阳性反应,左侧注射处24~36小时后,出现圆形微隆起红晕,逐渐形成红肿硬块,至第四天达最高峰,直径达1~2cm,7~14日后反应逐渐消退,而对照侧没有反应,表示对白喉没有免疫力。假阳性反应,表示既有免疫力,又有变态反应。混合反应,表示机体对白喉毒素没有抗毒免疫力,但对毒素蛋白则有变态反应,应注意区别。

临床上疑似白喉的病人不必等待检验结果,应立即给予抗毒素和抗生素治疗。但对于白喉流行期的首例病人应做微生物学检验予以证实。

直接染色镜检

用棉拭采取假膜边缘部渗出物,涂片,用奈瑟氏染色或美兰染色,镜检有无含异染颗粒棒状杆菌。结合临床症状,可作出初步诊断。确诊必须通过细菌培养并进行毒力试验。

凝固血清棉拭培养法

将沾有马或牛血清的棉拭子放在无菌试管内,经8~10磅蒸气灭菌20~30分钟,并使血清凝固,且此凝固血清棉拭采取病人咽部标本,置37℃培养8~10小时后,直接涂片镜检。此法可作为大量检查时快速培养诊断之用。

培养检查

将棉试检材接种于鸡蛋斜面或Loeffer''''s血清凝固斜面培养基亚碲酸钾平板培养基上,置37℃培养,待斜面或平板上长出典型的灰色疑菌落,挑取转种到鸡蛋呀或血清斜面进行分离培养,以供进一步形态染色或毒力试验鉴定。

毒力试验

1.豚鼠试验 取体重250g 豚鼠2只,其中一只试验前12小时,由腹腔注射白喉抗毒素250~500单位,供做对照。然后对照。然后各于皮下注射48小时的培养液2ml,若于2~4天注射抗毒素的豚鼠死亡,而对照豚鼠存活,便证明所试验菌株为有毒白喉杆菌。

2.体外试验

琼脂平板独立试验 又称E平板试验,将浸有白喉抗毒素的无菌滤纸条贴在含20-马血清的琼脂平板上,然后沿滤纸条垂直方向划线接种待测细菌,同时也接种已知产毒株和不产毒株做为对照。37℃培养48小时后,若待检菌株产生白喉外毒素,则在滤纸条和划线生长的菌苔交界外出现白色沉淀线。

对流免疫电泳:将已知白喉抗毒素与待检菌培养液分置琼脂板两孔中,通电1~2小时。若两孔间出现白色沉淀线,表明待检菌能产生白喉毒素,常用于大样本量的检测。

③SPA协同凝集试验 将白喉抗毒素(IgG)预先吸附于金黄色葡萄球菌蛋白A(SPA)上,再加入待检菌培养物上清液。若有白喉毒素存在,即可与SPA-IgG结合,出现可见的凝集反应。此法更为简便,快速 [1]

白喉杆菌存在于患者或带菌者的鼻咽腔内,经飞沫或污染物品传播。

细菌感染机体后,在鼻、咽粘膜上繁殖并分泌外毒素。局部由于细菌和毒素的作用,渗出的纤维素和白细胞及坏死组织凝固在一起,形成灰白色膜状物,称为假膜。由于咽、喉、气管粘膜水肿及假膜脱落,可引起呼吸道阻塞,甚至造成窒息死亡。

细菌一般不入血,只是细菌产生的外毒素入血,并与易感组织细胞如心肌、肝、肾上腺或支配咽、腭肌等的外周神经结合,可引起细胞变性、坏死、内脏出血和神经麻痹。

临床上表现有心肌炎软腭麻痹、声嘶、肾上腺功能障碍、血压下降等症状。

通过革兰氏染色法,我们发现白喉杆菌可以被染成紫色,所以白喉杆菌属于革兰氏阳性菌,这在抗生素的选择上给我们提供了依据。

在抗生素的选择上,青霉素是首选药物,青霉素可以通过抑制白喉杆菌细胞壁的合成而起较强杀菌、抑菌作用。一般使用时间为7~10天 用至症状消失和白喉杆菌培养阴转为止。如果感染者对青霉素过敏,或应用青霉素1周后培养仍是阳性者,也可以使用红霉素四环素。其他抗菌药物,比如羟氨苄青霉素、利福平等也可能有效。

预防接种效果良好,可显著降低发病率和病死率。6个月以上至3岁儿童应预防接种白喉类毒素百白破三联疫苗制剂或明矾淀白喉类毒素。8岁以上锡克氏试验阳性者也需接种。对密切接触过白喉病人的易感儿童,可肌内注射1000~2000单位白喉抗毒素作紧急预防,同时注射白喉类毒素以便延长免疫力。

白喉抗毒素做为特效治疗制剂,应在发病早期注射足量的白喉抗毒素,一般用量为2万~10万单位,作肌肉注射,重者可作静脉滴注。使用抗毒素血清之前进行皮肤试验,防止发生异种血清过敏反应。使用抗毒素的同时,应给予抗菌治疗,如用普鲁卡因青霉素肌注,直至症状消失和白喉杆菌培养阴性为止。

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