第十四期 探秘病原微生物专栏丨产气荚膜梭菌

小雨飞飞

产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）——一个小小的细菌，引起的感染可是人类最严重的革兰阳性细菌感染之一，已经成为全世界严重的公共健康问题。产气荚膜梭菌引起的组织感染即使在重症监护病房经过积极的抗生素治疗，组织破坏也能迅速进展。当发展为菌血症时，其病死率超过50%，绝对是个厉害角色！下面我们就一起来认识它。

                               
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微生物学特性

产气荚膜梭菌属于梭菌属的成员之一，为革兰阳性粗大杆菌（图1）。与我们所熟悉的在空气环境中就能生长的大肠埃希菌不同，它属于厌氧菌，需要在厌氧条件下才可生长。但它又不像其他厌氧菌那么苛刻，即在微量氧的条件下也可生长，且在普通血琼脂培养基或厌氧培养基上最短6个小时就可形成菌落。由于产毒素的原因，菌落在血平板上形成双层溶血环（内环为β溶血，外环为α溶血）（图2），这是其特征之一。在卵黄平板上由于产生卵磷脂酶分解卵黄中的卵磷脂，致菌落周围出现乳白色浑浊圈，该现象可被特异性抗血清中和，称为Negler反应。产气荚膜梭菌还可在牛乳培养基中产生大量气体而形成“汹涌发酵”现象，这在该菌的鉴别上有重要作用。该菌在菌体次极端可形成直径小于菌体的卵圆形芽孢是其另一特征，但需要注意的是，该菌在机体组织及人工培养基中很少形成芽孢，在无糖培养基或不利于细菌生长的外界环境中才能形成，即需要在合适的pH值、温度、恰当比例的碳源等条件下才能形成芽孢，所以，在人体组织直接涂片极少见到芽孢。芽孢的热抵抗力很强，可以在 114℃的高温下存活 1～4 h，这也是其广泛存在、有很强传播能力的重要原因。

                               
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图1 组织标本中的产气荚膜梭菌(革兰染色，×1000）

                               
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图2 产气荚膜梭菌厌氧培养24h的菌落（厌氧布氏血平板）

                               
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毒力和致病力产气荚膜梭菌是一种人畜共患传染病病原，分布极为广泛，主要存在于土壤、污水、食物等自然环境和哺乳动物的肠道中。产气荚膜梭菌的致病因子主要是其分泌的外毒素，它可产生α、β、ε、ι、θ、肠毒素（enterotoxin，CPE）、孔形成毒素（NetB）、溶血素（PFO）等 20 余种外毒素。其中，α、β、ε、ι 是其产生的主要致死性毒素。根据菌株产生这 4 种毒素的能力不同，将产气荚膜梭菌分为 A、B、C、D、E 五种类型；2018 年，这一分型方案又将 CPE 和 NetB 阳性的 A 型菌株划分为 F 型和 G 型。A 型产气荚膜梭菌主要产生α毒素，引起人和动物气性坏疽、食物中毒等；B 型产气荚膜梭菌主要产生 α、β 和 ε 3 种毒素，主要引起新生羔羊痢疾；C 型产气荚膜梭菌主要产生α和β毒素，可引起人和禽类的坏死性肠炎，反刍动物的肠毒血症等；D 型产气荚膜梭菌主要产生α和ε毒素，可引起羔羊、绵羊、山羊、牛和灰鼠的肠毒血症；E 型产气荚膜梭菌主要产生α和ι毒素，可引起犊牛、羔羊和兔的肠毒血症；F 型产气荚膜梭菌只产生α和CPE毒素，研究较少，是近年来新增的产气荚膜菌株毒素型，与人类食物中毒和抗生素相关腹泻有关；G 型产气荚膜梭菌只产生 α 和 NetB 毒素，也是近年来新增的毒素型，可引起鸡坏死性肠炎。
产气荚膜梭菌引起的疾病主要是肌坏死（气性坏疽）、食物中毒、坏死性肠炎、坏死性小肠结肠炎、菌血症。但不同型别的菌株产生的毒素不同，引起的疾病也不尽相同。肌坏死（气性坏疽）主要由A型菌株引起，根据感染来源不同分为创伤性和自发性气性坏疽。创伤性气性坏疽有明确的危险因素，如交通事故伤、刀伤、枪伤等。此外，肠道发生破裂的外伤可使肠道内定植菌“泄露”到组织中引起感染；自发性气性坏疽通常由血源性播散到组织引起，易感宿主因素包括白血病、肿瘤等。食物中毒主要由A型菌株引起，产气荚膜梭菌是美国、加拿大食源性疾病中最常见的病原体之一，是引起美国食源性疾病的第二位致病菌，每年造成约 100 万人发病。食物中毒通常因摄入未煮熟的肉制品引起，或烹煮后缓慢降温或再加热不充分的肉汤，原因是在初次烹饪过程中未被杀灭的芽孢萌发，其繁殖体在缓慢冷却或不充分加热的过程中大量繁殖。当食入被污染的食物后，该菌在肠道内产生肠毒素（CPE）而致病。食物中毒往往有自限性，但儿童、老年人及免疫低下患者症状较重，偶有死亡。坏死性肠炎主要由C型菌引起，是一种以肠黏膜和肠壁广泛坏死为特征的严重临床疾病。而坏死性小肠结肠炎则是一种类似于坏死性肠炎但与A型菌株有关的疾病，是引起低体重儿的严重胃肠道疾病，但其病因与病理目前尚不明确。该菌引起的菌血症并不少见，超过50%的患者存在胃肠道异常或胃肠道恶性肿瘤，还有一部分来源于外部，但也会有少数菌血症找不到原发部位的感染。需要注意的是，治疗过程中该菌很可能转移到其他部位引起自发性气性坏疽。

                               
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治疗与预防该菌引起的感染首选药物是青霉素联合克林霉素，但不同感染类型使用的药物剂量不同。若青霉素过敏，则使用万古霉素、甲硝唑进行治疗。但对于极其严重的感染类型如气性坏疽等情况除药物治疗外，还需要快速启动外科治疗。治疗的前提是从临床与实验室两个角度进行正确识别。从临床角度识别，创伤性气性坏疽时感染的特点是感染部位突然发生剧烈疼痛，并迅速进展，伤口内有血性分泌物及气泡，肌肉水肿和硬结发展成含有褐红色液体的皮肤水泡，按压组织有握雪感。此时，毒素随血液进入全身，会出现血管内溶血、血压下降等症状，根治性截肢是最好的救命措施；实验室诊断是确诊依据。当疑似气性坏疽时，为提高检出率需要从严重感染部位采集多份组织标本，因为该菌在组织中的分布并不均匀。伤口标本革兰染色涂片的直接检测对于气性坏疽的早期诊断至关重要，感染的典型表现包括无白细胞浸润、仅有革兰阳性粗大杆菌（图1），伴或不伴有其他细菌的混合感染。
涂片镜检是微生物学实验室急查项目之一。镜下形态，国外书籍形容为boxcars（厢式货车）。如果确诊，对患者的处置会起积极的推动作用，手术后对手术室消毒也须尽快到位，并停止运转24hr。所以，微生物学判断和报告一定要谨慎。肠杆菌目等微生物也会产生皮下气肿，不要仅仅因为产气，就断定一定是产气荚膜梭菌。培养要积极，确保无氧环境。第二天要第一时间处理，并积极鉴定到菌种。如果是血培养瓶，则因为产气会压力很大。抽取液体时要注意防护，安全柜操作，避免喷溅。
没有明显外伤病史的患者，也会出现产气荚膜梭菌感染，是之前没有引起注意微小伤口，或来自肠道，无法确定。肠道或肛周手术，也会继发产气荚膜梭菌感染。
临床初步判断为肠道感染时可以进行粪便培养。培养出细菌鉴定菌种后，最好是进行毒素检测，这样对食物中毒尤其是暴发性事件，更有权威性。
利用噬菌体对产气荚膜梭菌和艰难梭菌感染进行治疗，很有希望，我们共同期待。综上，产气荚膜梭菌可引起不同类型的感染，一旦引起感染，治疗难度大、死亡率高，故有必要对该菌采取预防措施。虽然动物试验发现疫苗接种对α毒素的菌株感染有预防作用，但在人体中尚未进行研究。可采取其他措施预防产气荚膜梭菌感染引起的感染，如外伤后早期外科介入清创对预防气性坏疽有一定作用；食物处理得当可预防食物中毒；外科手术后避免长时间使用止血带，提高机体免疫力对于预防该菌引起的菌血症有一定作用。
参考文献：[1] Venhorst J, van der Vossen JMBM, Agamennone V. Battling Enteropathogenic Clostridia: Phage Therapy for Clostridioides difficile and Clostridium perfringens. Front Microbiol. 2022 Jun 13;13:891790. doi: 10.3389/fmicb.2022.891790. PMID: 35770172; PMCID: PMC9234517.[2] MCM12，Manual of Clinical Microbiology，12th ed，ASM Press.[3] 胡必杰教授等翻译，哈里森感染病学，中文第一版.

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yage

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jcyyhlb

感谢老师的分享，学习了。   

jerkran

谢谢分享，学习了                                                                                                           

自由如123

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