葡萄球菌

葡萄球菌于1878年由R. Koch发现，1880年由L. Pasteur在化脓性物质中发现。L. Pasteur感染了一只兔子，最终证明了葡萄球菌是化脓性炎症的病原体。“葡萄球菌”这一名称由A. Ogston于1881年命名（因其细胞的特殊排列），其特性于1884年由F. Rosenbach详细描述。

葡萄球菌为革兰氏阳性菌，几何规则，球形，直径0.5-1.5μm，通常成簇分布，过氧化氢酶阳性，能将硝酸盐还原为亚硝酸盐，能水解蛋白质和脂肪，在厌氧条件下发酵葡萄糖生成不产气的酸。通常可在15% NaCl、45℃的温度下生长。DNA中G+C含量为30-39 mol%。葡萄球菌无鞭毛，不形成芽孢。它们广泛存在于自然界中。它们的主要宿主是人和动物的皮肤及其与外界环境相通的粘膜。葡萄球菌是兼性厌氧菌，只有一种（解糖葡萄球菌）是严格厌氧菌。葡萄球菌对培养基的要求不高，在普通培养基中生长良好，最适生长温度为35-37℃，pH值为6.2-8.4。菌落呈圆形，直径2-4毫米，边缘光滑，凸起，不透明，呈生成的色素色。在液体培养基中生长时，菌体呈均匀的浑浊状态，随着时间推移，有松散的沉淀物脱落。在普通培养基中，葡萄球菌不形成荚膜，但将金黄色葡萄球菌注射到含有血浆或血清的半液体琼脂中接种时，大多数菌株可形成荚膜。无荚膜菌株在半液体琼脂中生长成致密的菌落，有荚膜菌株则形成散在的菌落。

葡萄球菌具有很强的生化活性：它们发酵甘油、葡萄糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖、甘露醇并释放酸（不产生气体）；它们产生各种酶（血浆凝固酶、纤溶酶、卵磷脂酶、溶菌酶、碱性磷酸酶、脱氧核糖核酸酶、透明质酸酶、碲化物还原酶、蛋白酶、明胶酶等）。这些酶在葡萄球菌的代谢中起着重要作用，并在很大程度上决定了它们的致病性。纤溶酶和透明质酸酶等酶导致葡萄球菌具有很强的侵袭性。血浆凝固酶是其致病性的主要因素：它防止吞噬作用并将凝血酶原转化为凝血酶，从而引起纤维蛋白原凝固，结果每个细胞都被一层蛋白质膜覆盖，防止吞噬细胞。

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

葡萄球菌的致病因素

葡萄球菌是一种独特的微生物。它可引起100多种不同的疾病，根据1968年国际分类，将其分为11个类别。葡萄球菌可感染任何组织和器官。葡萄球菌的这种特性源于其含有大量致病因子。

粘附因素——葡萄球菌附着于组织细胞是由于它们的疏水性（疏水性越高，粘附性越强），以及多糖的粘附性，也可能是蛋白质A，以及结合纤连蛋白（某些细胞的受体）的能力。

起“攻防”作用的各种酶：血浆凝固酶（主要致病因子）、透明质酸酶、纤溶酶、DNA酶、溶菌酶样酶、卵磷脂酶、磷酸酶、蛋白酶等。

分泌外毒素复合物：

• 膜损伤毒素——a、p、b和y。此前，它们被描述为溶血素、坏死毒素、杀白细胞素和致死毒素，即根据其作用性质：红细胞溶血，皮内注射给兔子时导致坏死，白细胞破坏，静脉注射时导致兔子死亡。然而，事实证明，这种影响是由同一因素——膜损伤毒素引起的。它对多种类型的细胞具有细胞溶解作用，具体表现如下。该毒素的分子首先与靶细胞膜上尚不清楚的受体结合，或被膜中的脂质非特异性吸收，然后由7个分子形成蘑菇状的七聚体，包含3个结构域。构成“帽”和“边”的结构域位于膜的外表面，“足”结构域充当跨膜通道-孔。小分子和离子通过该结构域进出，导致有核细胞肿胀死亡，以及红细胞渗透性裂解。已发现几种膜损伤（成孔）毒素：a-、b-、s-和y-溶血素（a-、b-、S-和y-毒素）。它们在许多特性上有所不同。溶血素a最常见于从人体内分离的葡萄球菌中；它能裂解人、兔和羊的红细胞。静脉注射3-5分钟后，该毒素可导致兔死亡。溶血素b最常见于动物源性葡萄球菌中；它能裂解人类和公羊的红细胞（在较低温度下效果更佳）。溶血素S能裂解人类和许多动物的红细胞。静脉注射后，兔子的致死效应会在16-24-48小时内发生。葡萄球菌通常同时含有α和β毒素；
• 剥脱毒素A和B的区别在于它们的抗原特性、温度敏感性（A耐热，B不耐热）以及控制其合成的基因定位（A受染色体基因控制，B受质粒基因控制）。通常，两种剥脱毒素都在同一株金黄色葡萄球菌中合成。这些毒素与葡萄球菌引发新生儿天疱疮、大疱性脓疱病和猩红热样皮疹的能力有关；
• 真正的白细胞毒素是一种毒素，其抗原特性与溶血素不同，它选择性地作用于白细胞并摧毁它们；
• 一种可导致中毒性休克综合征 (TSS) 的外毒素。它具有超抗原特性。TSS 的特征包括发烧、血压下降、皮疹（随后手脚脱皮）、淋巴细胞减少、有时腹泻、肾脏损害等。超过 50% 的金黄色葡萄球菌菌株能够产生和分泌这种毒素。

细胞结构成分以及细菌分泌的外毒素和其他废物都具有强烈的致敏性。葡萄球菌致敏原能够引起迟发型（DTH）和速发型（IT）的超敏反应——葡萄球菌是皮肤和呼吸道过敏（皮炎、支气管哮喘等）的主要元凶。葡萄球菌感染的发病机制及其慢性化倾向的根源在于DTH效应。

交叉反应抗原（与红细胞 A 和 B、肾脏和皮肤的同种抗原 - 诱导自身抗体，发展自身免疫性疾病）。

抑制吞噬作用的因素。这些因素可以表现为抑制趋化性、保护细胞免于被吞噬细胞吸收、使葡萄球菌能够在吞噬细胞中繁殖以及阻断“氧化爆发”。葡萄球菌的荚膜、蛋白A、肽聚糖、磷壁酸和毒素会抑制吞噬作用。此外，葡萄球菌还会诱导某些细胞（例如脾细胞）合成吞噬活性抑制剂。吞噬作用的抑制不仅会阻止身体清除葡萄球菌，还会破坏其处理和向T淋巴细胞和B淋巴细胞呈递抗原的功能，从而导致免疫反应强度下降。

葡萄球菌有荚膜，这增加了它们对小白鼠的毒性，使它们对噬菌体的作用有抵抗力，不能用凝集血清进行分型，并且掩盖了蛋白质A。

磷壁酸不仅能保护葡萄球菌免于被吞噬，而且显然在葡萄球菌感染的发病机制中发挥着重要作用。已证实，在患有心内膜炎的儿童中，100%的病例都能检测到磷壁酸抗体。

葡萄球菌对淋巴细胞的促有丝分裂作用（该作用由蛋白A、肠毒素和葡萄球菌分泌的其他产物发挥）。

肠毒素A、B、C1、C2、C3、D、E。它们具有抗原特异性、热稳定性、抗福尔马林（不会转化为类毒素）和消化酶（胰蛋白酶和胃蛋白酶）的特性，并且在pH值4.5至10.0范围内稳定。肠毒素是分子量为26至34 kDa的低分子蛋白质，具有超抗原特性。

已证实，人们对葡萄球菌感染的易感性和病程存在基因决定的差异。尤其是严重的葡萄球菌化脓性败血症，在A型和AB型血人群中更常见，而在0型和B型血人群中则较少见。

葡萄球菌引起中毒型食物中毒的能力与肠毒素的合成有关。最常见的中毒是由肠毒素A和D引起的。这些肠毒素的作用机制尚不清楚，但与其他细菌肠毒素（干扰腺苷酸环化酶系统的功能）的作用不同。所有类型的葡萄球菌肠毒素都会引起类似的中毒症状：恶心、呕吐、胰腺疼痛、腹泻，有时还会出现头痛、发烧和肌肉痉挛。葡萄球菌肠毒素的这些特征源于其超抗原特性：它们诱导白细胞介素-2的过量合成，从而导致中毒。肠毒素会刺激肠道平滑肌，增强胃肠道蠕动。中毒最常见的原因是食用了受葡萄球菌感染的乳制品（冰淇淋、糕点、蛋糕、奶酪、白软干酪等）以及含黄油的罐头食品。乳制品感染可能与奶牛乳腺炎或食品生产人员的化脓性炎症疾病有关。

因此，葡萄球菌中丰富的致病因子及其高度致敏性决定了其发病机制、性质、发病部位、病程严重程度及临床表现等特点。维生素缺乏症、糖尿病、免疫力下降等因素均可促使葡萄球菌病的发生发展。

[ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

葡萄球菌耐药性

在无芽孢菌中，葡萄球菌与分枝杆菌一样，对外界因素的抵抗力最强。它们耐干燥，在干燥细小的粉尘中可保持活力和毒性达数周甚至数月之久，是粉尘感染的源头。阳光直射仅需数小时即可杀死它们，散射光的杀灭效果也非常微弱。它们也耐高温：它们可承受约30分钟的80°C高温，干热（110°C）可在2小时内杀死它们；它们也具有良好的低温耐受性。对化学消毒剂的敏感性差异很大，例如，3%的苯酚溶液可在15-30分钟内杀死它们，而1%的氯胺水溶液则需2-5分钟。

葡萄球菌感染的流行病学

由于葡萄球菌是皮肤和粘膜的永久寄生虫，它们引起的疾病可能是自身感染（对皮肤和粘膜有各种损害，包括微创伤），也可能是通过接触家庭、空气、空气中的灰尘或食物中毒等感染方式引起的外源性感染。 致病性葡萄球菌的携带者尤为重要，因为携带者，特别是在医疗机构（各种外科诊所、妇产医院等）和封闭群体中，可引起葡萄球菌感染。 致病性葡萄球菌的携带可能是暂时的或间歇性的，但长期携带者（常驻携带者）对他人尤其危险。 在这些人群中，葡萄球菌会在鼻子和喉咙的粘膜上长期大量存活。 长期携带的原因尚不完全清楚。这可能是由于局部免疫力减弱（缺乏分泌性 IgA）、粘膜功能紊乱、葡萄球菌粘附性增强或由其其他一些特性引起的。

[ 10 ]、[ 11 ]、[ 12 ]、[ 13 ]、[ 14 ]、[ 15 ]

葡萄球菌感染的症状

葡萄球菌很容易通过皮肤和黏膜的细微损伤侵入人体，并可引发各种疾病，从痤疮到严重的腹膜炎、心内膜炎、败血症或脓毒血症，死亡率高达80%。葡萄球菌可导致疖、汗腺炎、脓肿、蜂窝织炎和骨髓炎；在战争时期，葡萄球菌是伤口化脓性并发症的常见元凶；在化脓性手术中，葡萄球菌也扮演着重要的角色。葡萄球菌具有致敏性，可导致牛皮癣、出血性血管炎、丹毒和非特异性多关节炎。食物中毒是食物中毒的常见原因。葡萄球菌是败血症的主要元凶，包括新生儿败血症。与菌血症（血液中存在细菌）不同，菌血症是一种疾病的症状，在许多细菌感染中均有发现。脓毒症（败血症 - 血液腐败）是一种独立的疾病，具有特定的临床表现，其特征是基于网状内皮系统器官（单核吞噬细胞系统 - MPS）的损伤。脓毒症患者体内存在化脓性病灶，病原体会周期性地从该病灶进入血液，扩散至全身并影响网状内皮系统 (MSP)，并在其细胞中繁殖，释放毒素和过敏原。脓毒症的临床表现与病原体类型的关系不大，但取决于特定器官的损伤。

脓毒症是病原体在各个器官和组织中引起化脓性病灶的一种脓毒症，即并发化脓性转移的脓毒症。

败血症和脓毒症中的菌血症可以是短期的，也可以是长期的。

感染后免疫是存在的，它由体液和细胞因素共同作用。抗毒素、抗菌抗体、抗酶抗体以及T淋巴细胞和吞噬细胞在其中发挥着重要作用。由于葡萄球菌的抗原结构过于多样化，且不存在交叉免疫，因此其免疫强度和持续时间尚未得到充分研究。

葡萄球菌的分类

葡萄球菌属（Staphylococcus）包含20多个种，分为凝固酶阳性葡萄球菌和凝固酶阴性葡萄球菌两组。葡萄球菌的种类根据不同的特征进行区分。

凝固酶阳性葡萄球菌主要对人类致病，但许多凝固酶阴性葡萄球菌也能够致病，尤其是在新生儿中（新生儿结膜炎、心内膜炎、败血症、泌尿道疾病、急性胃肠炎等）。根据金黄色葡萄球菌的主要携带者，金黄色葡萄球菌可分为10个生态型（人型、牛型、绵羊型等）。

葡萄球菌中已发现 50 多种抗原，机体可针对每种抗原产生抗体，许多抗原具有过敏原性。根据特异性，抗原可分为属抗原（整个葡萄球菌属共有）；交叉反应抗原 - 与人类红细胞、皮肤和肾脏的同种抗原共同的抗原（它们与自身免疫性疾病有关）；种特异性抗原和型特异性抗原。根据在凝集反应中检测到的型特异性抗原，葡萄球菌可分为 30 多种血清变异体。然而，葡萄球菌的血清学分型方法尚未得到广泛应用。由金黄色葡萄球菌产生的蛋白 A 被认为是种特异性的。该蛋白位于表面，与肽聚糖共价连接，其分子量约为 42 kD。蛋白A在对数生长期（41°C）合成尤其活跃，不耐热，不易被胰蛋白酶破坏；其独特特性在于能够与免疫球蛋白IgG（IgG1、IgG2、IgG4）的Fc片段结合，并与IgM和IgA结合（结合程度较低）。在蛋白A表面已鉴定出多个能够与位于CH2和CH3结构域边界的免疫球蛋白多肽链区域结合的区域。该特性在共凝集反应中得到广泛应用：装载有特异性抗体（具有游离活性中心）的葡萄球菌与抗原相互作用时可迅速发生凝集反应。

蛋白A与免疫球蛋白的相互作用会导致患者体内补体和吞噬细胞系统功能障碍。它具有抗原性，是一种强致敏原，并能诱导T淋巴细胞和B淋巴细胞增殖。其在葡萄球菌疾病发病机制中的作用尚未完全阐明。

金黄色葡萄球菌菌株对葡萄球菌噬菌体的敏感性各不相同。为了对金黄色葡萄球菌进行分型，国际上常用23种温和噬菌体，它们分为四组：

• 第 1 组 - 噬菌体 29.52、52A、79、80；
• 第 2 组 - 噬菌体 3A、3C、55、71；
• 第 3 组 - 噬菌体 6、42E、47、53、54、75、77、83A、84、85；
• 第 4 组 - 噬菌体 94、95、96；
• 群体之外——噬菌体 81。

葡萄球菌与噬菌体的关系十分特殊：同一菌株可能被一种噬菌体裂解，也可能同时被多种噬菌体裂解。但由于葡萄球菌对噬菌体的敏感性相对稳定，因此噬菌体分型在流行病学中具有重要意义。这种方法的缺点是，金黄色葡萄球菌的分型率不超过65-70%。近年来，人们已经获得了用于表皮葡萄球菌分型的特异性噬菌体组。

[ 16 ]

葡萄球菌感染的实验室诊断

主要方法是细菌学检测；已开发并实施了血清学反应。如有必要（如中毒），则使用生物学测试。细菌学检查的材料是血液、脓液、咽部黏液、鼻黏液、伤口分泌物、痰液（葡萄球菌肺炎）、粪便（葡萄球菌结肠炎），食物中毒时 - 呕吐物、粪便、洗胃液、可疑产物。将材料接种于血琼脂（溶血）、乳盐（奶黄盐）琼脂（由于NaCl，外来细菌的生长受到抑制，色素和卵磷脂酶更容易检测）上。根据种属特征鉴定分离的培养物，确定主要致病特征和因素（金黄色素、甘露醇发酵、溶血、血浆凝固酶）的存在，检查对抗生素的敏感性，并在必要时进行噬菌体分型。在诊断化脓性败血症的血清学反应中，RPGA 和 IFM 被广泛使用，特别是用于确定针对磷壁酸或物种特异性抗原的抗体。

测定葡萄球菌的肠产毒性有三种方法：

• 血清学——使用特定的抗毒血清在凝胶沉淀反应中检测肠毒素并确定其类型；
• 生物制剂——给猫静脉注射葡萄球菌肉汤培养滤液，剂量为每公斤体重2-3毫升。毒素会导致猫呕吐和腹泻；
• 间接细菌学方法——从可疑产品中分离纯葡萄球菌培养物并确定其致病因素（肠毒素的形成与其他致病因素特别是RNase的存在相关）。

检测肠毒素最简单、最灵敏的方法是血清学方法。

葡萄球菌感染的治疗

治疗葡萄球菌感染主要使用β-内酰胺类抗生素，但应首先确定药物敏感性。对于严重和慢性葡萄球菌感染，可通过特异性疗法取得积极效果，例如使用自身疫苗、类毒素、抗葡萄球菌免疫球蛋白（人源）、抗葡萄球菌血浆。

葡萄球菌感染的具体预防

为了产生针对葡萄球菌感染的人工免疫，人们使用葡萄球菌毒素（液体和片剂），但它只能针对主要被I组噬菌体裂解的葡萄球菌产生抗毒性免疫。使用灭活葡萄球菌或其抗原的疫苗，虽然可以产生抗菌抗体，但只能针对疫苗所用血清型葡萄球菌。寻找一种能够有效对抗多种致病葡萄球菌的高免疫原性疫苗是现代微生物学最重要的课题之一。