金黄色葡萄球菌
金黄色葡萄球菌(学名:Staphylococcus aureus),又称“金葡菌”,是葡萄球菌科、葡萄球菌属的一种细菌,是动物源性致病菌之一。该菌可经食入污染的奶、奶制品、肉制品传播,并可在人类和动物间交叉感染。
1880年,苏格兰外科医生亚历山大·奥格斯顿从外科手术的脓肿中分离出一种细菌,将其命名为金黄色葡萄球菌。该菌革兰染色阳性。球形或略呈椭圆形,直径0.5~1.5μm。在固体培养基上生长的细菌常呈典型葡萄串状排列。无鞭毛,无芽孢。多数菌株能分解葡萄糖、麦芽糖和蔗糖,产酸不产气;抗原构造复杂多样,重要的有葡萄球菌A蛋白、荚膜多糖、磷壁酸;毒力因子包括菌体表面结构、多种酶类及毒素等;可引起侵袭性疾病和毒素性疾病。
金黄色葡萄球菌是人类常见的定植菌,30%~80%的人群为该病原菌的携带者,该菌在鼻咽部带菌率为20%~50%,医务人员的带菌率可高达70%以上。传播途径以污染手、打喷嚏(或流鼻涕)等为主。人感染后的临床症状为寒战、高热、胸痛、脓性痰等。辅助检查有外周血常规、胸部X线等。治疗方法以抗菌药物为主,如苯唑西林钠,头孢呋辛酯钠等。预防措施有保持个人卫生、增强免疫力、加强食物管理等。
历史
1880年,苏格兰外科医生亚历山大·奥格斯顿(Alexander Ogston)从外科手术的脓肿中分离得到一种细菌,将其命名为金黄色葡萄球菌。
20世纪40年代苄青霉素问世后,金黄色葡萄球菌的感染得到了较好控制,青霉素投入使用不久,就出现了青霉素酶耐药菌株,能水解β-内酰胺环,表现为对青霉素耐药。1959年,一种能耐青霉素酶的半合成青霉素——甲氧西林(methicillin)应用于临床,有效控制了产酶株的感染。1961年,英国Jevons报道了耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。
病原学
形态结构
革兰染色阳性,衰老、死亡、被中性粒细胞吞噬或受青霉素等药物影响,可染成革兰阴性。球形或略呈椭圆形,直径0.5~1.5μm。在固体培养基上生长的细菌常呈典型葡萄串状排列,在脓汁或液体培养基中生长者,常为双球或短链状。葡萄球菌无鞭毛,无芽孢,体外培养时一般不形成荚膜。
培养特性
营养要求不高,兼性厌氧或需氧,最适生长温度为37℃,最适pH为7.4。在基础培养基上生长良好,在肉汤培养基中呈均匀混浊生长,管底稍有沉淀。在普通琼脂平板上孵育24~48小时后,形成直径约2mm圆形、隆起、表面光滑、湿润、边缘整齐、不透明的金黄色菌落(表皮葡萄球菌和腐生葡萄球菌可出现白色、柠檬色等色素)。在血琼脂平板上,可形成透明的溶血性贫血环(β溶血),溶血菌株大多有致病性。
生化反应
触酶阳性。多数菌株能分解葡萄糖、麦芽糖和蔗糖,产酸不产气。致病菌株能分解甘露醇。
抗原构造
金黄色葡萄球菌抗原构造复杂多样,重要的有葡萄球菌A蛋白、荚膜多糖、磷壁酸。
葡萄球菌A蛋白
葡萄球菌A蛋白(staphylococcal protein A,SPA)是存在于细菌细胞壁的一种表面蛋白,具有属特异性,90%以上的金黄色葡萄球菌有此抗原。SPA是一种单链多肽,与胞壁肽聚糖呈共价结合。该蛋白可与人类IgG1、IgG2和IgG4的Fc段非特异性结合,具有抗吞噬作用。SPA与IgG结合后的配位化合物还具有促细胞分裂、引起超敏反应、损伤血小板等多种生物学活性。与SPA结合的IgG分子Fab段仍能同相应抗原特异性结合。协同凝集试验(coagglutination)即采用含SPA的葡萄球菌作为载体,结合特异性抗体,可简易、快速检测多种微生物抗原。
荚膜多糖
宿主体内的大多数金黄色葡萄球菌表面存在着荚膜多糖,有利于细菌抗吞噬,促进细菌对细胞或生物合成材料表面(如生物性瓣膜、导管、人工关节等)的黏附。
磷壁酸
磷壁酸具有群特异性,金黄色葡萄球菌的磷壁酸是A多糖(N-乙酰氨基葡萄糖核糖醇型磷壁酸);表皮葡萄球菌的磷壁酸是B多糖(N-乙酰葡糖胺丙三醇型磷壁酸)。磷壁酸能与细胞表面的纤连蛋白结合,介导葡萄球菌对黏膜表面的黏附。
抵抗力
葡萄球菌对外界因素的抵抗力强于其他无芽孢菌。在干燥脓汁、痰液中能存活2~3个月;加热60℃1小时或80℃30分钟才被杀死;2%苯酚中15分钟或1%氯化汞水溶液中10分钟死亡;耐盐性强,在含10%~15%NaCl的培养基中仍能生长。对碱性染料如甲基紫敏感。该菌的耐药菌株迅速增多,尤其是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant S.aureus,MRSA),成为医院内感染的常见致病菌。
致病性
致病物质
在葡萄球菌中金黄色葡萄球菌毒力最强。毒力因子包括菌体表面结构、多种酶类及毒素等。
凝固酶(coagulase)是指能使含有抗凝剂的人或家兔血浆发生凝固的酶类物质。凝固酶有两种。
1.游离凝固酶作用类似凝血酶原物质,被人或家兔血浆中协同因子活化为凝血酶样物质后,使液态的纤维蛋白原变成固态的纤维蛋白,使血浆凝固。
2.结合凝固酶是该菌表面的纤维蛋白原受体,能与纤维蛋白原结合,引起细菌凝聚呈颗粒状,可用玻片法检测。血浆凝固酶使纤维蛋白凝聚于菌体表面,能阻止体内吞噬细胞的吞噬或胞内消化作用,也能保护细菌不受血清中杀菌物质的破坏,与其致病性关系密切。病灶周围因有纤维蛋白的凝固和沉积,使细菌不易向外扩散,故葡萄球菌感染易局限化和形成血栓。
葡萄球菌溶素(staphylolysin)为膜损伤毒素,按免疫原性不同,可分为α、β、γ、δ4种,对人类有致病作用的主要是α溶素,除对多种哺乳动物红细胞有溶血性贫血作用外,还对白细胞、血小板、肝细胞、成纤维细胞、血管平滑肌细胞等有损伤作用。α溶素是一种外毒素,免疫原性强,经甲醛处理可制成类毒素。
杀白细胞素(leukocidin)又称为Panton-Valentine(PV)杀白细胞素,只攻击中性粒细胞和巨噬细胞,有F(电泳移动快成分)和S(电泳移动慢成分)两个组分,两者必须协同才有作用。能使细胞膜中三磷脂酰肌醇发生构型变化,胞膜通透性增高,胞内颗粒排出,细胞死亡,死亡的细胞可形成脓栓。杀白细胞素在抵抗宿主吞噬细胞,增强病菌侵袭力方面有意义。
肠毒素(enterotoxin)30%~50%临床分离株可产生肠毒素。分A、B、C₁、C₂、C₃、D、E、G和H9个血清型,以A、D型最常见。葡萄球菌肠毒素是热稳定的蛋白质,100℃、30分钟仍保存部分活性,能抵抗胃肠液中Caspase-3的水解作用。葡萄球菌肠毒素是超抗原,能非特异性激活T细胞,释放过量的细胞因子如TNF、IL-1和IFN-γ等。食物如果被产毒株污染,在20~22℃经8~10小时,可产生大量的肠毒素。食用被肠毒素污染的食品后,毒素与肠道神经细胞受体结合,刺激呕吐中枢,引起以呕吐为主要症状的急性胃肠炎,以A型最多见。
表皮剥脱毒素(exfoliative 毒素, exfoliatin)也称表皮溶解毒素(epidemolytic toxin),有2个血清型,A型耐热,由前噬菌体编码;B型不耐热,由RW002质粒编码。表皮剥脱毒素能与皮肤存在的GM4样糖脂结合,发挥丝氨酸蛋白酶功能,裂解细胞间桥小体,使表皮和真皮脱离,引起葡萄球菌烫伤样皮肤综合征(staphylococcal scalded skin symdrome,SSSS),又称红皮病。多见于新生儿、幼儿和免疫功能低下的成人。
毒性休克综合征毒素-1(toxic shock 综合征 toxin 1,TSST-1)为外毒素,曾称肠毒素F和致热性外毒素C,由细菌染色体编码。它也是一种超抗原,可激活大量的T细胞,诱导单核细胞产生IL-1、TNF等,引起机体发热,使毛细血管通透性增加,组织损伤,引起器官功能紊乱或毒性休克综合征(TSS)。
1.纤维蛋白溶酶(fibrinolysin)亦称葡激酶(staphylokinase)。可激活血浆中的纤维Caspase-3原,使之成为纤维蛋白酶,导致血浆纤维蛋白的溶解,利于病菌的扩散。
2.耐热核酸酶(heat-stable nuclease)致病性葡萄球菌能产生该酶。耐热,经100℃15分钟或60℃2小时不被破坏,能降解脱氧核糖核酸和核糖核酸。目前临床上已将耐热核酸酶作为测定葡萄球菌有无致病性的重要指标之一。
3.透明质酸酶(hyaluronidase)亦称扩散因子(spreading factor),能溶解细胞间质中的透明质酸, 利于细菌的扩散。90%以上的金黄色葡萄球菌能产生该酶。
4.脂酶(lipase)绝大多数凝固酶阳性葡萄球菌和约30%凝固酶阴性株能产生多种脂酶,它们分解血浆和机体各部位表面的脂肪和油脂,细菌借此获得必需营养,从而可定植于分泌脂质的部位,故脂酶有利于细菌入侵皮肤和皮下组织。
所致疾病
所致疾病有侵袭性疾病和毒素性疾病两种类型。此外,肠道内菌群失调时,优势菌如脆弱类杆菌、大肠杆菌等受抗菌药物作用而被抑制或杀灭,耐药的难辨梭状芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌等乘机繁殖并产生肠毒素,引起以腹泻为主要症状的假膜性肠炎,病理特点是肠黏膜覆盖一层由炎性渗出物、肠黏膜坏死组织和细菌组成的假膜。现认为假膜性肠炎主要由艰难梭菌引起,葡萄球菌仅为伴随细菌。
免疫性
人类对葡萄球菌有一定的天然免疫力。只有当皮肤黏膜受损后,或患有慢性消耗性疾病如结核、糖尿病、肿瘤等以及其他病原感染导致宿主免疫力降低时,才易引起葡萄球菌感染。患病恢复后获得的免疫力不强,难以防止再次感染。
传播机制
传染源
金黄色葡萄球菌在鼻咽部带菌率为20%~50%,医务人员的带菌率可高达70%以上,是医院内交叉感染的重要传染源。
传播途径
污染手或通过打喷嚏(或流鼻涕)传播是金黄色葡萄球菌污染食物的常见传播途径。大多数出现葡萄球菌性食物中毒的病例是由携带金黄色葡萄球菌的食品加工人员通过食品加工设备或储存容器,直接或间接地污染食品,进而产生肠毒素而导致的。
金黄色葡萄球菌污染的食品主要为乳制品、蛋及蛋制品、各类熟肉制品,其次是含有乳类的冷冻食品等,可通过食品肉类进行传播。
易感人群
金黄色葡萄球菌是人类常见的定植菌,30%~80%的人群为该病原菌的携带者。
临床表现
金黄色葡萄球菌肺炎是由金黄色葡萄球菌引起的急性肺化脓性炎症,常发生于有基础疾病如糖尿病、血液病、艾滋病、肝病或原有支气管肺疾病者。
症状
金黄色葡萄球菌肺炎起病多急骤,寒战,高热,体温高达39~40℃,胸痛,脓性痰,可有血丝痰。同时还出现全身肌肉、关节酸痛、精神萎靡,病情严重者早期可出现周围循环衰竭。老年人症状不典型。
侵袭性疾病主要引起化脓性炎症。葡萄球菌可通过多种途径侵入机体,导致皮肤或器官的感染,甚至败血症。
1.皮肤及皮肤和软组织感染,如毛囊炎、疖、痈、蜂窝织炎、伤口化脓等,其脓汁黄而黏稠,化脓灶多局限,与周围组织界限明显。
2.内脏器官感染,如肺炎、胸膜炎、中耳炎、脑膜炎、心包炎、心内膜炎等。
3.全身性感染,如败血症、脓毒血症等。
毒素性疾病由葡萄球菌产生的相关外毒素引起。
1.食物中毒。进食含葡萄球菌肠毒素食物后1~6小时出现症状,表现为恶心、呕吐、上腹痛、腹泻等急性胃肠炎症状,呕吐最为突出。大多数患者于1~2天内恢复。
2.烫伤样皮肤综合征由表皮剥脱毒素引起。开始皮肤有红斑呈弥漫性,1~2天表皮起皱,继而出现大疱,造成表皮大片脱落,受损部位的炎症反应轻微。
3.毒性休克综合征主要由TSST-1引起。主要表现为急性高热、低血压、猩红热样皮疹伴脱屑,严重时出现休克,有些患者还出现呕吐、腹泻、肌痛等症状。
体征
金黄色葡萄球菌肺炎常与严重的中毒症状和呼吸道症状不平行,其后可出现两肺散在分布湿啰音。病变较大或融合时可有肺实变体征。气胸或脓气胸则有相应体征。
诊断检查
诊断标准
根据全身毒血症状,咳嗽、脓血痰、白细胞计数增高、中性粒细胞比例增加、核左移并有中毒颗粒和X线表现,可做出初步诊断。细菌学检查是确诊的依据,可行痰、胸腔积液、血培养等。
辅助检查
标本
化脓性病灶采取脓汁、渗出液,疑为败血症采取血液,脑膜炎采取脑脊液,食物中毒则分别采集剩余食物、患者呕吐物和粪便等。
直接涂片镜检
取标本涂片,革兰染色后镜检。一般根据细菌形态、排列和染色性可做出初步诊断。
分离培养与鉴定
将标本接种至血琼脂平板,37℃孵育18~24小时后挑选可疑菌落涂片染色镜检。血液标本需先经肉汤培养基增菌后再接种血琼脂平板。致病性葡萄球菌的鉴定主要根据溶血性、金黄色色素以及是否产生凝固酶和耐热核酸酶,发酵甘露醇可为参考指标。凝固酶阴性株虽亦能致病,但凝固酶仍是判断致病性菌株的重要指标。
葡萄球菌肠毒素检查
采用ELISA法从标本中检测葡萄球菌肠毒素,方法简便、敏感、快速。也可用特异的脱氧核糖核酸基因探针杂交技术检测葡萄球菌是否为产肠毒素的菌株。
外周血常规
显示白细胞计数和中性粒细胞百分比升高,可有核左移及中毒颗粒。
胸部X线
显示肺段或肺叶实变,可形成空洞,或呈小叶状浸润,其中有单个或多发的液气囊腔。另一特征是X线阴影的易变性,表现为一处炎性浸润消失而在另一处出现新的病灶,或很小的单一病灶发展为大片阴影。
干预治疗
应早期选用敏感的抗菌药物。近年来,金黄色葡萄球菌对青霉素G的耐药率已高达90%左右,因此可选用耐青霉素酶的半合成青霉素或头孢菌素,如苯唑西林钠,头孢呋辛钠等,联合氨基糖苷类如阿米卡星等,亦有较好疗效。阿莫西林、氨苄西林与β—内酰胺酶抑制剂组成的复方制剂对金黄色葡萄球菌有效,亦可选用。对于耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌,则应选用万古霉素等。临床选择抗菌药物时应参考细菌培养的药物敏感试验。
预防免疫
保持个人卫生
注意个人卫生,加强对食品或饮食服务业的卫生监督管理,做好消毒隔离,尤其是手部的消毒处理,防止医源性感染。
增强免疫力
加强锻炼,增强体质。如跑步、骑自行车。同时,保持充足睡眠和合理饮食,避免过度劳累和压力过大。
加强食物及饮用水管理
剩余饭菜要及时低温冷藏处理,并尽量缩短剩余饭菜的存放时间,不要超过6小时,食用前必须充分加热。处理生的食物要有专门的设备和用具。使用安全的水和原材料,不吃变质食物。
流行病学
金黄色葡萄球菌在西方白种人群约有20%为持续携带者,30%为间断性携带者。中国人群根据地域的不同,携带率为13%~25%。在医院的大量抗生素压力下和金黄色葡萄球菌遗传适应力导致多重耐药克隆——耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant S. aureus, MRSA)出现。
在美国2004年和 2007 年,MRSA 的流行率分别为54.2%和58.1%。之后,MRSA流行率显著降低,在2005~2011年期间,院内 MRSA 流行率下降了54%。加拿大的国家耐药监测网显示,从1995~2008年,MRSA院内感染率持续上升。2008年每1000个住院患者中有2.02个为MRSA 感染,2008年以后 MRSA感染率下降了30%,到2014年每1000个住院患者中有1.26个为 MRSA感染。欧洲的MRSA 近年也呈下降趋势,欧洲平均MRSA流行率从2011年的18.8%下降到2015年的16.8%。欧洲整体MRSA流行率差异较大,欧洲北部国家的 MRSA 流行率较低,而南部和东南部的国家则较高。
中国在20世纪70年代开始有 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌病例报道,2000年前临床分离的金黄色葡萄球菌有 20%为MRSA,之后逐年增加,到了2005 年已经有70%的金黄色葡萄球菌为MRSA。基于国家耐药监测网的数据显示,尽管2006年开始呈下降趋势,到2016年为止,中国平均仍有35%的临床分离金黄色葡萄球菌为MRSA。
参考资料
金黄色葡萄球菌感染.中国大百科全书.2025-02-10
Staphylococcus aureus Rosenbach, 1884.itis.2025-02-10
预防金黄色葡萄球菌感染,这些知识你需要知道→.郑州市第七人民医院.2025-02-10