葡萄球菌属与链球菌属是最具代表性的革兰氏阳性菌。金黄色葡萄球菌可致动物乳腺炎等疾病。α溶血素、凝固酶、耐热核酸酶等均是其重要的毒力因子;它的SPA特殊结构不仅具有抗吞噬活性,而且被广泛用于免疫学诊断。链球菌属的若干成员与乳腺炎、败血症等有关,根据多糖抗原及溶血特性可将其分类;其胞壁的M蛋白等结构及产生的溶血素毒素等与致病性有关。形态观察对这两属细菌的鉴定有重要意义,溶血作用往往需作CAMP试验强化,有时还需接种动物以证实其致病性。
球菌(coccus)种类很多,按革兰氏染色特性分为革兰氏阳性球菌和阴性球菌两大类,兽医临床上重要的是革兰氏阳性球菌,其中的葡萄球菌属和链球菌属的某些成员是人和动物的重要致病菌。
第一节 葡萄球菌属(Staphylococcus)
葡萄球菌广泛分布于空气、饲料、饮水、地面及物体表面。人及畜禽的皮肤、粘膜、肠道、呼吸道及乳腺中也有寄生。致病性葡萄球菌常引起各种化脓性疾患、败血症或脓毒败血症。当污染食品时,可引起食物中毒。
一、一般特征
典型的葡萄球菌为圆形,直径0.5-1.5μm,排列成葡萄串状,但在脓汁中或生长在液体培养基中的球菌常呈双球或短链排列。用青霉素可诱导成L型。无芽胞,无鞭毛,有的形成荚膜或粘液层。革兰氏阳性,但衰老、死亡或被白细胞吞噬以及耐青霉素的菌株呈阴性。需氧或兼性厌氧,触酶阳性,氧化酶阴性,无运动力。可在普通培养基、血琼脂等生长,不在麦康凯(MacConkey)培养基生长。最适温度35-40℃。最适pH7.0-7.5。致病性菌株多能产生脂溶性的黄色或柠檬色素,不着染培养基。
二、分类
过去按产生的色素分为3种:金黄色葡萄球菌(S.aureus)、白色葡萄球菌 (S.albus)、柠檬色葡萄球菌(S.citreus)。1974年葡萄球菌属分为3种:金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌(S.epidermidis)、腐生葡萄球菌(S.saprophyticus)。《伯吉氏系统细菌学手册》 (1986)则将本属细菌分为20多种。其中常见的动物致病菌有金黄色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌厌氧亚种、中间葡萄球菌及猪葡萄球菌。
三、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)
(一)形态、培养及生化特性
与属的特征相一致。需注意的是脓汁、乳汁、液体培养的染色片中常见双球或短链排列的球菌,易误认为链球菌。
在普通琼脂平板形成湿润、光滑、隆起的圆形菌落,直径1-2mm,有时可达4-5mm。菌落颜色依菌株而异,初呈灰白色,继而为金黄色、白色或柠檬色。致牛乳腺炎菌以及耐药菌常为深黄色菌落。色素的形成依据培养条件而异,通常在22℃或在固体培养基中含有糖、牛乳或血清等,产生色素较多;有O2及CO2环境下易形成色素。
在血液琼脂平板形成的菌落较大,产溶血素的菌株多为病原菌,在菌落周围呈现明显的β溶血。
在普通肉汤生长迅速,初浑浊,管底有少量沉淀,轻轻振荡,沉淀物上升,旋即消散。培养2-3d后可形成很薄的菌环,在管底则形成多量黏稠沉淀。
生化反应并不恒定,常因菌株及培养条件而异。多数能分解乳糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖,产酸而不产气。致病菌株多能分解甘露醇。还能还原硝酸盐,不产生靛基质。
(二)抗原
葡萄球菌细胞壁上的抗原构造比较复杂,含有多糖及蛋白质两类抗原。
1.多糖抗原 具有型特异性。金黄色葡萄球菌的多糖抗原为A型,化学组成为磷壁酸中的核糖醇残基。表皮葡萄球菌的为B型,化学成分为甘油残基。
2.蛋白抗原 所有人源菌株都含有葡萄球菌蛋白A(Staphylococcal protein A,SPA),来自动物源菌株则少见。但不同菌株的SPA含量差别很大,例如CowanI株含量极丰富,推算每个菌含80000个SPA分子。SPA是一种单链多肽,与肽聚糖共价结合。SPA能与人、猴、猪、犬及几乎所有哺乳动物的免疫球蛋白的Fc段非特异结合,结合后的IgG仍能与相应抗原进行特异性反应。这一现象已广泛用于免疫学及诊断技术。SPA与IgG结合形成的复合物在机体内具有生物学作用,例如具趋化性、抵抗吞噬细胞的吞噬、损伤血小板、促进细胞分裂、引发过敏反应等。
(三)抵抗力及药物敏感性
在无芽胞菌中,葡萄球菌的抵抗力较强。在干燥的脓汁或血液中可存活2-3个月,80℃30min才能杀死,煮沸可迅速使它死亡,3%-5%石碳酸3-15min即可致死,70%乙醇在数分钟内杀死本菌。对碱性染料敏感,浓度为1∶100000-1∶300 000的龙胆紫可抑制其生长繁殖,故临床上应用1%-3%龙胆紫溶液治疗葡萄球菌引起的化脓症,效果良好。1∶20 000洗必泰、消毒净、新洁尔灭,1∶10000度米芬可在5min内杀死本菌。
葡萄球菌对磺胺类、青霉素、金霉素、土霉素、红霉素、新霉素等抗生素敏感,但易产生耐药性。某些菌株能产生青霉素酶,或携带抗四环素、红霉素等基因,因而对这些抗生素产生耐药性。
(四)致病性及毒力因子
金色葡萄球菌可产生多种毒素和酶,故致病性强。常引起两类疾病,一类是化脓性疾病,例如动物的创伤感染、脓肿、蜂窝织炎、乳腺炎、关节炎、败血症和脓毒败血症等。另一类是毒素性疾病,被葡萄球菌污染的食物或饲料引起人或动物的中毒性呕吐、肠炎及人的毒素休克综合征等。
葡萄球菌的某些细胞壁结构具有毒力因子的作用,如葡萄球菌蛋白A、荚膜、纤连素结合蛋白(fbronectin-binding protein)等,但是最主要的毒力因子还是毒素及酶。
α毒素(Alphatoxin) 又名α溶血素(α-haemo1ysin),与牛羊的坏疽性乳腺炎有关,它还导致白细胞等崩解,并作用于平滑肌细胞的血管壁细胞,引致平滑肌收缩、麻痹,最终坏死。α毒素是不耐热的蛋白质,分子量为34000。对多种哺乳动物红细胞有溶血作用,其原理是毒素分子插入红细胞的细胞膜疏水区,形成微孔,破坏了膜的完整性,而造成细胞溶解,因此它属于穿孔毒素。其类毒素对金黄色葡萄球菌所致的绵羊和山羊乳腺炎有部分保护作用。与α毒素类似的还有β、γ及δ溶血素,人源菌株多数产生α毒素,而从动物分离的菌株则常见β溶血素。
肠毒素(Enterotoxin) 引致人类食物中毒,刺激呕吐中枢,表现呕吐,并腹泻。除猫崽及幼猴外,大多数动物对此毒素有很强的抵抗力。肠毒素是结构相似的一组蛋白质,分子量26000-34000,耐热抗酸,能经受100℃30min或胃蛋白酶的水解。根据抗原性的差异可将其分为A、B、Cl-C3、D、E 7个型,A、D两型最为常见。
毒素休克综合征毒素1(Toxic shock syndrome toxin l,TSST-1) 旧名肠毒素F和致热性外毒素C,是分子量为22000的蛋白质,是一种超抗原,引致人类变态反应,发生毒素休克综合征。已证实从牛分离的菌株能与人分离株产生同样的TSST-1,而绵羊和山羊分离株的TSST-1分子量及抗原性均相似,但等电点不同。TSST-1在动物的致病作用尚不清楚。
凝固酶(Coagulase) 多数致病株能同时产生两种蛋白质,一种分泌于菌体外,另一种结合在菌体表面,它们能使含有抗凝剂的家兔或人的血浆凝固,称为凝固酶。前一种称游离凝固酶(free coagulase),类似凝血酶原的作用;后一种称结合凝固酶(bond coagulase),或凝聚因子(clumping factor),可使血浆纤维蛋白与菌体交联,引起菌体凝集。凝固酶耐热,经100℃30min或高压灭菌作用仅降低少量活性;具有抗原性,易被蛋白酶分解破坏。凝固酶有助于致病菌株抵御宿主体内吞噬细胞和杀菌物质的作用,同时也使感染局限化。检测葡萄球菌的凝固酶是鉴别菌株的重要指标,致病株多数为凝固酶阳性,非致病株则为阴性,但近年来发现后者亦有致病性。
耐热核酸酶(Heat stable nuclease) 100℃作用15min不失去活性,由致病菌株产生。感染相应的组织细胞和白细胞崩解时释放出核酸,使渗出液黏性增加,此酶能迅速分解核酸,利于病菌扩散。目前也将此酶的检测作为鉴定致病菌株的重要指标之一。
除上述酶类外,还可产生溶纤维蛋白酶(fibrinolysin)、透明质酸酶(hyalurouidase,又称扩散因子spreading factor)、磷酸酶、卵磷脂酶、脂酶等。
(五)微生物学诊断
1.涂片、染色 化脓性病灶取脓汁、渗出液,乳腺炎取乳汁,败血症取血液,中毒症取剩余食物、呕吐物或粪便。将病料涂片、染色、显微镜观察,如见有大量典型的葡萄球菌可初步诊断。
2.分离培养鉴定 将病料划线接种于5%绵羊或兔血琼脂平板,血液,剩余食物、呕吐物或粪便等病料需经增菌肉汤培养后再划线接种于血琼脂平板,37℃培养18-24h,菌落呈金黄色,周围溶血现象者多数为致病菌株。进一步鉴定还要做凝固酶试验、耐热试验、分解甘露醇试验,阳性者多数为致病菌株。必要时做动物试验。试验动物中家兔最为敏感,皮下接种24h培养物1.0ml,可引起局部皮肤溃疡坏死;静脉接种0.1-0.5 ml,于18-24h死亡。剖检可见浆膜出血,肾、心肌及其他脏器出现大小不等的脓肿。
发生食物中毒时,将从剩余食物或呕吐物分离的葡萄球菌接种到普通肉汤中置30%CO2培养40h,离心沉淀后取上清,100℃30min加热后,注入幼猫腹腔内,15min 到2h内出现寒战、呕吐、腹泻等急性胃肠炎症状,表明有肠毒素存在。采用ELISA法可快速检测微量的肠毒素,应用DNA探针杂交技术可直接检出肠毒素的阳性菌株。

