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人类征服细菌之路
1.4.13 斩断百日咳杆菌蔓延的魔爪

斩断百日咳杆菌蔓延的魔爪

在寒冷的冬季,在医院的诊室里,常常有这样的小孩子。这些小孩子在生病之初有流泪、流涕、咳嗽、低热等症状,与普通感冒很难区别。但3~4天后咳嗽日见加重。一两周后,咳嗽逐渐加重,出现典型剧烈的痉挛性咳嗽。每次发作要连咳十几声甚至几十声,小孩子常咳得面红耳赤、涕泪交流、舌向外伸,最后咳出大量黏液,并由于大力吸气而出现犹如鸡鸣样吼声,如此一日发作几次乃至30~40次频繁的呛咳,眼睑和颜面布满针尖大小的出血点。这种情况在夜间尤其明显,并且年龄越小,病情越重。

这实际上就是百日咳的典型症状了。

百日咳,是由百日咳杆菌引起的急性呼吸道传染病,主要表现是咳嗽,病程可长达100天,所以又叫“百日咳”。百日咳通过飞沫传染,一年四季均可发生,但在冬、春季发病的最多。主要多发生在2岁以下的小孩子,新生儿也有患本病的可能,这是因为宝宝不能从母体得到相应的抗体。

百日咳杆菌是卵圆形短小杆菌,大小为(0.5~1.5)微米×(0.2~0.5)微米,属博尔代菌属,没有鞭毛和芽孢。革兰染色呈阴性。用甲苯胺蓝染色可见两极异染颗粒。专性需氧,初次分离培养时营养要求较高,需用马铃薯血液甘油琼脂培养基(即博—金氏培养基)才能生长。在37℃经2~3天培养后,可以看到细小、圆形、光滑、凸起、银灰色、不透明的菌落,周围有模糊的溶血环。液体培养呈均匀混浊生长,并有少量黏性沉淀。

百日咳杆菌常发生光滑型到粗糙的相变异:Ⅰ相为光滑型,菌落光滑,有荚膜,毒力强;Ⅳ相为粗糙型,菌落粗糙,无荚膜,无毒力。Ⅱ、Ⅲ相为过渡相。一般在疾病急性期分离的细菌为Ⅰ相,疾病晚期和多次传代培养可出现Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ相的变异。发生这种变异时,细菌形态、菌落、溶血性、抗原结构和致病力等均出现变异。

百日咳杆菌含有耐热的菌体(O)抗原和不耐热的荚膜(K)抗原。前者为鲍特菌属共同抗原,后者仅存于百日咳杆菌。

百日咳杆菌的抵抗力非常弱。在温度56℃下持续30分钟或在日光照射下1小时就死亡。对多黏菌素、氯霉素、红霉素、氨苄青霉素等非常敏感,但对青霉素不敏感。

百日咳杆菌的致病物质包括了荚膜、菌毛、毒素等。菌毛有利于菌体黏附,荚膜有抗吞噬作用。毒素主要包括5种:百日咳毒素、腺苷酸环化酶毒素、气管细胞毒素、皮肤坏死毒素以及丝状血凝素。

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培养皿里的百日咳杆菌

在百日咳杆菌中,与致病性有关的物质除荚膜、菌毛外,还有多种生物学活性因子。百日咳毒素是主要的致病因子,能诱发机体的持久免疫力,并有多种生物活性。如促进白细胞增多,抑制巨噬细胞功能,损伤呼吸道纤毛上皮细胞导致阵发性痉挛咳嗽等。细菌破裂后还能在宿主细胞浆中查到一种热不稳定性毒素和其他几种抗原成分,可引起纤毛上皮细胞炎症和坏死。

百日咳杆菌引起人类百日咳。病人,尤其是症状轻微的非典型病人是重要的传染源。主要经飞沫传播。易感儿童接触病人后发病率接近90%,1岁以下患儿病死率高。

百日咳的潜伏期为1~2周。发病早期(卡他期)仅有轻度咳嗽。细菌此时在气管和支气管黏膜上大量繁殖并随飞沫排出,传染性最大。1~2周后出现阵发性痉挛性咳嗽(痉挛期),这时细菌释放毒素,导致黏膜上皮细胞纤毛运动失调,大量黏稠分泌物不能排出,刺激黏膜中的感受器产生强烈痉咳,呈现出特殊的高音调鸡鸣样吼声。形成的黏液栓子还能堵塞小支气管,导致肺不张和呼吸困难、紫绀。此外还可出现呕吐、惊厥等症状。4~6周后逐渐转入恢复期,阵咳减轻,趋向痊愈,但有1%~10%病人易继发溶血性链球菌、流感杆菌等的感染。

百日咳的病程比较长,所以叫百日咳。在致病过程中,百日咳杆菌始终在纤毛上皮细胞表面,并不入血。

感染百日咳后可出现多种特异性抗体,免疫力较为持久。仅少数病人可再次感染,再发的病情亦较轻。

1906年,比利时细菌学家和免疫学家博尔代和让古发现了百日咳杆菌。因此,百日咳杆菌又称博尔代—庚乌杆菌。他们同时发明了百日咳杆菌菌苗。

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布鲁塞尔

博尔代,比利时微生物学家。1919年诺贝尔生理学和医学奖得主,1870年6月13日生于苏瓦尼,1961年4月6日卒于布鲁塞尔。

1892年,布鲁塞尔医科大学的高材生博尔德特获得了医学博士,同年在布鲁塞尔开始行医。在那个时候的比利时,谁会去请教这个“娃娃”大夫呢?他自己也有先见之明,于是就函请巴黎巴斯德纪念研究院给予他一个职位。同时一面服务于母校附院,一面等待巴黎的音信。

2年后,博尔代终于如愿以偿,他进入了位于巴黎的巴斯德研究所工作。7年后,他又成了世界上研究细菌数一数二的权威专家。

如此之才寄居法国,比利时朝野深为遗憾。博尔代多次回国讲学,也有心留在祖国。

在比利时方面,举国上下为了争取博尔德特回国,同心协力,根据他的理想在国内盖了一座与法国巴斯德研究所式样相同的学院。博尔代在巴黎看见报上刊载的消息时大为感动。

后来为修建这座学府,比利时全国各方面都捐款了,但距所需经费仍远,加之法国得知比利时修建学院有许多器材非向法国购置不可,他们就故意抬高售价。比利时国会最后决定:把一笔指定建造一艘驱逐舰的专款,全部拨充此用。博尔代随返祖国,从1902年起,担任比利时布雷班研究院院长,后到布鲁塞尔大学,1907年成为布鲁塞尔大学教授。

博尔代的早期研究显示,人和动物的血清中有一种活性物质,被称为Alexine(补体)。这种物质在血液里起着中介的作用,是一组球蛋白,能扩大和补充机体的免疫应答。

1901年,连同庚乌一起发现了补体,创立了补体结合试验。1906年他们又一起发现了百日咳杆菌,被称为博尔代—庚乌杆菌。他还与德国细菌学家瓦色曼共同发现了检验梅毒的反应,称为博尔代—瓦色曼反应。

由于博尔代在免疫学上的重大发现,他获得了1919年诺贝尔生理学或医学奖,这是对他在补体结合方面的工作所给予的特别表彰。

博尔代一生获得许多荣誉。他是布鲁塞尔大学行政会的常务理事,曾出任比利时皇家学院、伦敦皇家协会、英国爱丁堡皇家学会、巴黎香港医学专科学院、美国国家科学院等许多学校和社会的荣誉职务。他还赢得了不少奖项,除了诺贝尔奖,1930年、1937年获比利时戴尔勋章,1938年获大克罗伊奖。他还是罗马尼亚、瑞典和卢森堡的荣誉市民。

博尔代于1899年结婚,有一子和二女,儿子保罗接替他父亲的研究,成为布鲁塞尔的细菌学教授。博尔代于1961年4月6日去世,安葬在布鲁塞尔公墓。

1920年,博尔代写了一篇论述免疫学的文章《传染病的免疫疗法》。文章精湛地总结了当时有关该领域的全部知识。然而,对当时不断在丰富着的关于病毒的知识,博尔代却持顽固反对的态度,他拒不承认图尔特所发现的噬菌体实际上是生物,而在很长时间里坚持认为它们只不过是一些毒素而已。不过,总的来说,博尔代的成就还是巨大的。

博尔代和庚乌在研究中发现,百日咳杆菌含有对热不稳定物质,将其注入豚鼠和家兔腹腔或静脉中,能将动物杀死。如给皮下注射则产生皮肤坏死。从有病的孩子临床表现以及百日咳菌苗的副作用等,均表明百日咳杆菌具有特殊的致病物质。

以后,许多学者从各个侧面研究百日咳杆菌的致病物,又陆续发现该菌含有多种生物学活性物质,其中有些物质与治病作用密切相关。

而近年来,日本、美国等许多学者已经研究制备百日咳无细胞菌苗代替全细胞菌苗,可显著减低全细胞菌苗的毒性反应。由于百日咳是一种常见的呼吸道感染病,所以应广泛地进行百日咳菌苗预防接种,一般新生儿生后3个月即可注射百日咳菌苗。由于百日咳菌苗的毒性反应使特异预防受到限制,应加速研制毒性低、免疫效果好的无细胞菌苗。

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一般新生儿生后3个月即可注射百日咳菌苗

在对付百日咳上,人们也积累了丰富的经验。如饮食要少吃多餐,不吃辛辣等带有刺激性的食物,保持室内的空气清新和一定的温度(20℃左右)及湿度(60%),避免烟尘刺激而诱发咳嗽等。

由于百日咳是传染性较强、病情顽固及并发症较严重的疾病,所以人们必须采取有效的措施进行预防。隔离患儿是预防百日咳流行的重要环节,隔离期从发病之日算起是6周。

接种疫苗,是预防百日咳的一个重要途径。对出生满3个月的孩子,要进行百白破(百日咳菌苗、白喉类毒素、破伤风类毒素)三联疫苗的预防接种。对没有进行过预防接种的体弱孩子,如已接触过百日咳的患病孩子,可注射丙种球蛋白,以增强机体的防御机能。对以前已经接受过预防接种的宝宝,可再注射一次百日咳疫苗,以促使产生抗体,加强其免疫力。

不过,百日咳预防接种和自然感染后均不能建立终身免疫,因此必须强调全程免疫,进行接种后再按规定加强。