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编号:10697361
O139群霍乱弧菌感染
http://www.100md.com 2001年8月15日 《世界华人消化杂志》 2001年第8期
     重庆医科大学附属第一医院传染病科 重庆市 400016

    项目负责人 盛家琦. jiaqish@hotmail.com

    Tel: 0086-23-68895519

    收稿日期 2001-06-13 接受日期 2001-06-28

    

    主题词
霍乱/微生物学;弧菌,霍乱/致病力;肠毒素类

    盛家琦. O139群霍乱弧菌感染. 世界华人消化杂志,2001;9(8):941-943

    0 引言霍乱这一烈性肠道传染病,在近代历史上已引起7次世界性大流行,且死者常数以百万 计而为世人瞩目. 故1962年第15届世界卫生大会将其列为国际检疫传染病,该病的病原体 被明确指定为O1群霍乱弧菌(古典生物型和埃尔托生物型). 至于非O1群霍乱弧菌(O2~O138)的137个血清型,尽管广泛分布于自然界水域中,它们中有的菌株也偶可引起 人类散发性腹泻,但从未发生过流行,也不作霍乱计[1].
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    1 流行病学与生物学特性

    1.1 O139群霍乱弧菌的流行
1992-10-19,12-22,印度东南部的马德拉斯、泰米尔纳德省和孟加拉国南部的Bargerhat等地区先后发生典型霍乱样疾病的爆发流行,分离出的病原体中占绝对优势(>95%)的菌株虽属非O1群霍乱弧菌,却不与已知的非O1群(O2~O138)霍乱弧菌混合多价血清发生凝集,后由Shimada et al命名为O139群霍乱弧菌. 由于该菌株首次从孟加拉湾沿岸分离到,故又称孟加拉型霍乱弧菌(V.cholerae Bengal)[2]. 该型霍乱迅速蔓延,3mo内发生107297例,1473例死亡. 1993年底,已有25个亚洲国家报告发生该型霍乱流行. 此外,爱沙尼亚、德国、香港、日本、新加坡、美国、英格兰和威尔士等国 家和地区亦报告了该型霍乱的输入性病例或旅游者带回的病例. 我国于1993年5月首次在 新疆阿克苏地区发现O139群菌霍乱病例,4mo共报告200例,死亡4例. 由于O139群霍 乱弧菌具有产生霍乱肠毒素(CT)及其他致病毒素的能力,在临床表现、流行病学特征及防治措施等方面与O1群菌所致的霍乱难以区别[3]. 且人群对该菌株感染普遍缺乏免疫力,故极有可能进一步蔓延到更多国家,不少学者担心会酿成霍乱的第8次世界性大流行. 因此,WHO已要求由O139群霍乱弧菌引起的腹泻病例均应按《国际卫生条例》中霍乱的有关规定报告和处理. 自1992年以来,已有数十个国家和地区检出O139群霍乱弧菌. 但近年来该菌流行趋势减弱,仍持续局限于东南亚地区. 在发生地方性流行的国家中约占实验室证实病例的17%[4]. O139群霍乱弧菌的流行方式类似埃尔托型,但病例分布 特征呈高度散发,少见聚集爆发,发病以成人为主(74%),男性多于女性,而以往的O1群霍乱在流行的高峰期以儿童为主(约占60%). 主要由患者和带菌者的粪便和排泄物 污染水源和食物后引起传播,食物中尤以受染的鱼、虾等水产品所致者常见. 首发病例发 病后10d内,家庭成员的继发感染率约为25%. 在孟加拉国,通过家庭用水(管井水) 传播也很常见. 在O1群长时间流行地区的成人中,O139群菌所致霍乱的发病率仍很高,说明O1群与其无交叉免疫的保护作用. 现有的霍乱菌苗亦不能对O139菌感染提供保护作用. 霍乱弧菌目前已分为155个血清群. O139群虽在遗传特征上与埃尔托型菌相似,其主要区别 在于O抗原结构和耐药谱不同. 此外,O139群菌有荚膜,这与非O1群相似. 故提出了O139 群系由O1群的埃尔托型菌株发生突变而形成的新的血清群. 然而Shan et al自阿根廷一腹泻患者分离出1株CT阴性而NAG-ST(不凝集的非O1群霍乱弧菌分离的耐热肠毒素)阳性的O139群霍乱弧菌,经核糖分型等分析表明,该株O139群与埃尔托型和其他O139群菌 株在基因上有较大差异,提示其不是起源于埃尔托型菌株,而可能是由其他非O1群霍乱弧菌 发生基因重组获得O139的O抗原基因从而形成的突变株. 这也许说明O139群存 在其他起源途径,如O139群的原始菌株获得埃尔托型菌的毒力基因而转变为流行株. 到目前为止尚未获得证据表明该菌是否可成为新的威胁.
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    1.2 O139群霍乱弧菌的生物学特性

    1.2.1
形态与结构 该菌长2μm~3μm,宽0.5 μm,呈弧形,革兰染色阴性. 与O1群菌不同,而与大多数非O1群菌一样,O139群菌具有 荚膜,电镜下该荚膜层厚约20nm,呈高电子密度包绕菌体. 荚膜经纯化,高效阴离子交换 色谱法和磁共振分析,证实为氨基糖. 免疫电镜研究表明该荚膜层为特异性抗原层并有增强致病性作用. 已有文献报告该菌能引起菌血症与抵御高效抗血清杀菌作用[5]. 表明O139群菌与其他非O1群弧菌一样具有侵袭力,但其荚膜不如其他非O1群菌那么厚,引起血行播散的可能性较小,此外,荚膜对表面抗原的遮盖,可使宿主的免疫应答能力降低.

    1.2.2 菌毛抗原 对菌毛抗原的研究表明,O139群菌与埃尔托型霍乱弧菌相似,在最适宜的AKI-SW培养环境中能产生致病性菌毛,称为毒素协 同菌毛(toxin coregulated pilus, Tcp),与霍乱弧菌肠毒素(CT)的基因协同调节表达,即受同一调节基因(Tox R)的控制. Tcp的主要亚单位为Tcp A,诱导试验获得缺失Tcp A结构基因活性作用的变异株,其移居乳鼠肠道的能力减弱,亦即失去肠道定植能力. 故Tcp A被称为“定植因子”. 此外,它还有一种与多种革兰阴性杆菌共有的2.8×103亚单位的弯曲波状菌毛. 由于存在多种菌毛抗原,该菌在体外能牢固吸附于单层Hep-2细胞上,在患者小肠上段分泌液中存在大量此菌,表明它能粘附在小肠上段粘膜组织上. 以Tcp A菌毛基因为探针做Southern blot分析结果表明, O139群菌与埃尔托型菌杂交带一致,而与古典型菌杂交带不同. Tcp A基因序列分析及同源性比较发现,O139群菌与埃尔托 型菌Tcp A基因的98%同源,而与古典型只有78%同源,由此可见O139群菌与埃尔托型菌遗传 关系更为密切.
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    1.2.3 产毒素基因 用PCR法检测霍乱肠毒素CT A1亚单位基因证实O139群菌的CT基因结构与O1群菌完全相同,采用CT A2-B亚单位基因作为靶序 列,用PCR法检测结果表明,O139群菌和O1群菌均扩增出特异的566bp DNA片段,DNA序列分析证 实该片段源于CT A2-B亚单位基因,进一步证实O139群菌的CT结构基因与O1群菌完全相同; 采用RAPD,以两种引物产生的DNA指纹图谱显示O139群与埃尔托型分子构象几乎完全相同, 而与古典型略有区别,后者有两条完全不同的DNA片段. 表明O139群与埃尔托型存在密切的 种系进化关系,而与古典型的遗传距离较远. O139群国外株与国内株分子构象无明显差异 . 经PCR法和DNA序列分析,O139群CT A2-B亚单位编码区1153~1647核苷酸序列与O1群核 苷酸序列同源性为97.1%~98.9%. 表明两者引起的霍乱病在临床表现上的相似,是由于具有相同的致病因子所致.

    近年来的研究表明,O139群菌产毒基因CT AB可由溶源性噬菌体CTX携带[6]. 该 噬菌体作为基因载体以Tcp菌毛为受体,通过attRS位点整合到染色体上,在霍乱弧菌间水平转移. 研究发现,1996年印度加尔各答出现的O139群菌株是一种新的流行株,携带两种不 同的CTX基因组并串联整合在染色体上:一种是以前出现在埃尔托型菌株中的CTXET,另一种被命名为CTXCalc,二者均能产生感染性噬菌体颗粒,并将CTXAB转移到 非产毒株中.
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    1.2.4 耐药基因 O1群霍乱弧菌常对多西环素、复方磺胺甲恶唑(SMZ-TMP)、氯霉素、庆大霉素和诺氟沙星等敏感,对链霉素和呋喃唑酮耐药 ,已发现对四环素耐药的菌株. 而O139群菌对四环素、氨苄西林、红霉素、氯霉素、萘啶酸、头孢唑啉、环丙沙星和多西环素等敏感,对复方磺胺甲恶唑、链霉素和呋喃唑酮则有不同程度的耐药,耐药率分别为98%, 92%和86%. Waldor et al发现O139群菌染色体基 因组中含有一约62kb的片段,含有该片段的菌株对SMZ,TMP,链霉素和呋喃唑酮耐药. 将 该片段从O139群菌经同源重组转移到O1群菌或大肠杆菌中,O139菌失去该片段后,对上述3种抗生素都敏感,转入该基因的受体菌则由对上述3种抗生素敏感转为耐药. 这一62kb的DNA片段称为接合性自转移整合因子SXT(conjugal self-transmissible integrating element,CONSTLN). SXT可通过接合从O139群菌转移到O1群菌和E.coli K-12染色体 中,提示SXT有助于对抗生素耐药的基因在不同种属细菌中的播散.
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    1.2.5 LPS抗原的研究 Waldor et al曾对自发突变和诱变产生的O139群菌突变株的研究指出染色体基因组中编码LPS的基因与O1群菌株相比缺失很长一段rfb基因读码框架,这段基因的缺失导致了O139群菌核心结构的改变,即缺少了高分子质量O抗原侧链,而代之以低分子量的短链. 此种LPS的O多糖部位不含有O1群的特征性成分——过氧化氨基糖.

    1.2.6 生化反应 O139群菌与O1群菌一样,能发酵甘露糖和蔗糖,不发酵阿拉伯糖,故属HeibergⅠ群. 此外,埃尔托型尚能分解葡萄糖产生乙 酰甲基甲醇(即V-P试验),O139群能发酵葡萄糖和麦芽糖,产酸不产气,不发酵肌醇. 氧化酶试验、明胶试验、靛基质试验和鸡红细胞凝集试验均为阳性. 对绵羊红细胞溶血试验结果不定(+/-),对多粘菌素B(50U)和对氨苯(DADP)(50和150μg)不敏感. 三型 霍乱弧菌的鉴别见表1[3].
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    1 古典型、埃尔托型和O139群霍乱弧菌鉴别
鉴别试验古典型埃尔托型O139群
V1组霍乱噬菌体裂解试验+-(+)-
V组霍乱噬菌体裂解试验-+-
多粘菌素B敏感试验+-(+)-
V-P试验-+(-)+(-)
鸡血清凝集试验-(+)+(-)+
绵羊红细胞溶血试验-+(-)+(-)
O129弧菌抑制试验(二氨基二异丙基蝶啶敏感试验)++-

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    1.2.7 肠毒素的研究 99%以上的O139 霍乱弧菌能产生霍乱肠毒素(CT),且与O1群菌产生的CT一致. 经家兔肠段结扎实验证实 ,其产毒量为10.4μg·L-1~80μg·L-1或更多,与O1群菌的产毒量相仿. O139菌的产毒量与培养条件有关,37℃时AKI-SW培养条件下(最适于埃尔 托型菌产毒)较在LB培养(古典型菌最适产毒条件)产毒量增加100倍,这与埃尔托型菌一 致. O139群菌与从O1群菌分离的特异性et基因探针和Zot基因探针的杂交结果为阳 性. 但与非O1群霍乱弧菌分离的耐热肠毒素(ST)特异性基因探针杂交结果为阴性. O139群菌产生的霍乱肠毒素可被特异性IgG抗体和抗CT多克隆抗体中和,其对Y1肾上腺肿瘤 细胞的作用与CT一致. 半数致死量:O139群霍乱弧菌在小鼠皮内注射的半数致死量为1.5×108,远低于经常来做志愿者试验的高毒力株埃尔托小川血清型菌的半数致死量(5×108),且当给予小鼠大剂量皮内注射O139群霍乱弧菌后,可从小鼠血液中分离到O139群菌,而O1群霍乱弧菌则无此现象.
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    1.2.8 生存能力 O139群霍乱弧菌引起的霍乱流行期间,孟加拉国的Matlab, Dhaka, Bangladesh等地区水样培养结果显示O139群菌阳性率为12%(11/92),霍乱毒素检出率为100%(92/92),而在O1群霍乱弧菌流行地区,流行 期间水样O1群菌培养阳性率<1%,提示O139群菌在水体中较O1群菌有更强的生存能力,可能更易引起水型流行.

    2 临床表现与实验诊断

    2.1
临床表现 由O139群霍乱弧菌引起的霍乱与O1群引起者其临床表现无区别,但古典型与O139群引起者症状常较严重,埃尔托型引起者症状轻者多. 典型症状为无发热、无腹痛、无里急后重的剧烈水泻、呕吐、脱水,很快导致周围循环衰竭,严重者出现休克、低钾血症、代谢性酸中毒、急性肾功能衰竭,甚至死 亡. 一组由O139群霍乱弧菌引起的霍乱住院患者共113例. 平均年龄34.2(1.5~75)岁. 入院前呕吐者104例(92%),平均呕吐0.8次·h-1,平均腹泻次数12.1次, 平均持续14.1(3~76)h, 全部病例均有脱水,严重者96例(85%)、轻者17例(15%). 约44.3%的病例有腹部痛性痉挛,少数病例有粘液便、血便,这点与O1群霍乱有区别. 已知非O1群菌感染具有侵袭性,引起败血症可在肝硬变、胰岛素依赖糖尿病、肾病综合 征和烧伤患者中发生. 然而由O139群菌引起者虽偶有发生,仍应引起警惕[7].
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    2.2 实验诊断 粪便检查:①常规镜检:可见 粘液和少许红细胞、白细胞;②涂片染色镜检:为革兰阴性稍弯曲的弧菌. 有荚膜,这点 与O1群不同;③悬滴制动试验:取新鲜粪便悬滴于玻片,在暗视野显微镜下,可见呈快速穿梭状运动的弧菌. 此时如加入O1群多价血清后不能制动,再用O139血清,如弧菌凝集成块运动停止,即为O139菌阳性;④增菌培养:取新鲜粪便接种于pH 8.4~8.6的10g·L-1碱性蛋白胨水,37℃培养6h. O139群菌能在无氯化钠或 30g·L-1氯化钠蛋白胨水中生长,但不能在80g·L-1氯化钠浓度下生长[3]. 6h~8h后培养管表面能形成菌膜,此时应作纯培 养分离;⑤纯培养:常用庆大毒素琼脂平皿或碱性琼脂平皿. 前者为强选择性培养基,37℃培养8h~10h即可形成小菌落;后者则需培养10h~20h. 鉴定分型:根据常规生化反应、特异性血清凝集试验及鉴别试验(表1)进行. 免疫动 物采用的国际标准菌株(印度株)为MO45O139. DNA探针杂交:应用霍乱毒素基因的DNA探针作菌落杂交,可迅速鉴定出产毒的霍乱弧菌 ,但不能鉴别霍乱弧菌的古典型、埃尔托型及O139群. PCR检测:应用PCR技术检测粪便或呕吐物快速诊断霍乱,是通过识别PCR产物中的霍乱 弧菌毒素基因亚单位CTX A和毒素协同菌毛基因亚单位Tcp A来区别霍乱弧菌和非霍乱弧菌, 再根据Tcp A基因的不同DNA序列来区别古典型、埃尔托型及O139群霍乱弧菌. 4h内可报告结果,能检出每毫升碱性蛋白胨水中<10个菌体.
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    3 防治对策

    3.1
治疗原则 与O1群霍乱弧菌所致的霍乱的处理原则一致,给予隔离、补液补盐纠酸、抗菌、抗分泌及对症治疗[8]. 儿童、孕妇或一旦确诊为败血症的患者,建议静滴氨苄西林或第三代头孢菌素.

    3.2 预防措施 同O1群霍乱弧菌. 目前尚无有效预防O139群霍乱弧菌感染的菌苗问世[9]. 对霍乱弧菌O139群菌苗候选株的研究 ,主要通过基因重组去掉O139群流行株中的毒力基因(如CT基因簇),再导入保护性基因(CT-B基因)制成减毒灭活菌苗. 或通过对O1群、O139群菌株毒力基因的动态监测,如发现有毒力基因的自然缺失株,则可用于霍乱弧菌减毒活菌苗候选株的研究,最理想的是复合菌苗(复盖O1群和O139群),但O139群菌株的荚膜是否会造成不良后果尚待进一步探索.
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    4 参考文献1 盛家琦. 霍乱. 见:聂青和主编. 感染性腹泻病. 第1版. 北京: 人民卫生出版社, 2000:365-386

    2 Cholera Working Group, ICDDR. Large epidemic of cholera-like disease in Bangladesh caused by Vibrio cholerae O139 synonym

    Bengal. Lancet, 1993;342:387-390

    3 聂青和. O139群霍乱弧菌感染. 见: 聂青和主编. 感染性腹泻病. 第1版. 北京: 人民卫生出版社, 2000:387-400

    4 Basu A, Garg P, Datta S, Oatta KR. Vibrio cholerae O139 in Calcutta, 1992-1998: incidence, antibiograms, and genotypes.
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    Emerg Infect Dis, 2000;6:139-147

    5 Attridge SR, Qadri F, Albert MJ. Susceptibility of Vibrio cholerae O139 to antibody-dependent, complement-mediated bacteriolysis.

    Clin Diagn Lab Immuno l, 2000;7:444-450

    6 Singh DV, Matte MH, Matte GR, More SR. Molecular analysis of vibrio cholerae O1, O139, non-O1, and non-O139 strains: clonal

    relationships between clinical and environmental isolates. Appl Environ Microbiol, 2001;67:910-921
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    7 Hossain MS, Salam MA, Rabbani GH. Vibrio cholerae O139 Bengal: a descriptive study. J Health Pop Nutr, 2000;18:27-32

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    non-O1, non-O139 infecti ons in Denmark. Clin Microbiol Infect, 2000;6:626-628

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    strains in the human intestine ex vivo. Vaccine, 1999;17:949-956, 百拇医药