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破伤风梭菌

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破伤风梭菌
显微镜下呈典型“网球拍”形状的破伤风梭菌
科学分类 编辑
域: 细菌域 Bacteria
门: 芽孢杆菌门 Bacillota
纲: 梭菌纲 Clostridia
目: 梭菌目 Clostridiales
科: 梭菌科 Clostridiaceae
属: 梭菌属 Clostridium
种:
破伤风梭菌 C. tetani
二名法
Clostridium tetani
(Flügge 1886) Bergey et al. 1923
模式菌株
ATCC 19406 = CCUG 4220 = NCTC 279

破伤风梭菌学名Clostridium tetani)是一种常见的梭菌属杆状专性厌氧菌,外观类似网球拍和鸡腿[1],是破伤风的病原体。若进入到伤口深处,则会滋生并产生剧毒,称为破伤风痉挛毒素英语tetanospasmin,干扰运动神经元,造成破伤风。破伤风类毒素疫苗能够阻碍该毒素作用,各地常为儿童接种,以作预防。

破伤风梭菌通常有0.5μm宽和2.5μm长。[2]

破伤风梭菌虽不能生长在有氧气的情况下[2],其孢子耐受力强,可于世界各地土壤或动物消化道找到。生活并分布在世界各地的土壤中以及各种牲畜和伴侣动物的肠道中[3]。且在33至37°C的温度范围内生长最好。[2]

破伤风梭菌的孢子非常耐寒,耐热,耐各种防腐剂,可煮沸几分钟。[4]

特征

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破伤风梭菌示意图:图一是单独的细菌,图二是细菌产生孢子的过程,图三是单独的孢子。

各种条件下,破伤风梭菌都会脱落鞭毛形成内生孢子。每个破伤风梭菌都可以形成孢子,一般孢子形成在破伤风梭菌的一端,形成鼓槌的形状[2]

演化

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破伤风梭菌属于梭菌属,而梭菌属是一个广泛的组群,包含百多种革兰氏阳性细菌。其中近百个物种,又比任何其他从基因上更密切。该集群包括肉毒梭菌产气荚膜梭菌。与破伤风梭菌最近的近亲是梭状芽孢杆菌[3]

疾病

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一个因破伤风而肌肉痉挛的人,由英属印度藏学家查尔斯·贝尔于1809年绘。

虽然破伤风梭菌在土壤或动物肠道中大多是良性,但有时依然会导致严重的破伤风。疾病通常始于孢子通过伤口进入人体[5]。深伤口中,例如被铁钉顶穿大腿,坏死组织和低氧环境,会使破伤风梭菌孢子发芽[4]。当破伤风梭菌在伤口部位生长时,会滋生并产生剧毒外毒素tetanolysin英语tetanolysin破伤风痉挛毒素英语tetanospasmin,干扰运动神经元,造成破伤风。tetanolysin的功能尚不清楚,它可能有助于破伤风梭菌感染。破伤风痉挛毒素是已知最有效的毒素之一,估计致死剂量低于每公斤体重2.5纳克,是造成破伤风症状的原因[2][6]

破伤风梭菌通过淋巴系统和血液传播,并被吸收到神经系统的各个部分[6]

在神经系统中,破伤风梭菌阻断运动神经末梢的抑制神经递质甘氨酸γ-氨基丁酸的释放。这种封锁导致运动神经元广泛激活而全身痉挛。肌肉痉挛通常从身体顶部开始并向下移动,先感染,然后腹部肌肉,再然后是四肢。肌肉痉挛会持续数周[5][6]

在许多破伤风梭菌菌株携带的质粒上发现了编码破伤风痉挛的基因;缺乏该质粒的菌株不产生毒素[2][5]。破伤风痉挛在细菌生理学中的作用是未知的[2]

治疗和预防

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许多抗生素对破伤风梭菌有效,包括氯霉素克林霉素红霉素青霉素四环素[3]。然而,用抗生素治疗破伤风梭菌感染的有效性仍不清楚。[2]

此外,苯二氮卓肌肉松弛剂可用于减少影响肌肉痉挛。[2]

破伤风梭菌感染造成的损害通常由甲醛灭活的破伤风疫苗来预防。疫苗的商业生产方式是大量种植破伤风梭菌,然后纯化毒素并在40%甲醛中灭活4至6周的[2]。通常与白喉类疫苗和某种形式的百日咳疫苗合为DPT疫苗DTaP。疫苗会分开数次施打,每针之间相隔数月或数年,以引发免疫反应,保护宿主免受毒素影响[6]

研究

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破伤风梭菌可在各种厌氧培养基生长,例如巯基乙酸盐培养基、酪蛋白水解物培养基等。培养物在中性至碱性pH值的培养基上生长特别好[2]

破伤风梭菌菌株的基因组已被测序,包含280万个碱基对和2,373个蛋白质编码基因[7]

历史

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至少早在公元前4世纪希波克拉底就写了破伤风的临床描述[8]。不过第一次与土壤明确联系是在1884年,1884年普鲁士亚瑟·尼古拉耶英语Arthur Nicolaier发现动物注射土壤样本的患破伤风[6]

1889 年,日本医学家北里柴三郎从人类受害者身上分离出破伤风梭菌,后来证明这种生物体注射到动物体内也会产生疾病,并且毒素可被特定抗体中和[6]

1897年,法国兽医埃德蒙·诺卡尔法语Edmond Nocard发现破伤风抗毒素可在人体中引起被动免疫,可用于预防和治疗[6]

第一次世界大战,马的破伤风抗血清被广泛用于预防受伤士兵破伤风,所以战争期间破伤风病例急剧减少[9]

用甲醛灭活破伤风毒素的现代方法是由加斯顿·拉蒙法语Gaston Ramon在1920年开发的[6]

很快,1924年P. Descombey开发了破伤风类毒素疫苗,该疫苗被广泛用于预防二战期间因战伤引起的破伤风[6]

参考文献

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  1. ^ Ryan, Kenneth J.; Ray, C. George; Sherris, John C. Sherris medical microbiology : an introduction to infectious diseases 4th. New York: McGraw-Hill. 2004. ISBN 0-8385-8529-9. OCLC 52358530. 
  2. ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 Roper, Martha H.; Wassilak, Steven G.F.; Tiwari, Tejpratap S.P.; Orenstein, Walter A. Tetanus toxoid. Vaccines. Elsevier. 2013: 746–772 [2022-11-12]. ISBN 978-1-4557-0090-5. doi:10.1016/b978-1-4557-0090-5.00039-2. (原始内容存档于2021-08-29) (英语). 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Whitman, William B (编). Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria 1. Wiley. 2015-04-17 [2022-11-12]. ISBN 978-1-118-96060-8. doi:10.1002/9781118960608.gbm00619. (原始内容存档于2020-10-26) (英语). 
  4. ^ 4.0 4.1 Pottinger P, Reller B, Ryan KJ, Weissman S. Chapter 29: Clostridium, Bacteroides, and Other Anaerobes. Ryan KJ (编). Sherris Medical Microbiology 7. McGraw-Hill Education. 2018. ISBN 978-1-259-85980-9. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Todar K. Pathogenic Clostridia, including Botulism and Tetanus. Todar's Online Textbook of Bacteriology. 2005: 3 [2022-07-20]. (原始内容存档于2021-05-15). 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 Hamborsky J, Kroger A, Wolfe C (编). Chapter 21: Tetanus. The Pink Book - Epidemiology and Prevention of Vaccine-Preventable Diseases 13. U.S. Centers for Disease Control and Prevention. 2015: 341–352 [24 June 2018]. (原始内容存档于2017-04-13). 
  7. ^ Brüggemann, Holger; Bäumer, Sebastian; Fricke, Wolfgang Florian; Wiezer, Arnim; Liesegang, Heiko; Decker, Iwona; Herzberg, Christina; Martínez-Arias, Rosa; Merkl, Rainer; Henne, Anke; Gottschalk, Gerhard. The genome sequence of Clostridium tetani , the causative agent of tetanus disease. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2003-02-04, 100 (3) [2022-11-12]. Bibcode:2003PNAS..100.1316B. ISSN 0027-8424. PMC 298770可免费查阅. PMID 12552129. doi:10.1073/pnas.0335853100. (原始内容存档于2022-11-12) (英语). 
  8. ^ Pearce, J. M. Notes on tetanus (lockjaw).. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 1996-03-01, 60 (3) [2022-11-12]. ISSN 0022-3050. PMC 1073859可免费查阅. PMID 8609513. doi:10.1136/jnnp.60.3.332. (原始内容存档于2022-11-12) (英语). 
  9. ^ Wever, Peter Cornelis; van Bergen, Leo. Prevention of tetanus during the First World War. Medical Humanities. 2012-12, 38 (2) [2022-11-12]. ISSN 1468-215X. PMID 22543225. S2CID 30610331. doi:10.1136/medhum-2011-010157. hdl:20.500.11755/8e372c60-b6a6-4638-a2ba-664e20b30ad1. (原始内容存档于2022-11-12) (英语). 

延伸阅读

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外部链接

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