肺炎是一種影響肺部的急性呼吸道感染性疾病,引起肺炎的原因有很多,包括病毒、細菌或真菌和理化因素等,這次造成全球流行的新冠肺炎就是一種由新型冠狀病毒引起的肺炎。
其實,細菌性肺炎的危害也不容小覷,尤其是細菌性肺炎中的“頭號殺手”—肺炎鏈球菌。
據估計,2015年全球預約有583萬<5歲兒童死亡,其中約有29.4萬名死于肺炎鏈球菌感染。而嬰幼兒和免疫力薄弱的老人是最容易中招的兩類人。
生物學特性
典型的肺炎鏈球菌為革蘭染色陽性球菌,直徑約1μm。常呈雙排列。菌體成矛頭狀,寬端相對,尖端向外。在痰、膿液標本中可呈單個或短鏈狀。有毒株在體內形成莢膜。普通染色時莢膜不著色,表現為菌體周圍透明環。無鞭毛。不形成芽胞。菌體衰老時,或由于自溶酶(autolysin)的產生將細菌裂解后,可呈現革蘭染色陰性。
本菌營養要求較高,需在含血液或血清的培養基中生長。在固體培養基上形成小圓形、隆起、表面光滑、濕潤的菌落。培養初期菌落隆起呈穹窿形,隨著培養時間延長,細菌產生的自溶酶裂解細菌,使菌落中央凹陷,邊緣隆起成"臍狀"。表面活性劑如膽汁或脫氧膽酸鹽可激活自溶酶,加速菌體自溶。
兼性厭氧,C02 5-10%生長最好,且生成的菌落周圍有草綠色溶血環。若于液體培養基中培養24h,呈均勻混濁,后期可因產生自溶而變得澄清。
甲型溶血性鏈球菌不產生自溶酶,故加入膽鹽等表面活性劑不能溶解,利用此特點可鑒別甲型溶血性鏈球菌與肺炎鏈球菌。肺炎鏈球菌在血瓊脂平板上菌落周圍形成α溶血環。細菌生長的能量來源于分解葡萄糖,伴隨乳酸的形成。乳酸的堆積會抑制細菌的生長,故間斷性加入堿可使肺炎鏈球菌大量繁殖。Optochin可抑制肺炎鏈球菌生長。
該菌可分解多種糖類,產酸不產氣。膽汁溶解試驗陽性、Optochin敏感試驗陽性。
大多數新分離出的肺炎鏈球菌可發酵菊糖,故菊糖發酵試驗在鑒別肺炎球菌與甲型溶血性鏈球菌時有一定的參考價值。
抗原構造
莢膜多糖抗原
存在于肺炎鏈球菌莢膜中。根據莢膜多糖抗原性的不同將肺炎球菌分為91個血清型。
菌體抗原
⑴C多糖:存在于肺炎鏈球菌細胞壁中,具有種特異性,為各型菌株所共有。C多糖可被血清中C-反應蛋白沉淀。在鈣離子存在時,C多糖可與正常人血清中稱為C-反應蛋白(C reactive protein,CRP)的β球蛋白結合,發生沉淀。
⑵M蛋白:具有型特異性。M蛋白刺激機體產生的相應抗體無保護作用。
抗原變異
肺炎鏈球菌可能發生的變異有莢膜變異:即從有莢膜有毒力的光滑(S)型菌變異為失去莢膜毒力減低或消失的粗糙(R)型。
細菌抵抗力
抵抗力較弱,56℃15~30分鐘即被殺死。對一般消毒劑敏感。有莢膜株抗干燥力較強。對青霉素、紅霉素、林可霉素等敏感。
致病性
致病物質
1.莢膜(capsule) 是肺炎鏈球菌主要的致病因素。無莢膜的變異株無毒力,感染實驗動物,如鼠、兔等,很快被吞噬細胞吞噬并殺滅。有莢膜的肺炎球菌可抵抗吞噬細胞的吞噬,有利于細菌在宿主體內定居并繁殖。
2.肺炎鏈球菌溶血素(pneumolysin) 高濃度時對實驗動物有致死性。對人的致病機理尚待確定。
3.紫癜形成因子(purpura-producing principle) 注入家兔皮內,可產生紫癜及出血點并伴有內臟出血。紫癜形成因子與人類肺炎球菌感染間的關系尚不明確。
所致疾病
肺炎鏈球主要引起人類大葉性肺炎。75%的成年人肺炎鏈球菌肺炎及50%以上嚴重的肺炎鏈球菌菌血癥是由1~8型肺炎鏈球菌引起。肺炎鏈球菌6、14、19及23型,常引起兒童肺炎鏈球菌性疾病。40%~70%的正常人上呼吸道中攜帶有毒力的肺炎鏈球菌。由此可見呼吸道粘膜對肺炎鏈球菌存在很強的自然抵抗力。當出現某種降低這種抵抗功能的因素時,肺炎鏈球菌可引起感染,如:
①呼吸道功能異常:病毒及其它感染性因子損傷呼吸道粘膜上皮細胞;某些異常因素(如過敏)導致粘液的過度分泌,使侵入的病原菌受到保護;各種原因導致的支氣管阻塞及各種原因導致的纖毛功能損傷;
②酒精及藥物中毒:酒精及某些藥物中毒可抑制吞噬細胞的活性及咳嗽反射,有利于病原菌的吸入;
③循環系統功能異常及任何原因導致的肺充血、心功能衰竭;
④其它:營養缺陷、體質虛弱、貧血、血清補體水平低下等。
肺炎鏈球菌肺炎常突然發病,表現為高熱、寒戰、胸膜劇烈疼痛、咳鐵銹色痰。10%~20%的患者可于高熱期伴發菌血癥。其病理表現主要是最初肺泡內有大量纖維蛋白滲出液,繼之是紅細胞和白細胞向肺泡內滲出,最終導致病變部位肺組織實變。病變通常僅累及單個肺葉,故稱為大葉性肺炎。如果早期使用抗生素治療,可阻止肺實變發生。
肺炎鏈球菌也可侵入機體其它部位,引起繼發性胸膜炎、中耳炎、乳突炎、心內膜炎及化膿性腦膜炎等。
細菌免疫性
肺炎鏈球菌感染后,機體可建立較牢固的型特異性免疫,同型病菌的再次感染少見。患者發病后5~6天,體內可形成莢膜多糖型特異性抗體。這種抗體與莢膜結合后,肺炎鏈球菌易被機體吞噬細胞吞噬殺滅。補體在清除病原菌過程中發揮調理作用,當抗原抗體復合物與補體結合后,可增強吞噬細胞對病原菌的吞噬功能。
實驗室檢查
標本:痰、膿液、血液、腦脊液等標本。
涂片染色鏡檢:革蘭氏色染色呈陽性球菌,呈矛頭狀成雙排列,坦面相鄰,尖端向外。若標本可見大量白細胞同時存在時有重要的參考價值。
莢膜染色:陽性。
分離培養
常采用羊血平板,有助于其溶血特征的識別和進一步鑒定,而且初代分離應置5%~10%CO2的環境下培養。在血平板上,肺炎鏈球菌的菌落直徑0.5~1.5mm,灰白色、半透明、表面光滑(有些菌株可表現為粘液狀)扁平,周圍環繞著草綠色溶血環。培養或放置24h以上的培養物還會由于肺炎鏈球菌的自溶作用而致菌落中央塌陷而邊緣隆起,而呈臍窩狀。
鑒定試驗
① 膽汁溶菌試驗:本試驗的原理基于膽鹽能夠通過活化肺炎鏈球奧普托欣(Optochin)試驗菌的自溶酶而溶解肺炎鏈球菌,但不能溶解草綠色鏈球菌。常用的方法包括快速平板法和標準試管法。前者取一接種環2%去氧膽酸鈉溶液加于血平板待鑒定菌的菌落上,置35℃孵育15~30min,菌落溶解消失為陽性。
而后者則是在1ml待鑒定菌18~24h培養液中加入2滴10%去氧膽酸鈉溶液,35℃孵育5-10min后鑒定菌管由混濁變為透明者為陽性。
② 奧普托欣(Optochin)試驗:用以與其他草綠色鏈球菌相鑒別。用接種環將單個待鑒定菌落均勻涂于血平板上,用含量為5μg的optochin紙片貼于接種區中央,35℃需氧培養過夜,抑菌圈 >18mm的為陽性。本菌為草綠色鏈球菌。
細菌型別鑒定實驗
1.莢膜腫脹試驗(capsule swelling test) 亦稱為Quellung試驗。新鮮的標本懸液與等量不稀釋的肺炎球菌分型診斷血清混合后,覆以蓋玻片,油鏡下觀察。標本中肺炎球菌若與同型免疫血清相遇,莢膜將顯著增大。
2.凝集試驗(agglutination test) 將可疑肺炎球菌與已知標準分型血清作玻片凝集試驗,若細菌凝集成堆,為同型肺炎球菌。
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