流感嗜血桿菌Haemophilus influenzae

流感嗜血桿菌是一種沒有運動力的革蘭氏陰性桿菌。它是于1892年由費佛博士在流行性感冒的瘟疫中發(fā)現(xiàn)。它一般都是好氧生物,但可以成長為兼性厭氧生物。流感嗜血桿菌最初被誤認(rèn)為是流行性感冒的病因,但直至1933年,當(dāng)發(fā)現(xiàn)流行性感冒的病毒性病原后,才消除了這種誤解。不過,流感嗜血桿菌仍是會導(dǎo)致其他不同種類的病癥。



?

因其基因組較小,流感嗜血桿菌是第一種完成全基因組測序,而又能自由生存的生物。它的基因組包含了1,830,140的DNA堿基對及1740個基因。流感嗜血桿菌的基因組測序計劃由基因組研究所策劃,于1995年完成并刊登于《科學(xué)》雜志上。
Clinical features may include initial symptoms of an upper respiratory tract infection mimicking a viral infection, usually associated with fevers, often low-grade. This may progress to the lower respiratory tract in a few days, with features often resembling those of a wheezy bronchitis. Sputum may be difficult to expectorate and is often grey or creamy in color. The cough may persist for weeks without appropriate treatment. Many cases are diagnosed after presenting chest infections do not respond to penicillins or first-generation cephalosporins.
Clinical diagnosis of H. influenzae is typically performed by bacterial culture or latex particle agglutinations. Diagnosis is considered confirmed when the organism is isolated from a sterile body site. In this respect, H. influenzae cultured from the nasopharyngeal cavity or sputum would not indicate H. influenzae disease, because these sites are colonized in disease-free individuals.?However, H. influenzae isolated from cerebrospinal fluid or blood would indicate H. influenzae infection.
臨床特征可能包括模仿病毒感染的上呼吸道感染的初始癥狀,通常伴有發(fā)熱,通常為低度發(fā)熱。這可能在幾天內(nèi)發(fā)展到下呼吸道,其特征通常類似于喘息性支氣管炎。痰可能難以咳出,并且通常呈灰色或乳脂狀。如果不進(jìn)行適當(dāng)治療,咳嗽可能持續(xù)數(shù)周。許多病例在出現(xiàn)胸部感染后被診斷為對青霉素或第一代頭孢菌素?zé)o效。
流感嗜血桿菌的臨床診斷通常通過細(xì)菌培養(yǎng)或乳膠粒子凝集進(jìn)行。當(dāng)該生物體從無菌身體部位分離時,診斷被視為已確認(rèn)。在這方面,從鼻咽腔或痰培養(yǎng)的流感嗜血桿菌并不表示流感嗜血桿菌疾病,因為這些部位定植于無病個體中。然而,從腦脊液或血液中分離的流感嗜血桿菌表明流感嗜血桿菌感染。

流感嗜血桿菌的細(xì)菌培養(yǎng)在瓊脂平板上進(jìn)行,最好是巧克力瓊脂,在37°C的CO2富集培養(yǎng)箱中添加X(血紅素)和V(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)因子。[6] 血瓊脂的生長只是作為一種衛(wèi)星現(xiàn)象在其他細(xì)菌周圍實現(xiàn)的。流感嗜血桿菌菌落呈凸面、光滑、蒼白、灰色或透明菌落。
對流感嗜血桿菌樣本進(jìn)行革蘭氏染色和顯微鏡觀察,結(jié)果顯示革蘭氏陰性,桿狀,無特定排列。可通過過氧化氫酶和氧化酶試驗進(jìn)一步鑒定培養(yǎng)的生物體,這兩種試驗均應(yīng)為陽性。進(jìn)一步的血清學(xué)檢測有必要區(qū)分莢膜多糖和流感嗜血桿菌b和非莢膜種。
流感嗜血桿菌的細(xì)菌培養(yǎng)雖然具有高度特異性,但缺乏敏感性。在樣品采集前使用抗生素,可在鑒定前殺死細(xì)菌,從而大大降低分離率。[7] 除此之外,流感嗜血桿菌是一種很難培養(yǎng)的細(xì)菌,任何對培養(yǎng)程序的修改都可以大大降低分離率。發(fā)展中國家實驗室質(zhì)量差導(dǎo)致流感嗜血桿菌的隔離率低。
流感嗜血桿菌將在血液瓊脂平板上的金黃色葡萄球菌溶血區(qū)生長;金黃色葡萄球菌對細(xì)胞的溶血釋放生長所需的因子V。流感嗜血桿菌不會在金黃色葡萄球菌溶血區(qū)以外生長,因為這些區(qū)域缺乏因子V等營養(yǎng)物質(zhì)。Fildes瓊脂最適合分離。在萊文塔爾培養(yǎng)基中,莢膜菌株顯示出獨特的彩虹色。
乳膠粒凝集試驗(LAT)是一種比培養(yǎng)法更敏感的流感嗜血桿菌檢測方法。[8] 由于該方法依賴于抗原而非活菌,因此先前使用抗生素不會影響結(jié)果。它還具有比培養(yǎng)方法快得多的額外好處。然而,單用LAT不可能進(jìn)行抗生素敏感性試驗,因此有必要進(jìn)行平行培養(yǎng)。
分子方法
聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)檢測已被證明比LAT或培養(yǎng)檢測更敏感,且具有高度特異性。然而,PCR檢測在臨床環(huán)境中尚未成為常規(guī)。逆流免疫電泳已被證明是一種有效的研究診斷方法,但在很大程度上已被PCR所取代。
2血清群
于1930年,流感嗜血桿菌分類為兩類,即莢膜菌株及沒有莢膜的菌株。雖然已知莢膜類的乙型流感嗜血桿菌(或是b型流感嗜血桿菌,簡稱HiB)是毒性的主因之一,但感染流感嗜血桿菌的病因卻仍未完全清楚。它們的莢膜能幫助它們抵抗在沒有免疫的寄主體內(nèi)的吞噬作用及不觸發(fā)補體介導(dǎo)的裂解。沒有莢膜的菌株則較少侵略性,但它們能誘發(fā)炎癥而產(chǎn)生其他病癥,如會厭炎。接種HIbB結(jié)合型疫苗是一種有效的預(yù)防方法,其中某幾種疫苗已經(jīng)廣為使用。

Most strains of H. influenzae are opportunistic pathogens; that is, they usually live in their host without causing disease, but cause problems only when other factors (such as a viral infection, reduced immune function or chronically inflamed tissues, e.g. from allergies) create an opportunity. They infect the host by sticking to the host cell using trimeric autotransporter adhesins.
大多數(shù)流感嗜血軒菌是機(jī)會性細(xì)菌。當(dāng)病毒感染削弱免疫力,組織發(fā)生慢性炎癥,過敏時,它們才有機(jī)會致病。

Naturally acquired disease caused by H. influenzae seems to occur in humans only. In infants and young children, H. influenzae type b (Hib) causes bacteremia, pneumonia, epiglottitis and acute bacterial meningitis. On occasion, it causes cellulitis, osteomyelitis, and infectious arthritis.
流感嗜血軒菌常引起菌血癥,肺炎,會厭炎,急性細(xì)菌腦膜炎;偶爾蜂窩組織炎,骨髓炎,感染性關(guān)節(jié)炎。
?

?
流感嗜血軒菌臨床癥狀:上呼吸道感染,發(fā)燒。幾天后,進(jìn)入下呼吸道感染,類似氣喘的支氣管炎,痰液難以咳出,痰液呈灰色或奶油色。沒有治療,咳嗽會持續(xù)數(shù)周。許多胸部感染流感嗜血軒菌對對盤尼西林和第一代頭孢沒有反應(yīng)。

?
診斷:
血液或腦脊液中發(fā)現(xiàn)流感嗜血桿菌可以判定感染。鼻腔常駐流感嗜血軒菌,不能從鼻腔檢測細(xì)菌。
3預(yù)防治療
接種HiB結(jié)合型疫苗是一種有效的預(yù)防方法,其中某幾種疫苗已經(jīng)廣為使用。除預(yù)防以外,治療主要是病因治療。本菌對磺胺、青霉素、鏈霉素、四環(huán)素、氨芐青霉素和氯霉素均敏感,對b型莢膜流感桿菌的急性感染,尤其是腦膜炎、會厭炎,過去均以氨芐青霉素為首選,有的國家報告耐氨芐青霉素的菌株逐年增加,故有人以氯霉素為首選。
提倡用b型流感嗜血桿菌聯(lián)合疫苗于嬰兒2、4和6個月時分3次注射。
體重在20kg以下兒童每天按100mg/kg靜脈注射氨芐青霉素,20kg以上兒童和成年人用量為250mg~1g,每6小時1次。另一種辦法是口服羥氨芐青霉素,20kg以下兒童20~40mg/kg,每日3次;20kg以上兒童和成年人250~500mg,每日3次;約30%的流感嗜血桿菌產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶且對氨芐西林耐藥。因此,常用的治療方案為:磺胺甲基異啰唑/甲氧芐氨嘧啶(SMX/TMP)兒童每日8mg/40mg/kg,口服或靜脈注射,成人則為口服1~2片(每片為160mg/800mg),每日2次;頭孢呋辛0.25~1g靜脈注射,每6小時1次;頭孢克羅兒童每日20~40mg/kg,分3次口服,成人500mg口服,每6小時1次;或強力霉素100mg口服,每日2次(8歲以下兒童忌用)。對非耐藥菌株,在小于20kg兒童可予氨芐青霉素每日100mg/kg,分4次靜脈注射(最大劑量為每日2~3g),在大于20kg兒童及成人則為250mg~1g,每6小時1次靜脈注射。尚可使用阿莫西林,對小于20kg兒童,可予20~40mg/kg口服,每日3次;對大于20kg兒童及成人,可予250~500mg,每日3次。氟喹諾酮和阿奇霉素對流感嗜血桿菌亦有抗菌活性。
流感嗜血桿菌對青霉素耐藥
流感嗜血桿菌產(chǎn)生β-內(nèi)酰胺酶,并且能夠修飾其青霉素結(jié)合蛋白,因此它對青霉素類抗生素產(chǎn)生了耐藥性。在嚴(yán)重病例中,頭孢噻肟和頭孢曲松直接進(jìn)入血液是選擇的抗生素,對于較輕的病例,氨芐西林和舒巴坦鈉、第二代和第三代頭孢菌素或氟喹諾酮類藥物的聯(lián)合使用是首選。(已觀察到耐氟喹諾酮的流感嗜血桿菌。)
大環(huán)內(nèi)酯類抗生素(如克拉霉素)可用于對β-內(nèi)酰胺類抗生素過敏的患者。[需要引證]還觀察到大環(huán)內(nèi)酯類藥物耐藥性 。
可接種Haemophilus influenzae Type B的疫苗預(yù)防:
自20世紀(jì)90年代初以來,已經(jīng)有了B型流感嗜血桿菌的有效疫苗,建議用于5歲以下兒童和無精癥患者。世界衛(wèi)生組織推薦一種五價疫苗,結(jié)合白喉、破傷風(fēng)、百日咳、乙型肝炎和Hib的疫苗。目前還沒有足夠的證據(jù)表明這種五價疫苗相對于個別疫苗的效果如何。
Hib疫苗的成本大約是麻疹、脊髓灰質(zhì)炎、結(jié)核病、白喉、破傷風(fēng)和百日咳疫苗總成本的七倍。因此,截至2003年,發(fā)達(dá)國家92%的人口接種了Hib疫苗,而發(fā)展中國家接種率為42%,最不發(fā)達(dá)國家僅為8%。
4DNA定序
因其稀少的基因體,流感嗜血桿菌是第一種排列全數(shù)基因體,而又能自由生存的生物。它的基因體包括了1,830,140的DNA堿基對及1740個基因。流感嗜血桿菌的基因排序計劃由基因組研究所策劃,于1995年完成并刊登于《科學(xué)》雜志上。
5癥狀診斷
大部份流感嗜血桿菌都是機(jī)會性感染細(xì)菌,即它們會在寄主體內(nèi)生存而不引起任何疾病,但當(dāng)某一些因流感嗜血桿菌素(如病毒感染或免疫力下降)出現(xiàn)后則會引發(fā)病癥。流感嗜血桿菌一般有六種菌株,稱為a型、b型(又稱乙型)、c型、d型、e型及f型。

由流感嗜血桿菌自然產(chǎn)生的疾病只會在人類出現(xiàn)。在嬰兒及孩童中,乙型流感嗜血桿菌會引致菌血病癥及急性細(xì)菌性腦膜炎。偶爾地它會引致蜂窩組織炎、骨髓炎及關(guān)節(jié)感染。自從1990年開始,美國使用HiB結(jié)合型疫苗后,HiB病癥的患病率減少至每十萬名兒童有1.3名兒童感染。但是,HiB仍然是發(fā)展中國家引致嬰兒及兒童下呼吸道疾病的主因。沒有莢膜的流感嗜血桿菌會引致兒童的耳朵感染(如中耳炎)、眼睛感染(結(jié)膜炎)及鼻竇炎,并且聯(lián)帶肺炎。
Hib肺炎通常發(fā)生于1歲左右兒童。大多數(shù)病人發(fā)病前有感冒,50%左右早期出現(xiàn)胸腔積液。菌血癥和膿胸不常見。大部分受無莢膜菌株感染的成年人產(chǎn)生類似其他細(xì)菌性肺炎的支氣管肺炎。
痰液革蘭氏染色示大量小的革蘭氏陰性球桿菌;此種細(xì)菌對培養(yǎng)的營養(yǎng)需要較為嚴(yán)格且往往寄生在上氣道內(nèi),因此培養(yǎng)常出現(xiàn)假陰性和假陽性。
6鏈球菌
流感嗜血桿菌與肺炎鏈球菌都能在人類的上呼吸系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)。一項有關(guān)它們之間的競爭研究指出,在培養(yǎng)基內(nèi),肺炎鏈球菌能以過氧化氫攻擊流感嗜血桿菌及能排除在表面流感嗜血桿菌生存所需的分子。
當(dāng)兩種細(xì)菌一同在鼻腔內(nèi)時,兩星期之內(nèi),只有流感嗜血桿菌能夠生存。當(dāng)兩種細(xì)菌分別地放在鼻腔內(nèi)時,兩者皆能生存。使實驗鼠的上呼吸組織暴露于兩種細(xì)菌時,發(fā)現(xiàn)有格外大量的中性粒細(xì)胞。當(dāng)實驗鼠只是暴露于其中一種細(xì)菌時,則不會出現(xiàn)這些細(xì)胞。
實驗證實當(dāng)中性粒細(xì)胞放在已死的流感嗜血桿菌時,它們會強烈攻擊肺炎鏈球菌。而這種攻擊相較沒有死亡的嗜血桿菌時,則不會這么強烈。但暴露于已死的流感嗜血桿菌中,則不會有任何對生存的流感嗜血桿菌有所影響。這種現(xiàn)象有兩種可能性:
當(dāng)流感嗜血桿菌被肺炎鏈球菌攻擊時,引發(fā)了免疫系統(tǒng)攻擊肺炎鏈球菌。
兩種細(xì)菌的結(jié)合引發(fā)了只有其中一種細(xì)菌存在所不會引發(fā)的免疫系統(tǒng)警報。
至于為何流感嗜血桿菌會不受免疫系統(tǒng)的影響則不得而知。
7肺炎
流感嗜血桿菌之所以被如此命名,是因為曾誤認(rèn)為它是1889年流感大流行的原因。根據(jù)社區(qū)獲得性肺炎的大多數(shù)研究,它是細(xì)菌性肺炎較為常見的病因,僅次于肺炎鏈球菌。含b型(Hib)多糖莢膜的菌株毒性最強,最容易引起嚴(yán)重疾病,包括腦膜炎,會厭炎和菌血癥性肺炎。
由于使用了Hib疫苗,在美國和其他發(fā)達(dá)國家,流感嗜血桿菌感染已近消失。寄生于成人上呼吸道的流感嗜血桿菌常無莢膜(非b型)。這些菌株可移行于慢性支氣管炎病人的下呼吸道,常提示慢性支氣管炎加重。
慢性阻塞性肺疾病(COPD)與流感嗜血桿菌
在慢性阻塞性肺疾?。–OPD)患者的氣道中經(jīng)常觀察到未包封的流感嗜血桿菌。在COPD患者的痰中也觀察到大量中性粒細(xì)胞。中性粒細(xì)胞吞噬流感嗜血桿菌,從而激活氧化性呼吸爆發(fā)。然而,中性粒細(xì)胞不是殺死細(xì)菌,而是自己被殺死(盡管這種氧化爆發(fā)可能會導(dǎo)致流感嗜血桿菌細(xì)胞的DNA損傷)。缺乏對流感嗜血桿菌的殺滅似乎可以解釋慢性阻塞性肺病持續(xù)感染的原因。
rec1基因缺陷的流感嗜血桿菌突變體(recA的同系物)對氧化劑過氧化氫的殺滅非常敏感。這一發(fā)現(xiàn)表明rec1的表達(dá)對于流感嗜血桿菌在氧化應(yīng)激條件下的存活非常重要。由于它是recA的同系物,rec1可能在DNA損傷的重組修復(fù)中起著關(guān)鍵作用。因此,流感嗜血桿菌可通過重組修復(fù)氧化性DNA損傷,保護(hù)其基因組免受宿主吞噬細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧物種的侵害。除了rec1,染色體受損部位的重組修復(fù)還需要第二個同源的未受損DNA分子。單個流感嗜血桿菌細(xì)胞能夠通過轉(zhuǎn)化過程從其他細(xì)胞中攝取同源DNA。流感嗜血桿菌的轉(zhuǎn)化至少涉及15種基因產(chǎn)物,并且可能是修復(fù)常駐染色體中DNA損傷的適應(yīng)(如轉(zhuǎn)化(遺傳學(xué))#轉(zhuǎn)化中所述,是DNA修復(fù)的適應(yīng))?
Unencapsulated H. influenzae is often observed in the airways of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Neutrophils are also observed in large numbers in sputum from patients with COPD. The neutrophils phagocytize H. influenzae, thereby activating an oxidative respiratory burst.[16] However instead of killing the bacteria the neutrophils are themselves killed (though such an oxidative burst likely causes DNA damage in the H. influenzae cells). The lack of killing of the H. influenzae appears to explain the persistence of infection in COPD.[16]
H. influenzae mutants defective in the rec1 gene (a homolog of recA) are very sensitive to killing by the oxidizing agent hydrogen peroxide.[17] This finding suggests that rec1 expression is important for H. influenzae survival under conditions of oxidative stress. Since it is a homolog of recA, rec1 likely plays a key role in recombinational repair of DNA damage. Thus H. influenzae may protect its genome against the reactive oxygen species produced by the host’s phagocytic cells through recombinational repair of oxidative DNA damages.[18] Recombinational repair of a damaged site of a chromosome requires, in addition to rec1, a second homologous undamaged DNA molecule. Individual H. influenzae cells are capable of taking up homologous DNA from other cells by the process of transformation. Transformation in H. influenzae involves at least 15 gene products,[15] and is likely an adaptation for repairing DNA damages in the resident chromosome (as suggested in Transformation (genetics)#Transformation, as an adaptation for DNA repair)
