? ? ? ? 今天介紹的細(xì)菌是革蘭氏陽(yáng)性菌的代表——葡萄球菌(Staphylococcus)。

簡(jiǎn)介

? ? ?? ?葡萄球菌是葡萄球菌科的一個(gè)革蘭氏陽(yáng)性菌屬。在顯微鏡下，它們呈球形，直徑0.5~1微米(500~1000納米)，呈葡萄狀簇狀。葡萄球菌是兼性厭氧菌(既能有氧生長(zhǎng)，也能厭氧生長(zhǎng))。

? ? ? ? ?葡萄球菌是柯赫(R．Koch．1878年)、巴斯德(L．Pasteur，1880年)和奧格斯頓(A．Og-ston，1881年)從膿液中發(fā)現(xiàn)的，但通過(guò)純培養(yǎng)并進(jìn)行詳細(xì)研究的是F．J．Rosenbach(1884年)。

? ? ? ? 這個(gè)名字是1880年由蘇格蘭外科醫(yī)生和細(xì)菌學(xué)家亞歷山大·奧格斯頓(Alexander Ogston，1844-1929)按照五年前鏈球菌命名的模式創(chuàng)造的，它結(jié)合了前綴“staphylo-”，并以現(xiàn)代拉丁語(yǔ)作為后綴：coccus。

? ? ? ? 葡萄球菌至少有40種。其中，有9種有2個(gè)亞種，有1種有3個(gè)亞種，有1種有4個(gè)亞種，大多數(shù)是無(wú)害的，通常生活在人類和其他生物的皮膚和粘膜上。葡萄球菌是一種寄生于皮膚黏膜中的微生物，在世界范圍內(nèi)廣泛存在，是土壤微生物區(qū)系的一個(gè)小組成部分。

? ? ? ? 在孟加拉灣圣馬丁島的海綿中發(fā)現(xiàn)兩種葡萄球菌——表皮葡萄球菌(S. epidermidis)和阿爾萊葡萄球菌(S.arlettae)，海綿伴生的葡萄球菌具有高度的耐鹽性。

分類

? ? ? ? 通過(guò)對(duì)葡萄球菌核糖體16SRNA堿基對(duì)的測(cè)序，可將葡萄球菌分為11個(gè)種群。

? ? ? ? 金黃色葡萄球菌族——S. argenteus(阿根廷葡萄球菌), S. aureus(金黃色葡萄球菌), S. schweitzeri(施韋策葡萄球菌), S. simiae(猿猴葡萄球菌)

? ? ? ? 耳葡萄球菌族——S. auricularis(耳葡萄球菌)

? ? ? ? 肉葡萄球菌族——S. carnosus(肉葡萄球菌), S. condimenti(調(diào)味葡萄球菌), S. debuckii(德巴基葡萄球菌), S. massiliensis(馬賽葡萄球菌), S. piscifermentans(魚(yú)露葡萄球菌), S. simulans(擬葡萄球菌)

? ? ? ?表皮葡萄球菌族——S. capitis(頭狀葡萄球菌), S. caprae(山羊葡萄球菌), S. epidermidis(表皮葡萄球菌), S. saccharolyticus(解糖葡萄球菌)

? ? ? ?溶血性葡萄球菌族——S. devriesei(戴氏葡萄球菌), S. haemolyticus(溶血性葡萄球菌), S. hominis(人類葡萄球菌)

? ? ? ?豬-中間葡萄球菌族——S. agnetis(阿耆尼葡萄球菌), S. chromogenes(產(chǎn)色葡萄球菌), S. cornubiensis(康沃爾葡萄球菌), S. felis(貓葡萄球菌), S. delphini(海豚葡萄球菌), S. hyicus(豬葡萄球菌), S. intermedius(中間葡萄球菌), S. lutrae(盧特拉葡萄球菌), S. microti(微小葡萄球菌), S. muscae(蠅葡萄球菌), S. pseudintermedius(偽中間葡萄球菌), S. rostri(喙葡萄球菌), S. schleiferi(施萊菲葡萄球菌)

? ? ? ?路鄧葡萄球菌族——S. lugdunensis(路鄧葡萄球菌)

? ? ? 腐生葡萄球菌族——S. arlettae(阿爾萊葡萄球菌), S. caeli(凱氏葡萄球菌), S. cohnii(科氏葡萄球菌), S. equorum(馬胃葡萄球菌), S. gallinarum(雞葡萄球菌), S. kloosii(克氏葡萄球菌), S. leei(李氏葡萄球菌), S. nepalensis(尼泊爾葡萄球菌), S. saprophyticus(腐生葡萄球菌), S. succinus(琥珀葡萄球菌), S. xylosus(木糖葡萄球菌)

? ? ? ?松鼠葡萄球菌族——S. fleurettii(弗氏葡萄球菌), S. lentus(慢葡萄球菌), S. sciuri(松鼠葡萄球菌), S. stepanovicii(斯帕諾維奇葡萄球菌), S. vitulinus(小牛葡萄球菌)

? ? ? ?擬葡萄球菌族——S. simulans(擬葡萄球菌)

? ? ? ?華氏葡萄球菌族——S. pasteuri(巴氏葡萄球菌), S. warneri(華氏葡萄球菌)

? ? ? ?其中，第12組溶酪葡萄球菌族(包含溶酪葡萄球菌S. caseolyticus)現(xiàn)在已經(jīng)被移到一個(gè)新的巨球菌屬(Macrococcus)。其種類是目前已知最接近的葡萄球菌的親戚。

? ? ? ?2015年發(fā)現(xiàn)兩種細(xì)菌阿根廷葡萄球菌(Staphylococcus argenteus)和施韋策葡萄球菌(Staphylococcus schweitzeri)，這兩種細(xì)菌都曾被認(rèn)為是金黃色葡萄球菌的變種。

? ? ? ?從南極洲分離到一種凝固酶陰性的新物種：土壤葡萄球菌(Staphylococcus edaphicus)，該物種可能是腐生葡萄球菌族的一員。

亞種

S. aureus subsp. aureus

S. aureus subsp. anaerobius

S. capitis subsp. capitis

S. capitis subsp. urealyticus

S. carnosus subsp. carnosus

S. carnosus subsp. utilis

S. cohnii subsp. cohnii

S. cohnii subsp. urealyticus

S. equorum subsp. equorum

S. equorum subsp. linens

S. hominis subsp. hominis

S. hominis subsp. novobiosepticus

S petrasii subsp. croceilyticus

S petrasii subsp. jettensis

S petrasii subsp. petrasii

S petrasii subsp. pragensis

S. saprophyticus subsp. bovis

S. saprophyticus subsp. saprophyticus

S. schleiferi subsp. coagulans

S. schleiferi subsp. schleiferi

S. sciuri subsp. carnaticus

S. sciuri subsp. rodentium

S. sciuri subsp. sciuri

S. succinus subsp. casei

S. succinus subsp. succinus

分組

? ? ? ?基于對(duì)直系同源基因含量的分析，已經(jīng)提出了三組——A、B和C。

? ? ? ?A組包括金黃色葡萄球菌(S.?aureus)、北極葡萄球菌(S. borealis)、頭狀葡萄球菌(S. capitis)、表皮葡萄球菌(S. epidermidis)、溶血性葡萄球菌(S. haemolyticus)、人類葡萄球菌(S. hominis)、路鄧葡萄球菌(S. lugdunensis)、佩滕科菲葡萄球菌(S. pettenkoferi)、猿猴葡萄球菌(S. simiae)和華氏葡萄球菌(S. warneri)。

? ? ? ?B組包括阿爾萊葡萄球菌(S. arlettae)、科氏葡萄球菌(S. cohnii)、馬胃葡萄球菌(S. eqorum)、腐生葡萄球菌(S. saprophyticus)和木糖葡萄球菌(S. xylosus)。

? ? ? ? C組包括海豚葡萄球菌(S. delphini)、中間葡萄球菌(S. intermedius)和偽中間葡萄球菌(S.pseudintermedius)。

特征

? ? ? ? 腐生葡萄球菌和松鼠葡萄球菌族通常對(duì)新生霉素具有抗性，人類葡萄球菌(S. hominis)也是如此。?

? ? ? ? 松鼠葡萄球菌族的成員由于擁有細(xì)胞色素C氧化酶而呈氧化酶陽(yáng)性，是葡萄球菌中唯一擁有該基因的進(jìn)化枝，且與巨球菌屬(Macrococcus)關(guān)系最密切。

? ? ? ? 普氏葡萄球菌(S. pulvereri)已被證明是小牛葡萄球菌(S. vitulinus)的同物異名。

? ? ?? 在這些進(jìn)化枝中，溶血性葡萄球菌(S. haemolyticus)和擬葡萄球菌(S. simulans)族似乎是相關(guān)的，金黃色葡萄球菌(S. aureus)和表皮葡萄球菌(S. epidermidis)族也是如此。

? ? ? ?路鄧葡萄球菌(S. lugdunensis)似乎與溶血性葡萄球菌(S. haemolyticus)族有關(guān)。

? ? ? ?佩氏葡萄球菌(S. petrasii)可能與溶血性葡萄球菌(S. haemolyticus)有關(guān)，但這需要證實(shí)。

? ? ? ?溶源性葡萄球菌(S. lyticans)、彼氏葡萄球菌(S. pettenkoferi)、佩氏葡萄球菌(S. petrasii)和偽路鄧葡萄球菌(S.pseudolugdunensis)的分類地位尚未闡明。

生物化學(xué)分析

? ? ? ? 將菌株歸為葡萄球菌屬需要它是形成簇的革蘭氏陽(yáng)性球菌，具有適當(dāng)?shù)募?xì)胞壁結(jié)構(gòu)(包括肽聚糖類型和磷壁酸的存在)和DNA的G+C比例為30-40％。

? ? ? ? ?通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試，可以將葡萄球菌與其他需氧和兼性厭氧、革蘭氏陽(yáng)性球菌區(qū)分開(kāi)來(lái)。 葡萄球菌屬是兼性厭氧菌(能夠在有氧和厭氧條件下生長(zhǎng))。 所有物種都在膽汁鹽存在下生長(zhǎng)。

? ? ? ?所有種類的金黃色葡萄球菌曾被認(rèn)為是凝固酶陽(yáng)性的，但此后已被否定。

? ? ? ?在6.5%NaCl溶液中也可能發(fā)生生長(zhǎng)。在Baird Parker培養(yǎng)基上，葡萄球菌屬以發(fā)酵方式生長(zhǎng)，但腐生葡萄球菌除外，它以氧化方式生長(zhǎng)。葡萄球菌屬對(duì)桿菌肽具有抗性(0.04μg/盤：抗性≤10mm抑制區(qū))并且對(duì)呋喃唑酮敏感(100μg/盤：抗性≤15mm抑制區(qū))，需要進(jìn)一步的生化測(cè)試來(lái)識(shí)別物種水平。

? ? ? ? 當(dāng)這些細(xì)菌分裂時(shí)，它們會(huì)沿著兩條軸線分裂，從而形成細(xì)菌團(tuán)塊。 這與鏈球菌相反，鏈球菌沿一個(gè)軸分開(kāi)，因此形成鏈。

凝固酶

? ? ? ?葡萄球菌分類中使用的最重要的表型特征之一是它們產(chǎn)生凝固酶的能力，凝固酶是一種導(dǎo)致血凝塊形成的酶。

? ? ? ?目前有7個(gè)物種被確認(rèn)為凝固酶陽(yáng)性：金黃色葡萄球菌(S. aureus)、海豚葡萄球菌(S. delphini)、豬葡萄球菌(S. hyicus)、中間葡萄球菌(S. intermedius)、盧特拉葡萄球菌(S. lutrae)、偽中間葡萄球菌(S. pseudintermedius)和施萊菲葡萄球菌(S. schleiferi coagulans)。這些物種屬于兩個(gè)不同的族——金黃色葡萄球菌族和豬-中間葡萄球菌族(其他的五個(gè))。

? ? ? ? 第八種凝固酶陽(yáng)性葡萄球菌——李氏葡萄球菌(Staphylococcus leei)來(lái)自胃炎患者。

? ? ? ? ?金黃色葡萄球菌(S. aureus)是凝固酶陽(yáng)性的，這意味著它會(huì)產(chǎn)生凝固酶。然而，雖然大多數(shù)金黃色葡萄球菌菌株是凝固酶陽(yáng)性的，但有些可能是非典型的，因?yàn)樗鼈儾划a(chǎn)生凝固酶。 金黃色葡萄球菌是過(guò)氧化氫酶陽(yáng)性(意味著它可以產(chǎn)生過(guò)氧化氫酶)并且能夠?qū)⑦^(guò)氧化氫 (H2O2) 轉(zhuǎn)化為水和氧氣，這使得過(guò)氧化氫酶測(cè)試可用于區(qū)分葡萄球菌、腸球菌和鏈球菌。

? ? ? ? 偽中間葡萄球菌(S. pseudintermedius)棲息并有時(shí)感染家養(yǎng)狗和貓的皮膚。這種微生物也可以攜帶賦予多種細(xì)菌抗生素抗性的遺傳物質(zhì)。雖為人畜共患病，但它很少涉及人類感染

? ? ? ? 表皮葡萄球菌(S. epidermidis)是一種凝固酶陰性的物種，是皮膚的共生菌，但可在免疫抑制患者和中心靜脈導(dǎo)管患者中引起嚴(yán)重感染。腐生葡萄球菌是另一種凝固酶陰性的物種，是正常YD菌群的一部分，主要與X活躍的年輕女性的XXXXX感染有關(guān)。 近年來(lái)，其他幾種葡萄球菌屬與人類感染有關(guān)，特別是路鄧葡萄球菌(S. lugdunensis)、施萊菲葡萄球菌(S. schleiferi)和山羊葡萄球菌(S. caprae)。

? ? ? ? 凝固酶陰性葡萄球菌的常見(jiàn)縮寫是CoNS、CNS或CNST。美國(guó)微生物學(xué)會(huì)將凝固酶陰性葡萄球菌縮寫為“CoNS”。

基因組

? ? ? ? 第一個(gè)測(cè)序的金黃色葡萄球菌基因組是2001年的N315和Mu50。許多更完整的金黃色葡萄球菌基因組已提交給公共數(shù)據(jù)庫(kù)，使其成為測(cè)序最廣泛的細(xì)菌之一。 基因組數(shù)據(jù)的使用現(xiàn)在很普遍，為研究金黃色葡萄球菌的研究人員提供了寶貴的資源。全基因組技術(shù)，例如測(cè)序項(xiàng)目和微陣列，已經(jīng)顯示出種類繁多的金黃色葡萄球菌菌株。每一種都含有不同的表面蛋白和不同毒素的組合。將這些信息與致病行為聯(lián)系起來(lái)是葡萄球菌研究的主要領(lǐng)域之一。分子分型方法的發(fā)展使得能夠追蹤不同的金黃色葡萄球菌菌株。這可能會(huì)導(dǎo)致更好地控制爆發(fā)菌株。 更深入地了解葡萄球菌如何進(jìn)化，特別是由于獲得了編碼抗性和毒力基因的可移動(dòng)遺傳元件，有助于識(shí)別新的爆發(fā)菌株，甚至可能阻止它們的出現(xiàn)。

? ? ? ? 各種金黃色葡萄球菌菌株或不同葡萄球菌屬的抗生素耐藥性的廣泛發(fā)生歸因于編碼抗生素/金屬耐藥性和毒力的基因的水平基因轉(zhuǎn)移。 最近的一項(xiàng)研究表明，葡萄球菌之間水平基因轉(zhuǎn)移的程度比以前預(yù)期的要大得多，并且包括具有超越抗生素抗性和毒力以及位于移動(dòng)遺傳元件內(nèi)的基因的功能的基因。?

? ? ? ? 各種葡萄球菌菌株可從生物研究中心獲得，例如國(guó)家典型培養(yǎng)物保藏中心。

宿主

? ? ? ? 葡萄球菌屬的成員經(jīng)常定植于哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類的皮膚和上呼吸道。 在宿主范圍內(nèi)已經(jīng)觀察到一些物種特異性，例如在一些動(dòng)物身上觀察到的葡萄球菌物種在更遠(yuǎn)親的宿主物種上出現(xiàn)的更少。一些觀察到的宿主特異性包括：

阿爾萊葡萄球菌(S. arlettae)——雞、山羊

金黃色葡萄球菌(S. aureus)——人類

耳葡萄球菌(S. auricularis)——鹿、狗、人類

北極葡萄球菌(S. borealis)——人類、牛

頭狀葡萄球菌(S. capitis)——人類

山羊葡萄球菌(S. caprae)——山羊、人類

科氏葡萄球菌(S. cohnii)——雞、人類

海豚葡萄球菌(S. delphini)——海豚

戴氏葡萄球菌(S. devriesei)——牛

表皮葡萄球菌(S. epidermidis)——人類

馬胃葡萄球菌(S. eqorum)——馬

貓葡萄球菌(S. felis)——貓

弗氏葡萄球菌(S. fleurettii)——山羊

雞葡萄球菌(S. gallinarum)——雞、山羊、野雞

溶血性葡萄球菌(S. haemolyticus)——人類、恒河猴、紅尾猴、狐猴、獼猴、指猴、黑猩猩

豬葡萄球菌(S. hyicus)——豬

李氏葡萄球菌(S. leei)——人類

慢葡萄球菌(S. lentus)——山羊、兔子、綿羊

路鄧葡萄球菌(S. lugdunensis)——人類、山羊

盧氏葡萄球菌(S. lutrae)——水獺

微小葡萄球菌(S. microti)——田鼠 (Microtus arvalis)

尼泊爾葡萄球菌(S. nepalensis)——山羊

巴氏葡萄球菌(S. pasteuri)——人類，山羊

彼氏葡萄球菌(S. pettenkoferi)——人類

偽中間葡萄球菌(S. pseudintermedius)——狗

喙葡萄球菌(S. rostri)——豬

施萊菲葡萄球菌(S. schleiferi)——人類

松鼠葡萄球菌(S. sciuri)——人類、狗、山羊

猿猴葡萄球菌(S. simiae)——南美松鼠猴(Saimiri sciureus)

擬葡萄球菌(S. simulans)——人類

華氏葡萄球菌(S. warneri)——人類，非洲綠猴，猩猩

木糖葡萄球菌(S. xylosus)——人類

葡萄球菌感染

? ? ? ? 葡萄球菌通常棲息在皮膚和鼻子上，但也可能通過(guò)幾乎看不見(jiàn)的割傷或擦傷進(jìn)入人體。 一旦進(jìn)入體內(nèi)，細(xì)菌可能會(huì)擴(kuò)散到許多身體系統(tǒng)和器官，包括心臟。細(xì)菌產(chǎn)生的毒素可能會(huì)導(dǎo)致心臟驟停。 一旦細(xì)菌被確定為疾病的原因，治療通常采用抗生素的形式，并在可能的情況下對(duì)感染區(qū)域進(jìn)行引流。 然而，這種細(xì)菌的許多菌株已經(jīng)對(duì)抗生素產(chǎn)生抗藥性。 對(duì)于遭受此類感染的人來(lái)說(shuō)，身體自身的免疫系統(tǒng)是抵御疾病的唯一防御措施。 如果該系統(tǒng)被削弱或受到損害，疾病可能會(huì)迅速發(fā)展。任何人都可能感染葡萄球菌，但孕婦、兒童和患有慢性疾病或免疫缺陷的人通常更容易感染。

凝固酶陽(yáng)性葡萄球菌

? ? ? ? ?主要的凝固酶陽(yáng)性葡萄球菌是金黃色葡萄球菌，盡管并非所有金黃色葡萄球菌菌株都是凝固酶陽(yáng)性的。 這些細(xì)菌可以在干燥的表面上存活，從而增加傳播的機(jī)會(huì)。 金黃色葡萄球菌也與中毒性休克綜合征有關(guān)；在 1980 年代，一些衛(wèi)生棉條允許金黃色葡萄球菌快速生長(zhǎng)，從而釋放出被吸收到血液中的毒素。 任何金黃色葡萄球菌感染都可能導(dǎo)致葡萄球菌性燙傷樣皮膚綜合征，這是一種對(duì)吸收到血液中的外毒素的皮膚反應(yīng)。 它還可能導(dǎo)致一種稱為膿毒癥的敗血癥。 感染可能會(huì)危及生命。耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)已成為醫(yī)院獲得性感染的主要原因，MRSA在社區(qū)獲得性感染中的頻率也越來(lái)越高。葡萄球菌感染的癥狀包括膿液的集合，例如癤或癰，或膿腫。 該區(qū)域通常會(huì)觸痛或疼痛，并且可能會(huì)變紅或腫脹。

凝固酶陰性葡萄球菌

? ? ? ? 表皮葡萄球菌是一種凝固酶陰性葡萄球菌屬，是皮膚的共生菌，但可在免疫抑制患者和中心靜脈導(dǎo)管患者中引起嚴(yán)重感染。

? ? ? ? 腐生葡萄球菌是另一種凝固酶陰性的物種，是正常YD菌群的一部分，主要與年輕X活躍女性的無(wú)并發(fā)癥下泌尿生殖道感染有關(guān)。

? ? ? ? ?其他葡萄球菌物種與人類感染有關(guān)，特別是路鄧葡萄球菌、施萊菲葡萄球菌和山羊葡萄球菌。

? ? ? ?這是葡萄球菌進(jìn)化樹(shù)

金黃色葡萄球菌的CAS9蛋白

? ? ? ? CRISPR/Cas9系統(tǒng)被廣泛地運(yùn)用于基因編輯中。其中，來(lái)自化膿性鏈球菌(Streptococcus pyogenes)的SpCas9系統(tǒng)最為常用。然而，SpCas9對(duì)于識(shí)別序列PAM的5’-NGG-3’的要求限制了靶標(biāo)序列的可選擇性。金黃色葡萄球菌擁有一種CAS9蛋白——SaCas9(PAM序列：5'-NNGRRT-3')，以及它的突變體KKH SaCas9(PAM序列：5'-NNNRRT-3')，可以成功地在宿主中產(chǎn)生高效率的突變。通過(guò)生物信息學(xué)分析結(jié)果表明，這些新的Cas9靶點(diǎn)使得宿主基因組可用的靶點(diǎn)數(shù)量大大增加。除此以外，SaCas9大小比SpCas9更小——SaCas9由1053個(gè)氨基酸組成，SpCas9由1368個(gè)氨基酸組成。這更加有利于提高基因編輯的成功率。

路鄧素

? ? ? ?路鄧素(Lugdunin)是一種正在研究中的抗生素，被歸類為一種含噻唑烷的環(huán)肽。它是在2016年分離出來(lái)的，當(dāng)時(shí)路鄧葡萄球菌被鑒定為來(lái)自人類鼻子的一種細(xì)菌，可以抑制人體微生物群中致病細(xì)菌種類的生長(zhǎng)。

? ? ? ?路鄧素(Lugdunin)是一種非核糖體合成的環(huán)狀肽，可抑制金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)。路鄧素(Lugdunin)基因位于一個(gè)30kbp操縱子上。lugA, lugB, lugC和lugD基因編碼四種非核糖體肽合酶，它們前面是一個(gè)可能的調(diào)節(jié)基因lugR。

金黃色葡萄球菌的噬菌體分型

? ? ? ?60%-70%的金黃色葡萄球菌可被相應(yīng)噬菌體裂解，表皮葡萄球菌不敏感。用噬菌體可將金葡萄菌分為4群23個(gè)型。腸毒素型食物中毒由Ⅲ和Ⅳ群金葡萄菌引起，Ⅱ群菌對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性的速度比Ⅰ和Ⅳ群緩慢很多。造成醫(yī)院感染嚴(yán)重流行的是Ⅰ群中的52、52A、80和81型菌株。引起皰疹性和剝脫性皮炎的菌株經(jīng)常是Ⅱ群71型。