主要作者单位:
医院(屈平华)
温医院(吴庆)
广医院(兰会华)
广州中医药大学级检验硕士(叶大柠)
1、弗朗西斯菌的分类介绍
弗朗西斯菌(Francisella)是一种兼性胞内寄生的革兰阴性球杆菌,属隶属于γ变形菌门的弗朗西斯菌科。最初,该菌属只包括土拉弗朗西斯菌(F.tularensis)、新凶手弗朗西斯菌(F.novicida)和蜃楼弗朗西斯菌(F.philomiragia)三个种;近几年来,陆续发现和命名了船城弗朗西斯菌(F.noatunensis)、杀鲍鱼弗朗西斯菌(F.halioticida)、西班牙弗朗西斯菌(F.hispanensis)和广州弗朗西斯菌(F.guangzhouensis)等多个菌种。最近,波斯沃尔巴克菌(Wolbachiapersica)亦重新分类为弗朗西斯菌属,更名为波斯弗朗西斯菌(F.persica)。目前,弗朗西斯菌属共包括8个合格发表的菌种,但存在一些已有临床感染报道的未分类菌株(表1)。
2、患者资料
患者,男,41岁,年8月1日于温州市鸥江入海口不慎溺水,发现时神志不清。4小时后,患者转入温医院急诊科,入院后,以经口气管插管接呼吸机辅助通气、泰能抗感染、甲强龙抗炎、氨茶碱平喘等进行综合治疗,症状有缓解。8月2日-4日,患者体温基本维持在37.6℃以下。
8月5日,患者诉咳嗽、痰量增多、痰较难咳出,伴体温升高;至8月11日,患者反复发热,最高体温达39.6℃,期间伴高热、畏寒和寒战。期间,胸水常规检查发现胸水混浊,有核细胞/ul,分叶核74%,淋巴22%,李凡他试验阳性;血常规:WBC14.01×/L,中性粒百分数0.↑C-反应蛋白90mg/L↑,PCT0.ng/ml↑,CT检查有胸腔积液,初步考虑溺水性细菌性肺炎和脓毒血症。予胸腔内引流积液和舒普森联合万古霉素经验性抗感染治疗,症状有缓解。8月12日,体温较前有下降。
8月14日,细菌室回报8月10日血培养厌氧瓶单次检出溶血葡萄球菌,对万古霉素敏感;故嘱加强拍背及辅助咳痰,继续舒普森和万古霉素抗感染治疗。8月17日,细菌室口头报告8月10日与8月11日血培养和胸水培养多次检出弗朗西斯菌。考虑到感染症状缓解,未更改用药方案,继续以舒普森和万古霉素抗感染治疗。8月18日,患者咳痰较前有改善;8月19日,患者体温略有波动,但稳定在38.0℃以下。8月20日,患者体温恢复正常。9月1日,患者恢复出院。
3、细菌培养和生长特性
胸水细菌培养在第3天出现云雾样菌落生长现象,第4天出现针尖样大小灰白色菌落,培养第7天第3区菌落可达1~2cm(见图1)。血培养分别在2.49、2.83和4.54天报警阳性,血培养阳性肉汤分纯后生长速度稍快,培养1天可见云雾样菌落生长现象,培养2天可见肉眼可见菌落。革兰染色为阴性多形性的球杆状和短杆状细菌(见图2);氧化酶阴性,触酶弱阳性,与广州弗朗西斯(F.guangzhouensis)的形态特点相似。结合病原菌的菌落形态和患者鸥江入海口的溺水史,初步怀疑为一罕见的弗朗西斯菌溺水性肺炎。
图1:分离株血平板初次分离培养7天的菌形态图
图2:分离株革兰染色形态图(倍)
该分离株的培养基生长特性如下:在含L-胱氨酸的脑心浸液兔血琼脂平板上生长良好,二次分纯培养24h可形成灰绿色粘稠样α溶血菌落(见图3)。分离株在嗜血巧克平板上二次传代,培养48h形大小不一、直径约0.5-2cm菌落,出现灰白色不透明和浅灰色半透明两种明显不同的菌落形态(见图4),但多次传代后则均为巧克力平板上则均为灰白色不透明菌落。从生长状态来看,该菌在嗜血巧克平板上的生长状态明显优于血平板(见图5),但与嗜血杆菌所不同的是,V+X因子均为阴性(注:巧克力平板中的L-半氨酸对其生长起促进作用的关键因素);另,该菌在麦康凯、普通MH平板等不生长;这些生长特性与广州弗朗西斯和蜃楼弗朗西斯菌相类似。
图3:含L-半胱氨酸脑心浸液血琼脂二次分纯培养24h菌落形态图
图4:嗜血巧克力平板二次分纯培养48h的菌落形态图
图5:分离株在血平板和嗜血巧克力平板二次分纯培养48h的菌落比较图
4生化和基因测序鉴定
采用16SrRNA基因,以及rpoB、mdh和sdhA三个管家基因进行测序鉴定,基因序列比对结果见表2。四个基因的序列分析显示(图6和图7),该菌与Francisellacf.novicida同源性最高,另与土拉弗朗西斯菌(F.tularensis)和新凶手弗朗西斯菌(F.novicida)的亲缘关系亦比较近。但管家基因序列和进化树,可初步排除土拉弗朗西斯菌(F.tularensis)和新凶手弗朗西斯菌(F.novicida)两个种。综合分析的结果认为,分离株与Francisellacf.novicida可能为同一个种。鉴于Francisellacf.novicida为分类学的定义未分类的暂定种(注:“cf.”为“暂定种弗朗西斯菌种”的缩写),故该分离株为弗朗西斯菌属的一个潜在新种,其正式的分类地位还有待于进一步的研究和正式定名。
图6:分离株的16SrRNA进化树
图7:分离株rpoB、mdh和sdhA三个管家基因合并的进化树
生化试验显示,该菌葡萄糖发酵阳性、果糖发酵阳性、麦芽糖发酵阳性、蔗糖发酵实验阳性、鸟氨酸脱羧酶阳性、脲酶阴性、脂酶阳性、碱性磷酸酶阳性、β-半乳糖苷酶阳性、脯氨酸芳氨酶阴性、γ-谷氨酰基转移酶阴性、吲哚试验阴性。但由于不在相应的数据库范围内,采用APINH鉴定条,生化编码为,将错误提示为副流感嗜血杆菌。而采用VitekNH卡,其生化编码为,将错误提示为空肠弯曲菌空肠亚种和尿道寡源菌。
5药敏试验
药敏试验采用K-B法和E-test法,培养基为自配含L-半胱氨酸的血MH平板。试验结果显示,该菌纸片法β-内酰酶实验阳性。由K-B法抑菌环直径来看,其对于青霉素、头孢唑啉、头孢吡肟、万古霉素和头孢哌酮/舒巴坦均耐药。按CLSIM45a-2土拉弗朗西斯菌的mic值判定标准,分离株对于庆大霉素、链霉素、四环素、强力霉素、左氧沙星、环丙沙星和氯霉素等均敏感(见表3)。
8:分离株K-B法部份药敏实验结果图
6毒力试验
采用皮下腹腔接种进行毒力实验的预实验,以0.5麦氏浊度的新鲜菌悬液0.5ml接种小鼠。结果显示,该菌具有一定的毒力,3只小鼠在接种4天内均死亡。初步估算,该菌的小鼠LD致死量在以下,与新凶手弗朗西斯菌相当。
7讨论
弗朗西斯菌广泛存在于海洋、咸水、土壤等自然生境中,模式菌种——土拉弗朗西斯菌土拉亚种(F.tularensissubsp.tularensis)的毒力最强,可以通过接触病畜、食入污染的食物、吸入污染动物皮毛、皮肤接触、昆虫叮咬、消化道摄入和空气气溶胶等多种方式传播给人类,被认为是一种潜在的生物武器。但需要指出的是,除拉弗朗西斯菌土拉亚种外,弗朗西斯菌属其他菌种的毒力和致病性较弱,主要在免疫力低下人群中引起感染。近年来的研究发现,弗朗西斯菌属的多个菌种具有嗜盐性。并且,随着诊断水平的提到,在一些近海或海岛地区,每年均有弗朗西斯的散发感染和水疫性爆发感染的报道,其中溺水(可引起肺炎和耳炎)、伤口感染和吸入气溶是最主要的感染方式。但在我国,由于对于该菌的认识水平较低,仅年杜文功和年王艳华等有两例临床报道。
本次报道的弗朗西斯菌,其溺水点位于温州市鸥江入海口,且在溺水后的第5天始出现脓毒血症症状,符合胞内菌感染和弗朗西斯菌溺水性肺炎感染的特点。并且,根据16SrRNA基因及三个管家基因rpoB、mdh、sdhA的基因序列比对结果,该菌与已知的拉弗朗西斯菌和西班牙弗朗西斯菌均存在较大的差异,但与Francisellacf.novicida非常接近,故初步认为与Francisellacf.novicida为同一个种。但鉴于“cf.”为“暂定种”,故其最终的分类学地位还有待于进一步的研究和正式确定。需要注意的是,由于弗朗西斯菌不在APINH和VitekNH数据库范围内,临床可能被错误鉴定,其初步鉴定需要有对弗朗西斯菌有较深的认识,而最终的鉴定则依赖于测序的手段。
药敏实验结果显示,该菌产β-内酰酶,对青霉素和头孢菌类耐药,但对于庆大霉素、链霉素、四环素、强力霉素、左氧沙星、环丙沙星和氯霉素等治疗土拉热病的药物均敏感。尽管CLSIM45a-2推荐MIC法进行药敏实验,但从我们的实验结果来看,K-B法抑菌环直径有利于药敏结果的的初步判定。然而,遗憾的是,临床医生未根据弗朗西斯菌的药敏情况更改用药。临床的胸腔内引流积液、雾化排痰则可能是患者恢复的主要原因。
目前,该分离株正在进一步的研究中,并且,根据其地理来源,拟初步命名为温州弗朗西斯菌(Francisellawenzhouensis)。如能取得命名优先权,那么,这将是继环境分离株广州弗朗西斯菌(Francisellaguangzhouensis)之后,另一个由中国本土命名的弗朗西斯菌新种。
8、主要参考文献
[1]屈平华,邓小玲,张健,等.一株弗兰西斯菌的鉴定及其微生物学特性研究.微生物学报.,49:-.
[2]QuPH,ChenSY,ScholzHC,etal.Francisellaguangzhouensissp.nov.,isolatedfromair-conditioningsystems.IntJSystEvolMicrobiol.,63:3-.
[3]杜文功,高元兰.从眼结膜炎及咽峡炎患儿血中分离出土拉热弗朗西氏菌.医学理论与实践.,7:44-45.
[4]王艳华,乔富宇,曹菊,等.中国土拉弗朗西斯菌B型亚种新亚型的发现与溯源分析[J].中华预防医学杂志,,49(11).
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