立克次体
文 / 贾文祥
立克次体(Rickettsia)是一类严格细胞内寄生的原核细胞型微生物,是引起斑疹伤寒、恙虫病、Q热等传染病的病原体。首先由美国青年医师Howard Ricketts发现,为纪念他在研究斑疹伤寒时不幸感染而献身,故以他的名字命名。
立克次体的共同特点是:
1.专性在细胞内寄生,以二分裂方式繁殖。
2.有DNA和RNA两类核酸。
3.有多种形态,主要为球杆状,革兰染色阴性,大小介于细菌和病毒之间。
4.与节肢动物关系密切,寄生在吸血节肢动物体内,使其成为寄生宿主,或为储存宿主,或同时为传播媒介。
5.大多是人畜共患病的病原体。
6.对多种抗生素敏感。
立克次体目中对人类致病的有5个属,包括立克次体属(Rickettsia)、柯克斯体属(Coxiella)、东方体属(Orientia)、埃立克体属(Ehrlichia)和巴通体属(Bartonella)。其中立克次体属又分成两个生物型:斑疹伤寒群和斑点热群。原有的恙虫病群已另立为东方体属,罗沙利马体也并入到巴通体属。
随着立克次体分子生物学研究的迅速发展,如16S rRNA序列分析,全DNA或基因片段分析等,原有的立克次体分类已不能准确反映立克次体目、科和各种属的面貌,代之而起的是根据基因组对立克次体进行新的分类,其分类位置正处于不断变化中。
立克次体病多数是自然疫源性疾病,呈世界性或地方性流行,人类多因节肢动物吸血时而受到感染。我国发现的立克次体病主要有斑疹伤寒、Q热和恙虫病。
第一节 立克次体属
立克次体属主要包括能引起斑疹伤寒或斑点热的立克次体,如普氏立克次体(P. powazekii)、斑疹伤寒立克次体(R. typhi)、立氏立克次体(R. rickettsii)等。
一、生物学性状
形态与染色 多形态性,球杆状或杆状,大小为0.3~0.6?m ?0.8~2.0?m。革兰染色阴性,但着色不明显,常用Gimenza或Giemsa法染色,前者立克次体被染成红色,染色效果好,后者染成紫色或蓝色。
结构与组成 立克次体具有细胞壁和细胞膜,其结构与革兰阴性菌相似。细胞壁中有肽聚糖和脂多糖。细胞壁包括外膜、肽聚糖和蛋白脂类多糖,其脂类含量比一般细菌更高。细胞壁最外表是由多糖组成的粘液层,立克次体细胞膜为类脂双分子层,含大量磷脂。细胞质内有核糖体(由30S和50S两个亚单位组成),核质内有双链DNA,但无核仁和核膜。
在感染的宿主细胞内立克次体排列不规则,不同种的立克次体在细胞内分布的位置各异,此特点可供初步识别。例如普氏立克次体在细胞质内分散存在;立氏立克次体可在细胞质内和核内生长。
培养特性 立克次体在活细胞内生长,以二分裂方式繁殖,繁殖一代约需6~10小时。
培养立克次体常用的方法有动物接种、鸡胚接种和细胞培养。动物接种是最常用的方法,采用豚鼠、小鼠可对多种病原性立克次体进行繁殖。鸡胚卵黄囊常用于立克次体的传代。目前常用的组织培养系统有鸡胚成纤维细胞、L929细胞和Vero单层细胞,孵育最适温度为37℃。
抗原结构 立克次体有两类抗原,一为群特异性抗原,与细胞壁表层的脂多糖成分有关,系可溶性抗原,耐热。另一为种特异性抗原,与外膜蛋白有关,不耐热。
斑疹伤寒等立克次体的脂多糖与变形杆菌某些菌株(如OX19、OX2、OXk等)的菌体抗原有共同的抗原成分。由于变形杆菌抗原易于制备,其凝集反应结果又便于观察,因此临床检验中常用这类变形杆菌代替相应的立克次体抗原进行非特异性凝集反应,这种交叉凝集试验称为外斐试验(Weil-Felix test),用于检测人类或动物血清中有无相应抗体,供立克次体病的辅助诊断。
二、致病性与免疫性
感染途径 人类感染立克次体主要通过节肢动物如人虱、鼠蚤、蜱或螨的叮咬而传播。普氏立克次体是流行性斑疹伤寒(又称虱传斑疹伤寒)的病原体。病人是唯一传染源,体虱是主要传播媒介,传播方式为虱-人-虱。虱叮咬病人后,立克次体进入虱肠管上皮细胞内繁殖。当受染虱再去叮咬健康人时,立克次体随粪便排泄于皮肤上,进而可从搔抓的皮肤破损处侵入体内。此外,立克次体在干虱粪中能保持感染性达两个月左右,可经呼吸道或眼结膜使人感染。该病的流行多与生活条件的拥挤、不卫生有关,因此多发生于战争、饥荒及自然灾害时期。斑疹伤寒立克次体是地方性斑疹伤寒(又称鼠型斑疹伤寒)的病原体。鼠是主要储存宿主,传播媒介主要是鼠蚤或鼠虱,感染的自然周期是鼠-蚤-鼠。鼠蚤叮吮人血时,可将立克次体传染给人。带有立克次体的干燥蚤粪有可能经口、鼻、眼结膜进入人体而致病。
致病机制 立克次体的致病物质主要有内毒素和磷脂酶A两类。立克次体内毒素的主要成分为脂多糖,具有肠道杆菌内毒素相似的多种生物学活性,如致热原性、损伤内皮细胞、致微循环障碍和中毒性休克等。磷脂酶A能溶解宿主细胞膜或细胞内吞噬体膜,以利于立克次体穿入宿主细胞并在其中生长繁殖。此外立克次体表面粘液层结构有利于粘附到宿主细胞表面和抗吞噬作用,增强其对易感细胞的侵袭力。
立克次体先在局部淋巴组织或小血管内皮细胞中增殖,产生初次立克次体血症。再经血流扩散至全身器官的小血管内皮细胞中繁殖后,大量立克次体释放入血导致第二次立克次体血症。由立克次体产生的内毒素等毒性物质也随血流波及全身,引起毒血症。
立克次体损伤血管内皮细胞,引起细胞肿胀、组织坏死和血管通透性增高,导致血浆渗出,血容量降低以及凝血机制障碍、DIC等。其基本病理改变部位在血管,主要病变是血管内皮细胞大量增生、血栓形成以及血管壁有节段性或圆形坏死等。此外还伴有全身实质性脏器的血管周围广泛性病变,常见于皮肤、心脏、肺和脑。
感染立克次体后,体内可形成抗原抗体免疫复合物,进而加重病理变化及临床症状。严重者可因心、肾衰竭而死亡。
所致疾病 由立克次体引起的疾病统称为立克次体病。不同的立克次体所引起的疾病各不相同,主要包括流行性或地方性斑疹伤寒、斑点热等。流行性斑疹伤寒是人感染普氏立克次体后,经两周左右的潜伏期骤然发病,主要症状为高热、头痛、 皮疹,有的伴有神经系统、心血管系统或其它脏器损害。地方性斑疹伤寒是人感染斑疹伤寒立克次体后所引起,该病的临床症状与流行性斑疹伤寒相似,但发病缓慢、病情较轻,很少累及中枢神经系统、心肌等。
免疫性 立克次体是严格细胞内寄生的病原体,故体内抗感染免疫以细胞免疫为主,体液免疫为辅。机体感染后产生的群和种特异性抗体,有促进巨噬细胞的吞噬及中和毒性物质的作用。由细胞免疫产生的细胞因子,有激活、增强巨噬细胞杀灭细胞内立克次体的作用。病后可获得较强的免疫力。
三、微生物学检查
因立克次体特别容易引起实验室污染,必须严格遵守实验室操作规程,注意防止感染事故的发生。
标本的采集 主要采集病人的血液以供病原体分离或作免疫学试验。流行病学调查时,尚需采集野生小动物和家畜的器官、以及节肢动物等。
一般在发病初期或急性期和应用抗生素前采血,否则很难获得阳性分离结果。血清学试验需采集急性期与恢复期双份血清,以观察抗体滴度是否增长。
分离培养 由于标本中立克次体含量较低,直接镜检意义不大。可将标本(血液、血块或其他组织悬液)接种至雄性豚鼠腹腔。若接种后豚鼠体温>40℃,同时有阴囊红肿,表示有立克次体感染,应进一步将分离出的毒株接种于鸡胚或细胞培养,用免疫荧光试验加以鉴定。
感染组织和皮肤病变活检标本可用免疫荧光法、免疫蛋白印迹法、蛋白质指纹图谱分析法等鉴定。
血清学试验 非特异性外斐反应是用普通变形杆菌的菌株抗原代替立克次体抗原检测患者血清中有无立克次体抗体的凝集试验。如滴度≥1:160或随病程延长而血清滴度增长≥4倍,为阳性反应。流行性和地方性斑疹伤寒可出现阳性反应。由于该试验为非特异性,必须同时结合流行病学和临床症状才能作出正确诊断。
此外,还可以采用ELISA法或免疫荧光法检测血清中特异抗体。近年,用核酸杂交技术及PCR技术检测立克次体核酸可进行病原学快速诊断。
四、防治原则
预防立克次体病的重点是控制和消灭其中间宿主及储存宿主,如灭鼠、杀灭媒介节肢动物,加强个人自身防护,能有效的防止斑疹伤寒、恙虫热、斑点热的流行。
特异性预防方面,目前多采用经?射线辐射的全细胞灭活疫苗,如预防斑疹伤寒的鼠肺疫苗、鸡胚疫苗等。立克次体重组的变异性外膜蛋白(variable outer-membrane protein,VOMP)是候选的亚单位疫苗,正在预试阶段。
氯霉素、四环素类抗生素(包括强力霉素)对各种立克次体均有效,可使病程缩短,病死率明显下降。但病原体彻底清除或病人的健康恢复主要依赖于人体的免疫功能,特别是细胞免疫功能状况。应注意磺胺类药物不能抑制立克次体生长,反而会促进其繁殖作用。
第二节 其它立克次体
除立克次体属外,对人致病的还有东方体属、柯克斯体属、埃立克体属和巴通体属立克次体,其基本的生物学特点大同小异。
恙虫病东方体 恙虫病东方体是恙虫病的病原体。恙虫病东方体的细胞形态结构、抗原成分以及染色体大小等与其他立克次体明显不同,细胞壁无肽聚糖和脂多糖;采用脉冲电泳技术(pulse field gel electrophoresis,PFGE)分析不同型恙虫病东方体基因组,其大小为2400kb~2700kb;主要抗原蛋白分子量为54?103~58?103,故恙虫病东方体现另立为东方体属。主要流行于东南亚、西南太平洋岛屿。恙虫病在我国已有1600多年历史,主要见于东南和西南地区,近年来,发现长江以北部分地区也有恙虫病流行。
立克次体借助恙螨的叮咬而在鼠间传播。恙螨幼虫叮咬人时,立克次体侵入人体,叮咬处先出现红色丘疹,形成水疱后破裂,溃疡处形成黑色焦痂,是恙虫病特征之一。病原体在细胞内繁殖多在细胞质近核处成堆排列,然后通过出芽方式释放,经淋巴系统入血循环,产生立克次体血症。病原体释出的毒素,可引起发热、皮疹,全身淋巴结肿大及各内脏器官的病变。
恙虫病是一种自然疫源性疾病,主要流行于啮齿动物。野鼠和家鼠感染后多无症状,但体内长期保留病原体,故为主要传染源。此外,兔类、鸟类等也能感染或携带恙螨而成为传染源。恙螨是传播媒介,又是储存宿主。恙虫病东方体寄居在恙螨体内,可经卵传代。
恙虫病的实验室诊断十分重要,可以检测病原体及其特异性抗体。其中涉及到恙虫病东方体的分离和培养、Giemsa染色、血清学实验及分子生物学鉴定技术(如PCR、RFLP、基因序列分析等)。分离恙虫病东方体,一般多采用鸡胚卵黄囊接种、小白鼠接种或组织培养法。常用的原代细胞有地鼠肾细胞、睾丸细胞等,传代细胞有HeLa、L929等。
目前尚无对恙虫病有效的疫苗,预防本病应采取综合措施,包括个体防护、灭恙螨、灭鼠以及药物治疗等。
贝纳柯克斯体 又称Q热柯克斯体,是引起Q热(query fever,疑问热)的病原体。其基因组大小为1.6×103kb,是大肠埃希菌的1/3。近年来已分离出基因十余个,其中有编码立克次体代谢酶PyrB、gitA、sdhCDAB的基因、编码表面抗原chtpA、tpB、ComI的基因以及编码毒力因子Sod、Mucz、CbbE、Cbmip、dnaJ、qrsA的基因等。此外,还发现贝纳柯克斯体带有4种不同的质粒,但功能尚不明确。
贝纳柯克斯体存在着抗原相的变异现象,因适应不同宿主而表现出两相抗原性,其中主要是LPS变异。从人、动物或蜱体内新分离的立克次体为Ⅰ相,含完整的抗原组份,具有光滑LPS(LpsI),毒力强。若经人工传代后可成为含粗糙LPS(LpsII)的Ⅱ相弱毒株。
Q热的传染源主要是受染的牛、羊等家畜,在动物间的传播是以蜱为传播媒介并可经卵传代。动物感染后多无症状,但乳汁、尿、粪中可长期带有病原体。人类经接触、呼吸道或消化道等途径感染。
柯克斯体则主要在有吞噬溶酶体性质的膜性液泡中生长,然后使细胞破裂和释放柯克斯体。Q热的临床症状主要有发热、头痛、腰痛等,部分重症病例可并发心内膜炎。
抵抗力大于一般无芽胞细菌。耐热,牛乳需煮沸10分钟以上才能将其杀死。耐干燥,在蜱干粪中可存活一年以上。1%甲醛作用48小时才能将其灭活。
病后有一定免疫力,以细胞免疫为主。
预防应着重防止家畜的感染,对乳制品严格消毒。对易感人群可接种用I相菌株制成的灭活疫苗或减毒活疫苗。对牛、羊也可采用疫苗接种。
汉赛巴通体 汉赛巴通体是猫抓病(cat scratch disease,CSD)的主要病原体。革兰阴性,大小为1?m×0.5?m左右。传染源主要为猫,尤其是幼猫。90%以上的患者与猫或狗有接触史,75%的病例有被猫或狗抓伤、咬伤的历史,猫口腔、咽部的病原体经伤口或通过其污染的毛皮、脚爪侵入而传播,多发于学龄前儿童及青少年。
病原体从抓伤处进入体内,局部皮肤出现丘疹或脓疱,继而发展为以局部引流淋巴结肿大为特征的临床综合征,出现发热、厌食、肌痛、脾肿大等。常见的临床并发症是结膜炎伴耳前淋巴结肿大(Parinaud眼淋巴腺综合征),系猫抓病的重要特征之一。
五日热巴通体可粘附于细胞膜表面生长繁殖。汉赛巴通体和五日热巴通体还可引起杆菌性血管瘤―杆菌性紫癜(bacillary angiomatosis-bacillary peliosis,BAP)。BAP多发生于免疫功能受到严重损害者,如HIV感染者、肿瘤或器官移植的病人,其主要表现为皮肤损害和内脏器官小血管增生。杆菌性血管瘤可发生在体内任何实质性器官,而杆菌性紫癜则多见于肝脏、脾脏。
实验室检查可取病灶组织(淋巴结、皮肤、肉芽肿等)作超薄切片,进行组织病理学检查。此外,还可用羊血琼脂或巧克力色琼脂等培养基,或采用原代细胞或传代细胞,对新鲜组织标本培养和鉴定。
预防方面尚无特异性措施。与猫、狗接触时避免被抓伤或咬伤,若被抓、咬伤后,可用碘酊局部涂抹。
可采用环丙沙星、红霉素、利福平等治疗感染猫或病人。