破傷風梭菌

破傷風梭菌
顯微鏡下呈典型“網球拍”形狀的破傷風梭菌
科学分类 编辑
域： 细菌域 Bacteria
门： 芽孢桿菌門 Bacillota
纲： 梭菌綱 Clostridia
目： 梭菌目 Clostridiales
科： 梭菌科 Clostridiaceae
属： 梭菌屬 Clostridium
种：
破傷風梭菌 C. tetani
二名法
Clostridium tetani
(Flügge 1886) Bergey et al. 1923
模式菌株
ATCC 19406 = CCUG 4220 = NCTC 279

破傷風梭菌（學名：Clostridium tetani）是一種常見的梭菌屬杆狀專性厭氧菌，外觀類似網球拍和雞腿[1]，是破傷風的病原體。若進入到傷口深處，則會滋生並產生劇毒，稱為破傷風痙攣毒素（英语：tetanospasmin），干擾運動神經元，造成破傷風。破傷風類毒素疫苗能夠阻礙該毒素作用，各地常為兒童接種，以作預防。

破傷風梭菌通常有0.5μm寬和2.5μm長。[2]

破傷風梭菌雖不能生長在有氧氣的情況下[2]，其孢子耐受力強，可於世界各地土壤或動物消化道找到。生活並分佈在世界各地的土壤中以及各種牲畜和伴侶動物的腸道中[3]。且在33至37°C的溫度範圍內生長最好。[2]

破傷風梭菌的孢子非常耐寒，耐熱，耐各種防腐劑，可煮沸幾分鐘。[4]

特徵

破傷風梭菌示意圖：圖一是單獨的細菌，圖二是細菌產生孢子的過程，圖三是單獨的孢子。

各種條件下，破傷風梭菌都會脫落鞭毛形成內生孢子。每個破傷風梭菌都可以形成孢子，一般孢子形成在破傷風梭菌的一端，形成鼓槌的形狀[2]。

演化

破傷風梭菌屬於梭菌屬，而梭菌屬是一個廣泛的組群，包含百多種革蘭氏陽性細菌。其中近百個物種，又比任何其他從基因上更密切。該集群包括肉毒梭菌和產氣莢膜梭菌。與破傷風梭菌最近的近親是梭狀芽孢桿菌[3]。

疾病

一個因破傷風而肌肉痙攣的人，由英属印度藏学家查爾斯·貝爾於1809年繪。

雖然破傷風梭菌在土壤或動物腸道中大多是良性，但有時依然會導致嚴重的破傷風。疾病通常始於孢子通過傷口進入人體[5]。深傷口中，例如被鐵釘頂穿大腿，壞死組織和低氧環境，會使破傷風梭菌孢子發芽[4]。當破傷風梭菌在傷口部位生長時，會滋生並產生劇毒外毒素、tetanolysin（英语：tetanolysin）和破傷風痙攣毒素（英语：tetanospasmin），干擾運動神經元，造成破傷風。tetanolysin的功能尚不清楚，它可能有助於破傷風梭菌感染。破傷風痙攣毒素是已知最有效的毒素之一，估計致死劑量低於每公斤體重2.5納克，是造成破傷風症狀的原因[2][6]。

破傷風梭菌通過淋巴系統和血液傳播，並被吸收到神經系統的各個部分[6]。

在神經系統中，破傷風梭菌阻斷運動神經末梢的抑制神經遞質甘氨酸和γ-氨基丁酸的釋放。這種封鎖導致運動神經元廣泛激活而全身痙攣。肌肉痙攣通常從身體頂部開始並向下移動，先感染頜，然後腹部肌肉，再然後是四肢。肌肉痙攣會持續數週[5][6]。

在許多破傷風梭菌菌株攜帶的質粒上發現了編碼破傷風痙攣的基因；缺乏該質粒的菌株不產生毒素[2][5]。破傷風痙攣在細菌生理學中的作用是未知的[2]。

治療和預防

許多抗生素對破傷風梭菌有效，包括氯黴素、克林黴素、紅黴素、青黴素和四環素[3]。然而，用抗生素治療破傷風梭菌感染的有效性仍不清楚。[2]

此外，苯二氮卓或肌肉鬆弛劑可用於減少影響肌肉痙攣。[2]

破傷風梭菌感染造成的損害通常由甲醛滅活的破傷風疫苗來預防。疫苗的商業生產方式是大量種植破傷風梭菌，然後純化毒素並在40%甲醛中滅活4至6週的[2]。通常與白喉類疫苗和某種形式的百日咳疫苗合為DPT疫苗或DTaP。疫苗會分開數次施打，每針之間相隔數月或數年，以引發免疫反應，保護宿主免受毒素影響[6]。

研究

破傷風梭菌可在各種厭氧培養基生長，例如巰基乙酸鹽培養基、酪蛋白水解物培養基等。培養物在中性至鹼性pH值的培養基上生長特別好[2]。

破傷風梭菌菌株的基因組已被測序，包含280萬個鹼基對和2,373個蛋白質編碼基因[7]。

歷史

至少早在公元前4世紀希波克拉底就寫了破傷風的臨床描述[8]。不過第一次與土壤明確聯繫是在1884年，1884年普魯士人亞瑟·尼古拉耶（英语：Arthur Nicolaier）發現動物注射土壤樣本的患破傷風[6]。

1889 年，日本醫學家北里柴三郎從人類受害者身上分離出破傷風梭菌，後來證明這種生物體注射到動物體內也會產生疾病，並且毒素可被特定抗體中和[6]。

1897年，法國獸醫埃德蒙·諾卡爾（法语：Edmond Nocard）發現破傷風抗毒素可在人體中引起被動免疫，可用於預防和治療[6]。

第一次世界大戰，馬的破傷風抗血清被廣泛用於預防受傷士兵破傷風，所以戰爭期間破傷風病例急劇減少[9]。

用甲醛滅活破傷風毒素的現代方法是由加斯頓·拉蒙（法语：Gaston Ramon）在1920年開發的[6]。

很快，1924年P. Descombey開發了破傷風類毒素疫苗，該疫苗被廣泛用於預防二戰期間因戰傷引起的破傷風[6]。

參考文獻

  1. ^ Ryan, Kenneth J.; Ray, C. George; Sherris, John C. Sherris medical microbiology : an introduction to infectious diseases 4th. New York: McGraw-Hill. 2004. ISBN 0-8385-8529-9. OCLC 52358530. 
  2. ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 Roper, Martha H.; Wassilak, Steven G.F.; Tiwari, Tejpratap S.P.; Orenstein, Walter A. Tetanus toxoid. Vaccines. Elsevier. 2013: 746–772 [2022-11-12]. ISBN 978-1-4557-0090-5. doi:10.1016/b978-1-4557-0090-5.00039-2. （原始内容存档于2021-08-29） （英语）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Whitman, William B (编). Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria 1. Wiley. 2015-04-17 [2022-11-12]. ISBN 978-1-118-96060-8. doi:10.1002/9781118960608.gbm00619. （原始内容存档于2020-10-26） （英语）. 
  4. ^ 4.0 4.1 Pottinger P, Reller B, Ryan KJ, Weissman S. Chapter 29: Clostridium, Bacteroides, and Other Anaerobes. Ryan KJ (编). Sherris Medical Microbiology 7. McGraw-Hill Education. 2018. ISBN 978-1-259-85980-9. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Todar K. Pathogenic Clostridia, including Botulism and Tetanus. Todar's Online Textbook of Bacteriology. 2005: 3 [2022-07-20]. （原始内容存档于2021-05-15）. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 Hamborsky J, Kroger A, Wolfe C (编). Chapter 21: Tetanus. The Pink Book - Epidemiology and Prevention of Vaccine-Preventable Diseases 13. U.S. Centers for Disease Control and Prevention. 2015: 341–352 [24 June 2018]. （原始内容存档于2017-04-13）. 
  7. ^ Brüggemann, Holger; Bäumer, Sebastian; Fricke, Wolfgang Florian; Wiezer, Arnim; Liesegang, Heiko; Decker, Iwona; Herzberg, Christina; Martínez-Arias, Rosa; Merkl, Rainer; Henne, Anke; Gottschalk, Gerhard. The genome sequence of Clostridium tetani , the causative agent of tetanus disease. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2003-02-04, 100 (3) [2022-11-12]. Bibcode:2003PNAS..100.1316B. ISSN 0027-8424. PMC 298770 可免费查阅. PMID 12552129. doi:10.1073/pnas.0335853100. （原始内容存档于2022-11-12） （英语）. 
  8. ^ Pearce, J. M. Notes on tetanus (lockjaw).. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. 1996-03-01, 60 (3) [2022-11-12]. ISSN 0022-3050. PMC 1073859 可免费查阅. PMID 8609513. doi:10.1136/jnnp.60.3.332. （原始内容存档于2022-11-12） （英语）. 
  9. ^ Wever, Peter Cornelis; van Bergen, Leo. Prevention of tetanus during the First World War. Medical Humanities. 2012-12, 38 (2) [2022-11-12]. ISSN 1468-215X. PMID 22543225. S2CID 30610331. doi:10.1136/medhum-2011-010157. hdl:20.500.11755/8e372c60-b6a6-4638-a2ba-664e20b30ad1. （原始内容存档于2022-11-12） （英语）. 

延伸閱讀

外部連結