葡萄球菌属
文 / 李俊茜
葡萄球菌属（Staphylococcus）的细菌是一群革兰阳性球菌，通常排列成不规则的葡萄串状，故名。葡萄球菌可引起各种类型的化脓性感染，甚至严重的败血症。正常人体也可携带致病菌株，一般鼻咽部带菌率为20%～50%，医务人员的带菌率可高达70%，是医院内交叉感染的重要来源。葡萄球菌至少有30个种。临床上较重要的葡萄球菌根据其色素、生化反应等不同可分为金黄色葡萄球菌（Staph. Aureus）、表皮葡萄球菌（Staph. epidermidis）和腐生葡萄球菌（Staph. saprophyticus）三种。金黄色葡萄球菌为凝固酶阳性菌；表皮、腐生葡萄球菌为凝固酶阴性菌。金黄色葡萄球菌是人类主要的致病菌。凝固酶阴性葡萄球菌为人体的正常菌群，一般情况下不致病。在某些条件下，凝固酶阴性葡萄球菌也可致病，尤其是引起免疫功能低下的病人及年轻女性、老年人群的感染。凝固酶阴性葡萄球菌的感染中，约有75%的病例是由表皮葡萄球菌引起。腐生葡萄球菌是引起年轻女性尿路感染的常见细菌。
第一节 金黄色葡萄球菌
一、生物学性状
形态与染色 呈球形，直径约为1μm。在固体培养基中繁殖时，菌体向多个平面不规则分裂，故常排列成典型的葡萄串状（图11-1）。在液体培养基中生长时，常可见到单个、成对或成短链状排列的菌体。菌体易被碱性染料着色，革兰染色阳性。随着菌龄衰老、死亡，某些菌体可染成革兰阴性。
图11-1 金黄色葡萄球菌形态
左为光镜下形态，革兰染色 ?1000；右为扫描电镜 ?13500
金黄色葡萄球菌无鞭毛，不能运动。不形成芽胞。除少数菌株外，一般不形成荚膜。在有作用于细胞壁的抗生素（如青霉素等）的环境中，细菌形态会发生改变，如菌体膨胀或裂解死亡。
培养特性 金黄色葡萄球菌需氧或兼性厌氧，少数是专性厌氧。营养要求不高，在普通培养基中，37℃生长良好。室温下（20℃～25℃）色素形成最佳。在无氧环境中及肉汤培养基中生长，不产生色素。CO2、光线及培养基中的葡萄糖或牛乳有利于色素形成。色素为金黄色，脂溶性，不溶于水，故培养基不着色，仅菌落呈色。最适pH为7.4左右。
金黄色葡萄球菌在肉汤培养基中37℃孵育24小时后，呈均匀混浊生长。管底稍有沉淀，轻轻振摇，沉淀物即上升，且易消散。在普通琼脂平板上孵育24～48小时后，形成圆形、隆起、表面光滑、湿润、边缘整齐、不透明的菌落。直径通常为1mm～2mm。菌落初为白色，随时间延长，产生的色素使菌落呈现为金黄色。金黄色葡萄球菌在血琼脂平板上生长时，菌落周围形成明显的完全透明的溶血环（β溶血）；在含有20%～30% CO2的环境中孵育，产生毒素最佳。
生化反应 金黄色葡萄球菌可发酵多种糖类，产酸不产气。可分解甘露醇，非致病性葡萄球菌菌株无此作用。
抗原构造 葡萄球菌抗原构造复杂，其化学组成有多糖抗原、蛋白质抗原及细胞壁中重要成分抗原。较重要者为葡萄球菌A蛋白。
葡萄球菌A蛋白（staphylococcal protein A，SPA）是绝大多数金黄色葡萄球菌细胞壁的一种表面蛋白。SPA可与除IgG3外的IgG分子的Fc段发生非特异性结合。二者结合后，IgG的Fab段仍然可以与特异性抗原结合。SPA这种特性使其可以作为免疫学及实验室诊断技术中的应用试剂。如Fc段结合于SPA的IgG分子，Fab段与相应的细菌抗原结合后，可使金黄色葡萄球菌发生肉眼可见的凝集现象。这种简易、快速的协同凝集试验（coagglutination）已广泛应用于多种微生物抗原的检测。
SPA与IgG结合后的复合物具有抗吞噬等多种生物学活性。SPA抗吞噬作用主要是由于SPA与IgG Fc段结合后，IgG Fc段不能与吞噬细胞表面Fc受体结合，使吞噬细胞的激活受阻。SPA抗吞噬作用在金黄色葡萄球菌致病有重要作用。此外，SPA还有促细胞分裂、引起变态反应、损伤血小板等多种生物活性。
分类 多数金黄色葡萄球菌可用噬菌体分型，将其分为5群共26个噬菌体型。噬菌体分型在流行病学调查时追踪传染源及研究菌型与疾病种类间的关系上均有重要意义。如肠毒素性食物中毒主要由Ⅲ群菌株引起；医院中严重败血症流行株常为Ⅰ群中的52、52A、80、81型菌株；引起表皮剥脱性皮炎的菌株多为Ⅱ群71型。
抵抗力 金黄色葡萄球菌对热和干燥的抵抗力较一般无芽胞细菌强，加热80℃30分钟才被杀死。在干燥的脓汁、痰液中可存活2～3月。5%石炭酸中10～15分钟死亡。对碱性染料敏感，十万分之一的龙胆紫液即可抑制其生长。
金黄色葡萄球菌对青霉素、红霉素和庆大霉素高度敏感。本菌易产生耐药性，可对以下抗生素易产生耐药：①青霉素（penicillin）类抗生素， 金黄色葡萄球菌可携带编码β-内酰胺酶的质粒，对多种青霉素类抗生素（青霉素G、氨苄青霉素等）产生耐药性。这种耐药性质粒可通过转导在细菌间传递。目前金黄色葡萄球菌对青霉素G的耐药菌株已高达90%以上。②万古霉素（vancomycin），日本、美国等国家分离到对万古霉素耐药的金黄色葡萄球菌，主要是从长期使用万古霉素治疗，而疗效不佳的患者中分离到的。研究发现，其耐药性的机理是由于细菌细胞壁合成量增加及细胞壁组成成分的替代导致耐药性形成。这种对万古霉素耐药的金黄色葡萄球菌，对奈夫西林（nafcillin）也耐药。此外，金黄色葡萄球菌还可携带抗红霉素、四环素及其它抗药基因的质粒。
二、致病性与免疫性
致病物质 金黄色葡萄球菌侵袭力强，能产生多种毒素及胞外酶。
1．凝固酶（coagulase） 金黄色葡萄球菌产生的一种能使含有肝素或枸橼酸钠抗凝剂的人或兔血浆凝固的酶类物质，是鉴别葡萄球菌有无致病性的重要指标。
凝固酶分两种：①游离凝固酶（free coagulase），是细菌分泌至菌体外的酶样蛋白质。可被人或兔血浆中的协同因子（cofactor）激活为凝血酶样物质后，使液态的纤维蛋白原变成固态的纤维蛋白，从而使血浆凝固；②结合凝固酶（bound coagulase），结合于菌体表面并不释放。其作用类似于菌株表面的纤维蛋白原受体。当细菌悬浮于人或兔血浆中时，纤维蛋白原与菌体表面结合凝固酶结合，并沉积于菌体表面。
凝固酶和金黄色葡萄球菌的毒力关系密切。细菌侵入机体后，使血液或血浆中的纤维蛋白沉积于菌体表面，阻碍体内吞噬细胞的吞噬；即使被吞噬后，也不易被杀死。同时凝固酶聚集在菌体周围，亦能保护病原菌免受血清中杀菌物质的杀伤作用。金黄色葡萄球菌引起的感染易于局限化和形成血栓也与凝固酶的作用有关。
凝固酶具有免疫原性，刺激机体产生的抗体对金黄色葡萄球菌感染有一定的保护作用。
2．葡萄球菌溶血素（staphylolysin） 按抗原性不同，至少有α、β、γ、δ、ε五种，对人有致病作用的主要是α溶血素。α溶血素为蛋白质，不耐热，65℃30分钟被破坏。其生物活性表现为：①对多种哺乳动物红细胞有溶血作用；②对白细胞、血小板有损伤、溶解作用；③使小血管收缩，造成局部缺血、坏死；④使循环系统功能发生紊乱，肌肉组织和肾皮质出现病变。α溶血素虽非葡萄球菌感染中的唯一毒力因素，但当感染灶形成后是造成组织病变的重要致病物质。
α溶血素是一种外毒素，经甲醛处理后可制成类毒素，可作为防止金黄色葡萄球菌感染的人工主动免疫制剂。
3．杀白细胞素（leukocidin） 大多数金黄色葡萄球菌能产生除溶血素外的另一种破坏白细胞的毒素称为PV杀白细胞素（Panton-Valentine leukocidin）。与葡萄球菌溶血素不同，PV杀白细胞素只攻击中性粒细胞和巨噬细胞，不涉及其它类型的细胞。PV杀白细胞素作用于白细胞胞膜，导致细胞通透性增加，钾离子丢失，最终细胞死亡。其在抵抗宿主吞噬细胞吞噬，增强葡萄球菌侵袭力方面有意义。
4．肠毒素（enterotoxin） 几乎50%的金黄色葡萄球菌菌株可产生至少9种（A～F）肠毒素分子。编码肠毒素的基因可能位于细菌染色体上，但质粒DNA可能带有编码激活肠毒素基因表达的蛋白质的基因。肠毒素为可溶性蛋白质，较耐热，100℃30分钟仍能保持部分活性。人或猴食入25μg肠毒素B，可导致呕吐与腹泻。毒素作用机理可能是毒素作用于内脏神经受体，刺激呕吐中枢引起。
5．表皮溶解毒素（epidermolytic toxin） 也称表皮剥脱毒素（exfoliatin）。主要由噬菌体Ⅱ群金黄色葡萄球菌产生。毒素能裂解表皮组织的棘状颗粒层，使表皮与真皮脱离，引起葡萄球菌烫伤样皮肤综合征，亦称剥脱性皮炎，多见于新生儿及婴幼儿。
6．毒性休克综合征毒素I（toxic shock syndrome toxin I，TSST-1） 由噬菌体I型金黄色葡萄球菌产生。研究发现，分离出的金黄色葡萄球菌中20%携带有TSST-1基因。毒素结构类似于葡萄球菌肠毒素B，引起发热、休克及脱屑性皮疹，称为毒性休克综合征（toxic shock syndrome，TSS）。
TSST-1诱发TSS的确切机理尚不完全清楚。推测为：①抑制内毒素脱毒或直接损伤肝脏枯否氏细胞，使内毒素在体内蓄积；②刺激单核吞噬细胞系统释放血管活性物质，干扰心血管系统及血液动力学；③增加毛细血管通透性，造成心血管功能损伤而导致休克。
所致疾病 金黄色葡萄球菌可引起化脓性炎症、毒素性疾病及菌群失调症。
1．化脓性炎症 可引起皮肤、器官及全身感染。
（1）皮肤软组织感染：如疖、痈、毛囊炎、麦粒肿、蜂窝组织炎、伤口化脓等。
（2）内脏器官感染：金黄色葡萄球菌进入血流，并随血流播散，可导致心内膜炎、血源性骨髓炎、脑膜炎、肺部感染等。
（3）全身感染：如败血症、脓毒血症等。
2．毒素性疾病 一般由金黄色葡萄球菌产生的相关外毒素引起。
（1）食物中毒：由葡萄球菌肠毒素引起。进食被肠毒素污染的食物1～8小时后出现剧烈的恶心、呕吐及腹泻症状。发病过程中不伴有发热，病情很快好转，预后良好。
（2）烫伤样皮肤综合征：由产生表皮剥脱毒素的金黄色葡萄球菌引起。此症多见于幼儿及免疫功能低下的成人。发病初期患者皮肤出现弥漫性红斑（可累及全身皮肤的20%～100%），48小时内表皮起皱，继而形成清亮的水疱。皮肤有触痛，形似砂纸状。最后表皮上层脱落。
（3）毒性休克综合征：此病常发生在使用月经塞的年轻女性月经来潮5日内。表现为突发的高热、呕吐、腹泻、皮肤猩红热样皮疹。严重者可出现低血压及心肾功能衰竭，导致休克。毒性休克综合症也可发生在儿童及存在葡萄球菌感染伤口的男性成人。由产生TSST-1的金黄色葡萄球菌引起。
3．葡萄球菌性肠炎：正常人群中约有10%～15%的人肠道中寄生有少量金黄色葡萄球菌。由于长期使用广谱抗生素，杀伤肠道中不耐药的优势菌群，如脆弱类杆菌、大肠埃希菌等，使耐药的金黄色葡萄球菌大量繁殖产生肠毒素，引起以腹泻为主的临床症状。葡萄球菌性肠炎本质是一种菌群失调性肠炎，病理特点是肠粘膜覆盖一层由炎症渗出物、肠粘膜坏死块和细菌组成的炎性假膜。
免疫性 正常人群对金黄色葡萄球菌有一定的天然免疫力。只有当皮肤粘膜受创伤后，或患有慢性消耗性疾病以及其它病原体感染导致宿主免疫力降低时，才易导致金黄色葡萄球菌感染。感染后可获得一定的免疫力，但难以防止再次感染。
三、微生物学检查法
标本 根据疾病类型不同采取不同的标本。如化脓性病灶采取脓液；败血症取血液；食物中毒采取患者的剩余食物或呕吐物等。
直接涂片镜检 制备标本涂片革兰染色后油镜下观察。根据细菌形态、排列方式及染色性，可作出初步诊断。但涂片镜检并不能区别致病菌与非致病菌。
分离培养与鉴定 将标本接种到血琼脂平板上，37℃培养18小时后可长出典型菌落。若要观察溶血现象及色素，需延长培养时间，最佳温度是室温。培养基中加入浓度为7.5%NaCl，可抑制除金黄色葡萄球菌外的其它杂菌的生长，有利于分离出金黄色葡萄球菌。
致病性葡萄球菌的特点是：产生金黄色色素，有溶血性，凝固酶阳性，可发酵甘露醇。目前虽不断发现凝固酶阴性葡萄球菌菌株也可致病，但一般仍以凝固酶阳性作为判断致病性葡萄球菌的依据。
凝固酶试验 是将1:5稀释后的肝素抗凝人或兔血浆与等量肉汤培养物混合。消毒灭菌后的肉汤培养基作为对照。若1～4小时内试验管出现血浆凝固现象，是为凝固酶阳性。此为试管法，目的是检测有无游离的血浆凝固酶。也可用玻片法检测有无结合凝固酶。
食物中毒的检测 取患者呕吐物或剩余食物作为标本，接种于肉汤培养基，孵育后取滤液注射于6～8周龄的幼猫腹腔，如注射后4小时内幼猫出现呕吐、腹泻、体温升高或死亡等现象，提示有肠毒素存在的可能。
药敏试验 金黄色葡萄球菌易产生耐药性变异。约90%的金黄色葡萄球菌产生β-内酰胺酶，成为青霉素类药物的耐药菌株。故对临床分离出的葡萄球菌标本，药敏试验应作为一项常规检测，以便挑选出细菌敏感的药物。
四、防治原则
注意个人卫生，做好消毒隔离，防止医源性感染。
葡萄球菌引起的脓肿应采取引流治疗。这是因为抗生素不容易作用到化脓性病灶的坏死中心区域。
急性血源性骨髓炎，抗生素治疗效果好；对于慢性、反复发作的病例，使用抗生素的同时应采取外科引流，或切除坏死骨质。
败血症及各种严重的内脏器官感染，应采取抗β-内酰胺酶的青霉素类药物，并用静脉给药的方法治疗。
由于耐药菌株的不断增多，治疗时应根据药物敏感试验结果，选用敏感抗菌药物。
第二节 凝固酶阴性葡萄球菌
凝固酶阴性葡萄球菌（coagulase negative staphylococcus，CNS）常为寄生在人和动物体表及与外界相通的腔道中的正常菌群。目前已确认30余种凝固酶阴性葡萄球菌，仅极少数与人类感染性疾病有关。其中约70%的感染是由表皮葡萄球菌引起。腐生葡萄球菌是引起育龄女性尿路感染的常见的致病菌。
一、生物学性状
形态及染色与金黄色葡萄球菌相似，为呈葡萄串状排列的革兰染色阳性球菌。无鞭毛、无荚膜、不形成芽胞。
营养需求同金黄色葡萄球菌。表皮葡萄球菌菌落产生白色色素，腐生葡萄球菌产生柠檬色色素。在血液琼脂平板上一般不形成溶血环。不能分解甘露醇，此点可与金黄色葡萄球菌相鉴别。
二、致病性与免疫性
致病物质 与金黄色葡萄球菌不同，凝固酶阴性葡萄球菌产生的毒素很少。其致病力主要取决于细菌表面一种称为细胞外粘质物（extracellular slime substance，ESS）的结构。其化学成分为多糖，在菌体表面形成一层粘液状物质。体外研究表明，ESS能抑制机体的免疫应答，阻止中性粒细胞的趋化与吞噬，尚能阻碍抗生素向病灶内的渗透，并对某些抗生素有直接抑制作用。
所致疾病 近年来，凝固酶阴性葡萄球菌已成为临床上常见的条件致病菌，是医源性感染最常见的致病因子。
1．菌血症或败血症 凝固酶阴性葡萄球菌是血液中最常见的病原菌之一，仅次于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，居第三位。
2．尿路感染 引起尿路感染最常见的是表皮葡萄球菌，其次为腐生葡萄球菌等。
3．修复术或导管引起的感染
（1）心瓣膜修复术：约有1/3的患者在心瓣膜修复术过程中被凝固酶阴性葡萄球菌感染而导致细菌性心内膜炎。多数感染出现在早期，病死率高达60%，主要由表皮葡萄球菌引起；
（2）脑脊液分流术：60%～95%的脑脊液分流术后感染由表皮葡萄球菌引起。手术后早期患者体温明显升高，晚期有低热伴厌食、嗜睡、颅内压升高，常可从患者脑脊液中检出表皮葡萄球菌；
（3）长期流动性腹膜透析（continuous ambulatory peritoneal dialysis，APD）：透析后引起的腹膜炎，30%～50%由凝固酶阴性葡萄球菌引起。最常见的是表皮葡萄球菌。大多是通过插入导管时滴入或吸出透析液而感染；
（4）全髋关节或膝关节修复术：关节修复术引起的脓毒病中，表皮葡萄球菌的检出率仅次于金黄色葡萄球菌。感染源可来自患者自身皮肤或鼻咽部、消毒不彻底的手术室空气中的细菌。发病率仅为1%～2%，一旦发病，后果严重；
（5）其它： 安装心脏起搏器、血管修复术、插入静脉导管等均易发生凝固酶阴性葡萄球菌感染。其中以表皮葡萄球菌感染最常见。
4．创伤感染 常发生在患者进行外科手术或遭受贯通伤后，体内、外各部位皆可被感染。
三、微生物学检查法
1．ESS的检测—粘附试验
（1）定性试验（试管法）：将待检菌接种于5ml TSB中，35℃静止培养24～48小时，吸出菌液，沿管壁加入3%阿辛蓝（alcian blue），如管壁出现明显的蓝色薄膜为阳性。
（2）定量试验：利用分光光度计测定。按上法培养，吸出菌液以PBS洗3次，再经beunin固定，用结晶紫染色后，在570nm波长下比色，记录OD值。如OD值≤0.12为阴性，0.12＜OD≤0.24为阳性（+），OD值＞0.24为强阳性（++）。
2．菌血症（败血症）的鉴别诊断 如何区别凝固酶阴性葡萄球菌引起的菌血症（败血症）与标本中的污染菌，是临床检验工作中的一个重要问题。凝固酶阴性葡萄球菌感染的菌血症（败血症）时，先后两次血培养应连续阳性，且患者症状与CNS感染相关。
四、防治原则
凝固酶阴性葡萄球菌，尤其是表皮葡萄球菌对多种抗生素易产生耐药性。治疗时应根据药敏试验选择敏感药物。