沙门菌属
文 / 刘晶星 陈 洪
沙门菌属（Salmonella）是一群寄生在人类和动物肠道中，生化反应和抗原结构相关的革兰阴性杆菌。沙门菌属细菌的血清型在2400种以上，广泛分布于自然界，包括所有脊椎动物的肠道和很多种类的节肢动物中。大多动物感染无症状或为自限性胃肠炎。根据DNA同源性，沙门菌属可分7个进化组。几乎所有能感染人类的沙门菌血清型，约1400多种，都在DNA分型的Ⅰ组中，只有极少数的在Ⅲa、Ⅲb组中。沙门菌属有两个种，即肠道沙门菌（S. enterica）和邦戈沙门菌（S. bongori）。肠道沙门菌又分为6个亚种，即肠道亚种（Subsp. enterica）、萨拉姆亚种（subsp. salamae）、亚利桑那亚种（subsp. enterica）、双亚利桑那亚种（subsp. diarigonae）、豪顿亚种（subap. houtenae）、和英迪加亚种（subsp. indica）。肠道亚种中的细菌由DNA分型的Ⅰ组中的细菌所组成。长期以来，沙门菌的命名方式犹如拉丁双命名法，由属和种构成，如伤寒沙门菌（Salmonella typhi），其实是不正确的，但仍广泛流行。正确的命名是肠道沙门菌肠道亚种伤寒血清型（Salmonella enterica subspecies enterica serotype Typhi），并可缩写为伤寒血清型沙门菌（Salmonella Typhi，属名用斜体字，血清型用罗马字型）。
沙门菌属细菌绝大多数血清型宿主范围广泛，如鼠伤寒沙门菌。但少数血清型有严格的宿主特异性，即所谓“宿主适应株”。如引起肠热症的伤寒沙门菌、甲型副伤寒的沙门菌、肖氏沙门菌和希氏沙门菌主要是人的病原菌，极少能从动物中分离到。另有一些沙门菌有特殊的动物宿主，如猪霍乱沙门菌为猪，都伯林沙门菌（S. dublin）为牛等。这种以家畜家禽为特殊宿主的沙门菌，也可感染人，引起人类食物中毒或败血症，但这决定于动物中沙门菌流行时可能发生的偶然事件，如污染其可以生长繁殖食物以及宿主的免疫状况，这类细菌常见的有鼠伤寒沙门菌、猪霍乱沙门菌、肠炎沙门菌、鸭沙门菌等十余种。
一、生物学性状
形态与染色 革兰阴性杆菌，大小0.6～1.0?m×2～4?m。有菌毛。除鸡沙门菌和雏沙门菌（S. pullorum）等个别外，都有周身鞭毛。一般无荚膜。均无芽胞。
培养特性与生化反应 兼性厌氧，营养要求不高，在普通琼脂平板上可生长，在SS选择鉴别培养基上形成中等大小、无色半透明的S型菌落。
不发酵乳糖或蔗糖。对葡萄糖、麦芽糖和甘露糖发酵，除伤寒沙门菌不产气外，其它沙门菌均产酸产气。沙门菌在克氏双糖管中，斜面不发酵和底层产酸产气（但伤寒沙门菌产酸不产气），硫化氢阳性或阴性，动力阳性。可同大肠埃希菌、志贺菌等区别；在此基础上，利用尿素酶试验可同变形杆菌相区别。
抗原构造与分类 沙门菌属细菌的抗原主要有O和H两种抗原，少数菌中尚有一种表面抗原，功能上与大肠埃希菌的K抗原类同。因一般认为它与毒力（virulence）有关，故称Vi抗原。
沙门菌O抗原为细菌细胞壁脂多糖中多糖部分，100℃不被破坏。O抗原至少有58种，以阿拉伯数字顺序排列，现已排至67（其中有9种被删除）。每个沙门菌的血清型含一种或多种O抗原。凡含有相同抗原组分的归为一个组，则可将沙门菌属分成A～Z、O51～O63、O65～O67共42个组。引起人类疾病的沙门菌大多数在A～E组。
据Popoff 等报道，1995年时，沙门菌属血清型已有2399个，其中绝大部分分布在肠道沙门菌各亚种：计肠道亚种1416、萨拉姆亚种477、亚利桑那亚种94、双亚利桑那亚种371、豪顿亚种66和英迪加亚种10个血清型。至于邦戈沙门菌，仅19个血清型。
沙门菌H抗原存在于鞭毛蛋白，不耐热，60℃30分钟即被破坏。H抗原分第I相和第II相两种。第I相特异性高，又称特异相，以a、b、c……表示。第II相特异性低，可为多种沙门菌共有，故亦称非特异相，以1、2、3……表示。一个菌株同时有第I相和第II相H抗原的称双相菌，仅有一种相者为单相菌。每一组沙门菌根据H抗原不同，可进一步将组内沙门菌分成不同菌型。
沙门菌的表面抗原主要是Vi抗原，新分离的伤寒沙门菌和希氏沙门菌（原称丙型副伤寒沙门菌，S. paratyphi C）有Vi抗原。Vi抗原由聚-N-乙酸-D-半乳糖胺糖醛酸组成，不稳定，经60℃加热、石炭酸处理或传代培养后易消失。Vi抗原存在于菌表面，可阻止O抗原与其相应抗体的凝集反应。
抵抗力 沙门菌对理化因素的抵抗力较差，湿热65℃15～30分钟即被杀死。对一般消毒剂敏感，但对某些化学物质如胆盐、煌绿等的耐受性较其他肠道菌强，故用作沙门菌选择培养基的成分。本菌在水中能存活2～3周，粪便中可存活1～2个月，在冰中能存活更长时间。
二、致病性与免疫性
致病物质 沙门菌感染须经口进入足够量的细菌，以克服机体防护屏障，如肠道正常菌群、胃酸的作用，局部肠道免疫等，直至定位于小肠，才能引发疾病的产生。根据志愿者研究结果，大多血清型，半数感染量在105～108之间，伤寒沙门菌可少至103。但暴发流行时，自然感染中感染剂量一般都低于103个菌体，有时甚至少于100个细菌。
沙门菌有较强的内毒素，并有一定的侵袭力。个别菌尚能产生肠毒素。
1．侵袭力 沙门菌有毒株能侵袭小肠粘膜。菌经回肠粘膜上一类称为M细胞（microfold，微皱摺）的特殊上皮细胞进入机体。其步骤是菌经含有甘露醇的细胞受体先粘附至M细胞表面；引发细胞肌动蛋白重排、内在化，菌于吞噬泡内繁殖，并释放至上皮下区，被固有层中的巨噬细胞吞噬。沙门菌的粘附和穿入宿主细胞，受染色体上的侵袭素基因inv的控制。
伤寒沙门菌和希氏沙门菌在宿主体内可以形成Vi抗原。该抗原具有微荚膜功能，能抗御吞噬细胞的吞噬和杀伤，并阻挡抗体、补体等破坏菌体作用。
2．内毒素 沙门菌死亡后释放出的内毒素，可引起宿主体温升高、白细胞数下降，大剂量时导致中毒症状和休克。这些与内毒素激活补体替代途径产生C3a、C5a，以及诱发免疫细胞分泌TNF-?、IL-1、IFN-?等细胞因子有关。
3．肠毒素 个别沙门菌如鼠伤寒沙门菌可产生肠毒素，其性质类似ETEC产生的肠毒素。
所致疾病 沙门菌中仅有引起伤寒和副伤寒的沙门菌对人类有直接的致病作用。不少沙门菌是人畜共患病的病原菌。动物宿主范围很广。家畜有猪、牛、马、羊、猫、狗等，家禽有鸡、鸭等；野生动物如狮、熊、鼠类，以及冷血动物、软体动物、环形动物、节肢动物等均可带菌。人类因食用患病或带菌动物的肉、乳、蛋或被病鼠尿污染的食物等而罹患。由于喂饲动物所用含有抗生素饲料的增多，使耐药的沙门菌菌株增加，对人造成更大的潜在性危害。水源被粪便污染常常是造成暴发流行的主要原因。
人类沙门菌感染有4种类型：
1．肠热症 包括伤寒沙门菌引起的伤寒，以及甲型副伤寒沙门菌、肖氏沙门菌（原称乙型副伤寒沙门菌，S. paratyphi B）、希氏沙门菌引起的副伤寒。伤寒和副伤寒的致病机制和临床症状基本相似，只是副伤寒的病情较轻，病程较短。沙门菌是胞内寄生菌。被巨噬细胞吞噬后，由耐酸应答基因（acid tolerance response gene，atr）介导使菌能在吞噬体的酸性环境中生存和繁殖，同时菌产生过氧化氢酶和超氧化物歧化酶等保护菌勿受胞内杀菌机制的杀伤。部分菌通过淋巴液到达肠系膜淋巴结大量繁殖后，经胸导管进入血流引起第一次菌血症，菌随血流进入肝、脾、肾、胆囊等器官。病人出现发热、不适、全身疼痛等前驱症状。从病菌经口进入到疾病发作的时间与感染剂量有关。短则3 天，长者则可达50天，通常潜伏期为2 周。病菌在上述器官繁殖后，再次入血造成第二次菌血症。在未经治疗病例，该时症状明显，体温先呈阶梯式上升，持续一周，然后高热（39℃～40℃）保持7～10天 ，同时出现相对缓脉，肝脾肿大，全身中毒症状显著，皮肤出现玫瑰疹，外周血白细胞明显下降。胆囊中菌通过胆汁进入肠道，一部分随粪便排出体外，另一部分再次侵入肠壁淋巴组织，使已致敏的组织发生超敏反应，导致局部坏死和溃疡，严重的有出血或肠穿孔并发症。肾脏中的病菌可随尿排出。以上病变在疾病的第2～3周出现。若无并发症，自第３～４周后病情开始好转。
在5%～10%未经治疗的病人，可出现复发。与初始疾病相比，病程一般较短，病情较轻，但也有严重病例，甚至死亡者。未经治疗的典型伤寒病人死亡率约为20%，轻型和无症状感染并非不常见。在地方性流行区，特别是同时存在血吸虫的地区，可出现伴随慢性菌血症，发热常达数月的慢性感染。
2．胃肠炎（食物中毒） 是最常见的沙门菌感染，约占70%。由摄入大量（＞108）被鼠伤寒沙门菌、猪霍乱沙门菌、肠炎沙门菌等污染的食物引起。常见的食物主要为畜、禽肉类食品，其次为蛋类，奶和奶制品，系动物生前感染或加工处理过程污染所致。细菌对肠粘膜的侵袭以及细菌释放的内毒素可能是主要致病机制。该病潜伏期为6～24小时。起病急，主要临床症状为发热、恶寒、呕吐、腹痛、水样腹泻，偶有粘液或脓性腹泻。严重者可伴有迅速脱水，导致休克、肾功能衰竭而死亡。死亡率可达2%，多见于老人、婴儿和体弱者。一般沙门菌胃肠炎多在2～3天自愈。
3．败血症 多见于儿童和免疫力低下的成人。经口感染后，细菌早期即侵入血循环。因而细菌可随血流导致脑膜炎、骨髓炎、胆囊炎、心内膜炎等发生。败血症症状严重，有高热、寒战、厌食和贫血等，但肠道症状常常缺少。病菌以猪霍乱沙门菌、希氏沙门菌、鼠伤寒沙门菌、肠炎沙门菌等常见。
4．无症状带菌者 指在症状消失后1年或更长的时间内仍可在其粪便中检出有相应沙门菌。约有1%～5%伤寒或副伤寒患者可转变为无症状带菌者。这些菌留在胆囊中，有时也可在尿道中，成为人类伤寒和副伤寒病原菌的储存场所。年龄和性别与无症状带菌关系密切。20岁以下，无症状带菌率常小于1%，而50岁以上者，可达10%以上。女性转变为无症状带菌状态是男性的2倍。其他沙门菌感染，50%患者在5周内停止排菌，90%在感染后9周培养阴性，转变为无症状带菌者很少，不到1%，故在人类的感染中不是主要的传染源。
免疫性 肠热症沙门菌侵入宿主之后，主要在细胞内生长繁殖，因而要彻底杀灭这类胞内寄生菌，特异性细胞免疫是主要防御机制。在致病过程中，沙门菌亦可有存在于血流和细胞外的阶段，故特异性体液抗体也有辅助杀菌作用。胃肠炎的恢复与肠道局部生成sIgA有关。
三、微生物学检查法
标本 肠热症因病程不同采取不同标本。第1周取外周血，第1～3周取骨髓液，第2周起取粪便和第3周起还可取尿液。副伤寒病程较短，因此采样时间可相对提前。胃肠炎取粪便、呕吐物和可疑食物。败血症取血液。胆道带菌者可取十二指肠引流液。
分离培养和鉴定 血液和骨髓液需要增菌，然后再划种于肠道选择鉴别培养基；粪便和经离心的尿沉淀物等直接接种于肠道鉴别培养基或SS选择培养基（Salmonella-Shigella medium）。37℃孵育24小时后，挑取无色半透明的乳糖不发酵菌落接种至双糖或三糖铁培养基。若疑为沙门菌，再继续作系列生化反应，并用沙门菌多价抗血清作玻片凝集试验予以确定。
近有学者采用SPA协同凝集试验、对流免疫电泳、胶乳凝集试验和ELISA法等，来快速早期诊断粪便、血清或尿液中的沙门菌等可溶性抗原。
分子生物学技术也可用于沙门菌感染中。基因探针可检出标本中的伤寒沙门菌量为1000个；而PCR法对10个伤寒沙门菌就可检出。
在流行病学调查和传染源追踪中，Vi噬菌体分型也是一种常用方法。标准Vi噬菌体有33个型，其特异性比血清学分型更为专一。
血清学诊断 肠热症由伤寒沙门菌和甲型副伤寒沙门菌、肖氏沙门菌、希氏沙门菌所引起，病程长。因目前使用抗生素普遍，肠热症的症状常不典型，临床标本阳性分离率低，故血清学试验仍有其协助诊断意义。用于肠热症的血清学试验有肥达试验（Widal test）、间接血凝法、ELISA法等，其中肥达试验仍较普及。
肥达试验是用已知伤寒沙门菌菌体（O）抗原和鞭毛（H）抗原，以及引起副伤寒的甲型副伤寒沙门菌、肖氏沙门菌和希氏沙门菌H抗原的诊断菌液与受检血清作试管或微孔板凝集试验，测定受检血清中有无相应抗体及其效价的试验。
肥达试验结果的解释必须结合临床表现、病程、病史，以及地区流行病学情况。
1．正常值人们因沙门菌隐性感染或预防接种，血清中可含有一定量的有关抗体，且其效价随地区而有差异。一般是伤寒沙门菌O凝集效价≥1:80，H凝集效价≥1:160，引起副伤寒的沙门菌H凝集效价≥1:80时才有诊断价值。
2．动态观察 有时单次效价增高不能定论，可在病程中逐周复查。若效价逐次递增或恢复期效价比初次≥4倍者始有意义。
3．O与H抗体的诊断意义 患伤寒或副伤寒后，O与H在体内的消长情况不同。IgM类O抗体出现较早，持续约半年，消退后不易受非伤寒沙门菌等病原体的非特异刺激而重现。IgG类H抗体则出现较晚，持续时间长达数年，消失后易受非特异性病原刺激而能短暂地重新出现。因此，O、H凝集效价均超过正常值，则肠热症的可能性大；如两者均低，患病可能性小；若O不高H高，有可能是预防接种或非特异性回忆反应；如O高H不高，则可能是感染早期或与伤寒沙门菌O抗原有交叉反应的其他沙门菌（如肠炎沙门菌）感染。
4．其他有少数病例，在整个病程中，肥达试验始终在正常范围内。其原因可能由于早期使用抗生素治疗，或患者免疫功能低下等所致。
伤寒不同病期血、粪、尿中的病原菌和特异性O抗体的检出阳性率见图16-1。
图16-1 伤寒病人不同病期病原菌和特异性O抗体的检测
伤寒带菌者的检出 分离出病原菌是最可靠的诊断方法。标本采取可疑者粪便、肛拭、胆汁或尿液，但检出率不高。一般可先用血清学方法检测可疑者Vi抗体效价，若≥1:10时，再反复取粪便等标本进行分离培养，以确定是否为伤寒带菌者。
四、防治原则
做好水源和食品的卫生管理，防止被沙门菌感染的人和动物污染。禁售病畜肉类，完善肉类加工、运输及卫生管理措施。带菌者不能从事饮食行业的工作，并严格遵循卫生注意事项。
伤寒、副伤寒的免疫预防，过去一直沿用皮下接种死疫苗。虽有一定的保护作用，但效果低、副反应大，不够理想。
70年代末曾报道口服伤寒沙门菌Ty21a活菌苗，在埃及进行流行病学效果观察，其保护率约为96%，且已正式投产。但随后在智利和印度尼西亚进行了大规模的现场考核，结果却令人失望。1980～1986年我国就Ty21a的生物学和免疫学特性也作了研究，其菌苗先后在云南、贵州、江苏等省进行现场考核，其结果几乎与在智利所获结果一样，难以令人满意。加之Ty21a菌株营养要求苛刻，生产工艺复杂，不易在发展中国家推广，我国亦终止其研究。但在一些国家仍然使用Ty21a疫苗。目前国际上公认的新一代疫苗是伤寒Vi荚膜多糖疫苗，以有很多资料表明Vi抗原是一种保护性抗原。在法国、墨西哥已获准生产，我国也以正式批准使用。与注射灭活疫苗相比，该疫苗安全，较少不良反应，但免疫预防效果却大致相同；且易于制造保存，运输方便；注射一针即可具有一定的保护力，免疫持久，有效期至少3年。
肠热症的治疗早期使用的是氯霉素。1948年即开始使用，使原死亡率达20%、持续几周危及生命的严重疾病成为短期的热性疾病，死亡率不足2%。但由于氯霉素对骨髓的毒性作用，同时，70年代在世界各地也广泛出现了质粒介导的氯霉素抗性菌株，开始使用其他替代药物，主要是功效与氯霉素相当的氨苄青和co-trimoxazole。然而自1989年起，多重耐上述药物的菌株在世界很多地方又出现。目前使用的有效药物主要是环丙氟哌酸（ciprogloxacin）.