衣原体
文 / 贾文祥
衣原体(Chlamydia)是一类严格在真核细胞内寄生,有独特发育周期,能通过细菌滤器的原核细胞型微生物。过去曾被认为是病毒,现归属于广义细菌中的一类微生物。
衣原体的共同特征是:①在宿主细胞内有独特的发育周期,二分裂方式繁殖;②具有细胞壁,其组成与革兰阴性菌相似;③革兰阴性,圆形或椭圆形体;④含有DNA和RAN两类核酸;⑤有核糖体和较复杂的酶类,能进行多种代谢。但缺乏供代谢所需的能量来源,必须利用宿主细胞的三磷酸盐和中间代谢产物作为能量来源;⑥对多种抗生素敏感。
根据衣原体的抗原结构以及DNA同源性的特点,将衣原体属(Chlamydiae)分为四个种,包括沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis)、肺炎衣原体(Chlamydia pneumoniae)、鹦鹉热衣原体(Chlamydia psittaci)和兽类衣原体(Chlamydia pecorum)。
发育周期与形态染色 衣原体在宿主细胞内生长繁殖,具有特殊的发育周期(图28-1)。增殖过程中可观察到两种不同的形态。一种小而致密,称为原体(elementary body,EB);另一种大而疏松,称为始体(initial body),也称为网状体(reticulate body,RB)。
原体呈球形、椭圆形或梨形,直径0.2?m~0.4?m,普通光学显微镜下勉强可见;电镜下中央有致密的类核结构,有胞壁,是发育成熟的衣原体。Giemsa染色呈紫色,Macchiavello染色呈红色。原体对宿主细胞具有高度感染性,在宿主细胞外较为稳定,无繁殖能力。当进入宿主易感细胞后,细胞膜围于原体外形成空泡。原体在空泡中逐渐发育、增大成为始体。
始体呈圆形或椭圆形,体大,直径0.5?m~1?m,电子致密度较低,无胞壁,代谢活泼,以二分裂方式繁殖,在空泡内发育成许多子代原体。最后,成熟的子代原体从破坏的感染细胞中释出,再感染新的易感细胞,开始新的发育周期。每个发育周期约为48~72小时。始体是衣原体发育周期中的繁殖型,不具感染性。Macchiavello染色呈蓝色。
图28-1 衣原体的发育周期
原体吸附于细胞,并被吞入,8小时后发育成始体并增殖;30小时后始体开始分化为原体,
并在细胞形成包涵体;48小时后细胞破裂,释放的原体继续感染邻近细胞。
包涵体系指在易感细胞内含繁殖的始体和子代原体的空泡。由于发育时期不同,包涵体的形态和大小都有差别。成熟的包涵体含大量的原体。
培养特性 专性细胞内寄生。绝大多数能在6~8天龄鸡胚或鸭胚卵黄囊中生长繁殖,并可在卵黄囊膜内找到包涵体、原体和始体颗粒。某些衣原体可使小鼠感染,如鹦鹉热衣原体可接种小鼠腹腔;性病淋巴肉芽肿衣原体可接种小鼠脑内。
衣原体可接种在某些原代或传代细胞株中生长,如HeLa-229、BHK-21、McCoy或HL细胞株,比鸡胚培养更敏感。为提高分离培养阳性率,可将接种了标本的细胞离心,以促进衣原体进入细胞;或先用X线照射细胞使处于非分裂状态,以提高其对衣原体的易感性。
抗原结构 根据细胞壁的不同成份,可分为属、种、型特异抗原:①属特异抗原:位于胞壁,为脂多糖,类似革兰阴性菌的脂蛋白-脂多糖复合物。用补体结合试验检测。②种特异抗原:大多数衣原体的种特异抗原位于主要外膜蛋白(major outer membrane protein,MOMP)上,用补体结合试验和中和试验检测,藉此可鉴别不同种衣原体。③型特异抗原:根据主要外膜蛋白抗原可将每种衣原体分为不同血清型或生物型(biovar)。型特异性抗原差别的分子基础是由氨基酸可变区的顺序变化决定的。常用的检测方法是单克隆抗体微量免疫荧光试验。
抵抗力 衣原体对热和常用消毒剂敏感,在60℃仅能存活5~10分钟。用75%乙醇半分钟或2%来苏液5分钟均可杀死衣原体。在-70℃可保存数年,冷冻干燥可保存30年以上仍有活性。红霉素、强力霉素和四环素等有抑制衣原体繁殖的作用。
第一节 沙眼衣原体
沙眼衣原体除引起人类沙眼外,还是引起泌尿生殖道感染的重要原因。根据致病力和某些生物学特性的差别,沙眼衣原体可分为三个亚种,即沙眼生物亚种(Biovar trachoma)、性病淋巴肉芽肿亚种(Biovar lymphogranuloma venereum,LGV)和鼠亚种(Biovar mouse)。其中鼠亚种不引起人类致病。
我国学者汤飞凡(1897-1958)在1955年采用鸡胚卵黄囊接种并加链霉素抑菌的技术,在世界上首次分离培养出沙眼衣原体(当时被称为沙眼“病毒”)。他是世界上发现重要病原体的第一个中国人,开创了沙眼衣原体的实验研究工作。
一、生物学特性
形态呈圆形或椭圆形,在不同发育阶段,其大小和染色反应不一。原体直径约0.3?m,中央有致密核质,Giemsa染色呈紫红色。网状体直径0.5?m~1?m,核质分散,Giemsa染色为深蓝或暗紫色。原体能合成糖原,掺入沙眼包涵体的基质组成,故被碘溶液染成棕褐色。
采用微量免疫荧光法(microimmunofluorescence,MIF)可将沙眼衣原体至少分为18个血清型,其中沙眼生物亚种包括A、B、Ba、C、D、Da、E、F、G、H、I、Ia、J和K共14个血清型。LGV生物亚种包括L1、L2、L2a和L3 4个血清型。此外,目前还采用编码MOMP的结构基因OmpI寡核苷酸测序、OmpI限切酶片段长度多态性等方法分型。
LGV亚种的大小、染色和培养特性均类似沙眼亚种。引起本病的四个血清型(L1、L2、L2a及L3)与沙眼亚种E型和C型有交叉抗原存在。
二、致病性与免疫性
致病机制 沙眼亚种主要寄生在人类。沙眼衣原体通过创面侵入机体后,原体吸附于易感的柱状或杯状粘膜上皮细胞并在其中增殖,也能进入单核巨噬细胞增殖。细胞浆围绕原体内陷形成空泡,称吞噬体。原体在空泡内发育成网状体,完成其繁殖过程。衣原体能产生类似革兰阴性细菌的内毒素毒性物质,抑制宿主细胞代谢,直接破坏宿主细胞。此外,衣原体主要外膜蛋白(major outer membrane protein,MOMP)能阻止吞噬体和溶酶体的融合,从而有利于衣原体在吞噬体内繁殖并破坏宿主细胞。MOMP的表位还能突变,在体内可以逃避特异性抗体的中和作用而继续感染细胞。在宿主体内抗衣原体的免疫应答过程中,一方面疾病得以缓解,另一方面由T细胞与感染细胞的相互作用也会导致免疫病理损伤,产生Ⅳ型超敏反应。组织损伤的范围和程度与沙眼衣原体反复感染有关。
所致疾病 沙眼衣原体主要引起以下疾病:
1.沙眼 由沙眼亚种A、B、Ba和C血清型引起。主要通过眼―眼或眼―手―眼的途径进行直接或间接接触传播。沙眼衣原体感染眼结膜上皮细胞后,在其中繁殖并在细胞浆内形成包涵体,引起局部炎症。沙眼的早期症状是流泪、有粘液脓性分泌物、结膜充血及滤泡增生。后期出现结膜瘢痕、眼睑内翻、倒睫以及角膜血管翳引起的角膜损害,影响视力或致盲,是目前世界上致盲的第一位病因。
2.包涵体结膜炎 由沙眼亚种B、Ba、D、Da、E、F、G、H、I、Ia、J、及K血清型引起。包括婴儿及成人两类。前者系婴儿通过产道时感染,引起滤泡性结膜炎,其分泌物内含大量衣原体。病变类似沙眼,但不出现角膜血管翳,不形成结膜瘢痕,一般经数周或数月痊愈。
3.泌尿生殖道感染 经性接触传播引起的非淋菌性泌尿生殖道感染,其中50%~60%系沙眼衣原体所致,涉及的血清型与包涵体结膜炎相同。常见的症状是生殖道分泌物异常、尿痛、尿灼热感、下腹痛或性交痛。
(1)男性尿道炎:沙眼衣原体感染是男性尿道炎最常见的病因,尿道炎常伴有排尿困难和稀薄的脓性尿道分泌物,未经治疗者多数转变成慢性,周期性加重,或可合并附睾炎、前列腺炎等。
(2)子宫颈炎和宫内膜炎:女性最早的感染部位是宫颈管,可引起宫颈管炎、尿道炎、输卵管炎、盆腔炎等,引起不孕症和宫外孕。衣原体常与淋病奈瑟菌混合感染,淋病奈瑟菌对衣原体繁殖起着激活和促进作用。因此在合并淋病奈瑟菌感染者,沙眼衣原体分离阳性率增高。
4.性病淋巴肉芽肿 由沙眼衣原体LGV生物亚种L1、L2血清型引起。人是性病淋巴肉芽肿衣原体的自然宿主,通过性接触传播,为性传播疾病(STD)。主要侵犯淋巴组织,在男性侵犯腹股沟淋巴结,引起化脓性淋巴结炎和慢性淋巴肉芽肿,常形成瘘管。在女性侵犯会阴、肛门和直肠,可形成肠皮肤瘘管;也可引起会阴-肛门-直肠狭窄和梗阻。LGV也能引起伴有耳前、颌下及颈部淋巴结肿大的结膜炎。
免疫性 机体感染衣原体后,体内能产生型特异性的细胞免疫和体液免疫。由MOMP活化的T细胞可分泌细胞因子,抑制衣原体包涵体的发展;特异性中和抗体可以抑制衣原体吸附到宿主细胞,参与抗衣原体感染的中和作用。但这种免疫力不强,抗体持续时间短暂,因此易造成持续感染和反复感染。
三、微生物学检查
沙眼衣原体标本的正确采集和运送方法十分重要。对急性期沙眼或包涵体结膜炎患者,以临床诊断为主。可取眼结膜刮片或眼穹窿部及眼结膜分泌物涂片等进行实验室检查。泌尿生殖道感染者临床症状不一定典型,因而实验室检查很重要。可采用泌尿生殖道拭子或宫颈刮片,少数取精液或其它病灶部分活检标本,也可以用初段尿离心后涂片。若要作衣原体培养,应注意标本的保存并及时接种到培养细胞中。
直接涂片镜检 采用Giemsa、碘液或荧光抗体染色镜检,检查上皮细胞内有无包涵体,其阳性结果只能作为可疑诊断的指标。
分离培养 是目前检测沙眼衣原体较为敏感和特异的方法。采用感染组织的刮取物或分泌物,接种鸡胚卵黄囊或传代细胞。衣原体培养较常用的是经放线菌酮处理的单层McCoy细胞,或HeLa-229细胞及BHK21细胞,35℃培养48~72小时。该法能检测出患者标本是否存在活的沙眼衣原体,且可作为判定临床疗效的标准。但该法操作烦琐,耗时长,技术条件要求高。
衣原体及其抗原检测 用直接免疫荧光法、酶联免疫法或电子显微镜可以检测标本中的衣原体。
核酸检测技术 因沙眼衣原体是严格的细胞内寄生,现有的检测方法灵敏度低,核酸探针分子杂交、PCR等技术可进行快速诊断。
PCR-RFLP 和PCR-SSCP方法可鉴定沙眼衣原体的基因型、基因变异株和发现新的血清型,具有分辨率高和简便、快速的优点,可用于分子流行病学研究。
LGV的微生物学检查是采集淋巴结脓肿、脓液、生殖器溃疡或直肠组织标本待检。LGV标本的保存、运送以及检测方法,与沙眼亚种相同。LGV衣原体容易在传代细胞培养,一般不需要特殊的技术处理。检测血清中抗衣原体抗体的血清学诊断试验,在常规临床诊断中价值不大,主要是因为性传播的高危人群中多有慢性感染,不易获得衣原体感染急性期和恢复期双份血清标本以进行抗体滴度变化的比较。
四、防治原则
沙眼的预防重点是注意个人卫生,避免直接或间接的接触传染。泌尿生殖道衣原体感染的预防应广泛开展性病知识宣传,积极治愈病人和带菌者。对高危人群开展普查和监控,防止沙眼衣原体泌尿生殖道感染的扩散。治疗药物可选用强力霉素、红霉素、诺氟沙星等。
目前尚无有效的沙眼衣原体疫苗,MOMP是沙眼疫苗的主要候选抗原。由于MOMP的多型性,其疫苗不易对各种型别的沙眼衣原体都具有保护性,故增加了MOMP作为亚单位疫苗的难度。
第二节 肺炎衣原体
肺炎衣原体是衣原体属中的一个新种。只有一个血清型,即TWAR组衣原体。是以最初分离的两株抗原性相同的分离株的字头合并命名为TWAR衣原体,这两个分离株是1965年台湾小学生眼结膜分离株TW-183(Taiwan-183)和1983年美国大学生急性呼吸道感染者咽部分离株AR-39(acute respiratory-39)。
一、生物学特性
肺炎衣原体即TWAR衣原体的原体平均直径为0.38?m,在电镜下呈梨形,并有清晰的周浆间隙,原体中无质粒DNA。与鹦鹉热衣原体、沙眼衣原体的DNA同源性<10%,而不同来源的TWAR株都具有94%以上的DNA同源性,其限制性内切酶的图谱相同。只有一个血清型,外膜蛋白顺序分析完全相同,98×103蛋白为特异性抗原。其单克隆抗体与沙眼衣原体及鹦鹉热衣原体无交叉反应。用HEp-2和HL细胞系较易分离和传代,但在第一代细胞内很少能形成包涵体。
二、致病性与免疫性
肺炎衣原体寄生于人类,无动物储存宿主。TWAR衣原体感染在人与人之间经飞沫或呼吸道分泌物传播,亦可在家庭或医院等集体场所交叉传染。其扩散速度缓慢,潜伏期平均30天左右。TWAR衣原体感染具散发和流行交替出现的特点。在感染人群中流行可持续6个月左右。
TWAR衣原体是呼吸道疾病重要的病原体,主要引起青少年急性呼吸道感染,可引起肺炎、支气管炎、咽炎和鼻窦炎等。起病缓慢,临床常表现有咽痛、声音嘶哑等症状,还可引起心包炎、心肌炎和心内膜炎。近年发现TWAR衣原体与冠状动脉硬化和心脏病的发生有关。采用免疫组化、分子生物学和电镜观察等研究证实在冠状动脉粥样硬化病灶中存在肺炎衣原体,不仅有肺炎衣原体类似的梨形结构,而且其病理切片用抗肺炎衣原体特异性单克隆抗体处理后呈阳性。慢性肺炎衣原体感染及其形成的免疫复合物,可能是冠心病发病的一个重要因素。
三、微生物学检查
病原学检查 痰液和咽拭子均先涂片,再以免疫酶标法或直接免疫荧光法检测肺炎衣原体。痰标本对细胞有毒性作用,通常取咽拭标本或支气管肺泡灌洗液滤过除菌后,不加抗生素处理进行细胞培养。用HL和Hep-2细胞培养肺炎衣原体较易生长,用McCoy细胞及其它传代细胞分离培养肺炎衣原体较困难。
抗体测定 诊断TWAR衣原体感染较敏感的方法,是用微量免疫荧光试验检测血清中的抗体,分别检测TWAR衣原体的特异性IgM和IgG抗体,有助于区别近期感染和既往感染,也有利于区别原发感染和再感染;凡早、晚期双份血清抗体滴度增高4倍或以上;或单份血清IgM抗体滴度?1:16,或IgG抗体滴度?1:512,可确定为急性感染。
特异性核酸检测 采用限切酶Pst I对TWAR DNA酶切后,可以获得一段特异的474bp的核酸片段。用PCR技术可以进行TWAR衣原体特异性核酸片段的检测。