蜡样芽孢杆菌的生长环境、形态特征、培养特性、实验室诊断等知识汇总
蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)普遍存在于自然界,从土壤、食物到人体肠道,该菌不仅引发了各种食源性疾病,还在特定条件下造成眼部感染和其他感染。本文将深入剖析蜡样芽孢杆菌的生长环境、形态特征、基因结构、培养特性,旨在全面认识这一重要病原体。
图1、Bacillus cereus(蜡样芽孢杆菌)
生长环境:
蜡样芽孢杆菌广泛分布于土壤、蔬菜、牛奶、谷物、香料、炒饭、熟禽肉和肉类、汤品、甜点等多种环境中。
1887年,Frankland首次从牛棚空气中分离出该菌。
作为一种腐生型芽孢杆菌,其营养体细胞和芽孢在自然界中广泛存在。
蜡样芽孢杆菌对免疫功能低下患者来说是机会致病菌,有时也会成为人类病原菌,但它并非人体正常菌群,只是可能暂时定植于皮肤、消化道或呼吸道。
其芽孢对抗物理及化学因素(如高温、低温、干燥、辐射、消毒剂、抗生素和其他毒素)的能力极强,能够在有氧和无氧条件下生长。
蜡样芽孢杆菌在植物根系周围的根圈中与其他微生物相互作用,并存在于无脊椎动物肠道微生态中,特别是作为节肢动物的肠道共生菌,在蠼螋、蟑螂和白蚁体内表现出丝状生长。
此外,蜡样芽孢杆菌不易被酒精杀死,它们甚至能在酒精制品中繁殖,足以引起感染。
在患者粪便样本中检出蜡样芽孢杆菌并不能作为确诊依据,因为正常粪便样本中也可能存在该菌,只有当食品样本中每克含有10^5个或以上细菌时,才被视为诊断标准。
形态及基因组:
革兰氏阳性杆菌,呈杆状两端平直,随着菌体老化可能出现革兰染色变异。
单个菌体也可短链排列,链内各菌体之间界限清晰可见。
在组织切片染色中,可能呈现长而丝状的形态。
菌体直或稍有弯曲,不形成荚膜。
芽孢呈椭圆形,不会使母细胞膨胀,在动物血液和组织中或好氧培养条件下不形成芽孢。
呈现周生鞭毛运动,具有游动性和滑行两种运动方式。
芽孢是一种β溶血细菌,能够在恶劣环境下存活,可引发食源性疾病,其毒力因子包括cerolysin和磷脂酶。
在基因组结构方面,拥有一个长度为5,411,809nt的环状染色体,其中包括5481个基因,编码5234种蛋白质,147个结构RNA,以及5366个RNA操纵子。此外,它还携带有大小为5至500kb的质粒。
图2、形态特性
培养特性:
蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)在营养琼脂或蛋白胨培养基上易于生长。最佳生长温度20°C-40°C,属中温菌种,具有较强的环境适应能力。在37°C的营养琼脂上,蜡样芽孢杆菌形成大的(2-5毫米)灰白色、颗粒状菌落,边缘较平直,质地较不膜状。在37°C的5%羊血琼脂上,其菌落表现为大型、羽状、暗灰色、颗粒状、扩展性强的菌落,表面粗糙且有棉絮感,边缘不规则,这种不规则边缘可能与其滑行运动有关。在血琼脂上,蜡样芽孢杆菌显示为β溶血性。
图3、培养特性
有些情况下,菌落会单独形成光滑型或在粗糙型菌落中出现。当远离初始接种点独立生长时,光滑型菌落周围会出现一圈均匀β溶血环。MYP琼脂常用于蜡样芽孢杆菌的平板培养,但由于其选择性较差,背景菌群不受抑制,可能导致蜡样芽孢杆菌被掩盖。蜡样芽孢杆菌在MYP琼脂上通常为卵磷脂酶阳性、甘露醇阴性。
Bacara是一种选择性和鉴别性色素培养基,有利于蜡样芽孢杆菌的生长和鉴定,同时抑制背景菌群的生长。蜡样芽孢杆菌在此培养基上会形成粉红色至橙色、伴有不透明晕圈的菌落。建议采用这种色素培养基来替代MYP琼脂对蜡样芽孢杆菌群体进行计数,典型的菌落将以粉红色至橙色的均匀菌落形式出现,周围有一圈沉淀区。
实验室诊断
直接检测:通过革兰氏染色,微生物显微镜下可见单一、成对或蛇形排列的大号革兰氏阳性杆菌,两端平齐,可见中心位置的未染色椭圆形或圆形区域,即为芽孢。芽孢呈椭圆形,且不使母细胞肿胀。
培养鉴定:5%羊血琼脂、巧克力琼脂、常规血液培养基和营养肉汤,35℃环境下,通常24小时内可见菌落生长。菌落特征大型羽毛状、扩展性强、暗灰颗粒状、蔓延快、表面粗糙且呈棉絮状,边缘不规则,且为β溶血性。分离可采用选择性培养基,如MYPA(甘露醇、卵黄、多粘菌素、酚红、琼脂)或PEMBA(多粘菌素、卵黄、甘露醇、溴甲蓝琼脂)。利用蜡样芽孢杆菌在卵黄琼脂上磷脂酶C阳性的特性、不发酵甘露醇,以及添加吡哆醇或多粘菌素作为选择性试剂。
生化分析:
过氧化氢酶试验:阳性
氧化酶试验:阴性
OF试验:发酵型
吲哚试验:阴性
甲基红试验:阳性
Vogues-Proskauer试验:阳性
葡萄糖发酵:发酵产酸
蔗糖发酵:发酵产酸
乳糖发酵:不发酵
淀粉水解:阳性
硝酸盐还原:阳性
明胶水解:阳性
芽孢染色:形成芽孢的细菌
运动性:可运动
蜡样芽孢杆菌是一种环境适应性强的革兰氏阳性杆菌,其耐热芽孢可引发呕吐型和腹泻型食物中毒。除食物中毒外,还能导致眼部感染和其他系统性感染。预防蜡样芽孢杆菌感染的关键在于严格遵守食品安全规定,妥善处理和储存食物,以及加强医疗操作卫生,特别是对易感人群的保护。
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