鼠疫防控实用技术:病原学篇
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第二节 鼠疫耶尔森菌的发现与分类地位

一、鼠疫菌的发现

19世纪末,第三次鼠疫大流行在世界范围内暴发。1894年鼠疫在香港流行,并以此为开端开始在全球暴发。鼠疫在香港流行后,许多学者便开始在香港着手研究。日本学者北里柴三郎于当年的6月12日到港,于6月14日在鼠疫患者尸体内找到了杆菌,很快他便在发行至今的权威医学杂志《Lancet》上宣布发现了鼠疫菌。但是,他对鼠疫菌的描述既没有提到染色方法,也没有正确描述其活动性与在肉汤中的培养形态,所以他的培养物被怀疑已经被肺炎链球菌污染了。而巴斯德研究所的法国学者耶尔森于当年的6月15日来到香港,在鼠疫患者尸体内分离到鼠疫菌,并对鼠疫菌做了较准确的描述:为两端浓染、革兰阴性小杆菌,对鼠疫菌在肉汤及琼脂培养基中的生长情况及特点进行了观察,做了关于鼠疫流行病学、临床特征、病理学、细菌学、感染试验及免疫学观察。其后,将其所获得结果刊登于7月30日出版的巴斯德研究所年报纪要中。同年9月,又将此菌命名为鼠疫杆菌(表1-1)。
表1-1 耶尔森和北里1849年对鼠疫菌的描述与现代概念的差别
关于鼠疫杆菌的发现者究竟是谁?我国的著名鼠疫学者伍连德曾做如下结论:“鼠疫菌的首先记述归于北里,而最初较详细而准确地说明的则是耶尔森。”霍华德·琼斯(Howard Jones)、拜布尔和陈(Bibel和Chen)对其始末做了评论。毋庸置疑,这个光荣应该属于耶尔森。耶尔森也凭借这一发现享誉全球,并将鼠疫菌冠以他的名字,称为鼠疫耶尔森菌(图1-1)。
图1-1 亚历山大·耶尔森

二、鼠疫菌的分类地位

鼠疫菌自发现以来,其在细菌学上的分类地位一直没有固定,不同的细菌学家对鼠疫菌的分类都有着不同的看法。1896年Lehman和Neuman二氏把鼠疫菌划归在出血性败血症菌群中,并命名为巴斯德鼠疫杆菌( Bacterium pestis)。
1919年,美国细菌学家协会拟定了细菌科、属一览表,在 Berger鉴定表中,把鼠疫菌划归在巴氏杆菌属( Pasteurella)中,并命名为鼠疫巴斯德菌( Pasteurella pestis)。
1937年和1948年出版的《伯杰细菌鉴定手册》第5、6版中,将鼠疫菌、假结核菌、出血败血性巴斯德菌、出血溶血性巴斯德菌和土拉伦巴斯德菌一并归入微小杆菌( Parνobacteriacea)中。
1970年,国际命名委员会决定将从前的巴斯德菌属分为三属:巴斯德菌属,包括出血性巴斯德菌、多杀巴斯德菌、脲巴斯德菌、亲肺炎巴斯德菌;弗朗西斯菌属,包括土拉伦费朗西斯菌;耶尔森菌属,包括鼠疫耶尔森菌( Yersinia pestis)和假结核耶尔森菌( Yersinia pseudotuberculosis)。
1974年第八版的《伯杰细菌鉴定手册》将鼠疫菌、假结核菌和小肠结肠炎菌归于肠杆菌科的耶尔森菌属,这个分类地位一直被广泛运用,该次分类中,鼠疫菌的生物学位置明确归属于原核生物界( Kingdom Prokaryotae)、与光无关的原核生物(暗细菌)门、细菌纲、肠杆菌科、耶尔森菌属、鼠疫耶尔森菌。
近年来,由于细胞学、遗传学和分子生物学的渗透,大大促进了细菌分类学的发展,使分类系统与真正反映亲缘关系的自然体系日趋接近。1984年《伯杰细菌鉴定手册》易名为《伯杰系统细菌学手册》,对细菌的高级分类做了重新的安排,按细菌细胞壁的结构特点,将原核生物界分为4个菌门:薄壁菌门、厚壁菌门、软壁菌门和疵壁菌门,鼠疫菌归属于薄壁菌门。在新出版的《伯杰系统细菌学手册》第二版中,鼠疫菌被归到了第二卷革兰阴性真细菌类、变形菌门、γ变形杆菌、耶尔森菌属。在《伯杰细菌鉴定手册》第9版中采用了三域分类系统,鼠疫菌被划分在细菌域( Domain Bacteria)、变形菌门( PhylumBXII. ProteobacteriaNP)、γ变形杆菌纲( Class III.Gammaproteobacteria)、肠杆菌目( Order XIII. Enterobacteriales)、肠杆菌科( Family I. Enterobacteriaceae)、耶尔森菌属(Ge nus XLIII. Yersinia)。
在耶尔森菌属中的致病性细菌除鼠疫菌外,还有假结核杆菌和小肠结肠炎杆菌;条件致病性或非致病性的耶尔森菌有:弗氏耶尔森菌、中间耶尔森菌、克氏耶尔森菌、伯氏耶尔森菌、莫氏耶尔森菌、罗氏耶尔森菌、阿氏耶尔森菌、鲁氏耶尔森菌。
假结核杆菌和小肠结肠炎杆菌为人类肠道致病菌,导致自愈性疾病。这两种杆菌在进入哺乳动物肠道之前,自由地生活于潮湿、较寒冷的环境和食物中。代谢特点受周围环境调节,运动性25℃最强,37℃甚至停止。大多数野生动物是无症状的病原携带者,引起的感染病灶是特有的肠系膜淋巴结炎。临床症状类似于阑尾炎及伤寒症状。由于在自然进化过程中获取了低温下繁殖的优势,过去感染发病多集中于冬春季节。但近年来随着冰箱在家庭和餐饮业中的普遍使用,在西方发达国家,由这两种肠道致病菌引起的胃肠炎和严重腹泻比痢疾还多,被视为新型的肠道致病菌。DNA杂交试验显示,耶尔森菌与其他肠杆菌科各菌属的同源性为10%~32%。该菌属DNA的G+C含量为46%~46.5%。根据DNA-DNA杂交结果,鼠疫杆菌、假结核杆菌和小肠结肠炎杆菌之间的同源性为60%~95%。都含有一个70kb的毒力质粒,赋予了它们在宿主淋巴组织内生存和繁殖的本能,它编码的Yops(Yersinia out-membrane proteins)是一个完整的系统,细胞外的细菌可直接向细胞内注入细菌效应子蛋白,消除免疫反应和相关细胞的防御功能,破坏细胞间的信息传递,甚至诱导细胞凋亡。
值得注意的是,1980年Bercovier等利用DNA杂交及G+C(鸟嘌呤+胞嘧啶)含量两个分子水平的方法,对5株假结核菌、13株鼠疫菌、7株小肠结肠炎杆菌进行仔细研究。结果鼠疫菌和假结核菌无论是DNA杂交实验或G+C含量都看不出种间水平的差异。因此,Bereovier等认为两者应属同一种的两个亚种。由于假结核菌命名在先,因此鼠疫菌应属于假结核菌的一个亚种,学名应为假结核耶尔森菌鼠疫亚种( Y. pseudotuberculosis pestis),而假结核菌的学名则应为假结核菌指名亚种( Y. pseudotuberculosis),这两个新的命名得到分类细菌学国际委员会的承认(表1-2)。
表1-2 鼠疫耶尔森菌的生化特性及其与近缘菌的鉴别表
但是,Bercovier等也考虑到虽然从自然分类学角度上述新的命名是正确的,但从医学角度来看,两者对人的致死率、传播方式、临床症状等都有重大差异,因此主张沿用鼠疫菌的分类学名:鼠疫菌 Y. pestis
1983年,Williams也提出警告:如对鼠疫菌和假结核菌使用新的命名,则应避免任何形式的编号,更不能漏掉亚种名称,以免造成培养物的使用、运送、转让过程中的不测事件的发生。我们也认为鼠疫菌的学名,从学术界仍沿用统一的鼠疫耶尔森菌( Yersinia pestis)为稳妥。