革兰氏阴性菌Gram Negative Bacteria

核心定义

病原学详细定义：革兰氏阴性菌（Gram-negative Bacteria）

一、病原体基本信息

1. 分类与类型

• 分类：
  • 细菌：革兰氏阴性菌属于细菌域（Bacteria），细胞壁结构中含外膜层及脂多糖（LPS）。
  • 常见属种：
  • 肠杆菌科：大肠杆菌（Escherichia coli）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）、沙门氏菌（Salmonella spp.）。
  • 非发酵菌属：铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）。
  • 其他：淋病奈瑟菌（Neisseria gonorrhoeae）、脑膜炎奈瑟菌（Neisseria meningitidis）。

2. 形态与结构

• 形态特征：
  • 革兰氏染色：染色后呈红色（因细胞壁肽聚糖层薄，乙醇脱色后复染剂番红染色）。
  • 细胞壁结构：
  • 外膜层：含脂多糖（LPS，内毒素）、外膜蛋白及脂蛋白（如 Braun 蛋白），保护细菌免受抗生素和宿主防御机制攻击。
  • 薄肽聚糖层：仅一层，位于细胞膜与外膜之间。
  • 周质空间：外膜与肽聚糖层间的区域，含多种酶和蛋白质。
  • 特殊结构：部分菌株具有鞭毛（运动）、菌毛（黏附宿主细胞）或荚膜（抗吞噬）。

3. 传播途径

• 主要途径：
  • 消化道传播：如沙门氏菌、大肠杆菌通过污染食物或水传播。
  • 呼吸道传播：如肺炎克雷伯菌通过飞沫或气溶胶传播。
  • 接触传播：铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌通过医院环境或医疗器械接触传播。
  • 泌尿生殖系统传播：淋病奈瑟菌通过性接触传播。
• 流行病学特点：
  • 医院感染中常见（如 ICU 中的多重耐药菌）。
  • 免疫力低下者（如糖尿病、慢性肺病患者）易感。

二、致病机制

1. 宿主与靶细胞

• 宿主范围：广泛宿主，包括人类、动物及环境。
• 靶向组织：
  • 大肠杆菌：泌尿道、肠道。
  • 铜绿假单胞菌：呼吸道（如囊性纤维化患者）、烧伤创面。
  • 脑膜炎奈瑟菌：脑膜及血液。

2. 感染过程

• 关键致病因素：
  • 脂多糖（LPS）：作为内毒素，激活宿主免疫系统，引发炎症反应（如发热、休克）。
  • 侵袭性酶类：如大肠杆菌的溶血素、铜绿假单胞菌的弹性蛋白酶，破坏宿主组织。
  • 生物膜形成：鲍曼不动杆菌等通过生物膜逃避抗生素和宿主免疫清除。

3. 免疫逃逸与耐药性

• 耐药机制：
  • β-内酰胺酶：如超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）水解头孢菌素类抗生素（如头孢他啶）。
  • 外排泵：铜绿假单胞菌通过外排系统排出抗生素。
  • 基因水平转移：质粒介导的耐药基因（如编码 ESBLs 的基因 blaCTX-M）。

三、医学临床关联

1. 相关疾病

• 典型疾病：
  • 尿路感染（UTI）：大肠杆菌（占社区感染的80%以上）。
  • 败血症与脓毒症：多重耐药菌（如鲍曼不动杆菌）引起的严重感染。
  • 医院获得性肺炎（HAP）：铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌。
  • 脑膜炎：脑膜炎奈瑟菌（需紧急治疗，病死率高达10-15%）。
• 临床表现：发热、脓毒症、局部组织炎症（如伤口感染、尿频尿痛）。

2. 诊断方法

• 实验室检测：
  • 革兰氏染色：快速区分革兰氏阴性菌（红色）与阳性菌（紫色）。
  • 细菌培养：需氧或厌氧培养（如肠道革兰氏阴性菌需厌氧条件）。
  • 分子检测：PCR 检测特定基因（如 blaNDM 鉴定产金属酶菌株）。
  • 血清学检测：抗体检测（如脑膜炎奈瑟菌感染后的 IgM 抗体）。

3. 治疗与预防

• 常见抗病原体药物：
  • β-内酰胺类：头孢他啶（抗铜绿假单胞菌）、碳青霉烯类（亚胺培南）。
  • 氨基糖苷类：庆大霉素（联合用药增强疗效）。
  • 多黏菌素：针对多重耐药菌（如泛耐药鲍曼不动杆菌）。
• 预防措施：
  • 手卫生与消毒：减少医院内传播。
  • 疫苗接种：如脑膜炎球菌疫苗（针对脑膜炎奈瑟菌）。
  • 合理使用抗生素：避免滥用导致耐药性蔓延。
• 耐药数据：
  • 据 2023 年 WHO 报告，全球 50% 以上的铜绿假单胞菌对头孢噻肟耐药（引用自 [PubMed 数据库]）。

四、参考文献

1. Poole K. Stress responses as determinants of antimicrobial resistance in Gram-negative bacteria. Nat Rev Microbiol. 2012;10(1):22-30.
2. CDC. Antibiotic Resistance Threats in the United States, 2019. U.S. Department of Health and Human Services.
3. National Library of Medicine. Gram-negative bacteria. PubMed Health. [Accessed April 2025].

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