沙雷氏菌屬（Serratia Bizio）是腸桿菌目腸桿菌科下的屬，于1823年被發(fā)現(xiàn)。該屬包括19個已被證實的物種，其中模式種為粘質(zhì)沙雷氏菌。這些細(xì)菌通常為1-5μm長，不產(chǎn)生孢子，分布在水、土壤、植物和動物中。該屬的一些物種能夠產(chǎn)生紅色色素，且通過其產(chǎn)生的三種酶（DNase、脂肪酶和明膠酶）與其他腸桿菌屬目的細(xì)菌區(qū)分開來。沙雷氏菌屬被認(rèn)為是無害的環(huán)境細(xì)菌，直到發(fā)現(xiàn)該屬最常見的物種——粘質(zhì)沙雷氏菌是許多動物，包括人類的機(jī)會性病原體。在人類中，粘質(zhì)沙雷氏菌主要與醫(yī)院獲得性感染有關(guān)，但也可能引起尿路感染、肺炎和心內(nèi)膜炎。除了粘質(zhì)沙雷氏菌外，沙雷氏菌屬的一些罕見菌株，如S. plymuthica、S. liquefaciens、S. rubidaea和S. odoriferae也被證實能引起感染，如骨髓炎和心內(nèi)膜炎。
菌種描述
沙雷氏菌屬為腸桿菌科的1屬。能產(chǎn)生非水溶性黃、紫和紅色素的革蘭氏染色陰性小桿菌。一般存在于土壤、水、植物、動物以及人類的腸道和呼吸道中。沙雷氏菌屬菌體直桿狀，直徑0.5～0.8μm，長0.9～2.0μm，端圓。符合腸桿菌科的一般描述。
生物學(xué)特性
沙雷氏菌屬通常周生鞭毛運(yùn)動。兼性厭氧。菌落大多數(shù)不透明，有些虹彩；白色、粉紅或紅色。幾乎所有的菌株能在10～36℃、pH 5～9、含有0%～4%(w/v)的NaCl時生長。接觸酶反應(yīng)強(qiáng)陽性，發(fā)酵D-葡萄糖和其他糖類產(chǎn)酸，有的產(chǎn)氣。發(fā)酵并利用麥芽糖、甘露醇和海藻糖作為惟一碳源。利用D-丙氨酸、L-丙氨酸、4-氨基丁酸鹽、癸酸鹽、檸檬酸鹽、L-海藻糖、D-葡氨基葡萄糖、犬尿奎啉酸鹽、L-脯氨酸、腐胺和酪氨酸作為惟一的氮源。衛(wèi)矛醇和D-塔格糖既不發(fā)酵也不能被利用，不利用丁酸鹽和5-氨基-戊酸鹽作為惟一碳源。胞外酶可以水解脫氧核糖核酸、脂肪(丙三醇三丁酸、玉米油)和蛋白質(zhì)(明膠、酪素)不水解淀粉(4天以內(nèi))、聚半乳糖醛酸或果膠。不產(chǎn)生L-苯丙氨酸(和色氨酸)脫氨酶和硫代硫酸鹽還原酶(由硫酸鹽形成硫化氫)和脲酶。大多數(shù)菌株水解O-亞硝基苯β-D-半乳糖吡喃糖(onpg)。一 般不要求生長因子。模式株：粘質(zhì)沙雷氏菌(Serratia marcescens)。DNA中的G+C摩爾含量為53～59%。有粘質(zhì)沙雷氏菌、液化沙雷氏菌、深紅沙雷氏菌等，其生物學(xué)特性見圖。
環(huán)境分布
沙雷氏菌屬的菌株廣泛分布于各種環(huán)境中，包括土壤、水、植物、昆蟲等。在水環(huán)境中，已知有四種沙雷氏菌屬物種存在于海水中，其中S. marcescens是最常見的，約占所有海水中沙雷氏菌屬菌株的一半。此外，S. aquatilis是一種在飲用水中發(fā)現(xiàn)的新物種。在植物中，沙雷氏菌屬的菌株主要存在于蔬菜、蘑菇、苔蘚植物、草本植物和腐爛的植物材料中。特別地，S. marcescens和S. ficaria常在Calimyrna無花果中被發(fā)現(xiàn)。S. marinorubra是唯一在椰子上發(fā)現(xiàn)的沙雷氏菌屬物種。在昆蟲中，沙雷氏菌屬的菌株存在于70多種健康的、死亡的和患病的昆蟲中，包括蟋蟀科、蚱蜢、蜜蜂屬、蚜蟲和果蠅。這些菌株在昆蟲中主要作為細(xì)菌群落存在，并與宿主形成互惠共生關(guān)系，例如在蚜蟲中，S. symbiotica菌株通過提供維生素和氨基酸對宿主的營養(yǎng)起著關(guān)鍵作用。2017年，有報告稱沙雷氏菌屬的菌株可以通過基因工程改造來預(yù)防蚊子傳播的瘧疾。研究顯示，與未處理的對照組相比，處理過的蚊子體內(nèi)瘧原蟲的數(shù)量減少了93%。
分離、鑒定與代謝
分離
S. marcescens是沙雷氏菌屬中研究最多的物種。1823年，Bartolomeo Bizio在意大利Padua首次記錄了S. marcescens，當(dāng)時他發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)厝说挠衩字嘧兗t了。這種現(xiàn)象最初被認(rèn)為是魔鬼的杰作，但Bizio通過實驗確定了其原因。S. marcescens后來以意大利物理學(xué)家Serafino Serrati的名字命名。1945年，美國陸軍的Captain Tom Paine在馬里蘭州的Camp Detrick進(jìn)行了一項實驗，證明了S. marcescens的致病性。在這項實驗中，四名參與者在封閉空間中暴露于細(xì)菌，隨后出現(xiàn)身體疼痛、疲勞、綠色痰液等癥狀，一些參與者還出現(xiàn)了發(fā)熱和寒戰(zhàn)。其他實驗在50年代、60年代和70年代進(jìn)行，以測試S. marcescens的致病性，直到1970年代才確認(rèn)其為人類病原體。
S. liquefaciens是繼S. marcescens之后研究最多的物種。1971年，Grimes和Hennerty首次將其歸類為Aerobacter liquefaciens，并將其歸入腸桿菌屬。S. liquefaciens的首次記錄是在1971年，當(dāng)時從多種樣本中分離出20多個菌株，包括尿液和呼吸道樣本。其中6個菌株被認(rèn)為能引起人類感染。從1970年代到1980年代，該物種引起了多次醫(yī)院爆發(fā)。然而，最著名的爆發(fā)發(fā)生在科羅拉多州的一個血液透析中心，期間有10例S. liquefaciens血流感染。
S. ficaria是一種與無花果群落相關(guān)的物種，也可能對人類有害。1979年，S. ficaria首次從一名因食用無花果后出現(xiàn)呼吸道感染的患者中分離出來。此后，該菌株繼續(xù)從人類中分離出來。最近一次記錄的感染發(fā)生在希臘，一名健康男子被狗咬傷后，傷口變成膿腫。這是首次記錄在健康個體中的感染。
S. fonticola于1985年首次在人體樣本中發(fā)現(xiàn)，已知會引起創(chuàng)傷后組織感染。1989年，一名法國女性因腿部膿腫首次報告了由S. fonticola引起的感染。1991年，S. fonticola也是另一名法國女性手部感染的原因。S. fonticola多年來從其他患者中分離出來。
S. quinivoran的感染報告較少。2017年，一名法國無家可歸者因口腔膿腫入院，隨后出現(xiàn)肺炎和呼吸問題。S. quinivoran從樣本中分離出來，并被確定為導(dǎo)致器官衰竭和死亡的原因。
S. rubidaea、S. odorifera和S. plymuthica是其他已知能引起人類感染的沙雷氏菌屬物種。然而，并非所有沙雷氏菌屬物種都是人類病原體。S. entomophia和S. proteamaculans是昆蟲和植物病原體。
鑒定
沙雷氏菌屬的菌株在多種環(huán)境中被分離出來，包括土壤、水、植物、動物和空氣。通常使用含有抗生素和抗真菌物質(zhì)的培養(yǎng)基進(jìn)行富集。Caprylate-thallous培養(yǎng)基特別適合沙雷氏菌屬的生長，因為它可以利用癸酸作為碳源。沙雷氏菌屬的菌株可以通過血清學(xué)分型、聚合酶鏈反應(yīng)、生物素分型、噬菌體分型、質(zhì)粒分析和核糖體分型等方法進(jìn)行鑒定。
大多數(shù)S. marcescens菌株在25℃左右的胰蛋白胨大豆瓊脂斜面上生長時呈紅色。S. marcescens和S. liquefaciens在實驗室中容易混淆，因為它們都能氧化阿拉伯糖，但只有S. liquefaciens能在胰蛋白胨水中發(fā)酵阿拉伯糖。Serratia菌株的毒力可以通過類型4菌毛來識別，這是一種小型毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)。
基因組內(nèi)容
沙雷氏菌屬的大多數(shù)物種的平均基因組大小尚未記錄，除了S. marcescens，其基因組大小為3.57 × 109 daltons。各物種的G+C含量范圍如下：S. marcescens 57.5–60.4%，S. liquefaciens 52.6–54.4%，S. plymuthica 53.3–56.3%，S. marinorubra 53.5–58.5%。S. macescens基因組具有所有腸桿菌屬中最高的G+C含量。
酶和生物膜
沙雷氏菌屬分泌多種致病因子，包括prodigiosin、生物表面活性劑、DNAse、脂酶、Caspase-3、明膠酶、溶血素、幾丁質(zhì)酶、CPO和堿性磷酸酶。Prodigiosin是一種生長色素，常因其紅色而被用作沙雷氏菌屬菌株的表型鑒定標(biāo)記。生物表面活性劑已從S. marcescens、S. rubidaea和S. faciens中分離出來，具有廣泛的用途，包括乳化、表面活性、抗污和抗菌活性。內(nèi)切核酸酶，如DNAse，可能有助于清除活動，使它們能夠利用環(huán)境并最大限度地提高營養(yǎng)物質(zhì)的可用性。產(chǎn)生耐熱脂酶、堿性Caspase-3和明膠酶的菌株已從引起接觸鏡相關(guān)角膜潰瘍的人類菌株中分離出來。由于其半衰期短且分泌后往往與細(xì)胞結(jié)合，溶血素在沙雷氏菌屬中很少被發(fā)現(xiàn)。然而，一些使用更準(zhǔn)確檢測技術(shù)的研究已經(jīng)證明了幾乎所有沙雷氏菌屬菌株的溶血性貧血活性。植物幾丁質(zhì)酶被用作防御機(jī)制，以抵御與沙雷氏菌屬共享植物棲息地的植物病原體。CPO允許水解磷酸二酯鍵，而堿性磷酸酶參與細(xì)胞信號傳導(dǎo)過程。
代謝
沙雷氏菌屬使用一種代謝酶，ADP葡萄糖焦磷酸酶，其動力學(xué)特性與腸桿菌科中的其他酶不同，因為它不受果糖二磷酸的強(qiáng)烈激活。S. marcescens菌株的ADP葡萄糖焦磷酸酶在緩沖液中在pH 7.5和8.0時表現(xiàn)出最佳活性。它受到糖酵解中間產(chǎn)物的強(qiáng)烈激活，如磷酸烯醇丙酮酸、3-3-磷酸甘油酸、果糖-6-磷酸和2-磷酸甘油酸。
病理學(xué)
大多數(shù)沙雷氏菌屬物種是非致病性的，但那些致病的物種通常在免疫功能低下的人群中引起感染。S. marcescens是主要的致病物種，可感染動物和植物，但其他已知能感染人類的物種包括S. plymuthica、S. liquefaciens、S. rubidaea、S. odorifera和S. fonticola。
人類病原體
S. marcescens被認(rèn)為通過手手傳播；在一家醫(yī)院中，半數(shù)以上接受測試的人員的手部檢測出該病原體。沙雷氏菌屬物種傾向于定植于呼吸道和泌尿道，而不是胃腸道。沙雷氏菌屬感染約占醫(yī)院獲得性感染的2%，包括血流感染、下呼吸道感染、尿路感染、手術(shù)傷口感染、皮膚和軟組織感染以及其他常見由其他細(xì)菌引起的疾病。小兒科病房中曾發(fā)生S. marcescens腦膜炎、傷口感染和關(guān)節(jié)炎的爆發(fā)。靜脈注射藥物使用者中曾報告過感染性心內(nèi)膜炎的爆發(fā)。有報告稱，門診患者接受關(guān)節(jié)內(nèi)注射后出現(xiàn)沙雷氏菌屬關(guān)節(jié)炎。
非人類病原體
有報告稱沙雷氏菌屬的非人類動物感染。一項研究發(fā)現(xiàn)，S. marcescens與水牛和奶牛的早期流產(chǎn)有關(guān)。研究人員觀察到奶牛的陰道分泌物呈紅色，并在一頭牤牛的精液中發(fā)現(xiàn)了同一菌株的病原體。
植物病原體
S. marcescens和S. proteamaculans被認(rèn)為是機(jī)會性植物病原體。S. marcescens引起瓜類黃色藤病（CYVD）。CYVD首次在南瓜和西葫蘆中被檢測到，感染植物的韌皮部組織，導(dǎo)致萎蔫、變黃、韌皮部變色、植物衰弱，最終導(dǎo)致死亡。CYVD主要影響南瓜、哈密瓜、西瓜等。有研究表明，這種疾病是由昆蟲傳播的。S. proteamaculans是唯一已知能對植物造成危害的物種，與葉斑病有關(guān)。葉斑病通常由真菌引起，但也可以由細(xì)菌（如S. proteamaculans）引起。葉斑病表現(xiàn)為葉子上的棕色或深色斑點(diǎn)，可能會永久性地?fù)p害植物。這些斑點(diǎn)的大小和顏色可能會有所不同。優(yōu)化現(xiàn)有百科詞條，確保其內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)清晰、邏輯順暢、可讀性強(qiáng)。
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