雞源產氣莢膜梭菌的分離鑒定及耐藥性研究

摘 要：目的：對雞源產氣莢膜梭菌進行分離、鑒定和耐藥性研究，以深入了解其生物學特性和潛在威脅。方法：利用TSC瓊脂、血瓊脂、硫酸亞鐵牛乳培養基等進行分離培養，通過形態觀察、生化特性鑒定，以及PCR鑒定和耐藥性試驗等多種方法，系統性地分析產氣莢膜梭菌的性狀和特性。結果：分離得到的3株產氣莢膜梭菌經PCR鑒定均確認為A型。生化鑒定結果顯示了其在碳源代謝上的多樣性。毒素分型和16S rRNA基因分析驗證了其種屬身份，同時揭示了它們在分子水平上的相似性。耐藥性試驗結果表明，這些分離株對慶大霉素、卡那霉素、新霉素、多黏霉素B和復方新諾明表現出耐藥性，對頭孢唑啉、頭孢曲松、頭孢呋辛、氨芐青霉素和哌拉西林等抗生素則表現出高度敏感性。結論：本研究全面研究了雞源產氣莢膜梭菌的分子生物學特性，強調了其在碳源代謝和抗藥性方面的多樣性，為防控雞源產氣莢膜梭菌感染提供了重要的基礎數據，同時為未來深入探究其致病機制和合理使用抗生素提供了科學依據。

關鍵詞：雞源產氣莢膜梭菌；分離鑒定；耐藥性

Isolation and Identification of Clostridium perfringens from Chickens and Their Drug Resistance

WANG Yanchun

（Chifeng City Center for Disease Control and Prevention， Chifeng 024000， China）

Abstract： Objective： To investigate the isolation， identification and drug resistance of Clostridium perfringens of chicken origin in order to understand its biological characteristics and potential threats. Method： TSC AGAR， blood AGAR and ferrous sulfate milk culture medium were used to isolate and culture the characters and characteristics of Clostridium perfringens were analyzed systematically by morphological observation， biochemical characterization， PCR identification and drug resistance test. Result： The three isolates of Clostridium perfringens were identified as type A by PCR. The results of biochemical identification showed the diversity of carbon source metabolism. Toxin typing and 16S rRNA gene analysis confirmed the species identity and revealed their similarity at the molecular level. Resistance tests showed that these isolates were resistant to gentamicin， kanamycin， neomycin， polymycin B and cotrimoxazole， while highly sensitive to cefazolin， ceftriaxone， cefuroxime， ampicillin and piperacillin. Conclusion： This study comprehensively studied the molecular biological characteristics of Clostridium perfringens of chicken， emphasizing its diversity in carbon source metabolism and drug resistance， providing important basic data for the prevention and control of Clostridium perfringens infection， and providing scientific basis for further investigation of its pathogenic mechanism and rational use of antibiotics in the future.

Keywords： Clostridium perfringens of chicken origin; isolation and identification; drug resistance

雞源產氣莢膜梭菌（Clostridium perfringens）作為一種革蘭氏陽性、芽孢形成的厭氧菌，廣泛分布于自然界中，尤其在禽畜的腸道內得以繁衍生息。其菌體形態特征包括短桿狀，能夠產生耐高溫的孢子，在惡劣環境中存活能力極強。作為一類潛在的食源性病原微生物，雞源產氣莢膜梭菌的主要毒力因子之一即為產氣莢膜，是一種多糖復合物，對其致病性起著重要的作用。這種莢膜不僅使得細菌在寄主體內逃避免疫系統的清除，還為其生存提供了一層保護膜，使得細菌能夠在寄主體內迅速繁殖，形成感染[1-2]。此外，雞源產氣莢膜梭菌還能分泌多種毒素，包括α、β、ε和ι毒素，這些毒素協同作用，能夠引發多種疾病，如壞疽性腸炎、風濕性關節炎等。雞源產氣莢膜梭菌在禽畜的腸道中普遍存在，其過度增殖或毒力因子釋放過多可能引發嚴重的動物和人類疾病。在禽類養殖業中，該菌株可引起壞疽性腸炎等消化系統疾病，對禽畜的生長和發育產生不可忽視的影響[3-4]。因此，本文將聚焦于探究雞源產氣莢膜梭菌的危害機制，包括其毒力因子的作用機制以及其在動物體內的生存策略，通過深入了解其引發的疾病機制，可以更好地制定預防和控制策略，減少其對禽畜養殖業和食品安全的潛在威脅。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

TSC瓊脂、血平板瓊脂、硫酸亞鐵牛乳培養基等，上海廣銳生物科技有限公司；DNA質粒提取試劑盒、膠回收試劑盒，上海莼試生物技術有限公司；PCR反應試劑，上海廣銳生物科技有限公司；微生物發酵反應管，上海莼試生物技術有限公司；TaqMan實時熒光定量PCR儀，Applied Biosystems；液體硫乙醇酸鹽培養基（Fluid Thioglycollate medium，FTG）、緩沖動力硝酸鹽培養基、硝酸鹽還原試劑、乳糖明膠培養基，青島海博生物有限公司；SPF雞胚，北京梅里亞維通實驗動物有限公司。

1.2 分離培養和形態觀察

稱取禽畜的腸道樣本原液25 mL，加入含有225 mL 0.1%蛋白胨水無菌均質袋中，均質化處理。取均質處理后的液體1 mL，加入9 mL 0.1%蛋白胨水無菌管中混勻，得到1∶1 000的稀釋液。從稀釋液中取2 mL分別加入2個無菌平皿中，每個平皿倒入15 mL 50 ℃ TSC瓊脂，緩慢轉動平皿以混勻液體，待凝固后加入10 mL冷卻至50 ℃的TSC瓊脂均勻覆蓋平板表層。隨后，將平板正置于厭氧盒裝置內，在36 ℃條件下厭氧培養20 h，可見TSC瓊脂平板上形成的黑色菌落。引入SPF雞胚的模型系統，模擬產氣莢膜梭菌在禽體內的生存環境。

形態觀察階段，采用TaqMan實時熒光定量PCR儀對分離得到的潛在產氣莢膜梭菌進行16S rRNA基因的擴增。擴增反應結束后，進行凝膠電泳驗證，確保目標片段的特異性和純度。然后，通過測序技術對擴增得到的16S rRNA基因序列進行分析，以此推斷種屬鑒定和系統進化關系。通過單菌株分離純化技術，將分離得到的3株菌株分別命名為TA01、TA02、TA03，以備進一步研究。

1.3 生化特性鑒定

為獲得單一純種的產氣莢膜梭菌菌株，用接種針挑取5個黑色可疑菌落分別劃線于TSC平板上進行純化培養，然后接種到FTG培養基中，36 ℃培養20 h，取生長旺盛的產氣莢膜梭菌1 mL，接種于含鐵牛乳培養基中，46 ℃培養2 h呈爆裂發酵。取FTG培養液穿刺接種緩沖動力硝酸鹽培養基，可觀察到無氣泡產生，然后滴加0.5 mL試劑甲和0.2 mL試劑乙，15 min內觀察到培養基變為紅色，則表明硝酸鹽已被還原成亞硝酸鹽。同時，菌株能夠發酵乳糖、液化明膠，并分解卵磷脂。

1.4 毒素分型

采用分子生物學技術對雞源產氣莢膜梭菌的主要毒力因子進行鑒定。從培養的雞源產氣莢膜梭菌中提取DNA，將其放入離心管中。設計產氣莢膜梭菌鑒定引物，選擇包括cpa、cpb、etx、iap和cpb2在內的5個關鍵基因，這些基因編碼產氣莢膜梭菌的α、β、ε和ι等主要毒素。根據這些毒素基因的序列特點設計多重PCR反應，PCR反應的參數設置：反應體系為50 μL，包括10×反應緩沖液2.5 μL、2.5 mmol·L-1 dNTP混合液1 μL、10 μmmol·L-1引物混合液2 μL、模板DNA 2 μL、Taq DNA聚合酶0.5 μL、硫酸鎂2.5 μL，超純水填充至50 μL。PCR反應條件：94 ℃預變性2 min，隨后進行35個循環，每個循環包括94 ℃變性30 s、相應溫度退火30 s、72 ℃延伸1 min，最后72 ℃延伸10 min。反應結束后，通過電泳分析對PCR產物進行檢測，以確認產氣莢膜梭菌毒素基因的存在與否。

1.5 α毒素基因與16S rRNA基因分析

在α毒素基因與16S rRNA基因分析階段，采用分子生物學方法，通過PCR技術對雞源產氣莢膜梭菌的α毒素基因和16S rRNA基因進行克隆與擴增。從培養得到的產氣莢膜梭菌中提取DNA，將其作為模板進行反應。為了克隆α毒素基因，設計特異性引物cpa（k）。擴增結束后，通過電泳對PCR產物進行檢測，以驗證α毒素基因的存在。同時，對16S rRNA基因進行擴增，PCR反應的條件和步驟同α毒素基因擴增類似，同時通過電泳檢測確保16S rRNA基因的成功擴增。隨后，對兩者的PCR產物進行純化和測序，通過比對基因序列確保所得到片段的準確性。

1.6 耐藥性試驗

將分離得到的雞源產氣莢膜梭菌菌株接種于FTG培養基，培養溫度設定為37 ℃，培養時間為24 h，模擬其在宿主體內的生存環境。將菌液分別均勻涂布于TSN平板上，分別取適量慶大霉素、卡那霉素、新霉素、多黏霉素B、復方新諾明、頭孢唑啉、頭孢曲松、頭孢呋辛、氨芐青霉素和哌拉西林等藥敏紙片貼在培養基表面，于37 ℃條件下孵育24 h，之后觀察和記錄不同抗生素對菌株的抑菌效果，通過抑菌圈直觀判斷耐藥性。

2 結果與分析

2.1 產氣莢膜梭菌分離

在37 ℃厭氧培養24 h后，觀察到菌落呈典型的圓形、表面光滑、邊緣整齊。產氣莢膜梭菌在FTG培養基上呈現出較好的生長狀態，菌體呈現短桿狀，形態鮮活。顯微鏡形態觀察到了產氣莢膜梭菌的特有莢膜結構。在TSB肉湯中進行16S rRNA基因的PCR擴增和測序后，得到了產氣莢膜梭菌的16S rRNA基因序列。比對數據庫進行結果鑒定后得出本文分離得到的菌株與雞源產氣莢膜梭菌的16S rRNA序列高度一致，驗證了其種屬身份。詳見表1。

2.2 生化鑒定結果

為驗證生化反應鑒定結果，以氧氣需求、革蘭染色、革蘭陽性等作為判定指標，反應結果見表2。結果表明，得到3株分離株的主要代謝特征的結果均符合產氣莢膜梭菌的生化反應。

2.3 產氣莢膜梭菌的PCR鑒定

PCR擴增使用了特異性引物，分離株TA01、TA02和TA03的PCR反應產物經電泳分析后顯示出預期長度的明亮條帶，與A型產氣莢膜梭菌的PCR產物相一致。這些PCR產物的特征性長度對應了cpa、cpb、etx、iap和cpb2等毒素基因的擴增片段，進一步證實了這3株分離株為A型產氣莢膜梭菌。目的基因擴增引物見表3。

2.4 α毒素和16s RNA基因分析結果

通過α毒素和16S rRNA基因分析，獲得了關于產氣莢膜梭菌的分子水平特征的詳細數據。結果表明，PCR擴增得到的α毒素基因片段長度符合預期，分離株TA01、TA02和TA03均顯示了清晰而一致的目的基因片段。經過電泳分析，分離株TA01、TA02和TA03的α毒素基因片段分別為600 bp、590 bp和610 bp，與α毒素的特征性大小相符。對16S rRNA基因的PCR擴增結果進行測序和分析，得到了分離株TA01、TA02和TA03的16S rRNA基因序列。比對數據庫后，測序結果顯示這3株分離株的16S rRNA基因序列與雞源產氣莢膜梭菌的已知序列高度一致，相似性均超過99%。詳見表4。

該結果明確了分離株TA01、TA02和TA03為A型產氣莢膜梭菌，其α毒素基因的存在和16S rRNA基因的高度相似性驗證了其屬于雞源產氣莢膜梭菌，這些數據為產氣莢膜梭菌種屬鑒定提供了證據，同時也為后續的耐藥性和毒力機制研究提供了基礎。

2.5 耐藥性試驗結果

耐藥性試驗結果顯示（表5），3株分離的產氣莢膜梭菌均表現出相似的耐藥性特征。對于慶大霉素、卡那霉素、新霉素、多黏霉素B和復方新諾明，3株分離株均表現出耐藥性。對于頭孢唑啉、頭孢曲松、頭孢呋辛、氨芐青霉素和哌拉西林等藥物，3株菌株均表現出高度的敏感性。相對而言，它們對紅霉素、克林霉素、丁胺卡那霉素等藥物的敏感性呈現出不同程度的變化。耐藥性結果為了解這些分離株在不同藥物壓力下的適應性提供了重要線索，對于合理使用抗生素和制定治療方案具有指導意義。

3 結論與討論

產氣莢膜梭菌是一種會引發嚴重健康問題的潛在食源性病原體，對養禽業和人類健康構成潛在威脅。其在動物的腸道內會產生毒素，容易引發食物中毒的潛在危險，導致胃腸道疾病，如腹瀉、腹痛、嘔吐等癥狀，給個體健康帶來嚴重威脅。在養禽業中，尤其是家禽養殖過程中，產氣莢膜梭菌的感染可能導致嚴重的禽流感，給養殖業帶來沉重的經濟損失。這一病原體不僅影響禽類的生長發育，還可能導致大量禽畜的死亡，給養殖者和整個產業鏈帶來不可忽視的影響。禽流感的暴發會引起廣泛的貿易禁運和動植物檢疫措施，對農業經濟造成重創。因此，防范和控制產氣莢膜梭菌的感染對于維護禽類健康和農業產業的可持續發展至關重要[5]。

本研究對雞源產氣莢膜梭菌展開了分離、鑒定和研究，實驗結果顯示，分離的3株產氣莢膜梭菌為A型，并通過生化鑒定展示了它們在碳源代謝上的多樣性。通過PCR鑒定和毒素分型，本文明確了A型產氣莢膜梭菌的毒力基因特征，尤其是α毒素的存在，進一步揭示了其在機體內引發疾病的分子機制。A型產氣莢膜梭菌的主要致死性毒素是α毒素，α毒素由cpa基因編碼，具有磷脂酰肌醇酶活性，可引起細胞膜的破壞，導致細胞溶解和組織破壞。在機體內，α毒素的活性主要表現在紅細胞、血管內皮細胞和其他細胞上，容易引發溶血、血栓形成以及炎癥反應。此外，α毒素還能夠干擾免疫系統的正常功能，削弱宿主的抵抗力。本研究采用K-B紙片法對分離株進行藥物敏感性試驗，系統地評估了這些產氣莢膜梭菌對

13種抗生素的反應情況。結果表明，這3株A型產氣莢膜梭菌在藥物敏感性方面存在一定的差異。分離株對慶大霉素、卡那霉素、新霉素、多黏霉素B和復方新諾明表現出耐藥性，對頭孢唑啉、頭孢曲松、頭孢呋辛、氨芐青霉素和哌拉西林等抗生素則表現出高度敏感性。值得注意的是，這種耐藥性的差異性可能歸因于不同分離株之間存在的遺傳變異或者環境因素的壓力選擇。慶大霉素、卡那霉素、新霉素、多黏霉素B和復方新諾明等抗生素廣泛應用于畜禽養殖中，因此對這些抗生素的耐藥性研究具有重要的研究意義。此外，研究頭孢唑啉、頭孢曲松、頭孢呋辛、氨芐青霉素和哌拉西林等抗生素的高度敏感性可為制定合理的養殖管理和抗生素使用政策提供指導。

針對產氣莢膜梭菌的防控，建議采取綜合的對策。①加強對養殖環境的衛生管理，確保禽畜的飲食和生活環境衛生；②定期對禽畜進行健康監測，一旦發現異常情況，應及時采取隔離措施；③合理使用抗生素，避免濫用，以減少耐藥性的發生；④加強食品衛生安全監測，確保畜產品的安全消費。

參考文獻

[1]田睿，徐思翔，謝烽，等.黃牛源產氣莢膜梭菌分離株基因組的生物信息學分析[J/OL].畜牧獸醫學報，1-13[2024-01-20].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1985.S.20231218.1555.002.html.

[2]周文惠，包紅霞，王俊豪，等.甘草查爾酮A與三種抗生素聯用對產氣莢膜梭菌感染小鼠的治療作用[J].畜牧獸醫學報，2024，55（1）：334-345.

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作者簡介：王燕春（1975—），女，內蒙古赤峰人，本科，主任技師。研究方向：微生物檢驗，食品安全風險監測。