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梭菌。原图链接

梭菌（Clostridium），即“梭状芽胞杆菌”，是革兰氏阳性细菌的属 。该属包括几种重要的人类病原体 ，包括“肉毒中毒”和“破伤风”的病原体。以前包括腹泻的一个重要原因， 艰难梭状芽胞杆菌 ，在16S rRNA分析后被分离。它们是能够产生内生孢子的专性厌氧菌 。

命名

梭状芽胞杆菌的正常生殖细胞称为营养型，呈杆状 ，并以希腊语 κλωστήρ或纺锤体命名。 梭状芽孢杆菌内生孢子具有独特的保龄球或瓶形形状，使它们与通常为卵形的其他细菌内生菌区别开来。 梭状芽胞杆菌物种栖息于土壤和包括人类在内的动物的肠道。梭菌是女性健康的下生殖道的正常居民 。梭状芽胞杆菌 XIVa和梭状芽胞杆菌 IV可以有效地发酵构成膳食纤维的植物多糖，使其成为瘤胃和人大肠中重要而丰富的类群。尽管命名，但这些簇包含梭状芽胞杆菌属之外的许多细菌。

概述

梭状芽胞杆菌包含大约250种，其中包括常见的自由生活细菌以及重要的病原体。 造成人类疾病的主要物种是： [8]

造成疾病主要物种

• 肉毒梭菌可在食物或伤口中产生肉毒杆菌毒素 ，并可引起肉毒杆菌中毒 。 这种毒素也被称为肉毒杆菌毒素 ，用于整容手术中使面部肌肉麻痹，以减少衰老迹象。 它还具有许多其他治疗用途。
• 产气荚膜梭菌会引起多种症状，从食物中毒到蜂窝织炎 ，筋膜炎 ，坏死性肠炎和坏疽性气体 。
• 破伤风梭菌会引起破伤风 。
• 人工流产后的极少数情况下， 梭状芽胞杆菌可导致致命感染。

芽孢杆菌和梭状芽胞杆菌通常被称为革兰氏可变菌，因为随著培养年龄的增长，它们显示出越来越多的革兰氏阴性细胞。

梭状芽胞杆菌与芽孢杆菌区分

梭状芽胞杆菌和芽孢杆菌都在Firmicutes门中 ，但是它们处于不同的类别，顺序和科中。微生物学家通过以下特征将梭状芽胞杆菌与芽孢杆菌区分开：

• 梭状芽胞杆菌在厌氧条件下生长。 芽孢杆菌在有氧条件下生长。
• 梭状芽孢杆菌形成瓶状的内生孢子。 芽孢杆菌形成长方形的内生孢子。
• 梭菌不形成过氧化氢酶;芽孢杆菌分泌过氧化氢酶以破坏氧代谢的有毒副产物。

梭状芽胞杆菌和地衣芽孢杆菌都属于梭状芽胞杆菌和梭状芽胞杆菌，它们均产生瓶状内生孢子，但它们属于不同的科。 梭状芽孢杆菌可以根据每种属使用的营养物质（后者需要硫磺）与脱硫酵母区别开来。

梭状芽孢杆菌的丙酮酸 糖酵解和发酵产生最终产物丁酸 ，丁醇 ，丙酮 ，异丙醇和二氧化碳 。

Schaeffer-Fulton染色剂 （水中0.5％的孔雀石绿 ）可用于区分芽孢杆菌和梭状芽胞杆菌的内生孢子与其他微生物。有一种可用于检测产气荚膜梭菌和其他病原菌的商业化聚合酶链反应 （PCR）测试试剂盒（Bactotype）。

治疗

通常，梭菌感染的治疗是高剂量的青霉素G ，该生物体仍对它敏感。韦氏梭菌和破伤风梭菌对磺胺类药物有反应。梭菌也易感染四环素 碳青霉菌（imipenem ），甲硝唑，万古霉素和氯霉素 。

梭状芽胞杆菌的营养细胞不耐热，在高于72-75°C的温度下短时加热会杀死它们。 梭状芽胞杆菌孢子的热破坏需要更高的温度（例如在高压灭菌器中为121.1°C以上）和更长的烹饪时间（20分钟，文献中记录的一些特殊情况> 50分钟）。梭状芽胞杆菌和芽孢杆菌相当耐辐射，需要约30 kGy的剂量，这严重阻碍了零售市场上普遍使用的耐贮存辐照食品的开发。添加溶菌酶 ，硝酸盐 ， 亚硝酸盐和丙酸盐会抑制各种食物中的梭菌。

低聚果糖（果糖），如菊粉 ，菊苣 ，大蒜 ，洋葱 ，韭菜 ，朝鲜蓟和芦笋等多种食物中相对大量存在，具有益生元或双歧化作用，有选择地促进有益细菌的生长和代谢。结肠（例如双歧杆菌和乳杆菌），同时抑制有害梭菌（梭状芽胞杆菌，梭菌和类杆菌）。

历史记录

革兰氏阳性孢子形成物分类

在1700年代后期，德国经历了多次疾病暴发，似乎与食用某些香肠有关。 1817年，德国神经学家贾斯汀努斯·克纳（Justinus Kerner）在对所谓的香肠中毒的调查中发现了棒状细胞。 1897年，比利时生物学教授埃米尔·范·埃尔蒙金（Emile van Ermengem）发表了他从变质火腿中分离出一种形成内生孢子的生物的发现。生物学家将芽孢杆菌属中范·埃门金的发现以及其他已知的革兰氏阳性孢子形成物分类。 但是，这种分类带来了问题，因为分离株仅在厌氧条件下生长，而芽孢杆菌在氧气中生长良好。

大约在1880年，在研究发酵和丁酸合成的过程中，一位姓Prazmowski的科学家首先为酪酸梭菌指定了一个二项式名称。当时尚未充分阐明厌氧呼吸的机制，因此厌氧菌的分类仍处于新生阶段。

1924年，艾达·本格森（Ida A. Bengtson）从芽孢杆菌属中分离出范·埃尔蒙金（van Ermengem）的微生物，并将其归为梭菌属（Clostridium）。根据Bengtson的分类方案， 梭状芽孢杆菌含有除厌氧芽孢杆菌属以外的所有厌氧形成内生孢子的杆状细菌。

使用

不需要氧气并且具有嗜热性

热纤梭菌可利用木质纤维素废料并产生乙醇，因此使其可能用于生产乙醇燃料 。它也不需要氧气并且具有嗜热性 ，从而降低了冷却成本。1916年， Chaim Weizmann首次使用丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum ）从淀粉生产丙酮和生物丁醇 ，用于生产堇青石（无烟火药）。

肉毒梭菌会以稀释形式在肉毒杆菌毒素中产生潜在的致命神经毒素 ，肉毒杆菌毒素会小心地注射到面部神经中，从而阻止前额表达肌肉的运动，从而延缓衰老的皱纹作用。 它也可用于治疗痉挛性斜颈 ，缓解症状约12至16周。

酪酸梭状芽胞杆菌 MIYAIRI 588菌株在日本，韩国和中国都有销售，用于预防艰难梭菌，因为据报导它具有干扰后者的生长的能力。

梭菌胶原酶降解动物组织

组织溶解梭状芽胞杆菌已用作胶原酶的来源，该酶降解动物组织。 梭状芽孢杆菌会排泄胶原酶，以通过组织进食，从而帮助病原体传播到全身。 出于同样的原因，医学界在感染伤口的清创中使用胶原酶。透明质酸酶 ，去氧核糖核酸酶 ，卵磷脂酶 ，白血球菌素 ，蛋白酶 ，脂肪酶和溶血素也由某些梭状芽胞杆菌引起，导致气体坏疽。

最近在商业鸡肉废物中发现的梭菌梭状芽胞杆菌可以从单一碳源产生乙醇，包括合成气 ，一氧化碳和氢气的混合物，这些燃料可以通过石化燃料或生物质的部分燃烧产生。

丁酸梭菌将甘油转化为1,3-丙二醇 。来自热梭菌的基因已被插入转基因小鼠中以产生内葡聚糖酶 。 该实验旨在更多地了解如何改善单胃动物的消化能力。

可选择性地靶向癌细胞

梭菌的非致病性菌株可能有助于治疗癌症等疾病。 研究表明， 梭菌可以选择性地靶向癌细胞。 一些菌株可以进入实体瘤并在其中复制。 因此， 梭状芽胞杆菌可用于将治疗性蛋白质递送至肿瘤。梭菌的这种用途已在多种临床前模型中得到证实。。

梭菌属物种的混合物，例如拜氏梭状芽胞杆菌 ，丁酸梭菌和其他属的物种的混合物已显示出可从酵母废料中产生生物氢 。