梭菌

梭菌。原圖鏈接

梭菌（Clostridium），即「梭狀芽胞桿菌」，是革蘭氏陽性細菌的屬 。該屬包括幾種重要的人類病原體 ，包括「肉毒中毒」和「破傷風」的病原體。以前包括腹瀉的一個重要原因， 艱難梭狀芽胞桿菌 ，在16S rRNA分析後被分離。它們是能夠產生內生孢子的專性厭氧菌 。

目錄

命名

梭狀芽胞桿菌的正常生殖細胞稱為營養型，呈桿狀 ，並以希臘語 κλωστήρ或紡錘體命名。 梭狀芽孢桿菌內生孢子具有獨特的保齡球或瓶形形狀，使它們與通常為卵形的其他細菌內生菌區別開來。 梭狀芽胞桿菌物種棲息於土壤和包括人類在內的動物的腸道。梭菌是女性健康的下生殖道的正常居民 。梭狀芽胞桿菌 XIVa和梭狀芽胞桿菌 IV可以有效地發酵構成膳食纖維的植物多醣，使其成為瘤胃和人大腸中重要而豐富的類群。儘管命名，但這些簇包含梭狀芽胞桿菌屬之外的許多細菌。

概述

梭狀芽胞桿菌包含大約250種，其中包括常見的自由生活細菌以及重要的病原體。 造成人類疾病的主要物種是： [8]

造成疾病主要物種

• 肉毒梭菌可在食物或傷口中產生肉毒桿菌毒素 ，並可引起肉毒桿菌中毒 。 這種毒素也被稱為肉毒桿菌毒素 ，用於整容手術中使面部肌肉麻痺，以減少衰老跡象。 它還具有許多其他治療用途。
• 產氣莢膜梭菌會引起多種症狀，從食物中毒到蜂窩織炎 ，筋膜炎 ，壞死性腸炎和壞疽性氣體 。
• 破傷風梭菌會引起破傷風 。
• 人工流產後的極少數情況下， 梭狀芽胞桿菌可導致致命感染。

芽孢桿菌和梭狀芽胞桿菌通常被稱為革蘭氏可變菌，因為隨著培養年齡的增長，它們顯示出越來越多的革蘭氏陰性細胞。

梭狀芽胞桿菌與芽孢桿菌區分

梭狀芽胞桿菌和芽孢桿菌都在Firmicutes門中 ，但是它們處於不同的類別，順序和科中。微生物學家通過以下特徵將梭狀芽胞桿菌與芽孢桿菌區分開：

• 梭狀芽胞桿菌在厭氧條件下生長。 芽孢桿菌在有氧條件下生長。
• 梭狀芽孢桿菌形成瓶狀的內生孢子。 芽孢桿菌形成長方形的內生孢子。
• 梭菌不形成過氧化氫酶;芽孢桿菌分泌過氧化氫酶以破壞氧代謝的有毒副產物。

梭狀芽胞桿菌和地衣芽孢桿菌都屬於梭狀芽胞桿菌和梭狀芽胞桿菌，它們均產生瓶狀內生孢子，但它們屬於不同的科。 梭狀芽孢桿菌可以根據每種屬使用的營養物質（後者需要硫磺）與脫硫酵母區別開來。

梭狀芽孢桿菌的丙酮酸 糖酵解和發酵產生最終產物丁酸 ，丁醇 ，丙酮 ，異丙醇和二氧化碳 。

Schaeffer-Fulton染色劑 （水中0.5％的孔雀石綠 ）可用於區分芽孢桿菌和梭狀芽胞桿菌的內生孢子與其他微生物。有一種可用於檢測產氣莢膜梭菌和其他病原菌的商業化聚合酶鏈反應 （PCR）測試試劑盒（Bactotype）。

治療

通常，梭菌感染的治療是高劑量的青黴素G ，該生物體仍對它敏感。韋氏梭菌和破傷風梭菌對磺胺類藥物有反應。梭菌也易感染四環素 碳青黴菌（imipenem ），甲硝唑，萬古黴素和氯黴素 。

梭狀芽胞桿菌的營養細胞不耐熱，在高於72-75°C的溫度下短時加熱會殺死它們。 梭狀芽胞桿菌孢子的熱破壞需要更高的溫度（例如在高壓滅菌器中為121.1°C以上）和更長的烹飪時間（20分鐘，文獻中記錄的一些特殊情況> 50分鐘）。梭狀芽胞桿菌和芽孢桿菌相當耐輻射，需要約30 kGy的劑量，這嚴重阻礙了零售市場上普遍使用的耐貯存輻照食品的開發。添加溶菌酶 ，硝酸鹽 ， 亞硝酸鹽和丙酸鹽會抑制各種食物中的梭菌。

低聚果糖（果糖），如菊粉 ，菊苣 ，大蒜 ，洋蔥 ，韭菜 ，朝鮮薊和蘆筍等多種食物中相對大量存在，具有益生元或雙歧化作用，有選擇地促進有益細菌的生長和代謝。結腸（例如雙歧桿菌和乳桿菌），同時抑制有害梭菌（梭狀芽胞桿菌，梭菌和類桿菌）。

歷史記錄

革蘭氏陽性孢子形成物分類

在1700年代後期，德國經歷了多次疾病暴發，似乎與食用某些香腸有關。 1817年，德國神經學家賈斯汀努斯·克納（Justinus Kerner）在對所謂的香腸中毒的調查中發現了棒狀細胞。 1897年，比利時生物學教授埃米爾·範·埃爾蒙金（Emile van Ermengem）發表了他從變質火腿中分離出一種形成內生孢子的生物的發現。生物學家將芽孢桿菌屬中範·埃門金的發現以及其他已知的革蘭氏陽性孢子形成物分類。 但是，這種分類帶來了問題，因為分離株僅在厭氧條件下生長，而芽孢桿菌在氧氣中生長良好。

大約在1880年，在研究發酵和丁酸合成的過程中，一位姓Prazmowski的科學家首先為酪酸梭菌指定了一個二項式名稱。當時尚未充分闡明厭氧呼吸的機制，因此厭氧菌的分類仍處於新生階段。

1924年，艾達·本格森（Ida A. Bengtson）從芽孢桿菌屬中分離出範·埃爾蒙金（van Ermengem）的微生物，並將其歸為梭菌屬（Clostridium）。根據Bengtson的分類方案， 梭狀芽孢桿菌含有除厭氧芽孢桿菌屬以外的所有厭氧形成內生孢子的桿狀細菌。

使用

不需要氧氣並且具有嗜熱性

熱纖梭菌可利用木質纖維素廢料並產生乙醇，因此使其可能用於生產乙醇燃料 。它也不需要氧氣並且具有嗜熱性 ，從而降低了冷卻成本。1916年， Chaim Weizmann首次使用丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum ）從澱粉生產丙酮和生物丁醇 ，用於生產堇青石（無菸火藥）。

肉毒梭菌會以稀釋形式在肉毒桿菌毒素中產生潛在的致命神經毒素 ，肉毒桿菌毒素會小心地註射到面部神經中，從而阻止前額表達肌肉的運動，從而延緩衰老的皺紋作用。 它也可用於治療痙攣性斜頸 ，緩解症狀約12至16週。

酪酸梭狀芽胞桿菌 MIYAIRI 588菌株在日本，韓國和中國都有銷售，用於預防艱難梭菌，因為據報導它具有乾擾後者的生長的能力。

梭菌膠原酶降解動物組織

組織溶解梭狀芽胞桿菌已用作膠原酶的來源，該酶降解動物組織。 梭狀芽孢桿菌會排泄膠原酶，以通過組織進食，從而幫助病原體傳播到全身。 出於同樣的原因，醫學界在感染傷口的清創中使用膠原酶。透明質酸酶 ，去氧核醣核酸酶 ，卵磷脂酶 ，白血球菌素 ，蛋白酶 ，脂肪酶和溶血素也由某些梭狀芽胞桿菌引起，導致氣體壞疽。

最近在商業雞肉廢物中發現的梭菌梭狀芽胞桿菌可以從單一碳源產生乙醇，包括合成氣 ，一氧化碳和氫氣的混合物，這些燃料可以通過石化燃料或生物質的部分燃燒產生。

丁酸梭菌將甘油轉化為1,3-丙二醇 。來自熱梭菌的基因已被插入轉基因小鼠中以產生內葡聚醣酶 。 該實驗旨在更多地了解如何改善單胃動物的消化能力。

可選擇性地靶向癌細胞

梭菌的非致病性菌株可能有助於治療癌症等疾病。 研究表明， 梭菌可以選擇性地靶向癌細胞。 一些菌株可以進入實體瘤並在其中複製。 因此， 梭狀芽胞桿菌可用於將治療性蛋白質遞送至腫瘤。梭菌的這種用途已在多種臨床前模型中得到證實。。

梭菌屬物種的混合物，例如拜氏梭狀芽胞桿菌 ，丁酸梭菌和其他屬的物種的混合物已顯示出可從酵母廢料中產生生物氫 。