綠膿桿菌對於純水系統的影響

形成生物膜(菌膜biofilm)的前驅微生物 : 綠膿桿菌

前言:

所有的純水或超純水系統中,最難管理或最難控制的部分,就是微生物了,純水系統中的微生物具有以下特性:

 

  1. 與所有其他種類的汙染物相比較(無機物/有機物/懸浮性顆粒) ,最大不同的地方是:具有可繁殖特性
  2. 會產生多種衍生汙染物如: 內毒素,各種分解性酵素,DNA片段
  3. 堵塞各種過濾設備,造成系統毀損

而其中,扮演最終要角色者,非屬 ”綠膿桿菌 ”不可,因為,在純水系統中綠膿桿菌是形成菌膜的先驅者(pioneer) ,是純水系統被微生物汙染的最大元兇。在這篇文章中,我們來看看綠膿桿菌的基本資料。

綠膿桿菌的簡介:

綠膿桿菌的學名是Pseudomonas aeruginosa,當中的Pseudomonas是由希臘語pseudomonas所組成,意即虛假的單元,是早期微生物學用作描述病菌的。而Aeruginosa則是銅綠(即氧化),正好表達了這種細菌所產生的青色色素。

綠膿桿菌屬在自然界分佈極廣。是常見的環境微生物,可存在於糞便、土壤、水和污水中。

因它只要一點營養就能存活,可在水環境以及與水接觸的適宜的有機材質表面繁殖。在潮濕環境如洗滌槽、水槽、熱水系統、淋浴器以及按摩池中均可分離到該菌。綠膿桿菌已被確認為醫院內感染的病因之一,可引起嚴重的併發症。

綠膿桿菌多是造成傷口感染、局部化膿、中耳炎、泌尿道感染、肺炎及腦膜炎等,嚴重的還會遵致敗血症。但多數綠膿桿菌不會造成嚴重的病症,多侵犯免疫力低下的嬰幼兒,且是院內感染常見的菌種。除此之外,在很多與通風機有關的肺炎研究中指出,綠膿桿菌是其中一種需要隔絕的細菌

實驗室檢測:

綠膿桿菌可以在多種培養基上培植,包括非選擇性的血瓊脂和選擇性的馬康基氏瓊脂(只能培植革蘭氏陰性菌)。

 

檢測綠膿桿菌主要是基於一系列的生化及診斷學測試。綠膿桿菌常帶特徵性水果味,此可作為實驗室及臨床診斷綠膿桿菌感染的線索。

綠膿桿菌 – 特徵

大小為1.5—3.0×0.5—0.8μm,革蘭氏陰性桿菌。菌體一端一般有一根鞭毛,運動活潑。無芽孢,有多糖莢膜,具有抗吞噬作用。在普通培養基上生長良好,好氧型。菌落形態不一,多數直徑2—3mm,邊緣不整齊,扁平濕潤。液體培養呈混濁生長,並有菌膜形成。

 

綠膿桿菌能產生兩種水溶性色素:一種是綠膿素,為藍綠色的phenazine類的化合物,無螢光性,具有抗菌作用。另一種為螢光素,呈綠色。綠膿素只由綠膿桿菌產生,故有診斷意義。但廣泛使用有效抗生素後篩選出的變異株常喪失其合成能力。

 

綠膿桿菌 – 生化特性

分解蛋白質能力甚強,而發酵類能力較低,分解葡萄糖,產酸不產氣,不分解甘露醇、乳糖及蔗糖,能液化明膠。分解尿素,不形成吲哚,氧化酶試驗陽性,可利用枸櫞酸鹽。綠膿桿菌有菌體o抗原和鞭毛h抗原。o抗原含有內毒素和原內毒素蛋白質兩種成分。原內毒素蛋白質是一種高分子、低毒性,免疫原性強的保護性抗原,不僅存在於不同血清型綠膿桿菌中,而且廣泛存在于假單胞菌屬的其他細菌以及肺炎桿菌、大腸桿菌、霍亂弧菌等革蘭氏陰性細菌中,是一種良好的交叉保護抗原。

 

綠膿桿菌 – 抗原構造

 

綠膿桿菌能產生多種與毒力有關的物質,如內毒素、外毒素a、彈性蛋白酶膠原酶、胰肽酶等,其中以外毒素a最為重要。

 

綠膿桿菌外毒素a為一種熱不穩定的單鏈多肽,分子量約66000,經甲醛或戊二醛處理可脫毒為類毒素,並被特異性抗毒素中和。毒性強,注入動物後,主要靶器官肝臟可出現細胞腫脹、脂肪變性及壞死;其他臟器病變有肺出血和腎臟壞死。外毒素a機理與白喉毒素有些類似,即最終使核糖體上延長因數2(ef—2)失活,抑制宿主細胞的蛋白質合成,但具體過程不同。此外,外毒素a和白喉毒素在蛋白質結構、免疫原性、鞭細胞和敏感動物等方面均有差異。

 

綠膿桿菌感染可發生在人體任何部位和組織、常見於燒傷或創傷部位、中耳、角膜、尿道和呼吸道。也可引起心內膜炎、胃腸炎、膿胸甚至敗血症。患者感染後可產生特異性抗體,有一定的抗感染作用。應用抗綠膿桿菌免疫力血清可降低病人繼發敗血症的發生率和病死率。

 

醫院內多種設備、器械、及溶液中均曾分離到本菌、通過各種途徑傳播給患者。泌尿科和外科的醫務人員手上常帶細菌,是傳播的重要原因,此外患者與患者的接觸也為傳播途徑之一。

結論:

因為在自來水的飲用法規中沒有限制綠膿桿菌的生菌數,所以多數人對它都會掉以輕心。

但在所有的純水系統中(包含飲用水系統) ,綠膿桿菌扮演著關鍵性微生物(biofilm)汙染的角色,所以,如何管控綠膿桿菌的存活,是至為重要的事情了。

參考資料

elga labwater