百日咳杆菌为卵圆形
短小杆菌,大小为0.5~1.5×0.2~0.5um,属
鲍特氏菌属(Bordetella),无鞭毛、
芽胞。
革兰氏染色阴性。用
甲苯胺蓝染色可见两极异染颗粒。专性需氧,初次
分离培养时营养要求较高,需用马铃薯血液
甘油琼脂
培养基(即鲍~金氏培养基)才能生长。经37℃2~3天培养后,可见细小、圆形、光滑、凸起、
银灰色、
不透明的
菌落,周围有模糊的溶血环。
液体培养呈均匀混浊生长,并有少量粘性沉淀。
本菌常发生光滑型到粗糙的相变异:Ⅰ相为光滑型,
菌落光滑,有荚膜,
毒力强;Ⅳ相为粗糙型,菌落粗糙,无荚膜,无毒力。Ⅱ、Ⅲ相为
过渡相。一般在疾病
急性期分离的细菌为Ⅰ相,疾病晚期和多次传代培养可出现Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ相的变异。发生这种变异时,细菌形态、菌落、溶血性、抗原结构和
致病力等均出现变异。
与
致病性有关的物质除
荚膜、
细胞壁脂多糖外,尚有多种生物学
活性因子。
百日咳外毒素是主要的
致病因子,能诱发机体的
持久免疫力,并有多种
生物活性,如提高小鼠对
组织胺、5~羟
色胺和
敏感性,促进
白细胞增多,抑制
巨噬细胞功能,损伤
呼吸道纤毛
上皮细胞导致阵发性痉挛
咳嗽等。细菌破裂后还能在宿主细胞浆中查到一种
热不稳定性毒素和其他几种抗原成份,可引起纤毛上皮细胞炎症和坏死。
百日咳杆菌引起人类百日咳。病人,尤其是症状轻微的非典型病人是重要的
传染源。主要经
飞沫传播。易感儿童接触病人后发病率接近90%,一岁以下患儿
病死率高。百日咳
潜伏期1~2周。发病早期(卡他期)仅有轻度咳嗽。细菌此时在
气管和支气管粘膜上大量繁殖并随飞沫排出,
传染性最大。1~2周后出现阵发性
痉挛性咳嗽(痉挛期),这时细菌释放毒素,导致粘膜
上皮细胞纤毛运动失调,大量粘稠分泌物不能排出,刺激粘膜中的
感受器产生强烈痉咳,呈现出特殊的高音调鸡鸣样吼声。形成的粘液
栓子还能堵塞
小支气管导致
肺不张和
呼吸困难、
紫绀。此外可伴有呕吐、
惊厥。4~6周后逐渐转入
恢复期,阵咳减轻,趋向痊愈,但有1~10%病人易继发
溶血性链球菌、
流感杆菌等的感染。本病病程较长,故名
百日咳。在致病过程中,百日咳杆菌始终在纤毛上皮细胞表面,并不入血。
感染百日咳后可出现多种
特异性抗体,免疫力较为持久。仅少数病人可再次感染,再发的病情亦较轻。粘膜局部的分泌型lgA具有阻止细菌粘附
气管粘膜细胞纤毛的作用,其抗感染作用比血清中的抗体更重要。细胞免疫在百日咳杆菌感染中的作用还不甚明了。
以
分离培养为主,卡他期分离阳性率可达91.5%,而恢复期仅有约26%。标本采用
鼻咽试子或咳皿法,在鲍~
金工培养平板上孵育,根据
菌落形态,
涂片染色镜检作出初步诊断。确诊可用
分离菌与Ⅰ相
免疫血清作血清
玻片凝集或免疫荧光染色。
1906年,
比利时细菌学家和免疫学家鲍台和让古发现,又称鲍--让杆菌。他们同时发明了百日咳杆菌菌苗。他们在研究中发现,百日咳杆菌含有对热不稳定物质,将其注入
豚鼠和
家兔腹腔或静脉中,能将动物杀死。如给
皮下注射则产生皮肤坏死。从有病的孩子临床表现以及
百日咳菌苗的副作用等均表明百日咳杆菌具有特殊的致病物质。以后许多学者从各个侧面研究百日咳杆菌的致病物,又陆续发现该菌含有多种生物学
活性物质,其中有些物质与治病作用密切相关。近年来,日本、美国等许多学者已经研究制备
百日咳无细胞菌苗代替全细胞菌苗,可显著减低全细胞菌苗的
毒性反应。由于百日咳是一种常见的
呼吸道感染病,所以应广泛地进行
百日咳菌苗预防接种,一般新生儿生后三个月即可注射百日咳菌苗。由于百日咳菌苗的毒性反应使特异预防受到限制,应加速研制毒性低免疫效果好的无细胞菌苗