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编号:10240144
小型无绿藻的形态与显微结构观察
http://www.100md.com 《军医进修学院学报》 1999年第2期
     作者:索继江 陈世平 虞瑞尧 胡冬梅 冯峥 谢灵 邢玉斌

    单位:索继江 陈世平 胡冬梅 邢玉斌:解放军总医院医院感染管理研究科,北京 100853;虞瑞尧 冯峥:解放军总医院皮肤科 谢灵:解放军总医院微生物科

    关键词:条件致病菌;小型无绿藻;超微结构;电子显微镜

    军医进修学院学报990215 摘要 目的:对从 1 名女患者面部皮肤结节活检分离出的 1 株无绿藻菌,从形态学的角度上对该株菌进行较全面的观察。方法:通过分离培养鉴定、直接涂片镜检,扫描电镜、透射电镜对其超微结构进行观察,组织病理切片观察。结果:菌体透明,细胞壁厚,并见到内有 1~10 内生孢子的孢子囊。HE染色在真皮浅层病灶区可见许多形如“桑葚状”的大孢子,壁厚,直径 3~11μm,内见球形或卵圆形内生孢子。结论:从形态学特征上确定病原菌是一株小型无绿藻。

, http://www.100md.com     中国图书资料分类法分类号 Q 936

    Micro-structural investigation on Prototheca wickerhamii

    Suo Jijiang,Chen Shiping,Yu Ruiyao,Hudongmei,Feng Zheng,Xie Ling,Xing Yubin (Department of Hospital infection control and research,General Hospital of PLA,Beijing 100853)

    Abstract Objective:To observed the morphological characteristics of a strain of Prototheca isolated from a nodule specimen on the face of a woman patient.Methods: The strain of Prototheca wasdirectly smeared,isolated and cultured,examined under optic,scanning,and transmitting electronic microscopes for its ultra-structural characterestics.The tissue sections were studied histophathogenically for its pathogenicity.Results: The P.wickerhamil wasdemonstrated as hyaline,globular or ovoid cell,in which a number of round,ovoid unicellular spores ranging from 1 to 10 could be seen.Numerous morula,daisy-like sporangia could be seen in the superficial layer ofdermis in HE stained sections,which were thick-walled,ranged indiameter from 3 to 11μm,with ovoid or sphenical endospores inside.Conclusion: Based on the microbiological and histopathological examinations,the pathogen of this case was confirmed as P.wickerhamii.
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    Key words opportunistic pathogen; Prototheca wickerhamii; ultra-structure; electronic microscope

    无绿藻(Prototheca)是一种单细胞生物,是绿藻的一个变种。广泛分布于世界各地。自Davies等 1964 年首次报告 1 例中型无绿藻所致无绿藻病后〔1〕,在临床上一直认为是一种少见的条件致病菌,可引起人和动物的无绿藻病。目前,有近百例的病例报道〔2~4〕显示此病有增加趋势,尤其是无绿藻所引起的系统感染。我国无绿藻病的报道有 2 例,1 例是中型无绿藻 (1994)〔3〕 和本例 (1997) 的小型无绿藻。小型无绿藻所致无绿藻病在我国大陆尚属首次报道。国内外小型无绿藻的超微结构观察的文献未见报道,国外文献报道也不多见〔4~6〕。因此作者对从患者面部皮肤结节活检分离的 1 株无绿藻菌进行了显微结构观察。
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    1 材料和方法

    1.1 标本采集 对患者左面丘疹、小结节,互相融合成大片的、苹果酱色浸润性斑块病灶,皮肤及皮肤结节用 2% 碘酒和 75% 酒精消毒后,用环钻取皮肤及皮肤结节标本或刺破结节取粘液,分别进行直接压片、涂片检查,培养及组织病理学检查。

    1.2 直接镜检 用 10% 氢氧化钾溶液处理直接压片、涂片后镜检,同时用乳酸酚棉蓝染色后镜检,在光镜下观察可见皮下结节内有大量圆形、卵圆形或椭圆形孢子,大小不一,菌体透明,壁厚,内有 1~8 个分隔。无菌丝、芽胞,无芽生现象,有空泡状孢子。

    2 结果

    2.1 组织病理观察 组织病理切片后,分别进行HE、PAS和GMS染色,表皮有棘层肥厚。病灶局限在真皮层,大量病原微生物在组织细胞间极易被发现,在其周围有大量的胶原纤维和炎症细胞,炎症细胞主要是淋巴细胞和嗜酸性粒细胞,其次还有嗜中性粒细胞浸润,有时见由这些细胞形成的肉芽肿和一些中心纤维蛋白样坏死,明显的内生孢子及桑椹样的孢子囊,HE染色在真皮浅层病灶区可见许多形如“桑葚状”或“雏菊样”大孢子,壁厚,孢子大小不一,直径在 3~11μm,内可见 1~6 个内生孢子,孢子球形或卵圆形。在PAS和GMS染色下鉴定病原体更为清楚,病原体卵圆形至球形,直径 2~12μm,密度很高的胞壁内生长有内生孢子,导致薄纱一样的分隔,病原体被描述成桑椹样或雏菊状,孢子囊内有内生孢子被单层的膜样物质围绕。
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    2.2 菌落形态及显微结构观察

    2.2.1 培养及光学显微镜 在沙氏琼脂培养基、PDA培养基上,25℃、 28℃、 37℃、 42℃ 分别培养。菌落生长较快,2d 开始生长,3d 生长出表面光滑湿润的典型酵母样菌落,白色或奶油色,呈乳酪样,7d 观察菌落逐渐丰满,而后表面出现少许皱褶,而在 42℃ 培养时不生长。在具有放线菌酮的沙氏培养基中受抑制。

    乳酸酚棉蓝染色或乳酸酚染色,光镜下此菌为透明的球形或卵形,未见菌丝及芽胞,见大量圆形、卵圆形或椭圆形单细胞孢子,有时也可见到孢子内含有矩型、锯齿形或新月型的不同生长期的单个孢子,大小不一,一般在 1.3~13 至 1.3~ 16μm。菌体透明,细胞壁厚,并见到内有 1~10 内生孢子的孢子囊。成熟的孢子囊壁破裂,内生孢子外溢而形成空泡。无芽生现象。

    2.2.2 扫描电子显微镜 在低倍放大情况下,表面凹凸不平,尤似桑葚状或草莓状。在稍高倍放大情况下可见一个孢子囊含有 1~6 个内生孢子,同时可观察到其为无性繁殖,以裂殖方式繁殖。由多核细胞分裂成单核的子细胞,孢子分裂时胞壁内陷形成不同的子细胞个体。
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    2.2.3 透射电子显微镜 电镜下观察此菌缺少叶绿素,有双层壁,孢子囊直径 2~12μm 和密度很高的胞壁及内生孢子导致内部的薄纱分层。单个内孢子可见有较厚的细胞壁,其内是细胞膜,胞浆内可见许多电子致密小体。在一个孢子囊内有数个内生孢子,孢子囊壁也较厚,透明,有强折光性。

    两个或更多的核的分划,并没有并行于细胞的分划,细胞是各种各样的形状,透明球形到卵圆形,大多在范围从 1.3~13.4 至 1.3~16.1μm。在细胞质的分裂中,细胞质经历了一个从母细胞到子细胞的分裂过程。分裂线进化及细胞质单位的发育形成细胞壁 2~20 或更多孢子的发育,使母细胞壁因内生孢子的变化或增多而压力增加(附图)。

    附图 透射电子显微镜下孢子囊内生孢子的形态结构及其形成

    见内生孢子单层膜,在孢子囊内内生孢子呈多种形状,彼此被薄纱形物质分隔,4个内生孢子 ×6 000
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    3 讨论

    无绿藻是一种具有单细胞、需氧、无叶绿素的异养型绿藻的变种,它的生命周期与绿藻相似,均为无性繁殖,以裂殖方式繁殖。由多核细胞分裂成单核的子细胞,然后进入下一个生命周期〔7〕

    3.1 从分类上讲 最早描述无绿藻的是Kruger在 1894 年,有 4 个种。Printz在 1927 年始称为无绿藻。基于血清学直接免疫荧光研究结合生物化学和形态学标准,被确认的无绿藻只有 4 种,丝状无绿藻(Prototheca filamenta)、大型无绿藻(P.stagnora)、中型无绿藻(P.zopfii)和小型无绿藻(P.wickerhamii)。而P.chlorelloides,P.ciferrii,P.moriformis,P.pastoriensis,P.portoricensis,P.portoricensis var.trispora,P.segbwema.和P.ubrizsyi等都是P.zopfii的异名〔7〕
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    3.2 无绿藻的鉴定及无绿藻病的诊断 主要有 3 种方法。形态学方法,组织病理学方法、直接荧光抗体染色和其它辅助方法,如生化实验,动物实验等〔7〕

    3.3 种间的鉴别 主要根据形态学大小和生化特性。中型无绿藻〔7〕缺乏半乳糖和半乳糖胺酶,其主要生化是海藻糖(-),37℃ 培养能生长,丙醇(+)。大型无绿藻蔗糖(+),海藻糖(-),37℃ 不生长。小型无绿藻海藻糖(+),37℃ 生长。在加放线菌酮的沙氏培养基中及 42℃ 温度下无绿藻生长受到抑制〔7,8〕

    Boyd等〔9〕指出小型无绿藻感染组织病理可见到桑葚样、草莓样孢子囊。当孢子囊内有许多分隔的母细胞(内孢子)就构成雏菊,轮柄样之车轮状排列。而中型无绿藻无上述特点。

    3.4 种内分型 有人〔7〕根据细胞大小和形态及它们利用葡萄糖和海藻糖的不同,描述了小型无绿藻有两个不同的型。Davies等〔1〕指出小型无绿藻可以有三种形态:小的单个细胞有大的核;中的为单个或多个分裂;大的孢子囊内许多分隔的内孢子形成桑葚样。
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    3.5 无绿藻的鉴别 无绿藻细胞经常并不产生典型的内生孢子,也可能看不到内生孢子细胞,一定要与皮炎芽生菌、白色念珠菌、新型隐球菌、白吉利毛孢子菌、红酵母菌、马拉色孢子菌、异常汉逊酵母菌、粗球孢子菌、鼻孢子菌、巴西副球孢子菌等鉴别,尤其是在组织病理切片观察时〔3〕

    3.6 病理组织切片特征 无绿藻病的诊断在组织片中是基于找到“桑葚样”和“雏菊状”的孢子囊。一般的特征是表皮角化和慢性肉芽肿反应,细胞应答很小。可根据组织病理学有关无绿藻病的特征进行初步诊断。最理想的是分离培养出无绿藻病原体。

    3.7 流行病学特征 关于无绿藻病的流行病学特征目前知之甚少,世界各地都有散在病例,但以沿海国家发病率为高;小型无绿藻比中型无绿藻发病多;女性发病高于男性。

    3.8 实验结果 本文透射电镜检查与Kim等〔10〕和Laeng等〔4〕文章中所介绍的菌的超微结构完全一致。通过上述微生物学检查和组织病理特征,结合无绿藻的生物学特性和其它实验结果,确定患者所患疾病为面部皮肤无绿藻病,其病原菌为小型无绿藻。
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    (致谢:对西安杨森公司提供伊曲康唑;美国国家健康研究所分子微生物部主任KJ Kwon-Chung教授,英国Leeds大学微生物科真菌实验室EGV.Evans教授,解放军总医院病理科纪小龙教授等的指导表示衷心感谢)

    参考文献

    [1]Davies RR,Spencer H,Wakelin PO.A case of human protothecosis.Trans R Soc Trop Med Hyg,1964,58:448

    [2]Huerre M,Ramisse P,Solomon H et al.Human protothecosis and enviroment.Bull Soc Pathol Exot,1993,86(5 Pt 2):484

    [3]吕桂霞,沈永年,吴绍熙等.面部皮肤中型无绿藻病国内首例报告.中华皮肤科杂志,1994,27(3):139
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    [4]Laeng RH,Egger C,Schaffner T et al.Protothecosis in an HIV-positive patient.Am J Surg Pathol,1994,18(12):1261

    [5]Phair JP,Williams JE,Bassaris HP et al.Phagocytosis and Algicidal activity of human polymorphonuclear neutrophils against Prototheca wickerhamii.J Infectdis,1981,144(1):72

    [6]Font RL,Hook SR.Metastatic protothecal retinitis in adog.Electron microscopic observations,Vet Pathol,1984,21(1):61
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    [7]Sudman MS.Protothecosis——A Critical Review.Am J Cli Pathol,1974,61(1):10

    [8]Mendez CM,Sliva-Lizama E,Logemann H.Human cutaneous protothecosis.Int Jdermatol,1995,34(8):554

    [9]Boyd AS,Langley M,King LE.Cutaneous manifestation of Prototheca infections.J Am Acaddermatol,1995,32(5):758

    [10]Kim ST,Suh KS,Chae YS et al.Successful treatment with fluconazole of protothecosisdeveloping at the site of an inrtalesional corticosteroid injection.Br Jdermatol,1996,135:803

    (1998—11—29收稿,1998—12—27修回), 百拇医药