破伤风梭菌（Clostridium tetani）：全面综述
来源：武汉市灰藻生物科技有限公司 浏览量：21 发布时间：2026-06-26 14:36:53
引言
破伤风梭菌（Clostridium tetani）是一种革兰氏阳性、产芽孢的专性厌氧杆菌，是破伤风的病原体。破伤风是一种以全身肌肉强直性痉挛和牙关紧闭为特征的严重神经系统疾病，死亡率高，尤其在缺乏现代医疗资源的地区。该菌的芽孢广泛存在于土壤、灰尘、动物和人类肠道中，以及生锈的工具（如铁钉、铁丝）表面。芽孢对热、干燥和多种消毒剂具有极强的抵抗力，可在环境中存活数十年。破伤风不会在人与人之间直接传播，但通过污染的伤口、烧伤、脐带残端等进入人体后，在厌氧条件下萌发并产生强效神经毒素——破伤风痉挛毒素（tetanospasmin），从而导致疾病。尽管有效的疫苗（破伤风类毒素）已问世近百年，破伤风在全球范围内，尤其是发展中国家和自然灾害后，仍然是重要的公共卫生问题。本文将从分类学、形态学、培养特性、发病机制、流行病学、临床表现、实验室诊断、治疗及预防等方面对破伤风梭菌进行全面综述，以期为临床工作者和公共卫生人员提供系统参考。
图1、破伤风梭菌（Clostridium tetani）示意图
一、分类学与系统发育
| 分类等级 | 学名 |
|---|---|
| 域（Domain） | 细菌（Bacteria） |
| 界（Kingdom） | 细菌界（Bacteria） |
| 门（Phylum） | 芽孢杆菌门（Bacillota，旧称 Firmicutes） |
| 纲（Class） | 梭菌纲（Clostridia） |
| 目（Order） | 真细菌目（Eubacteriales） |
| 科（Family） | 梭菌科（Clostridiaceae） |
| 属（Genus） | 梭菌属（Clostridium） |
| 种（Species） | 破伤风梭菌（Clostridium tetani） |
注：破伤风梭菌属于梭菌属，有性生殖阶段未发现，仅以无性繁殖存在。
二、形态学与显微镜特征
• 革兰氏染色：阳性杆菌。但培养时间过长或衰老菌体可呈阴性。
• 大小：宽约 0.4–0.6 µm，长约 2.0–5.0 µm，单在或成链排列。
• 芽孢：球形，位于菌体顶端，使菌体膨大呈典型的“鼓槌状”（或“网球拍状”）外观。芽孢对热、干燥、消毒剂有很强抵抗力。
• 鞭毛：周毛菌，具运动性。
• 荚膜：无。
革兰氏染色镜下表现：经革兰氏染色后，菌体呈紫色至蓝紫色（而非粉红色）。芽孢在普通革兰氏染色中不着色，呈透明或淡色。若用芽孢染色（如孔雀绿法），芽孢呈绿色，菌体呈红色。
三、培养与生长特性
• 气体要求：专性厌氧菌，在无氧条件下生长良好，对氧气敏感。
• 最适温度：35–37°C。
• 最适 pH：7.0–7.4。
• 培养时间：厌氧条件下 24–48 小时可见菌落。
• 气味：具有特征性烧焦的有机物气味（或腐败臭）。
不同培养基上的菌落特征
| 培养基 | 菌落特征（厌氧，37°C，48h） |
|---|---|
| 营养琼脂 | 呈迁徙生长（swarming），菌落不规则圆形，直径 2–5 mm，灰黄色，表面颗粒状，半透明，边缘不清晰 |
| 血琼脂（含5%羊血） | 呈迁徙生长，蔓延至整个平板；β-溶血（完全透明溶血环） |
| 熟肉培养基（Cooked Meat Medium） | 生长良好，肉渣变黑（因硫化氢产生），产生气体（浑浊），长时间培养后肉渣变黑但不被消化 |
| 葡萄糖肉汤 | 混浊生长，产酸产气 |
四、发病机制与毒力因子
4.1 感染过程
1. 芽孢进入：通过皮肤破损（刺伤、割伤、烧伤、脐带残端、手术伤口）进入组织。芽孢在环境中长期存活。
2. 厌氧条件：坏死组织、异物或混合感染创造的低氧化还原电位区域使芽孢萌发为营养体（繁殖体）。
3. 毒素产生：细菌在局部繁殖，产生两种外毒素：
o 破伤风溶血素（Tetanolysin）：对氧敏感的热不稳定毒素，具有溶血活性，破坏周围组织，促进细菌扩散。
o 破伤风痉挛毒素（Tetanospasmin）：核心毒力因子，由质粒编码的神经毒素。分子量约150 kDa，不耐热（65°C 5分钟灭活），但耐氧。
4. 毒素运输：痉挛毒素通过血液循环和淋巴循环到达中枢神经系统。与运动神经末梢的神经节苷脂（GT1b等）结合，通过内吞进入神经元，逆行轴突运输至脊髓和脑干。
5. 突触阻断：毒素作用于抑制性中间神经元（Renshaw细胞），切割突触小泡蛋白（synaptobrevin，即VAMP），阻止抑制性神经递质（GABA和甘氨酸）的释放，导致运动神经元去抑制，引起强直性痉挛。
4.2 主要毒力因子
| 毒力因子 | 性质 | 作用 |
|---|---|---|
| 破伤风痉挛毒素（Tetanospasmin） | 蛋白质，不耐热，质粒编码 | 阻断抑制性神经递质释放，导致肌肉强直痉挛 |
| 破伤风溶血素（Tetanolysin） | 对氧敏感的溶血素 | 破坏宿主细胞膜，促进局部组织坏死和细菌扩散 |
五、流行病学与传播途径
5.1 全球负担
• 破伤风主要发生在免疫接种覆盖率低的发展中国家，以及受自然灾害影响的地区（因创伤增多）。
• 据WHO估计，2015年全球约有56,000例破伤风死亡，其中35%为新生儿。多数病例发生在非洲和东南亚。
• 发达国家发病率极低：美国2001-2008年平均发病率0.01/10万；2009-2015年共报告197例，死亡16例。欧盟2023年报告73例，多数为老年人。
5.2 高危人群
• 新生儿（通过污染的脐带残端感染，尤其是非无菌分娩）
• 老年人（免疫力下降，加强针过期）
• 未接种或未完成基础免疫的人群
• 静脉吸毒者（使用污染针具）
• 糖尿病患者（伤口愈合不良）
• 自然灾害后的受伤人群
5.3 传播途径
• 破伤风不通过人与人传播。
• 感染途径：芽孢通过污染的土壤、尘土、动物粪便或生锈/污染的利器（铁钉、铁丝、针头） 刺入伤口；也可通过烧伤、冻伤、挤压伤、脐带残端、手术器械污染等途径进入人体。
六、临床表现
潜伏期通常为3–21天（平均8天），伤口离中枢越近，潜伏期越短，预后越差。
6.1 临床类型
| 类型 | 占比 | 特征 |
|---|---|---|
| 全身性破伤风 | >80% | 最初牙关紧闭（咬肌痉挛）、苦笑面容（risus sardonicus）、颈部僵硬、吞咽困难；随后腹肌强直、角弓反张（opisthotonus）；自主神经不稳定（高血压、心动过速、出汗、发热）。痉挛可由轻微刺激诱发。 |
| 局部破伤风 | 罕见 | 伤口附近肌肉持续收缩，症状较轻，但可能进展为全身型。 |
| 头面部破伤风 | 罕见 | 继发于头部创伤或中耳炎，累及脑神经，引起面瘫、下颌痉挛。 |
| 新生儿破伤风 | 全身型 | 通过脐带感染，发生在出生后4–14天，表现为吸吮困难、哭闹、牙关紧闭、角弓反张，病死率极高（>90%）。 |
6.2 并发症
• 喉痉挛→窒息
• 骨折（因剧烈痉挛）
• 吸入性肺炎
• 肺栓塞
• 自主神经功能紊乱（心律失常、高血压/低血压）
• 继发感染
• 死亡（呼吸衰竭或心搏骤停）
七、实验室诊断
7.1 标本采集
• 伤口拭子（从伤口深处取坏死组织）
• 伤口清创后的组织块
• 注意：培养阳性率低，临床诊断主要依据典型症状。
7.2 直接涂片与革兰氏染色
• 镜下可见革兰氏阳性杆菌，顶端带有球形芽孢，呈“鼓槌状”。菌体紫色，芽孢不着色（透明）。注意：若使用芽孢染色，芽孢呈绿色，菌体呈粉红色，但常规革兰氏染色不显示绿色。
7.3 培养
• 将标本接种于血琼脂或熟肉培养基，厌氧条件37°C培养24–72小时。
• 血琼脂：迁徙生长，β-溶血。
• 熟肉培养基：肉渣变黑，产生气体和恶臭。
7.4 生化鉴定
| 试验项目 | 结果（破伤风梭菌） |
|---|---|
| 革兰氏染色 | 阳性 |
| 过氧化氢酶 | 阴性 |
| 吲哚 | 不定（多数阴性） |
| 甲基红（MR） | 阴性 |
| V-P 试验 | 阴性 |
| 硫化氢（H₂S） | 阳性 |
| 动力 | 阳性 |
| 产气 | 阳性 |
| 卵磷脂酶（Nagler） | 阴性 |
7.5 毒素检测（小鼠保护试验）
• 将培养物上清液注射小鼠腹腔，同时设抗毒素保护对照组。试验组出现后肢僵硬、尾巴强直，继而全身痉挛、死亡；抗毒素保护组存活。
7.6 临床床旁诊断：压舌板试验
• 方法：用压舌板或舌板轻触患者咽后壁。
• 阳性反应：患者咬住压舌板（而非正常呕吐反射的吐出）。
• 敏感性94%，特异性100%，但仅用于典型病例。
八、治疗
8.1 治疗原则
• 中和未结合的毒素
• 清除感染灶
• 控制肌肉痉挛
• 支持治疗（呼吸、营养）
8.2 特异性治疗
| 药物/措施 | 用法 | 说明 |
|---|---|---|
| 人破伤风免疫球蛋白（HTIG） | 3000–6000 IU，单次肌注 | 中和血液循环中尚未结合神经的毒素。伤口周围浸润注射。 |
| 破伤风类毒素（TT） | 0.5 mL 肌注 | 同时进行主动免疫，与HTIG不同部位注射。 |
| 清创术 | 手术清除坏死组织、异物 | 减少产毒环境 |
8.3 对症治疗（控制痉挛）
| 药物类别 | 药物举例 | 作用 |
|---|---|---|
| 苯二氮䓬类 | 地西泮（Diazepam） | 一线药物，肌肉注射或静脉；镇静、抗惊厥、松弛肌肉 |
| 肌肉松弛剂 | 巴氯芬（Baclofen） | 可鞘内注射用于严重病例 |
| 神经肌肉阻滞剂 | 泮库溴铵、维库溴铵 | 仅用于机械通气患者，控制重度痉挛 |
| 抗惊厥药 | 苯巴比妥 | 二线 |
8.4 抗生素治疗
• 首选：甲硝唑（Metronidazole） 500 mg IV q6h ×7–10天。
• 不推荐青霉素：因其可能拮抗GABA，增加痉挛风险，且耐药多见。
• 其他可选：多西环素、克林霉素。8.5 支持治疗
• 气管插管或气管切开 + 机械通气（预防喉痉挛窒息）
• 营养支持（高热量，因肌肉持续收缩消耗大）
• 深静脉置管
• 镇静镇痛
• 防治继发感染
九、预防与控制
9.1 主动免疫（疫苗）
破伤风类毒素（TT）是高效、安全的疫苗。常与白喉类毒素、无细胞百日咳联合（DTaP/Tdap）。
儿童基础免疫（根据WHO及中国CDC推荐）：
• 3剂基础免疫：2、4、6月龄（或3、4、5月龄）
• 加强免疫：18月龄、6岁（或4-6岁）
成人加强：
• 每10年接种一次Td（白喉-破伤风）或Tdap（含百日咳）。
特殊人群：
• 孕妇：无论既往接种史，每次妊娠晚期（27–36周）接种一剂Tdap，以保护新生儿。
• 伤口处理中的暴露后预防：根据伤口性质（清洁小伤口 vs 污染/深大伤口）和疫苗接种史决定是否同时使用HTIG和TT。
9.2 暴露后预防（伤口处理）
| 疫苗接种史 | 清洁小伤口 | 其他所有伤口（污染、穿刺、烧伤等） |
|---|---|---|
| 已知全程免疫（3剂以上）且最后1剂<5年 | 无需额外TT | 无需TT（若最后1剂>5年可加强1剂TT） |
| 已知全程免疫且最后1剂≥5年 | 加强1剂TT | 加强1剂TT |
| 免疫史不全或未知 | 加强1剂TT | HTIG + TT（不同部位） |
9.3 一般预防措施
• 伤口立即用肥皂和流水彻底清洗，去除异物。
• 深而污染的伤口（尤其是被土壤、铁锈、粪便污染）应及时就医。
• 处理生锈工具或园艺时戴防护手套。
• 新生儿脐带护理：无菌断脐，保持脐部干燥清洁。
十、破伤风梭菌的抵抗力与灭活
• 芽孢：对热、干燥、常用消毒剂有强抵抗力。在土壤中可存活数十年。
• 灭活方法：
o 高压蒸汽灭菌（121°C，20分钟）
o 干热（160°C，2小时）
o 含氯消毒剂（1000 ppm 有效氯）
o 戊二醛、过氧乙酸
o 酒精不能杀灭芽孢（仅对繁殖体有效）。
十一、总结与结语
破伤风梭菌是一种古老的病原体，其芽孢在环境中无处不在。尽管破伤风是可预防的疾病（通过疫苗和适当的伤口处理），但全球每年仍有数万例死亡，主要集中在缺乏医疗资源的地区。破伤风的临床诊断主要依靠典型表现（牙关紧闭、苦笑面容、角弓反张），实验室培养和毒素检测确诊率低。治疗上强调及早使用人破伤风免疫球蛋白中和毒素，彻底清创，并利用甲硝唑杀灭繁殖体，同时通过镇静和肌肉松弛剂控制痉挛，辅以呼吸支持。预防是控制破伤风最经济有效的手段：广泛接种含破伤风类毒素的疫苗，并加强暴露后伤口处理和免疫预防。消除新生儿破伤风仍然是世界卫生组织的重要目标。通过提高疫苗覆盖率、改善分娩卫生、加强公众教育，破伤风完全可以成为罕见病甚至被消灭。
参考文献
https://microbenotes.com/clostridium-tetani/
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更新日期：2026-06-26
编制人：小灰
审稿人：叶凡