下列細菌何者是微需氧(microaerophile)致病菌?
詳細解析
本題觀念
細菌依照對氧氣的需求程度,可分為專性需氧菌、兼性厭氧菌、微需氧菌、耐氧厭氧菌及專性厭氧菌等類型。微需氧菌(microaerophile)是指必須有氧氣才能生長,但只能耐受遠低於大氣濃度的氧氣含量(通常為 3-15%),在標準大氣(21% O₂)或完全無氧環境下均無法正常增殖。本題要求辨識哪一種致病菌屬於微需氧菌。
選項分析
A. Campylobacter jejuni Campylobacter jejuni(空腸彎曲桿菌)是革蘭氏陰性螺旋形桿菌,為典型的微需氧菌(obligate microaerophile)。其最適生長條件為 3-5% O₂ 搭配 2-10% CO₂ 的混合氣體環境,在一般大氣中的 21% 氧氣濃度下會因氧化壓力而死亡,在完全厭氧條件下同樣無法生長。實驗室培養時須使用微需氧產氣袋或特殊混合氣體培養系統,培養溫度為 42°C(嗜熱特性)。C. jejuni 是全球最常見的細菌性腸胃炎病原之一,主要透過受汙染的家禽肉品或未殺菌乳品傳播,引起急性水樣或血性腹瀉。
B. Neisseria meningitidis Neisseria meningitidis(腦膜炎雙球菌)為革蘭氏陰性雙球菌,分類上屬於需氧菌(aerobe),在完全需氧條件下培養,並以 5-10% CO₂ 環境促進生長。雖然研究顯示此菌在低氧環境中可啟用反硝化途徑(denitrification)輔助能量代謝,但這並不改變其需氧菌的基本分類,不應與微需氧菌混淆。
C. Clostridium tetani Clostridium tetani(破傷風梭菌)為革蘭氏陽性產芽孢桿菌,屬於專性厭氧菌(obligate anaerobe)。氧氣對其營養型細胞具有毒性,僅芽孢能在有氧環境中長期存活。此菌與微需氧菌恰好相反——微需氧菌需要少量氧氣,而專性厭氧菌完全不能在有氧條件下增殖。
D. Bacteroides fragilis Bacteroides fragilis(脆弱擬桿菌)為革蘭氏陰性桿菌,屬於專性厭氧菌(obligate anaerobe),是人體腸道厭氧菌叢中最常見的致病菌。雖然 B. fragilis 比許多厭氧菌更具耐氧性(aerotolerant),能短暫承受低濃度氧氣暴露而不立即死亡,但仍需要厭氧環境才能進行有效的生長與增殖,並非微需氧菌。
答案解析
正確答案為 A。Campylobacter jejuni 是臨床上最具代表性的微需氧致病菌,其生長絕對依賴低濃度氧氣(3-5% O₂)環境,既不能耐受大氣氧濃度也無法在無氧條件下存活。選項 B 的 Neisseria meningitidis 是需氧菌,選項 C 的 Clostridium tetani 和選項 D 的 Bacteroides fragilis 都是專性厭氧菌,三者均不符合微需氧菌的定義。
核心知識點
- 微需氧菌需要氧氣但僅能耐受低濃度(約 3-15% O₂),大氣氧濃度(21%)會造成氧化傷害
- Campylobacter jejuni 是最具代表性的微需氧致病菌,培養需使用微需氧產氣袋或混合氣體系統
- Helicobacter pylori 是另一個常考的微需氧菌,同學需注意與 Campylobacter 的對比記憶
- 區分需氧、兼性厭氧、微需氧、耐氧厭氧與專性厭氧是細菌學基礎分類的重要考點
參考資料
- Wikipedia - Campylobacter jejuni: helical-shaped, Gram-negative, microaerophilic bacterium requiring 2-10% oxygen (https://en.wikipedia.org/wiki/Campylobacter_jejuni)
- ScienceDirect - Oxygen requirement and tolerance of C. jejuni: obligate microaerophile requiring 3-15% oxygen (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0923250807001544)
- Frontiers in Microbiology - Oxidative stress resistance in C. jejuni: microaerophilic foodborne pathogen (https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2015.00751/full)
- NCBI Bookshelf - Anaerobic Infections: Clostridium and Bacteroides as obligate anaerobes (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482349/)