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您对GMP洁净室中革兰氏阴性菌的控制了解多少？

发布时间：

2025-11-22

从球菌（形状呈圆形）到杆菌（形状呈杆状），再到根据每个细胞螺旋数量细分的螺旋菌，微生物是令人着迷的小生物。至少对于研究它们的人来说是如此。在结构上，这三种类型的细菌不仅形状不同，排列方式也不同，例如双形菌（成对排列）、葡萄球菌（成簇排列）和链状菌（成链排列）。多形性细菌则可以呈现多种形状，我们推测，这取决于它们的“状态”。但今天，我们探讨的并非微生物世界的形状和排列方式，以及它们对洁净室环境带来的挑战。相反，我们将探讨细菌的革兰氏染色类型——革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌——并讨论为什么良好的环境卫生对于管理这些细菌至关重要。

今天我们将重点讨论革兰氏阴性菌，以及了解它们的重要性，当然，首先要从命名法入手。根据默克公司的说法，革兰氏阴性菌是指那些在革兰氏染色过程中会变成红色的细菌。革兰氏染色法由丹麦细菌学家汉斯·克里斯蒂安·格拉姆于1884年发明，它将细菌分为两大类——革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。由于细胞壁的结构和组成不同，革兰氏染色法会将细菌染成品红色（或结晶紫，通常被称为蓝色）。格拉姆最初发明细胞染色技术，是因为他在柏林一家停尸房研究肺组织时，难以通过肉眼观察分离细菌。

虽然非常有效，但这四步流程相对简单：

将细菌培养物样本用加热法固定在载玻片上，然后用初染染料——结晶紫——进行冲洗。
将捕获剂——碘化物——施加到样品上，碘化物会与细胞膜内的结晶紫结合。

在这个阶段，革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌培养物由于都会被染成紫色，因此无法区分。然而，到了第三阶段，它们的区别就会变得明显：

使用酒精或丙酮对样品进行脱色处理，结果革兰氏阳性菌保持紫色，而革兰氏阴性菌则变为无色。
番红复染可确认两种细菌的状态。

微生物的颜色差异是由于脱色剂与细胞脂质相互作用造成的。在革兰氏阴性菌中，酒精/丙酮洗涤会去除内毒素脂多糖层（最外层细胞膜），从而洗去捕获剂的颜色，露出内部的肽聚糖层。（这类似于去除表皮，露出下面的真皮。）然而，在革兰氏阳性菌中，肽聚糖由多层组成，紫色会被包裹在其中。随后使用复染剂对两种细菌均有影响，但复染剂的颜色会被包裹的碘的深紫色有效掩盖，而在无色的革兰氏阴性菌中则清晰可见。

那么，污渍颜色和细菌种类为什么重要呢？

在医院等临床环境中，识别细菌对于确定感染的根源至关重要。根据美国疾病控制与预防中心 (CDC) 的说法，“革兰氏阴性菌在医疗机构中可引起包括肺炎、血流感染、伤口或手术部位感染以及脑膜炎在内的多种感染。”(1) 这是非常笼统的数据，因此让我们更详细地了解一种特定的革兰氏阴性菌：鲍曼不动杆菌。

不动杆菌是一种机会性致病菌，常在潮湿环境中滋生，其特征为“严格需氧、不发酵、营养要求不高、无动力、过氧化氢酶阳性、氧化酶阴性细菌”。(2 ) 在洁净室环境中，积水、不合格的管道、老化的软管、不洁净的水槽或排水管以及设备消毒不彻底，为革兰氏阴性菌的定植、繁殖和生长提供了理想的场所。而在研发或生产环境中，这会增加大肠杆菌、肠杆菌和生物膜的风险——而这些往往是导致制造商代价高昂的产品召回的先兆。

革兰氏阴性菌在临床环境中也会寻找潮湿环境，通过破坏保护性的表皮层来攻击粘膜和软组织。

一旦感染，这些细菌感染的人体组织会呈现出典型的“橙色皮肤”外观，随后出现透明水疱或充满液体的水泡。之后会发生组织坏死，如果不及时治疗，感染会扩散至全身，最终导致死亡。

此外，坏死并非接触这种革兰氏阴性菌的唯一潜在后果。血流感染和脑膜炎也可能发生。在如今大规模住院和重症监护室密集使用的时代，医院获得性肺炎（也称为呼吸机相关性肺炎，VAP）是另一种潜在的后果。在疫情持续蔓延的背景下，与关键生命支持设备相关的潜在致命细菌感染确实令人恐惧。

但是我们有抗生素可以治疗这类感染，对吧？是的，但正如美国疾病控制与预防中心（CDC）进一步指出的那样，鲍曼不动杆菌等病原体“对多种药物具有耐药性，并且对大多数现有抗生素的耐药性日益增强。这些细菌具有寻找新的耐药途径的内在能力，并且可以传递遗传物质，使其他细菌也产生耐药性。”(3) 事实上，正如论文《鲍曼不动杆菌：一种新兴的机会性病原体》的合著者艾奥菲·霍华德（Aoife Howard）进一步指出的那样，鲍曼不动杆菌菌株不仅具有多重耐药性，而且具有泛耐药性，因为“该生物体固有耐药机制的上调以及外源决定簇的获得，在该生物体成为多重耐药病原体的快速途径中发挥了关键作用。”(4)

因此，就这种特定的革兰氏阴性菌而言，我们面对的是一种毒性极强的坏死性病原体，它能巧妙地躲避我们现代的抗生素和抗菌药物。虽然这的确如此，但如果我们跳出固有思维，从更宏观的角度来看待问题，仍然有一些乐观的理由。我们知道革兰氏阴性菌等微生物具有很强的适应能力，但它们并非不可消灭。而且，我们既知道它们藏身何处，也知道如何消灭它们。克里斯托·M·布斯在《医药在线》撰文指出：“微生物存在于大多数环境中，包括土壤、水、植物、动物、温泉、深海、食物、饮料、皮肤和毛发。”(5) 它们很容易通过空气传播，或者通过接触物体表面或与他人接触而传播。毋庸置疑，医疗机构和污染控制环境都面临着同样的挑战。

因此，要了解如何根除这些细菌，首先要了解问题所在。布斯接着指出，通常情况下，“洁净室环境中80%到90%的正常微生物菌群都来源于人类。”(6) 而且，当个人卫生状况不佳，加上设施维护和/或清洁不力时，就为革兰氏阴性菌的滋生创造了绝佳条件。布斯继续说道：“在洁净室中发现革兰氏阴性杆菌时，通常存在积水或潮湿源。革兰氏阴性菌可能存在于供水系统、因消毒操作不当而附着在物体表面、积水中、潮湿的管道或软管中，以及水槽或排水管中。[…] 无菌操作技术不佳会导致污染扩散。”(7)

当然，要维持完全无菌的环境并非易事，因此一旦发现细菌污染，下一步就是确保进行妥善的补救——而这并非仅仅意味着大量喷洒消毒剂。本文前面讨论了细菌的结构以及其细胞壁内存在的内毒素（一类脂多糖）。当革兰氏阴性菌被季铵化合物等杀灭时，致热内毒素会从破裂的细胞中溢出，留下少量沸腾的有毒废物。