馬貫中 劉婕妤 王利云 張韜

摘要 從有腹瀉癥狀的免疫缺陷小鼠體內(nèi)分離出1株病原菌。對該分離菌株進行生化鑒定、16S rDNA測序和遷徙行為觀察。經(jīng)遷徙行為觀察發(fā)現(xiàn)，該菌在1.5%LB上呈現(xiàn)彌漫性生長，在0.5%、1.0%的LB平板上的未見遷徙現(xiàn)象。該菌在DHL平板上的菌落特點與沙門氏菌相似，通過沙門氏菌手工生化鑒定、ATB細菌鑒定及16S rDNA分子測序比對證實該菌為奇異變形桿菌。通過藥敏試驗發(fā)現(xiàn)，該菌株對喹諾酮類藥物敏感，抑菌圈直徑為18～20 mm，而對多數(shù)藥物中度敏感或不敏感。給腹瀉小鼠飼喂喹諾酮類藥物后，腹瀉癥狀明顯改善，發(fā)病率明顯下降。該研究結(jié)果為奇異變形桿菌引起的免疫缺陷小鼠腹瀉疾病的診斷和治療提供了參考。

關(guān)鍵詞 奇異變形桿菌;NYG小鼠;生化鑒定;動物試驗;遷徙行為

中圖分類號 S-852.61+2? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）13-0086-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.13.021

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Isolation， Identification and Medical Treatment of Proteus mirabilis in Immunodeficient Mice

MA Guan zhong， LIU Jie yu， WANG Li yun et al

（Animal Core Facility of Nanjing Medical University，Nanjing，Jiangsu 211166）

Abstract A strain of pathogen was isolated from immunodeficient mice with diarrhea symptoms. The isolated strain was identified by biochemical identification， 16S rDNA sequencing and migration behavior observation. Through the migration behavior observation， it was found that the isolated strain showed diffuse growth on 1.5% LB and no migration on 0.5% and 1.0% LB plates. The colony characteristics of this strain on DHL plate were similar to that of Salmonella sp. The isolated strain was confirmed as Proteus mirabilis by manual biochemical identification， ATB bacterial identification and 16S rDNA molecular sequencing comparison. The drug sensitivity test also showed that the strain was sensitive to quinolones， with the inhibition zone diameter of 18-20 mm. But it was moderately sensitive or not sensitive to a variety of drugs. After the diarrhea mice were fed with quinolones， diarrhea symptoms were significantly improved， the incidence was significantly reduced. This study results provided references for the diagnosis and treatment of diarrhea caused by Proteus mirabilis.

Key words Proteus mirabilis;NYG mice;Biochemical identification;Animal experiment;Migration behavior

奇異變形桿菌為無莢膜、無芽孢、有鞭毛和有菌毛的革蘭陰性桿菌，其廣泛分布于自然界、動物糞便、臨床標本以及人和動物的腸道內(nèi)，是導致人和動物感染的重要條件致病菌。當機體抵抗力下降時，可引起腦膜炎、腹膜炎、敗血癥、尿路感染和呼吸道感染[1-2]。近年來，奇異變形桿菌感染流行趨勢不斷擴大，關(guān)于豬[3]、狐貍[4]、鴿子[5]、貂[6-7]、大熊貓[8]、大黃魚[9]等動物及動物性食品[10-11]感染奇異變形桿菌的報道屢見不鮮，給人類和畜牧業(yè)發(fā)展帶來較大的經(jīng)濟損失。此外，該菌還可引起人類原發(fā)性或繼發(fā)性感染，也能造成人類食物中毒，其作為人畜共患傳染病病原，應(yīng)引起重視。

NYG小鼠為南京醫(yī)科大學醫(yī)藥實驗動物中心自主研發(fā)建立并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高度免疫缺陷模型鼠，通過CRISPR-Cas9技術(shù)直接在NOD小鼠上敲除Prkdc及IL2RG基因，是目前免疫缺陷程度最高、最適合人源細胞移植的工具小鼠。因為該小鼠背景單一、異種移植成活率高、比NOD-scid小鼠壽命更長的特點，所以它具有廣泛的應(yīng)用前景和研究等領(lǐng)域。

2019年8月，NYG小鼠在正常飼養(yǎng)過程中發(fā)生水樣腹瀉為主要特征的急性傳染病，病死率為100%。在病后3～4 d出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，初期死亡率低，為0.6%，14 d后開始出現(xiàn)大面積發(fā)病并死亡，發(fā)病率高達42.3%。筆者從送檢小鼠體內(nèi)分離出一株致病菌，通過生化鑒定以及16S rDNA基因序列分析，鑒定為奇異變形桿菌。通過藥敏試驗，發(fā)現(xiàn)該菌對喹諾酮類藥物敏感。 由于該菌在DHL平板上生長形態(tài)和部分生化指標與沙門氏菌相同[12]，常常會被誤判為沙門氏菌，給動物生產(chǎn)和使用單位帶來不應(yīng)有的損失。盡管國家標準（GB 14922—2001）并未將其列為SPF級實驗小鼠的必檢項目，但仍需指出的是該菌為條件致病菌，一旦攜帶者受不良條件的影響或外來因素的刺激，可能引發(fā)傳染病，造成嚴重后果[13]。另外，該菌對人畜均易感，迅速準確的診斷、檢測和治療對于控制該病的流行顯得尤為重要。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 動物來源。16周齡ICR哨兵小鼠2只、8周齡NYG發(fā)病小鼠2只，均來自南京醫(yī)科大學江蘇省醫(yī)藥實驗動物中心。

1.1.2 試劑。血平板、革蘭氏染色試劑盒均購自上?？片敿挝⑸锛夹g(shù)有限公司;膽硫乳瓊脂培養(yǎng)基（DHL）、卵黃甘露醇高鹽瓊脂（SP）培養(yǎng)基、生化鑒定試劑均購自北京陸橋生物試劑有限公司;ID 32E購自法國梅里埃公司;香柏油（國藥）;生理鹽水（自配）;飽和食鹽水（自配）;ELISA檢測試劑盒購于X-Press Bio;DNA提取試劑盒、dNTP、rTaq DNA聚合酶、MgCl2、10×Buffer、DNA DL2000 Marker等購自Tiangen公司。

1.1.3 試驗耗材與儀器。試驗耗材有手術(shù)器械、棉簽、載玻片等;試驗儀器有光學顯微鏡（Olympus）、移液器（Thermo）、ATB細菌鑒定儀（梅里埃）、生化培養(yǎng)箱（SPX-150BS）、PCR儀（Eppendorf）、凝膠成像系統(tǒng)（BIO-RAD）、電泳儀（北京六一）等。

1.1.4 細菌標準菌株。沙門氏菌（Salmonella spp.）和金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）購自中國藥品生物制品檢定所;木糖葡萄球菌（Staphylococcus xylose）為南京醫(yī)科大學醫(yī)藥實驗動物中心提供。

1.1.5 診斷血清。沙門氏菌診斷血清購于寧波天潤生物藥業(yè)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 動物處理。采集哨兵小鼠血清，用于抗體檢測;哨兵鼠與NYG小鼠處死，無菌操作，取腸內(nèi)容物，在血平皿、DHL平皿、SP平皿上劃線培養(yǎng)，用于細菌檢測;腸道內(nèi)容物鏡下觀察，用于寄生蟲檢測。

1.2.2 細菌檢測。

1.2.2.1 細菌培養(yǎng)。將DHL平皿、血平皿、SP培養(yǎng)皿置于37 ℃生化培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)16～24 h，挑取疑似病原菌菌落用于分純傳代培養(yǎng)。

1.2.2.2 形態(tài)鑒定。對培養(yǎng)16～18 h的菌株進行菌落形態(tài)觀察。

1.2.2.3 革蘭氏染色。無菌挑取菌落，均勻涂抹于雙蒸水中，采用革蘭氏染色方法進行鑒定。

1.2.2.4 生化鑒定。對疑似病原菌進行手工生化與ATB細菌鑒定儀交叉鑒定。

1.2.2.5 血清凝集試驗。采用玻片法，用接種環(huán)挑取沙門氏菌（購自中國藥品生物制品檢定所的標準菌株）及疑似病原菌，分別與沙門氏菌診斷血清及生理鹽水混勻，上下?lián)u動玻片數(shù)次，1～3 min后觀察結(jié)果。

1.2.2.6 PCR檢測與16S rDNA測序。采用細菌基因組DNA試劑盒提取細菌DNA，使用通用引物進行PCR擴增，對PCR產(chǎn)物進行測序鑒定。

（1）總DNA模板的提取。從平板上挑取少許單菌落，移入5 mL LB液體培養(yǎng)基中，37 ℃擴大培養(yǎng)16～18 h。從試管中吸取1 mL菌液，離心收集菌體，使用DNA抽提試劑盒抽提細菌的基因組DNA。

（2）PCR擴增。使用通用引物[10]對16S rDNA進行PCR擴增，擴增產(chǎn)物送交南京金斯瑞生物科技有限公司測序。測序結(jié)果在GenBank數(shù)據(jù)庫中進行Blast比對，使用MEGA軟件對相近序列進行同源性分析，并構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。

1.2.2.7 藥敏試驗。制備0.5麥氏菌懸液，均勻涂布于MH培養(yǎng)基上，5 min后將藥敏片均勻貼服于培養(yǎng)基上，每皿5個藥敏片，15 min后將貼服于藥敏片的培養(yǎng)基放入37 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24 h，觀察結(jié)果。

1.2.2.8 遷徙行為的檢測。制備0.5麥氏菌懸液，將NJDWZY1.1點種在血平皿，瓊脂濃度分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的LB平板上，37 ℃培養(yǎng)20 h，每小時觀察并記錄其遷徙距離。

1.2.2.9 動物用藥試驗。根據(jù)藥敏試驗結(jié)果與文獻報道，選用50 μg/mL環(huán)丙沙星對發(fā)病房間內(nèi)動物進行區(qū)域性給藥，用藥7 d后發(fā)病率與死亡率明顯降低，發(fā)病率由用藥前的42.3%下降到9.6%，病死率未見異常，均為100%，持續(xù)給藥14 d后發(fā)病率下降到0。

1.2.3 抗體檢測。由于NYG小鼠為高度免疫缺陷小鼠，只能通過對哨兵鼠血清進行抗體檢測，從而間接的達到NYG小鼠檢測的目的。

1.2.4 寄生蟲檢測。將腸內(nèi)容物溶于生理鹽水與飽和食鹽水中，顯微鏡下觀察蠕蟲、線蟲、鞭毛蟲、纖毛蟲等寄生蟲體。

2 結(jié)果與分析

2.1 細菌檢測

2.1.1 菌落形態(tài)。37 ℃ DHL平皿培養(yǎng)16～18 h后，可見中間黑心、四周扁平、無色透明的菌落，分純培養(yǎng)，命名為NJDWZY1.1，如圖1A所示。血平皿上生長良好，約0.5 cm大小菌落，表面光滑濕潤、不溶血、半透明、有黏性的菌落，可見遷徙生長現(xiàn)象，分純培養(yǎng)，命名為NJDWZY1.2，如圖1B所示。SP 平皿上生長良好，約0.1 cm大小菌落，表面光滑，呈現(xiàn)淡黃色小菌落，分純培養(yǎng)，命名為NJDWZY1.3，如圖1C所示。

2.1.2 革蘭氏染色。對分離菌株進行革蘭氏染色，NJDWZY1.1與NJDWZY1.2結(jié)果均為陰性短桿菌，見圖2A、B;NJDWZY1.3結(jié)果為陽性球菌，見圖2C。

2.1.3 手工生化鑒定。由于DHL平皿上菌落有黑心，觸酶試驗為陽性，革蘭氏染色為陰性短桿菌，疑似沙門氏菌，對其進行手工鑒定，鑒定結(jié)果見表1。結(jié)果表明，排除掉沙門氏菌的可能，需要對該菌進一步生化與PCR鑒定。SP平皿上菌落呈淡黃色，革蘭氏染色為陽性球菌，疑似金黃色葡萄球菌，對其進行手工生化鑒定，結(jié)果見表2～3。結(jié)果表明，排除金黃色葡萄球菌的可能，對其進行進一步生化鑒定。

2.1.4 血清凝集試驗。以沙門氏菌為陽性對照，對疑似沙門分離菌的NJDWZY1.1進行補充鑒定，結(jié)果見表4。

2.1.5 ATB細菌鑒定儀生化反應(yīng)。根據(jù)儀器使用要求，對NJDWZY1.1、NJDWZY1.2與NJDWZY1.3制備菌懸液進行生化反應(yīng)，其中NJDWZY1.1與NJDWZY1.2結(jié)果相同，為奇異變形桿菌，T值為1.0，見表5。NJDWZY1.3鑒定結(jié)果為不可接受的鑒定，對其進行PCR鑒定。

2.1.6 PCR擴增與16S rDNA測序。

2.1.6.1 PCR擴增。采用PCR方法對分離菌進行擴增。PCR產(chǎn)物在1%瓊脂糖凝膠電泳分析結(jié)果表明，陽性對照與分離菌均擴增到目的條帶，空白對照未見條帶，不存在非特異性條帶。與Marker相比，PCR擴增產(chǎn)物片段大小約1 450 bp（圖3），與預期結(jié)果相一致。

2.1.6.2

16S rDNA測序。將分離菌的PCR產(chǎn)物送檢測序，結(jié)果在 NCBI GenBank 數(shù)據(jù)庫中進行 BLAST 比對分析，發(fā)現(xiàn)NJDWZY1.1與NJDWZY1.2分離菌與其同源性最高的序列均為奇異變形桿菌，同源性均在 99%以上，確定該2株分離菌為同一菌株，為奇異變形桿菌，為此次分離的致病菌。NJDWZY1.3鑒定為腐生葡萄球菌，排除金黃色葡萄球菌的可能。

2.1.6.3 進化樹分析。將分離的奇異變形菌株16S rDNA基因序列與從GenBank數(shù)據(jù)庫中獲得的變形桿菌屬細菌及質(zhì)檢中常見細菌進行統(tǒng)計和聚類分析，結(jié)果見圖4。從圖4可以看出，分離菌株與奇異變形桿菌的同源性在99%以上。

2.1.7 藥敏試驗結(jié)果。根據(jù)CLSI（2018年）頒布抗菌藥物體外藥敏試驗判定標準，利用不同種類的抗生素檢測該分離株的藥敏特性，敏感度根據(jù)抑菌圈直徑的大小來判斷。結(jié)果顯示，在測定的30種常用藥物中，該菌株對諾氟沙星、氧氟沙星、環(huán)丙沙星等喹諾酮類藥物敏感，抑菌圈直徑為18～20 mm;該菌株對復方新諾明與頭孢氨芐中度敏感，而對大環(huán)內(nèi)酯類、多肽類、β-內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類等多種藥物不敏感（表6）。

2.1.8 遷徙行為結(jié)果分析。NJDWZY1.1在血平皿，瓊脂濃度分別為2.0%、2.5%的 LB平板上呈現(xiàn)周期性向四周遷徙運動，形成多圈同心圓環(huán)，在1.5%LB上呈現(xiàn)彌漫性生長，在0.5%、1.0%的LB平板上未見遷徙現(xiàn)象，結(jié)果見圖5。

2.1.9 動物用藥試驗。對房間內(nèi)93籠小鼠用藥，持續(xù)給藥7 d后，小鼠狀態(tài)得到明顯改善，死亡數(shù)量較用藥前明顯減少;經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)有9籠小鼠發(fā)病并死亡，持續(xù)給藥超過7 d未見小鼠死亡（表7）。

2.2 抗體檢測 采用ELISA方法對哨兵鼠的泰澤病原體、鼠肝炎病毒、輪狀病毒、呼腸孤病毒、小鼠腺病毒進行檢測，結(jié)果見表8。

2.3 寄生蟲檢測

將腸道內(nèi)容物溶于生理鹽水中，用于檢測鞭毛蟲、阿米巴變形蟲與纖毛蟲;將腸道內(nèi)容物溶于飽和食鹽水中，用于檢測線蟲，結(jié)果見表9。

3 討論

該試驗中在DHL平板上分離的菌落特點與沙門氏菌相似，故在此次檢測中最初誤判為沙門氏菌，但通過沙門氏菌手工生化鑒定，排除了沙門氏菌的可能。經(jīng)過進一步的生化鑒定，初步判定為奇異變形桿菌。在SP平板上分離菌落與金黃色葡萄球菌相似，經(jīng)過生化鑒定與PCR鑒定判定為腐生葡萄球菌，排除了金黃色葡萄球菌的可能。由于NYG小鼠在常規(guī)監(jiān)測中檢出了腐生葡萄球菌，所以認為腐生葡萄球菌不是此次發(fā)病的致病菌。

通過對細菌中16S rDNA序列分析比較來對細菌進行鑒定已經(jīng)是國際上通用的鑒定技術(shù)[14]，一般認為同源性為99%～100%，判定為同一個種，97%～99%的同源性即判定為同一個屬，根據(jù)此標準，對此次致病菌的16S rDNA進行測序并比對結(jié)果表明，該菌與奇異變形桿菌的同源性高達100%，故該分離菌株可鑒定為奇異變形桿菌。

在現(xiàn)代臨床醫(yī)學檢驗中，檢驗工作的儀器化、電腦化、智能化、快速化是其中的一個發(fā)展方向，微生物檢驗也不例外。該試驗中使用的ATB細菌鑒定儀是一臺在微量生化反應(yīng)環(huán)節(jié)實現(xiàn)電腦自動化的儀器，由于在制備菌懸液濃度、加樣等操作過程中存在人為原因與系統(tǒng)誤差，會出現(xiàn)ATB鑒定結(jié)果與手工結(jié)果不符現(xiàn)象[15-16]，所以通過PCR方法對該菌進一步診斷，確定為奇異變形桿菌。此次檢測中ATB鑒定結(jié)果與PCR鑒定結(jié)果相一致，最終該菌鑒定為奇異變形桿菌。ATB細菌鑒定儀試劑在樣品的制備與加樣過程中，在顏色比對過程中存在人為因素造成的誤差，而PCR方法具有反應(yīng)快速、靈敏度高、成本低、假陽性等特點，所以需要生化與PCR交叉鑒定來最終確診。

抗生素自發(fā)現(xiàn)以來，拯救了無數(shù)生命，但隨著抗生素越來越多被不合理使用，它們正在迅速失去效力，而此種現(xiàn)象被人們稱為耐藥性。現(xiàn)今耐藥菌株出現(xiàn)的速度遠遠超過了抗生素的研發(fā)速度[17]，近年來，由于廣譜抗菌藥物的廣泛大量使用，奇異變形桿菌的耐藥性日益嚴重，不斷誘導出新的耐藥菌株。此次藥敏試驗發(fā)現(xiàn)在常用的30種抗生素中，有11種抗生素完全耐藥、藥敏直徑為0 mm，14種抗生素不完全耐藥，2種抗生素中度敏感，3種抗生素高度敏感。在11種完全耐藥的抗生素中，涉及大環(huán)內(nèi)酯類抗生素2種，100%耐藥;多肽類抗菌素2種，100%耐藥;林可胺類抗菌素1種，100%耐藥;頭孢菌素類抗菌素1種，12.8%耐藥;β-內(nèi)酰胺類抗菌素2種，60%耐藥;四環(huán)素類抗菌素2種，75%耐藥。該分離菌株的藥敏試驗結(jié)果與已有報道[18-20]的藥敏試驗結(jié)果相差較大，這提示該地區(qū)這幾種抗生素已不適用于治療由奇異變形桿菌引起的各種感染，而喹諾酮類藥物敏感率為100%，可作為該地區(qū)的臨床經(jīng)驗用藥和臨床首選用藥。南京醫(yī)科大學醫(yī)藥實驗動物中心在選用喹諾酮類藥物治療后，小鼠的發(fā)病率呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。用藥14 d后，已無死亡現(xiàn)象，籠盒內(nèi)可見成型糞便，死亡率由用藥前的42.3%下降到0，已有效控制了該疾病的發(fā)展。該病在發(fā)病初期零星發(fā)生，持續(xù)14 d后開始大量暴發(fā)，從0.4籠/d死亡劇增到13籠/d，給藥2 d后死亡率出現(xiàn)明顯下降，達到9籠/d，可見通過飲水飼喂的藥物已發(fā)揮作用。持續(xù)給藥7 d后死亡率持續(xù)下降，達到0.3籠/d，持續(xù)給藥14 d后未見發(fā)病動物。持續(xù)給藥21 d后停藥，停藥7 d又出現(xiàn)復發(fā)現(xiàn)象，出現(xiàn)1籠死亡，又繼續(xù)給藥，未見發(fā)病。該病從發(fā)病到暴發(fā)需要14 d的潛伏期，在潛伏期給予藥物治療可以很好地控制該病的發(fā)展。持續(xù)給藥21 d后有復發(fā)現(xiàn)象，說明環(huán)丙沙星僅能抑制該菌，但不能有效殺滅或只有持續(xù)給藥才能殺滅該菌，這需要在后續(xù)延長給藥的治療中證實。該試驗中發(fā)病動物多為生產(chǎn)后的雌性小鼠，可能為妊娠和生產(chǎn)壓力對小鼠腸道屏障產(chǎn)生損害，從而受到奇異變形桿菌的入侵和感染[21]。

奇異變形桿菌的遷徙行為有2種形態(tài)，即VC型與CGC型。其中，VC型細菌產(chǎn)生大量酸性物質(zhì)，阻礙細菌生長，而CGC型菌體鞭毛變長變密，由于趨化作用，細菌向外部擴散生長。因此，奇異變形桿菌是處于這2種狀態(tài)變化中生長[22-23]。NJDWZY1.1的遷徙距離隨著培養(yǎng)試劑的延長而增加，其中血平皿最先達到閾值，然后依次為瓊脂濃度2.0%、2.5%、1.5%的LB平皿，在4、7～8、10與12 h遷徙速度最快，有4個峰值，在這幾個時間段應(yīng)該處于CGC型狀態(tài)，其余時間段處于VC型狀態(tài)。在瓊脂濃度0.5%與1.0%的LB平皿上未見明顯的遷徙現(xiàn)象，其原因可能是0.5%與1.0%的LB平板表面水分含量高，有助于酸性代謝產(chǎn)物的擴散，導致未見遷徙現(xiàn)象。該試驗中的遷徙行為與文獻報道[24]差別較大，可能是由于不同菌屬造成的。奇異變形桿菌通過遷徙行為有效提高了其抵抗力和致病力，而此次分離的奇異變形桿菌對NYG小鼠具有較強的致病性。

引起小鼠腹瀉的原因多種多樣，主要分為飼養(yǎng)環(huán)境的改變與病原體的感染。由于試驗用小鼠飼養(yǎng)在屏障環(huán)境中，所以季節(jié)的變化已不是造成該小鼠腹瀉的主要因素，著重檢測了引起小鼠腹瀉的病原體，主要分為病毒、細菌與寄生蟲。輪狀病毒感染通常表現(xiàn)在幼崽腹瀉，成年小鼠一般不會發(fā)生，而油毛效應(yīng)是呼腸孤病毒感染的典型特征，根據(jù)以上特征可初步排除，而泰澤病原體[25]一般為陰性感染，且持續(xù)時間較長，但為預防漏檢，該試驗依然對其抗體進行了檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血清中抗體均為陰性。對寄生蟲的檢測應(yīng)著重考慮鞭毛蟲、纖毛蟲、阿米巴變形蟲與線蟲發(fā)現(xiàn)分別檢測了2只發(fā)病NYG小鼠與未見癥狀的哨兵鼠，通過鏡檢均未發(fā)現(xiàn)目標蟲體。在病毒與寄生蟲均排除的情況下，著重考慮細菌感染的因素。在此次檢測中，由于哨兵鼠一直未表現(xiàn)出腹瀉癥狀，因此僅對NYG發(fā)病鼠采樣，最終檢測到引起此次發(fā)病的致病菌為奇異變形桿菌。對于NYG小鼠，因為其高度免疫缺陷性，有其特殊性，極易引起各種病原體與條件性病原體的感染，因此在飼養(yǎng)管理等方面應(yīng)該更加嚴格。

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