使用裸鼠的同行们对牛棒状杆菌一定都不陌生，这种亲脂性革兰氏阳性棒状杆菌感染裸鼠后可使动物皮肤出现鳞状皮屑，即角化过度性皮炎或弥漫性鳞屑皮炎，且牛棒状杆菌极强的传染性、超高的发病率和难以彻底清除的特性使得动物设施管理者们头痛不已。

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牛棒状杆菌感染

角化过度性皮炎的相关报道最早出现于1976年，后来证实是牛棒状杆菌感染，之后世界各地的动物设施中爆发了多起牛棒状杆菌感染事件，我国也不例外，许多设施也发生过牛棒状杆菌的感染。

动物感染牛棒状杆菌后会经历约一周的潜伏期，随后部分动物会出现上述角化过度性皮炎，症状出现一到两周后消失，但细菌可长期定植于包括裸鼠在内的多种免疫缺陷小鼠和无毛鼠的皮肤中。

此外，动物还会出现脱水、体重下降、新生仔鼠死亡率增加等健康问题，有毛的免疫缺陷鼠感染后的症状还包括脱毛。但即使是裸鼠，也并非所有动物都会出现临床症状。
 

Dole等人在2017年的一份有关牛棒状杆菌感染的研究中发现，与1995年的实验相比，现如今的研究中，很少有小鼠出现临床症状，这可能是因为菌株经过多年的连续传代后毒性减弱，或者因为在最近的研究中没有必要的使动物产生临床症状的诱因。这也提示我们牛棒状杆菌有可能会以一种更隐蔽的方式影响我们的研究。
 

组织病理学检查可观察到棘皮层和角质层增厚、巨噬细胞和中性细胞浸润等现象。尽管裸鼠感染牛棒后出现皮屑的症状仅维持1-2周，但细菌会持续存在伴随终生。
 

在免疫健全小鼠中，牛棒仅能导致动物出现一过性感染，尚未见持续感染的报道。

                   A：接种牛棒一周后出现少量皮屑
                   B：牛棒感染后出现大量皮屑
                   C：未感染小鼠无皮屑对照
                   D：未感染小鼠微量皮屑对照

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对研究的影响

除了对动物本身的健康状况有不良影响外，牛棒感染对研究的影响也不容忽视，包括：

动物对受试药物耐受性变差，毒性增强；

减缓异种移植肿瘤生长速度，降低肿瘤接种成功率；

对化疗敏感性增加等。

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可能的传染源

免疫缺陷鼠感染牛棒状杆菌后，感染是长期持续的，因此所有感染的小鼠，包括那些从未出现症状的小鼠，都可以将细菌传播给未感染的小鼠。
 

牛棒状杆菌可以在皮屑、物品表面长期驻留，并可通过空气传播。发生感染的设施中，笼盒、成像系统、地板表面、换笼工作台、游标卡尺、水槽、键盘、门把手、手套等都可能被污染，并成为传染介质。
 

人源肿瘤异体移植模型（PDX）的移植物也是一个重要的传染源，根据美国IDEXX实验室公布的生物源性材料的检测结果，有4.1%的样本中检出牛棒状杆菌。Charlers River实验室2013-2015年间接收了21个设施约400份生物源性材料，从其中4个设施的样本中检测到12.3%牛棒阳性结果。

IDEXX实验室检测的人源生物制品的微生物携带情况

有研究者从实验动物设施工作人员的鼻咽拭子中持续检测到牛棒。尽管到底是动物传染给人的，还是人传染给动物的尚无定论，但可以肯定的是，工作人员作为牛棒的携带者，也是一种可能的传染源。
 

尽管每个发生感染的设施的管理者都希望能准确找到传染源，以期能在以后的工作中做到精准防控，但很多情况下，传染来源是难以查明的。

04
诊断和检测

日常观察对及时发现感染非常有帮助，但也有部分动物设施管理者在观察到动物出现大量皮屑后就诊断为牛棒感染，这是不可靠的。

观察到动物出现皮屑时应及时采集皮肤拭子样本送检以确认是否有感染，检测方法以培养法和PCR法最常用，组织病理学也可作为辅助手段为诊断提供帮助。

样本采集时使用无菌棉签稍用力地擦拭动物背部或其他有症状的部位的皮肤，或取动物新鲜粪便送检，将样本接种到哥伦比亚血琼脂培养基上，于37℃条件下培养24-48小时后可分离出牛棒状杆菌。

PCR法除了可以检测皮肤拭子、粪便外，还可用于环境拭子样本、通风口粉尘、PDX组织及培养液等样本的检测，且其敏感性高于培养法，检测周期也更短。

由于无症状感染的存在，以及一旦感染后彻底清除的难度较大，预防和监测成本远低于发现感染后再清除。

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清除

Manuel等人报道了一套方案，可通过设置日常监测方案定期（每周）检测笼架通风口粉尘，发现阳性结果后通过采集笼盒通风口粉尘做PCR检测快速识别感染的笼盒、移除阳性笼盒并将未感染动物转移到洁净环境的办法来控制感染的扩散。详细操作步骤可参考下图：

当感染已经扩散，也可扑杀感染群体，通过胚胎移植等办法重新净化珍贵品系的动物。

Manuel等人还介绍了一种无菌操作技术可以清除已经感染牛棒状杆菌的PDX模型肿瘤组织中的细菌。操作由2人配合，一人在感染房间内无菌操作取材，另一人在未感染房间内进行肿瘤细胞的传代接种。用这种办法他们成功清除了PDX荷瘤鼠上的牛棒，还成功完成了480只裸鼠肿瘤传代。

环境的消毒处理与感染动物的处理同样重要，如果未能彻底清除环境中的细菌，感染将很快卷土重来。汽化过氧化氢是一个证实有效的消毒方法。

各种治疗策略，包括阿莫西林治疗饮食，青霉素-链霉素局部喷雾剂和预防性抗生素给药对控制感染的效果十分有限，不推荐用于牛棒状杆菌的清除。

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预防

对于牛棒状杆菌感染的预防，最有效和直接的措施是对所有具有潜在牛棒携带/感染风险的物品进行检测或有效杀菌，确认阴性后才可进入设施。其中风险最高的是新购入的免疫缺陷小鼠及无毛鼠和PDX肿瘤组织样本等生物源性材料。

而对无法确定其是否感染或携带牛棒的生物源性材料，百济神州的黎明结合自己在动物设施管理的经验提出了一套行之有效的办法：

设定一个专门的负压饲养间作为潜在污染源操作间，并将相关操作集中在生物安全柜中进行；

肿瘤异种移植操作必须在无牛棒污染的房间中并遵循特定的无菌操作流程进行；

肿瘤移植后的荷瘤鼠除了加强日常观察，还必须在12d、26d采样检测确认有无牛棒感染。

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一定是牛棒状杆菌吗？

在临床上，除了牛棒状杆菌会导致动物出现角化过度性皮炎外，还有许多感染因子也会出现相似症状。

2012年M. Russo等人报道了一例因木糖葡萄球菌感染导致的弥漫性鳞屑皮炎；

2018年IDEXX公司报道发现了一种新的棒状杆菌感染NOG和NSG小鼠后也出现了角化过度性皮炎和死亡，裸鼠感染后出现皮肤变厚的症状；

我国的第三方检测机构苏州西山生物技术有限公司在检测中也发现木糖葡萄球菌、科氏葡萄球菌、头葡萄球菌等细菌感染也可导致动物出现角化过度性皮炎。

头葡萄球菌感染导致的角化过度性皮炎

除了感染因子外，相对湿度过低、营养问题也与角化过度性皮炎有关。

建议

虽然国标中目前还没有将牛棒状杆菌列为必须排除病原微生物，但考虑到该菌的危害和极强的传播性，在使用免疫缺陷动物及开展PDX相关实验的设施中最好能建立控制其进入和传播的方案。

参考文献

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[2] Dole V S ,  Henderson K S ,  Fister R D , et al. Pathogenicity and genetic variation of 3 strains of Corynebacterium bovis in immunodeficient mice.[J]. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science Jaalas, 2013, 52(4):458.

[3]Christopher A Manuel Umarani Pugazhenthi Shannon P Spiegel And Jori K Leszczynski. Detection and Elimination of Corynebacterium bovis from Barrier Rooms by Using an [4]Environmental Sampling Surveillance Program[J]. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science: JAALAS, 2017, 56(2):202.

[5] 黎 明. 实验动物设施中牛棒状杆菌感染的防治策略[J]. 实验动物与比较医学, 2020, 40(3): 252.

[6] Christopher A Manuel Umarani Pugazhenthi Shannon P Spiegel And Jori K Leszczynski. Detection and Elimination of Corynebacterium bovis from Barrier Rooms by Using an Environmental Sampling Surveillance Program[J]. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science: JAALAS, 2017, 56(2):202.

[7] Manuel CA, Pugazhenthi U, Leszczynski JK. Surveillance of a ventilated rack system for Corynebacterium bovis by sampling exhaust-air manifolds[J]. J Am Assoc Lab Anim Sci, 2016, 55(1):58- 65.