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二、鼠疫菌的分类
鼠疫菌在细菌分类学上的位置，自该菌发现以来变化较大，我国医学界仍采用1970年国际命名委员会的小组委员会的决定进行分类。鼠疫菌在微生物分类学上隶属：细菌域、绿菌门、原生菌纲、真菌目（OMey Eubactedales）、肠杆菌科（Family Enterobacteriacceae）、耶尔森氏菌属（GenusYersinia）。本属中的致病性的细菌除鼠疫杆菌外，还有假结核杆菌（Yersinia pseudotuberculosis）和小肠结肠炎杆菌（Yersinia enterocolitica）；条件致病性或非致病性的耶尔森氏菌有：弗氏耶尔森氏菌（Y.ferderiksenii）、中间耶尔森氏菌（Y.intermedia）、克氏耶尔森氏菌（Y.kristensenii）、伯氏耶尔森氏菌（Y.bercovieri）、莫氏耶尔森氏菌（Y.aretii）、罗氏耶尔森氏菌（Y.rohdei）、阿氏耶尔森氏菌（Y.aldovae）、鲁氏耶尔森氏菌（Y.ruckeri）。
其中假结核杆菌和小肠结肠炎杆菌为人类肠道致病菌，属于自愈性疾病。这两种杆菌在进入哺乳动物肠道内之前，自由地生活于自然界潮湿、较寒冷的环境和食物中。代谢特点受周围环境调节，运动性25℃最强，37℃甚至停止。大多数野生动物是无症状的病原携带者，引起的感染病灶是特有的肠系膜淋巴结炎。在临床症状上类似于阑尾炎及伤寒症状。由于在自然进化过程中获取了低温下繁殖的优势，过去感染发病多集中于冬春季节。但近年来随着冰箱在家庭和餐饮业中的普遍使用，在西方发达国家，由这两种肠道致病菌引起的胃肠炎和严重腹泻比痢疾还多，被视为新型的肠道致病菌。DNA杂交试验显示，耶尔森氏菌与其他肠杆菌科各菌属的同源性为10%~32%。该菌属DNA的G+C含量为46.0%~46.5%。根据DNA—DNA杂交结果，鼠疫杆菌、假结核杆菌和小肠结肠炎杆菌之间的同源性为60%~95%。都含有一个70kb的毒力质粒，赋予了它们在宿主淋巴组织内生存和繁殖的本能，它编码的Yop毒力子是一个完整的系统，可将细胞外的细菌直接向细胞内注入细菌效应子蛋白，消除免疫反应相关细胞的防御功能，破坏细胞间的信息传递，甚至诱导细胞凋亡。
值得注意的是，1980年Bercovier等利用DNA杂交及C+C（鸟嘌呤+胞嘧啶）含量两个分子水平的方法，对5株假结核菌、13株鼠疫菌、7株小肠结肠炎杆菌进行仔细研究。结果鼠疫菌和假结核菌无论是DNA杂交实验或C+C含量都看不出种间水平的差异。因此Bereovier等认为两者应属同一种的两个亚种。由于假结核菌命名在先，因此鼠疫菌应属于假结核菌的一个亚种。学名应为假结核耶尔森氏菌鼠疫亚种Y.pseudotuberculosis pestis，而假结核菌的学名则应为假结核菌指名亚种Y.pseudotubereulosis pseudotuberculosis，这两个新的命名得到分类细菌学国际委员会的承认。
但是Bercovier等也考虑到虽然从自然分类学角度，上述新的命名是正确的。但从医学角度来看两者对人的致死率、传播方式、临床症状等都有重大差异，因此主张沿用鼠疫菌的分类学名：鼠疫菌Y.pestis。
1983年Williams也提出警告：如对鼠疫菌和假结核菌使用新的命名，则应避免任何形式的编号，更不能漏掉亚种名称，以免造成培养物的使用、运送、转让过程中的不测事件的发生。我们也认为鼠疫菌的学名，从学术界仍沿用统一的鼠疫菌（Y.pestis）为稳妥。
利用鼠疫菌的全基因组芯片研究鼠疫菌和假结核菌间的进化关系，发现鼠疫菌有11个基因在假结核菌中存在缺失或不可逆性突变，其中4个基因与起源过程有关，这11个基因还包括编码维生素B12受体和昆虫毒素sepC的基因；古老型、中世纪型和东方型菌株的点阵表现出很明显的多样性，鼠疫菌中16个不同基因被鉴定出来；有58个基因属于特定的几种假结核菌，包括高致病毒力岛、3个假基因的自发转座子和数个可能的昆虫毒素及溶血素。O抗原基因簇和2个假设的鞭毛操纵子之一在与假结核菌间具有高度的可变及其多样性。
第五节 鼠疫菌的生物学特性
微生物鉴定自动化方法，包括（1）临床微生物鉴定系统。（2）气液色谱分析，鉴定厌氧菌和分枝杆菌，多用于研究。（3）核酸杂交，多用于研究。（4）化学发光技术，可鉴定一些细菌少数分枝杆菌属和一些真菌。20世纪80~90年代发展迅速，并广泛用于临床。1985年第一台自动化细菌分析仪器Vitek—AMS进入中国并成功使用。1999年底法国梅里埃公司推出VITEK2系统，从接种物稀释、密度计比较及卡冲填和封卡等步骤均实现了全自动化。目前已有多种微生物自动鉴定及药敏测试系统问世，如VITEK—Auto Microbic System（AMS）、PHOENIXTM、MicroScan、Sensititre、ABBott（MS—2 System）、AUTOBACIDXSystem等。这种自动化系统具有先进的微机系统，广泛的鉴定功能，适用于微生物实验室、卫生防疫和商检系统，主要功能包括细菌鉴定、细菌药物敏感性试验及最低抑菌浓度（MIC）的测定等。其准确性和可靠性均已大大提高。但真正应用于鼠疫菌方面的鉴定很少。
一、鼠疫菌的形态与染色
典型的鼠疫杆菌短而粗，两极浓染，两端钝圆，几乎呈卵圆或椭圆形，菌体长1.5~1.8μm，宽0.5~0.7μm，但也有学者认为长1~2μm，宽0.3~0.7μm。有荚膜、无鞭毛、无芽孢，普通染料均易着色，革兰氏染色阴性。
自然染疫动物（包括跳蚤）或鼠疫患者及其尸体的新鲜材料所作涂片标本一般均能检出典型的鼠疫杆菌，常单独存在。或成双排列，或呈群聚，或3个以上杆菌相连成短链（后者较少见），亦可能在吞噬细胞内发现，但在流行延长时也可在迁延性鼠疫患者，或结节型动物鼠疫的标本上看见球状或其他不典型形态。也有人说能在急性腺肿初期或在腐败尸体上见到革兰氏阴性大球菌状的退化型。
鼠疫菌在不同人工培养基上培育菌落及形态不同。一般固体培养基上亦多呈球杆状，着色较均匀，两极浓染常不很明显或竟无两极浓染；但自肉汤培养物或斜面凝结水所作标本则能见到两端浓染比较典型的鼠疫杆菌，且常形成短链或长链。至于荚膜则一般幼稚培养物内均能见到，陈旧培养则呈多形态，或如肿胀的球状、棒状、双球状、哑铃状、酵母状等。间亦有残坏形者，常为肿胀椭圆的空泡。若将陈旧培养物移植于富有营养的新鲜培养基内孵育24~48h又能恢复其原来的形态。另外将鼠疫杆菌培养在含有3%~4%的食盐肉汤或琼脂上经24~48h后均能诱发衰颓形态；在涂抹标本上每现种种不成菌形的特殊体，或如球状，或为不易着色的“菌影”，并有棒状、线状、酵母状等形状，这是本菌的特征。
鼠疫杆菌在动物体内能形成真正性的荚膜，37℃时在培养基上生长的菌体周围可形成黏稠性的“封套”。但一般认为幼稚培养物具有荚膜。用Hiss染色法可证明荚膜物质之存在（首先配制结晶紫酒精饱和液5ml加蒸馏水95ml作为染液，自然或加热干燥后再用20%的硫酸铜作为洗液，即可镜检）。荚膜在37℃时弱酸性的湿溶培养基上及含有血清的培养基于36℃时形成较好。有人说荚膜以毒性菌株最为丰富。鼠疫菌不具有鞭毛，因而没有活动性。核质及异染小粒非常罕见，或谓此异染小粒在含1.5%葡萄糖的牛血清培养基上易于显现。呈现端极浓染的原因一般的解释是由于原浆分布不匀，菌体两端原浆较浓厚以致细胞中段遗留空泡不易着色。也有说是由于鼠疫杆菌具有坚固之荚膜，内含水分将菌体本质压缩至两端，或者说两端有易着色的小颗粒，故而呈现端极浓染。若将标本于空气中干燥（不能用火焰固定，否则将损失两端之染色体小颗粒），用酒精固定者，以魏申氏（Wayson）染液或吕弗勒氏（Loeffier）碱性美兰染液染之，最能显现两极浓染的特性。如于染色前以0.5%醋酸处理半分钟更佳（据gaftky）。关于鼠疫杆菌的形态，在标本上如见到有两端钝圆，两极浓染，革兰氏染色阴性，短而粗的杆菌或与特殊退化型者同时存在，是十分有利于诊断的，但不得因显微镜所见满意就肯定它是鼠疫杆菌；也不得因显微镜所见不满意就说它不是鼠疫杆菌。否则其他许多种细菌，如变形杆菌、大肠杆菌、假性结核杆菌、出血性败血症杆菌、鼠伤寒杆菌等在染色标本上，也很类似于鼠疫杆菌。而真正的鼠疫杆菌亦常有显示不典型的形态者。因此，在检查鼠疫可疑材料时，除镜检外还要同时进行培养、动物接种、鼠疫噬菌体裂解试验、生化试验及鉴别试验等来进一步地证实或否定它，切勿单凭菌体形态下结论。
二、鼠疫菌的培养特征
鼠疫杆菌为需氧，亦为兼行厌氧性的细菌，故非绝对需氧性菌。在氧气充足时，固然发育较好。惟如氧压过高，反而对鼠疫杆菌的生长产生有害的影响。鼠疫杆菌在厌氧的环境下亦能生长，但较缓慢，且常出现变形，可在细胞内繁殖。
（一）生长条件
细菌群体的生长繁殖可分为四期： 迟缓期，细菌接种至培养基后，对新环境有一个短暂适应过程（不适应者可因转种而死亡）。此期曲线平坦稳定，因为细菌繁殖极少。迟缓期长短因菌种、接种菌量、菌龄以及营养物质等而异，一般为1~4h（但鼠疫菌需4~6h）。此期中细菌体积增大，代谢活跃，为细菌的分裂增殖合成、储备充足的酶、能量及中间代谢产物。 对数期又称指数期，此期生长曲线上活菌数直线上升。细菌以稳定的几何级数极快增长，可持续几小时至几天不等（视培养条件及细菌代时而异）。此期细菌形态、染色、生物活性都很典型，对外界环境因素的作用敏感，因此研究细菌性状以此期细菌最好。抗生素作用，对该时期的细菌效果最佳。稳定期，该期的生长菌群总数处于平坦阶段，但细菌群体活力变化较大。由于培养基中营养物质消耗、毒性产物（有机酸、H2O2等）积累、pH值下降等不利因素的影响，细菌繁殖速度渐趋下降，相对细菌死亡数开始逐渐增加，此期细菌增殖数与死亡数渐趋平衡。细菌形态、染色、生物活性可出现改变，并产生相应的代谢产物如外毒素、内毒素、抗生素以及芽孢等。衰亡期，随着稳定期发展，细菌繁殖越来越慢，死亡菌数明显增多。活菌数与培养时间呈反比关系，此期细菌变长肿胀或畸形衰变，甚至菌体自溶，难以辨认其形，生理代谢活动趋于停滞。故陈旧培养物上难以鉴别细菌。
体内及自然界细菌的生长繁殖受机体免疫因素和环境因素的多方面影响，不会出现像培养基中那样典型的生长曲线。掌握细菌生长规律，可有目的地研究控制病原菌的生长，发现和培养对人类有用的细菌。
鼠疫杆菌能在普通培养基上生长发育。在0℃~45℃均可发育，因此有倡议利用低温4℃来与杂菌作分离培养，不过以25℃~30℃的温度来培养发育较佳，尤以28℃~30℃为最宜（较37℃时丰盛5倍），如低于—2℃，或高过45℃均将限制其发育，至于在血液琼脂平板上的发育则以37℃为宜（根据S.S.Sokhey之试验在菌数稀少的情况下于血液琼脂平板上作分离培养时以孵育于37℃为最好。）
培养基的酸碱度一般说来虽然在pH5.8~8.0均可发育，但以pH6.9~7.6为最适宜（亦有说pH7.2~7.4最好者，又根据S.S.Sokhey及M.K.habbu二氏之研究其酸碱度之最低要求为pH5.0~9.6）。
鼠疫杆菌为兼性厌氧菌、兼性细胞内寄生。体外培养最适温度为25℃~28℃。在普通琼脂平板上，经过24h即能形成肉眼可见的薄薄一层淡灰色的微小集落，直径0.1~0.2mm，有光泽、圆形、中心稍凸出、无色。在28℃~30℃培养24h或48h后，每个集落以透过光线视之，呈灰白色且带有淡青色调，在反射光线下呈淡白灰色。于28℃~30℃培养时集落相当干燥，容易用接种环从琼脂表面将集落取下来。在37℃培养时，集落则变为润湿而且比较黏稠（由于荚膜物质之堆集）。孵育四五日后，集落增大，直径可达4mm，不透明，中心灰黄色，边缘半透明而带灰白色。较久的集落甚至用肉眼观察也能看清它的构造。集落的构造看来好像有数层，中心比较紧密，色亦较暗，不透明，边缘较薄而且明亮。用显微镜观察时，能很清楚地看见非常透明而不整齐的花边分布在集落中心凸出部的周围。集落的中心部呈颗粒状，或者甚至呈小丘起伏状，并呈淡黄色或稍呈黄褐色。花边带白色，并且几乎是透明的。
（二）集落发育的情形
于普通琼脂平板上，集落形成之初，先出现带有突起的短丝及长丝状，随后它们就成为丝团。丝团形成紧密的中心，并带有从中心伸出的丝状突起。丝束发育而成微小的集落。初时没有暗色中心，呈发亮的平板状，带有若干花边的小片；后来就成为典型的鼠疫集落。在培养温度较低时，如在室温下很容易看到。因为在这样温度之下，集落的发育速度是很慢的。刚形成的鼠疫菌集落非常典型，并且在鼠疫的细菌学诊断上也具有鉴别的特征。
在肉汤内培养，放置不动，孵育4~6日后，则有长丝状的培养物自液面下悬于清明之培养液中，呈所谓钟乳石状发育。底有絮状沉淀，中部清澈。液面为一薄层菌膜，初纤幼，随后紧贴于管壁，呈白色环状。此种发育特征颇有诊断学意义。但并非所有鼠疫杆菌均显一致的钟乳石状发育，而且其他细菌亦有显现这种情况的。
在血液琼脂培养基上生长的菌落，生长发育很好，但不典型。一般在菌落外缘没有十分明显的花边带。集落呈颗粒状，带有很少的边缘带，或根本就没有边缘带。为了在鼠疫细菌学诊断上不发生错误，必须注意这一情形。在血液琼脂平板上不出现溶血，但集落周围之血球变稀薄呈棕色。
在琼脂斜面上形成非常薄弱的、呈灰白色的一层菌苔，不易用生理盐水洗掉（因其牢固地生长在培基上）。
琼脂穿刺培养时，于琼脂的表面及其内部都能发育生长。
在直立的明胶培基上行穿刺培养时，能见到在表面形成薄膜，并沿整个穿刺线发育，显现许多小的羽毛状的突起而呈所谓纵树枝状。在明胶平板上培养3日后发育成半球状的特异集落，中心厚而微黄，边缘透明，不液化胶质。在斜面明胶培基上增殖而形成稍带白色的菌苔，并有淡黄色调。
在含有3%的食盐琼脂平板上，生长较慢，细菌呈退行性形态。
鼠疫菌在马铃薯培基上发育不好，在22℃条件下27天间可见到有普通薄层的发育，呈灰白色苔状，但能保持长久的时间。于无蛋白胨酸性琼脂培基上不发育。在牛乳中繁殖力微弱。
鼠疫菌在Loeffers血清培养基上发育良好，形成灰白色菌苔，血清不被液化。
鼠疫杆菌在远藤氏培基上于37℃下孵育，24h后出现红色露滴状的集落，48h后稍增大，表面平滑，圆形，中心部红色，周边部淡红色，透明。
在MacConkey平板上呈现薄弱的发育，此培基内含有胆汁，二三日后鼠疫菌出现自溶现象而至消失。
在4℃~5℃条件下（1∶15 mol/L PBS缓冲溶液中）培养1~3周，可抑制杂菌生长，提高耶尔森氏菌的检出率。特别适合于对粪便及污染样品的处理。在37℃培养营养要求较高。
三、鼠疫菌的营养需求
鼠疫菌在生长发育过程中需要有一定的营养。其中，最主要的是氨基酸、糖、维生素和金属离子。Rao（1939）曾证明，鼠疫菌的生长需要有脯氨酸、苯丙氨酸和胱氨酸；甘氨酸虽不是必需的，但它有明显的刺激作用。他还认为，除上述氨基酸外，丝氨酸、丙氨酸、谷氨酸、酪氨酸和甲硫氨酸可作为鼠疫菌生长的氮源和能源，葡萄糖和乳糖则可作为碳源。还发现血红素有较强的刺激生长的作用。辅酶、硫胺素和烟酰胺也有刺激生长的作用，但比较弱。Burrows氏等（1954、1966）也先后发现胱氨酸、苯丙氨酸和甲硫氨酸是鼠疫菌生长必需的氨基酸，而甘氨酸、缬氨酸、异亮氨酸在28℃下能刺激鼠疫菌的生长。Domarasky氏等（1957）在研究合成培养基时证明，鼠疫菌生长的基本需要是苯丙氨酸、甲硫氨酸、胱氨酸、丝氨酸和苏氨酸。Higuchi氏等（1958）除证明苯丙氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸是培养鼠疫菌所必需的氨基酸外，还发现要使鼠疫菌在27℃生长，需要L—谷氨基、DL—缬氨酸、DL—亮氨酸、DL—赖氨酸、L—脯氨酸、DL—苏氨酸和甘氨酸等7种氨基酸。发现DL—丝氨酸有抑制鼠疫菌生长的作用；用硫代硫酸钠代替半胱氨酸能导致延长鼠疫菌生长的稳定期；醋酸铵能明显地刺激鼠疫菌的早期生长；在合成培养基中用木胶糖代替葡萄糖能使鼠疫菌的生长更好些；D—甘露醇和D—半乳糖虽然也能使鼠疫菌良好生长，但不如木胶糖满意。
一些学者发现鼠疫菌在自然条件和实验条件下，都能发生变异而形成某些营养缺陷型（营养缺陷型就是丧失了合成某种营养物质能力的变种）和低营养型（指减少生长需要的变种），其中又以氨基酸营养缺陷型多见，也可发生核酸碱基或维生素的营养缺陷型。近年来还发现鼠疫菌的营养缺陷型与地理分布有一定的关系。在检查了各疫源地的一些鼠疫菌代表株的营养需要，根据营养需要可将鼠疫菌分为：亮氨酸缺陷型，分布在外贝加尔、中亚细亚山地、乌斯立尔脱与前乌斯立尔脱；亮氨酸、精氨酸缺陷型，分布在阿尔泰山地、以色列；其他因子缺陷型，分布在小高加索、中非；能在基本培养基上生长的菌株，分布在中亚细亚荒漠、伏尔加—乌拉尔及其他疫源地。从而国内外的鼠疫研究人员都试图应用该特点作为鼠疫菌分型的指标之一。
在鼠疫的实验诊断和动物流行病调查以及研究工作中，除营养需求有关实验外，很少按照鼠疫菌的营养需求制作合成培养基来培养鼠疫菌，而是选用一般易制作、较便宜，且含有鼠疫菌生长发育必需氨基酸等营养物质的人工培养基来培养鼠疫菌。虽然鼠疫菌在普通琼脂培养基上能生长发育，也可以自检验材料中分离出来，但这只对一般含有较多鼠疫菌的材料，如急性过程中的患者或动物尸体，而且材料新鲜，才能得到较满意的结果，若从含菌稀少的材料，特别是陈腐的材料，同时含有鼠疫噬菌体的材料如自排泄物或昆虫材料中分离鼠疫杆菌，单独依靠普通琼脂培养基是非常困难的。所以就必须采用优质的培养基，对鼠疫菌发育有刺激作用的敏感培养基，或对其他杂菌有抑制作用的选择培养基，而最好是两者兼备的敏感、选择培养基。所谓优质培养基就是培基内氨基酸的含量丰富而且有鼠疫菌生长所必需的种类，氨基氮含量不能低于50mg/100ml，高于100mg/100ml也没必要。同时还要有适当的刺激剂，鼠疫菌的最小接种量可以少到10个菌体也能长出菌落来。另一方面培基酸碱度必须准确，pH6.9~7.4或7.0~7.4。培养基也要新鲜润湿（琼脂宜少些以保持其润湿度），要有一定的厚度，即要有平皿厚度的1/3左右。太薄则细菌生长慢，且发生变形，甚至不生长。对加入培基内以抑制其他杂菌的物质，必须经过试验，对鼠疫菌的发育没有影响，或很少影响，才能使用。如怀疑检验材料内有鼠疫噬菌体时还要在一般培基内加入抗鼠疫噬菌体血清或在赫氏培养基内加入0.05%硫酸十二烷基钠。在鼠疫细菌学工作中常用的培养基有以下几类。
（一）基础培养基
国内常用的基础培养基有肉浸液琼脂、肉膏液琼脂及胰酶消化液琼脂（即赫金格尔琼脂），其中以胰酶消化液琼脂为优。国外常用心浸液琼脂，国内很少使用。但实验室最常用的普通培育基配方为：酵母粉2~5g（细菌培养专用酵母提取物）、胰蛋白胨10~20g、氯化钠5g、磷酸氢二钠1g、蒸馏水1000ml，调pH为7~7.4，再加琼脂粉16~20g。或（一般细菌培养）营养琼脂直接加1%~2%胰蛋白胨即可。
（二）敏感培养基
所谓敏感培养基，就是在优质的培养基内，加入某种鼠疫菌生长刺激剂而成的培养基。
关于鼠疫菌的生长刺激剂，K.F.Meyer氏（1926）主张用亚硫酸钠，1961年研究认为铁离子为鼠疫菌代谢中不可缺少的物质，Jackson.S.等认为铁离子有促进鼠疫菌发育的作用。更有介绍用硫酸亚铁作为鼠疫菌生长的刺激剂。此外，日拉达果洛夫（1918）及巴赫拉赫（1951、1960）先后证明了氧化还原染料能降低培养基内的氧化还原电势差，从而有促进鼠疫菌发育的作用。
血液是很好的刺激鼠疫菌（在体外培养条件下）发育的物质，特别是在37℃。亚舒赫（1939）以血液为主要成分制成了费尔兹煎汁，周立功氏（1958）研究了血煮汤。斯霍洛屠索夫（1932）研究了血蛋白对鼠疫菌的培养有刺激作用。B.M屠曼斯基在《关于培养鼠疫菌的费氏液的代替品问题》一文中提到血液是该种细菌最好的生产刺激物，比费氏液更为有效。不仅鲜血，就是保存了若干时间（一年）的溶血或干燥溶血也具有刺激作用。云南流行病防治研究所冻干兔溶血，保存在普通冰箱内，试验观察一年零一个月，结果对鼠疫菌生产的刺激作用与新鲜兔溶血无差别（1978）。关于细菌滤液的刺激作用，1931年维吉舍娃及1956年卡尔布日金就研究了八叠球菌滤液。M.B.克烈得基娜、基莫夫（1954）发现褐色马铃薯杆菌滤液有很好的刺激作用。基雅若娃（1957）指出鼠疫杆菌滤液能缩短本菌生长的潜伏期。
至于上述各种刺激剂的作用机理，制备和使用方法，现选其中最主要、最常用者的几种，分别详述如下。
1.亚硫酸钠 其作用机理在于降低培基内之氧压而有利于鼠疫菌的发育。这是因为鼠疫杆菌在发育过程中不需要过多的氧，而亚硫酸钠为一种不稳定的盐类，很容易夺取氧而形成硫酸钠，所以它能起到促进鼠疫菌发育繁殖的作用。为使用方便，一般多先配成2.5%的水溶液，临用时按每100ml基础培养基加入1ml，使培基内亚硫酸钠的含量达0.025%即行。
2.血液 使用血液的目的亦在降低培基内之氧压以有利于鼠疫菌的发育，且血液中的血红素又能刺激鼠疫菌之呼吸作用而缩短其迟滞期。因为血液内的有色物质——血红蛋白为红血球内固体物质的主要成分，占红血球的32%、全血的14%~16%。血红蛋白的蛋白部分叫血球蛋白，非蛋白部分叫亚铁血红素，其中为4分子的亚铁血红素和原始的（即未改变的）血球蛋白结合起来就是血红蛋白。血红蛋白易与氧形成不牢固的、容易解离的结合，与氧结合的血红蛋白即叫氧合血红蛋白，1个分子的血红蛋白能与4个分子的氧结合，也就是结合氧分子的数目和血红蛋白内亚铁血红素的分子或铁的原子数目相等。血红蛋白与氧分子之间的反应是一种可逆性的反应。故当氧浓度高时应平衡即趋向于氧合血红蛋白增加的方向，当氧浓度降低时反应即趋向于还原血红蛋白的方向，所以有调整培基内氧压的作用，再者红血球内还含有生长素U和X。生长素U不耐热，其作用类似细胞氧化还原过程中起重要作用的辅酶，生长素X为耐热物质，据A.M.尼波夫证明即血红素，它是合成呼吸酶的材料，故在培基内加入血液能刺激鼠疫菌发育的作用也是与细菌的呼吸作用有关的。
一般习惯用家兔溶解血，但以脱纤维兔溶解血更佳。用量以培基内含量达0.1%~1%为合宜。于培基灭菌后冷至45℃左右时加入，混匀后倾注平板，或于装有基础培基之试管内灭菌后冷至45℃左右时加入，混匀后做成斜面或高层。
3.褐色马铃薯杆菌滤液 1954年M.B.克烈得基那等发现在培基上，接近褐色马铃薯杆菌周围之鼠疫菌集落发育甚旺，并具有较典型的形态。研究者们认为，这是由于褐色马铃薯杆菌在发育过程中，所产生的一种物质能刺激鼠疫菌发育之故。后来并经证明它不仅能使同位素作用发生了完全变异的鼠疫菌恢复典型的菌落形态，而且其刺激作用还具有选择性。它只能刺激鼠疫杆菌、R型假性结核杆菌和白喉杆菌的发育，而不能刺激大肠杆菌、变形杆菌、痢疾杆菌和链球菌的发育。
（1）滤液的制备：将于马丁氏琼脂或普通琼脂斜面培养24h之褐色马铃薯杆菌接种马丁氏肉汤（pH7.3）、马铃薯培养基（pH6.8）或牛肉汤（pH7.3）内。一管斜面培养物可接种1000ml培基，培养前应镜检培养物是否污染杂菌。于28℃下，接种于马丁氏肉汤液培养15~20天，接种于马铃薯培养基者培养5~10天，接种于牛肉汤者培养7~27天。到期再作涂片检查，无杂菌时将培养物先用棉花、纱布过滤以除去黏性沉淀物，再用蔡氏滤器或其他滤器过滤。如无细菌滤器可经离心沉淀后取上清液，加入1%龙胆紫酒精溶液，使上清液内龙胆紫含量达1∶10000的浓度；或加入10%硫酸铜水溶液使上清液内硫酸铜含量达1%的浓度以达无活菌效果，其中以前一方法制备者其刺激作用较好。另一方法是以滤纸过滤加入1∶500龙胆紫，使达l∶10000浓度，或加入20%硫酸十二烷基钠，使达1.4%浓度，经一夜达到灭菌效果。
（2）滤液的无菌试验：每瓶滤液应取材接种于葡萄糖肉汤内，普通琼脂斜面及0.1%碎肉半固体琼脂各2管。置37℃下培养2昼夜，如有菌生长必须作处理。
（3）滤液的活力试验：按5%的用量加入溶化已冷至45℃左右的普通琼脂内，混匀后制成平板，并同时制备0.1%溶解血琼脂培基作为对照。经无菌试验后，按种EV菌24h培养物的稀释液，每个平板接种100个菌，培养45h长出的菌落数应不低于0.1%溶解血培基，即60~80菌落，而且菌落典型者为合格。
（4）滤液的分装和保存：经无菌试验及活力试验合格后可分装安瓿保存于4℃~8℃条件下，其有效期为一年。
（5）滤液的应用：一般在基础培养基内加入5%即可，但应在培基冷至45℃左右时加入，混匀后倾注平板。亦可于此种培基内加入1∶10万或1∶20万的龙胆紫做成选择敏感培养基使用。
（三）选择培养基
为了在腐败材料中分离出鼠疫菌，在优质基础培养基内加入某种抑制杂菌生长，但又无害于鼠疫菌生长的物质而制成的培养基称之为选择培养基。在检验工作中，经常遇到被大肠杆菌和变形杆菌污染的材料，如无适当的培养基是很难分离出鼠疫菌来的。因为变形杆菌和大肠杆菌生长较快（接种12h就能发育成熟），而鼠疫菌生长较慢（接种后24h才能发育成熟），再加上变形杆菌的弥漫发育，就更增加了困难，它不仅是在培养基上将鼠疫菌的发育情形弄得混淆不清，而且还是鼠疫菌的最强有力的拮抗菌。因此许多研究者想过好些办法，而且直到今天还在继续不断地研究中。
奇斯特氏提议用远藤氏培养基来检查腐烂材料，但伯尔林、加勒等应用的结果并未能避免普通变形杆菌的繁殖蔓延。舒巴克氏及其后的伯尔林氏都提出了用抗变形杆菌血清来压制其发育蔓延，经过研究者的试验也收到良好效果，但亦并非理想。麦耶和巴切尔德二氏提倡用龙胆紫及亚硫酸钠所构成的培养基来压制普通变形杆菌及其他腐败性细菌的发育，也有不同意见。某些研究者建议用龙胆紫培基作腐烂材料的检查，结果在压制变形菌的繁殖及一般腐败菌的发育，尤其是在抑制革兰氏阳性细菌的生长上是有一定作用的，我们的经验也是如此。屠曼斯基氏于1944年就主张用龙胆紫。
原长春鼠疫防治所曾以水合氯醛，抗变形菌血清和各种色素（包括龙胆紫、结晶紫、孔雀绿、灿烂绿、沙黄、酚红、美兰、中国兰、复红、中性红、硫堇、甲基红等），以及磺胺噻唑、磺胺嘧啶、硫酸铜（CuSO4·5H2O）、青霉素作抑制大肠杆菌、变形杆菌和革兰氏阳性球菌的试验，结果如下。
1.每100ml培养基内加入5%水合氯醛2ml，能抑制普通变形杆菌及摩根氏变形杆菌的弥漫生长，但对鼠疫菌的繁殖也有影响。
2.2%抗普通变形菌血清培基对普通变形菌的弥漫发育有抑制作用，对摩根氏变形杆菌无影响，鼠疫菌在此培基上仍能发育良好。
3.含1∶10万~1∶20万的龙胆紫或结晶紫的培基能抑制普通变形杆菌及大肠杆菌。对金黄色葡萄球菌亦有强烈的抑制作用，但对摩根氏变形杆菌却无作用，鼠疫菌在该培基上24h后仍可看到完整的菌落。
4.每100ml培基内含5mg的磺胺噻唑可抑制变形杆菌的蔓延生长，摩根氏变形杆菌在接种72h后仍不见发育，但对鼠疫菌亦有影响。
5.每100ml培基内含50U青霉素可完全抑制金黄色葡萄球菌的发育，鼠疫菌在此培基上无影响。
1963年王枢群等指出，硫酸十二烷基钠浓度在0.04%以上时，即能完全抑制变形杆菌的弥漫生长，而鼠疫杆菌即使浓度高达0.2%时，与不加抑制物的对照培基相比尚能长出半数菌落，去氧胆酸盐浓度在0.4%以上时，可完全抑制变形杆菌的弥漫生长，对鼠疫菌的影响不大。此两种药物亦能抑制革兰氏阳性细菌，而对大肠杆菌则无作用。亚碲酸钾培基内浓度在0.05%时，对大肠杆菌的生长有很强的抑制作用，对鼠疫杆菌的影响不大，但如浓度提高为0.1%时则对鼠疫菌的生长十分不利。
上述抑制杂菌物质的使用原则：凡属化学药品可预加于培基内，灭菌后，倾注平板。用量较少之药物如龙胆紫可事先配成0.1%的水溶液（先配成10%的酒精溶液，再用蒸馏水稀释10倍），使用时较方便。凡属生物制品，如抗血清、青霉素等则需待培养基灭菌，冷却至45℃左右时加入，倾注平板。硫酸十二烷基钠则用蒸馏水制成10%溶液，于100℃，经处理10min后备用。去氧胆酸钠制成20%水溶液，经100℃，处理20min后备用，亚碲酸钾制成20%水溶液经100℃处理10min后备用。又抑制杂菌物质常因厂牌不同，其效果也不一样，有时本来对鼠疫菌的生长繁殖并无作用者也会出现抑制现象，因此每当换用一种新的物质必须事先进行试验，一定要在适当浓度内能抑制杂菌而又无害于鼠疫菌的生长者才能使用。
M.Bahraanyar在《鼠疫手册》（1976）中推荐使用去氧胆酸盐琼脂培养基。该培基不需灭菌在室温下即可培养鼠疫菌，但要特别注意次代培养物的污染。Bahazand（1964），Karlmi（1963），Mollaret（1963）的经验，从鼠洞土壤分离鼠疫菌时，所用于研磨土壤和碎屑的缓冲盐水（pH7.4）中加入硫酸亚铁，有利于分离毒株鼠疫菌。在给豚鼠皮下接种1ml被检材料的同时，给豚鼠注射预防剂量的多价抗血清，以预防气性坏疽和破伤风。
（四）选择敏感培养基
在优质的基础培养基内，同时加入能刺激鼠疫菌生长的刺激剂及抑制其他杂菌生长的物质的培养基称为选择敏感培养基。这一类培养基是鼠疫细菌检验工作中最常用的。它的种类繁多，最常用的有龙胆紫溶解血培养基、龙胆紫血液胰酶消化液琼脂培养基、龙胆紫马铃薯杆菌滤液胰酶消化液琼脂培养基、胆盐龙胆紫亚硫酸钠胰酶消化液琼脂培养基、胆盐龙胆紫溶解血胰酶消化液琼脂培养基、叠红碲铜琼脂培养基、胆碲铜紫琼脂培养基等等。
龙胆紫血液琼脂培养基的制法（1）龙胆紫溶解血液的配法：称取龙胆紫0.1g，加无水乙醇2ml使之溶解，加蒸馏水到90ml，高压灭菌后冷却在45℃左右，加入新鲜血液10ml，混合备用。（2）将每100ml的营养琼脂培养基（高压灭菌后冷却在45℃左右），加入上述溶液1 ml，即成1∶10万龙胆紫0.1%血液琼脂培养基。
（五）一种特异的显色培养基在鼠疫监测中的应用
1.改良后的耶尔森氏菌特异性选择培养基的制作 细菌培养用的蛋白胨20g、甘露醇12g、酵母粉2g、去氧胆酸钠0.5g、胆酸钠0.8g、丙酮酸钠2g、NaCl 1.5g、MgSO4·7H2O 0.01g、中性红0.03g、结晶紫0.01g、琼脂13.5g，加蒸馏水1000ml，最后加5mol/L NaOH溶液1ml（调pH7.5左右），121℃高压灭菌30min，待冷却至55℃左右再加入新生霉素2.0mg，混合均匀，倾倒平皿备用。
笔者在多年的试验和观察中发现，该培养基特异性强，能抑制其他肠道菌群生长，在18~22h内，就能轻易地找出单个典型的鼠疫菌落，特别适合于污染、腐败材料、肠内容物、粪便和蚤样品的直接分离培养，特别适合于初学者和基层监测点以及鼠疫自然疫源地的调查及监测。该显色特异性培养基也同样适用于自毙动物的细菌培养，抗污染，在自然条件下能保存两周左右，尤其对那些F1血凝高阳性地区，常规心、肝、脾、肺、淋巴结培养阴性的情况下，应注意肠内容物的培养，也更适合于各种临床型鼠疫的病原体的直接分离培养。在多年的鼠疫监测中应用，直接检出鼠疫菌87株，小肠结肠炎菌65株，假结核2株，已显示出它的商业价值，将大大地提高鼠疫菌在自然界检出率，也是一种很有应用价值的培养基。该培养基上（3种致病性耶尔森氏菌）生长良好，并能在18~22h内发生显色反应：耶尔森氏菌呈中心深红色、周边透明的菌落；根据菌落颜色变化，就可直接区分耶尔森氏菌和其他杂菌；也是一种良好的鉴别培养基，能在20h左右迅速区分致病性耶尔森氏菌和非致病性耶尔森氏菌。鼠疫菌在该培养基上菌落直径为1.5~2mm，小肠结肠炎和假结核菌为2~2.3mm，其他8种非致病性耶尔森氏菌菌落直径为2.5~3mm，菌落黏稠且周边不透明。
不足之处，3种致病性耶尔森氏菌一时很难区分，需要有经验才能鉴别，但只要挑选单个典型的菌落，再作鼠疫噬菌体裂解试验，在36~42h内，就可完成确诊，比原来的培养基至少提前了1~2天时间，很有应用价值，值得在全国推广，同时如果在鼠疫自然疫源地能检出致病性的小肠结肠炎和假结核菌，也相当有学术价值。
2.改良后的耶尔森氏菌鉴别培养基（VYE）的制作 胰蛋白胨20g、甘露醇12g、去氧胆酸钠0.8g、七叶苷1g、柠锰酸铁0.5g、NaCl 1g、中性红0.03g、结晶紫0.001g、琼脂14g，加蒸馏水1000ml，调pH7.4，121℃15min灭菌，待冷却55℃左右加入新生霉素2.0mg，混合均匀，倾到平皿备用。
该培养基能够准确地鉴别几种耶尔森氏菌，在18~24h内，鼠疫菌和假结核菌呈黑色菌落，周边形成透明的花边；其他耶尔森氏菌呈红色菌落，无花边。如同时结合耶尔森氏菌特异选择培养基，效果更佳，基本上在20h就能确诊。
（六）营养缺陷型检查培养基
检查那些丧失了合成某种营养物质能力的鼠疫菌变种的培养基，称之为营养缺陷检查培养基。为检查鼠疫菌的营养需求，W.D.Lawton氏曾设计了1种培养基，由基础培养基、碳源、鼠疫菌生长因子3部分组成，最终pH为6.7，多数野生型鼠疫菌株在26℃~28℃下大约4天能在此培养基上生长出菌落。不能在此培养基上生长的菌株表示可能为营养缺陷型，此类菌株可以加入各种不同因子（氨基酸等）作进一步的研究。中国科学院微生物研究所（1973），曾介绍一种鉴定菌株营养缺陷型的方法。他们按实验目的决定被试因子的数量，列表纵横排列组合。何永山氏据此在鼠疫菌营养缺陷检查方法的研究中曾设16种因子组成8组生长因子，分别加入基础培养基中，制成8种培养基。试验时将待测定的菌株培养物用无菌缓冲盐水洗涤或稀释接种到8种平皿上。培养后，按生长的平皿号查表，纵横相交叉的氨基酸（或其他生长因子）就是被检查菌株的缺陷因子。如在3、5种培养基上生长的，为缺陷精氨酸一种生长因子的菌株。又如只能在7组（种）培基上生长就可能缺陷7组中两种以上的氨基酸。另一种方法是在配制培养基时，将16种氨基酸分别依次减缺一种而使其中含有其他15种氨基酸，而待测菌株在哪种培养基上不生长就缺哪种氨基酸，这方法的好处是可以一次同时将缺陷两种以上氨基酸（或其他生长因子）的菌株鉴定出来。
四、鼠疫菌的化学组成和生化特性
建议在全国统一采用生物梅里埃API试剂条（细菌鉴定国际金标准），API 20E肠道菌鉴定试剂条24h内鉴定革兰氏阴性杆菌，无需专用仪器，标准化手工方法完成细菌的生化鉴定，为低成本替代传统手工细菌生化鉴定的最佳产品。产品特点：完整的鉴定谱，国际标准化方法，判读结果简单，覆盖临床常见的几乎所有细菌，可作为其他鉴定系统的参考标准，快速，操作简便，只需一个菌落配成菌悬液，加入试剂条指定位置的小杯中，孵育后观察颜色的变化，软件辅助解释鉴定结果。阴性、阳性结果容易判定，保存有效期较长。也可采用国内E75/15和E40/12细菌鉴定系统，最后利用计算机对75种肠杆菌科细菌的15种生化反应模式（E75/15）及40种肠杆菌科细菌的12种生化反应模式（E40/12）进行分析、编码，建立数据库，对未知菌用15种或12种生化反应测定后，查阅数据库得出鉴定结果。
如果有条件，可采用16S rDNA序列分析方法鉴定细菌。操作简单，短时间内在体外可获得数百万特异靶DNA序列的拷贝，为细菌的鉴定提供了一种极有帮助的实验室辅助手段，是解决这类问题的有效途径之一。
据研究证明，鼠疫菌的生化组成在37℃内培养两昼夜的鼠疫菌含有无机质（灰分）3.64%，粗脂肪3.76%，蛋白质84.13%，尚有8.56%的物质未能确定。后来的研究还发现鼠疫菌含有黏多糖类，即透明质酸。它分布在细菌的表面，是构成封套物质之一。此外，H.H.Hgahobckh氏的研究认为鼠疫菌含有72.15%蛋白质和11.11%的核酸。Nair等（1966）研究了鼠疫菌E.V株在酸消化的水解酪蛋白培养基上培养24h，经洗、干燥后的菌细胞，其化学组成是：总氮12%~14%，蛋白质50%~60%，RNA 11.5%~16.0%，DNA 3.7%~4.5%，总糖9.1%~14.5%，磷脂0.4%~0.7%，培养温度28℃和37℃无差别，但若培养48h则RNA将下降15%，而蛋白质、DNA、磷脂无变化。若振荡培养，RNA为15.1%、DNA 10%、总糖30%、磷脂20%~40%，均明显增加。以后一些学者从鼠疫菌中分离出许多酶系统，如蛋白溶解酶、透明质酸酶、磷脂酶、过氧化氢酶等。
中国分离的鼠疫耶尔森菌菌株主要脂肪酸成分为16∶0酸，环式17∶0酸，3—羟基14∶0酸和ω7c 16∶1酸以及十八碳单烯酸，与MIDI公司Sherlock系统的菌库中的数据存在一些差异。结论：实验菌株的脂肪酸成分极为接近，聚类图不能充分体现分离株在分离时间、地点以及生物型别上的差异，表明脂肪酸分析目前不适于鼠疫耶尔森菌的分型。根据实验结果，可建立中国鼠疫耶尔森菌菌株的脂肪酸组成数据库。
鼠疫菌能还原硝酸盐成亚硝酸盐，对于硫堇、美兰、中性红、石蕊及孔雀绿亦有还原性能。甲基红反应阳性，V—P反应阴性，过氧化酶反应亦呈阳性，对石蕊牛乳无凝固作用，但使之稍呈酸性。能形成少量硫化氢，不产生靛基质，不液化明胶，也不液化凝固的血清，对碳水化合物（糖、醇及苷）的发酵，产酸不产气（经7~14天培养）。
在这些碳水化合物中以甘油、阿拉伯胶糖、鼠李糖、麦芽糖、蔗糖、糊精、乳糖、密二糖、松三糖等在鼠疫菌的鉴定、鉴别或分型上有着较重要的意义。
通过对鼠疫菌全基因组序列的比较分析，鉴定可能与生物型变异相关的基因突变，采用DNA测序和位点特异性PCR的方法，分析基因突变在鼠疫耶尔森菌自然分离株中的分布。结果显示田鼠鼠疫自然疫源地菌株在毒力、生化表型和分子特征上与其他型别鼠疫耶尔森菌相差很大。所有脱氮阴性菌株的napA基因发生了突变，所有甘油利用阴性菌株的glpD基因发生了突变，所有阿拉伯糖利用阴性菌株的araC基因发生了突变。显示了一个新的生物型——田鼠型的出现；相应糖醇代谢相关基因发生突变是4个生物型变异的遗传基础，为进一步探究鼠疫耶尔森菌生物型变异的遗传奠定了基础。
五、鼠疫菌的抵抗力
在自然环境条件下，鼠疫菌抵抗力较弱。但在低温条件下及冬眠动物适合鼠疫菌的保存。
近年来发现鼠疫存在隐性感染者。关于在“健康”人体内携带鼠疫菌的问题，过去一些学者有过记载，但不少专业工作者认为可能是从轻型鼠疫患者机体中分离出来的。据世界卫生组织报告，在越南南方家鼠疫源地内曾用咽喉拭子自无症状的“健康”人查出鼠疫菌。
鼠疫菌在康复患者机体中，还会保留长短不等的时间。Wagedes氏曾从7星期后的发热患者的痰中分离出鼠疫菌，从病后两个半月的骨盆脓肿中亦分离出鼠疫菌。也有从病后4个月曾化脓的横痃中分离出鼠疫菌的报道。前苏联曾在3例肺鼠疫（两例继发一例原发性）患者的痰中，在体温下降后20天、33天和48天或患者离开病床后6天、16天和19天还分离出鼠疫菌。这3例患者最后都恢复健康。北里氏从恢复后一星期的血液中分离出鼠疫菌。Duran和Conse二氏记载了两例腺鼠疫患者，在临床症状完全消失后还长期带菌。其中一例康复患者在出院后12个月还从淋巴结（曾患过横痃的部位）中分离出鼠疫菌。
鼠疫菌对不良的物理及化学的作用抵抗力较弱，但在自然环境下此菌善于适应和生存。在患者所排出的浓汁或痰内，此菌能生存8~14天或40天左右，也有说在咯痰中能生存一个月到36天的。在实验性传染动物的腐败血液里可以保持生活100天，在尸体内可存活数周。在寒冷的地方或季节，如在冰冻尸体内则可生活5个月以上甚至一年。在粪便中于低温下能生存较久，常温则因生杂菌有毁灭本菌的作用，在滤纸上的血液中可存活49天。肺鼠疫患者飞沫中之鼠疫菌仅能生活数分钟，而于饱和湿度的大气压中则可生存较长时间，因此潮湿空气为蔓延肺鼠疫之良好环境。
在实验条件下感染鼠疫时，能在感染后数个月从大家鼠体内分离出鼠疫菌。冬眠的旱獭在感染后61天和115天，小黄鼠在感染后76天、101天、141天都能分离出鼠疫菌。据报道阿尔泰—天山旱獭在感染后187天分离出鼠疫菌。由于某些冬眠啮齿动物被传染后能保留鼠疫菌在100天以上，而在某些情况下并能继发感染，因此形成动物间鼠疫延续流行的重要因素之一。
Baltazard氏领导的伊朗巴斯德研究院调查队，1960年Mollaret氏证实在土壤中鼠疫菌能维持生存并保持其致病力。在灭菌土壤中鼠疫菌可生活16个月，在未灭菌土壤中可存活7个月。他们于1962年11月标志了6个死于鼠疫并有疫鼠尸体的沙土鼠“疫洞”。1963年6月，从疫洞中采集巢穴土壤及内容物（证明没有死或活的跳蚤），用硫酸亚铁正常生理盐水冲洗研磨土壤样品，部分用于培养，部分接种动物（小白鼠及豚鼠），结果获得2株鼠疫菌；从而证明鼠疫菌在洞内土壤中可以存活7个月。另外，Karimi氏在11个月前的疫洞土壤中用同样方法分离到鼠疫菌，从而证实了鼠疫菌在洞内土壤中的存活力。他们提出的土壤保存学说，是鼠疫动物流行病学中值得重视的一个问题。
鼠疫菌在空气中单凭干燥需2~3天才死亡，北里氏曾报告于盖玻片上温度28℃~30℃下能耐过4日，在干燥鼠疫患者之痰液中有能保存其毒力达165天者。鼠疫杆菌存活的长短与干燥速度、温度的高低及细菌所处的生态环境有关。
日光对鼠疫菌有强烈的杀灭作用。感染动物皮毛上的细菌经过2~3h即行死亡，一般说在直射日光下4~5h即被杀死，但如系透过玻璃之日光则不能达到此目的；不过太阳光线杀灭鼠疫杆菌甚易，但所需时间之长短，则全视此菌附着物体之种类、厚薄、温度之高低及是否为直射。
低温适于鼠疫菌的保存。一般低温本身对鼠疫菌来说不但不是毁灭因子，而且能防护其不受普通变形杆菌及其他腐败性细菌的拮抗作用，这就给鼠疫菌的生存创造了适宜的条件，使之在鼠疫尸体中长久地生存下去。
鼠疫菌对高温相当敏感，其对湿热的抵抗力比干热更小，在肉汤培养基及琼脂培养基中的鼠疫菌，当煮沸时不出数秒即行死亡，甚至在血液中也是一样。大多数鼠疫菌当液体尚未沸腾时即早已死亡了。在湿热下于55℃经15min亦能杀死，若系干热虽暴露于100℃下也要1h之久，若用较低温度虽经1h亦常无效。附着在麻布上、滤纸上及其他织物上的琼脂或肉汤培养物于干热140℃下亦能忍受5~10min，在涂布于麻布上的豚鼠血液中也能忍受干热160℃1min。鼠疫菌对高温的抵抗力也依其所存在的环境而定，它在培养基中比在血液中及脓中死亡较早，在薄层中比在厚层中死亡得更快。
对化学消毒剂的抵抗力弱，特以纯培养为甚，但如附于其他物质中则因有延缓或中和消毒剂之效而不易杀灭。如在咯痰中于温度17℃下消毒，0.5%石炭酸需10~15min，10%石炭酸需5min，1‰升汞需2~30min，2%来苏儿需20min，10%石灰乳需20min，木醇需4min，2.5%醋酸需20min。至于鼠疫材料所作涂片，火焰固定既不能杀菌且易造成菌体变形；一般以酒精固定较为适合，也可用木醇固定，仅需10~15min即足以杀菌。此外漂白粉、氯化苦亦是很好的消毒剂。据我们的试验，在固体培养基上的鼠疫菌经甲醛熏蒸12h可以杀死，在1%的来苏儿或5%石炭酸中3min即可杀死鼠疫菌。
鼠疫菌对28种抗菌素高度敏感，以β—内酰胺类的敏感性最好，喹诺酮类次之，氨基糖苷类尚可，大环内酯类则较差。磺胺类药物中，磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺噻唑等对鼠疫菌有抑菌作用，无杀菌作用。在试管内需要较高浓度（0.1%~0.5%）方能达到满意的抑菌效果，但在体内所需浓度就比较低些。对鼠疫菌有显著杀菌作用和抑菌作用的抗菌素有：氨苄青霉素、环丙沙星、链霉素、新霉素、金霉素、土霉素、四环素、庆大霉素、卡那霉素、多黏菌素和氯霉素等。其中以链霉素的杀菌作用和环丙沙星的抑菌效果最好，多黏菌素和氯霉素较差，一般认为青霉素无效。据报道，在药敏实验中青霉素为高敏感与临床不符合，这可能是青霉素通过机体代谢或体液稀释后很难达到足够的药量去抑制转肽酶，破坏多糖链的交链反应而阻碍菌细胞壁黏肽的合成，致菌细胞仍能合成细胞壁而不能致鼠疫菌死亡。
最新的研究表明，抗菌素是蛋白质合成的抑制剂。抗菌素对蛋白质合成的作用可能是阻止mRNA与核糖体结合（在氯霉素的药理作用下），或阻止AA—tRNA与核糖体结合（在四环素类的药理作用下），或干扰AA—tRNA与核糖体结合而产生错读（在链霉素、新霉素、卡那霉素等的药理作用下），或作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成。链霉素是一种碱性三糖，干扰fMet—tRNA与核糖体的结合，从而阻止蛋白质合成的正确起始，并导致mRNA的错读。若以poly（U）作模板，则除苯丙氨酸（UUU）外，异亮氨酸（AUU）也会掺入。对链霉素敏感位点在30S亚基上。嘌呤霉素是AA—tRNA的结构类似物，能结合在核糖体的A位上，抑制AA—tRNA的进入。它所带的氨基与AA—tRNA上的氨基一样，能与生长中肽链上的羧基生成肽键，这个反应的产物是一条3’羧基端挂了一嘌呤霉素。青霉素、四环素和红霉素只与原核细胞核糖体发生作用，从而阻遏原核生物蛋白质的合成，抑制细菌生长。氯霉素和嘌呤霉素既能与原核细胞核糖体结合，又能与真核生物核糖体结合，妨碍细胞内蛋白质合成，影响细胞生长。因此，前3种抗生素被广泛用于人类医学，后两种则很少在医学上使用。
在实际治疗方面，链霉素为首选。虽然β—内酰胺类的敏感性最好，但由于在体内短时间导致鼠疫菌细胞壁的溶解，易引起细菌细胞壁成分和内毒素的大量释放，引起DIC发生。特别是鼠疫菌鼠毒素成分的释放，直接作用于心肌线粒体，导致心功能不全。所以不提倡临床应用。喹诺酮次之，氨基糖苷类尚可，大环内酯类则较差。病人的治疗以隔离、抗感染和对症治疗为主，主要是肌注大剂量链霉素和输液（包括维生素C、维生素B1、维生素B6及ATP能量合剂等）、保护心功能、激素（氢化可的松）的使用等。我国目前还没有发现鼠疫菌的抗药性，但在国外的马达加斯加发现了一株带有3种耐药性基因（抗链霉素、氨卞青霉素和磺胺）的鼠疫菌，同时发现一种新的喹诺酮类的药物对其有效。研究发现链霉素过敏者可采用环丙沙星进行治疗。
此外某些细菌对鼠疫菌显有拮抗作用，如葡萄球菌、四联球菌、大肠杆菌、结核杆菌、普通变形杆菌等。
六、鼠疫菌毒素
（一）细菌毒素
细菌毒素黏附于靶细胞表面的相应受体后，可在三个部位发挥其毒性作用，即细胞膜外侧表面、细胞膜内和细胞质内，故又将细菌毒素分为三大类。
1.膜表面作用毒素
这类毒素与靶细胞受体结合后，不进入细胞，一般也不损伤细胞膜，而在细胞膜表面直接发挥毒性作用。
（1）信使毒素：如鼠疫菌的一些外膜蛋白等。毒素与膜受体结合后不进入细胞内，而是通过受体将毒素（第一信号）传递到细胞内，激活或修配细胞内第二信号，致使细胞功能异常。
（2）膜表面分子水解毒素：大部分肠杆菌科的细菌都具有这种水解毒素黏附素，具有锌内肽酶活性，可以水解细胞跨膜蛋白E—钙黏附素的膜外区段，致使肠上皮细胞水肿、变形、脱落，导致腹泻。
（3）超抗原：这是一类特殊的抗原分子，具有强大的非特异性激活能力，能在短时间内选择激活某些类别免疫活性细胞。鼠疫菌是否也具有超抗原，目前还不清楚。
2.膜损伤毒素分为3类
（1）膜穿孔类：毒素的单体或聚合体插入靶细胞膜中形成跨膜孔，导致细胞内容物外泄而裂解。
（2）脂酶类：通过水解细胞膜的磷脂酰胆碱和神经鞘磷脂，破坏膜结构使细胞溶解。
（3）表面活性类：通过改变膜表面张力及细胞内渗透压致使细胞溶解。
3.细胞内酶活性毒素
一般是指A—B型毒素，其A链具有激活或修饰细胞内靶点的酶活性，导致细胞功能异常。目前已发现腺苷二磷酸核糖基转移酶、葡萄糖基转移酶、脱酰胺酶、脱嘌呤酶、锌内肽酶和酰苷环化酶。在鼠疫菌胞内酶活性毒素有：YopE蛋白分子量22.9kDa，作用的靶位在核周区，属细胞毒性；YopH蛋白分子量51.0kDa，作用的靶位在细胞浆，属PTP酶，可使宿主蛋白去磷酸化；YpkA蛋白分子量81.7kDa，作用的靶位在浆膜内表面，属Ser/Thr激酶；YopJ蛋白分子量32.5kDa，作用的靶位在细胞浆，属细胞毒性；YopT蛋白分子量35.5kDa，属细胞毒性。
（二）鼠疫菌毒素
鼠疫菌产生的鼠毒素（Ymt）对鼠类是高度致病的，但对其他脊椎动物是没有毒性的。在蚤体内的致病机理目前还不清楚。然而，Ymt基因的转录在26℃时大约是在37℃的3倍多。如此强大的表达Ymt在哺乳动物体内可能需要其他环境因子的调节。鼠毒素存在于细胞内，菌体裂解后释放，引起炎症、坏死、出血、致死性休克、严重毒血症以及肝肾心肌损害等，是致病及致死的物质。
鼠疫菌毒素是鼠疫菌引起宿主中毒导致病理改变和宿主死亡的物质。对鼠疫菌毒素的研究，从鼠疫菌发现以来一直受到重视。研究该问题对鼠疫感染期间，特别是感染后期的治疗对策至关重要，且对鼠疫的免疫和诊断也有一定的意义。早在1897年Lustig和Galecetti二氏就提取到鼠疫菌的毒素。以后许多研究鼠疫生物学的工作者都承认鼠疫菌有毒性物质，但对毒素性质的看法各有不同。鼠疫菌毒性物质在鼠疫菌的细胞内部及荚膜中均可发现。至今许多实验资料证明鼠疫菌有两种毒素，即“鼠毒素”和“内毒素”，前者是蛋白质，后者是类脂多糖蛋白复合物。它们各自具有不同的生物化学及免疫学特性。
1.鼠毒素 鼠毒素对小白鼠有很高的毒性，而对豚鼠、家兔和猴是无毒的，因而被命名为“鼠毒素”。这种蛋白质存在于细胞质内，只有鼠疫菌死亡崩解后才释放出来。主要作用于心肌线粒体，造成线粒体膜直接漏电，导致高度依赖能量供应的心肌线粒体坏死。
Baker氏（1952）首先用2.5%氯化钠提取的丙酮菌粉浸出液，经55%~67%的饱和硫酸铵沉淀，再精制获得对小白鼠LD50为0.6~0.8μg的精制毒素。用硫酸铵沉淀提出粗制毒素，再用连续纸上电泳精制毒素，在琼脂扩散中仅出现一条沉淀带。腹腔注射小白鼠的LD50为0.7μg，静脉注射的LD50小于0.2μg。
Codner氏用去氧胆酸钠提出毒素，得到了比较单一的毒素物质。Spivack氏等（1958）应用连续电泳精制毒素，获得对小白鼠的LD50小于0.1μg的精制毒素。Packer氏（1959）从酶结构的高水平探索纯毒素的作用，发现毒素能抑制敏感动物的心脏线粒体的呼吸作用，与此相反，毒素对抗性动物——家兔、狗、猴子或猩猩的心脏线粒体，即使投入大剂量也无影响。Kadis氏等（1966）将提纯的毒素用电泳方法分为两个蛋白成分，即毒素A和毒素B。每种毒素由相同的毒素活性及相似的氨基酸组成。它们的差异在于三级结构，分子量、细胞部位和生物合成模型。毒素A的分子量是240000，主要位于细胞壁部分；毒素B的分子量是120000，主要位于细胞浆部分。Englesbetg氏比较了6株鼠疫毒菌和8株鼠疫无毒菌之间毒素和T抗原的相对数量，发现毒菌产生毒素的数量较无毒菌株为多，然而也有少数例外。而所有的毒株含有的T抗原均较无毒株高。B.W.Hudson氏等（1973）对中爪哇（亚洲）和西半球的鼠疫菌株的电泳和细菌学研究中，用SephadexG—150柱，从爪哇A群菌株的水提出物中能够很容易地分离到和圆盘电泳第4条带同样的物质。经Sephadex分离之物质的浓缩物对小白鼠具有毒性，与特异的抗毒素形成沉淀素带，并且有与报道过的鼠毒素相似的氨基酸成分。他们（1976）还进一步分离并鉴定蛋白带4为鼠疫毒素B。
鼠毒素具有好的抗原性，感染鼠疫的人或动物，可以产生抗毒素抗体，且在体内能够维持相当长的时间。
关于鼠毒素的测定，一般使用血清学方法。定性可用琼脂双扩散或垂直凝胶扩散试验；定量可用补体结合试验或间接血凝试验等方法。
2.内毒素 属细胞内毒素，引起发热，造成体内器官和细胞的损伤。一旦在治疗过程中，体内的鼠疫菌被杀伤及破壁，这种毒素就会释放出来，引起内毒素样休克，血管内功能紊乱、血压下降和全身循环功能的衰竭。
Davies（1956）报道用45%的酚，于60℃从鼠疫菌分离出类脂多糖，其毒性较低。对家兔有热原性。5~10mg的内毒素能致死小白鼠和豚鼠。水解后证明为含庚糖的磷脂类。内毒素中的磷脂类经薄层层析分析为脑磷脂样物质，证明至少有3种类脂，即类脂A、类脂B及心磷脂。从195/P毒菌分离的内毒素能致死猴子，能生成和死于与鼠疫相似的病变。Cocking（1960）用超声波震荡释放出鼠毒素后的残渣中也含有Davies的庚糖磷脂类，此物质引起动物的病变和酚浸毒素相似。Walker（1966）用无毒株EV76、TRU和毒株195/P的丙酮干燥物在球形研磨器中研碎，尔后用蛋白酶消化，再用乙醚和丙酮除去不必要的蛋白质和类脂，获得高纯度的内毒素制品，与抗全菌血清作用出现1~2条沉淀线。类脂多糖内毒素对小白鼠和豚鼠均有毒性，小白鼠的LD50大致范围是0.75~20mg。James等（1974）研究，从鼠疫菌195/P株提取的脂多糖内毒素是由D—葡萄糖、D甘油—D甘露庚糖、L甘油—D甘露庚糖、葡萄胺、3—脱氧辛酮糖酸、类脂A、3—羟（基）十四（烷）酸酯、乙酰基、磷和蛋白等组成。此外，还发现微量乙醇胺、甘露糖和半乳糖。其中，糖的总量约占62%，类脂A约占29.2%。糖类除D—甘油—D甘露庚糖外，与一般肠杆菌科的脂多糖相似。在类脂A的结构中，缺乏附加的脂肪酸，表明鼠疫菌比其他革兰氏阴性菌的类脂简单。
鼠疫内毒素具有抗原性，鼠疫全菌免疫血清含有抗毒素抗体，用内毒素制品免疫家兔也可以获得相应的抗内毒素血清。Kevin（1968）发现鲎试验血变形细胞溶解物，在极微量内毒素作用下，可以形成凝胶。以后Reinhold等改进了试验方法，用以定量测定样品中内毒素的含量。目前已有许多人成功地将鲎试验用于鼠疫菌内毒素的测定。目前，已发展了多种方法，其中试管法和微量玻片染色法比较常用。
最后，应指出的是，就鼠毒素和内毒素而言，在鼠疫感染过程中，内毒素起着重要作用。但是，对于认识鼠疫菌的毒性机制，不论是内毒素或者鼠毒素，它们在鼠疫感染时，并非像纯品那样，单一地在机体内发挥它们的功能，而是与鼠疫菌的其他一些有关成分一起，综合地对宿主机体产生毒害作用。
七、鼠疫菌的毒素与毒力决定子
鼠疫菌和其他病原微生物一样，不同菌株毒力具有明显的差异。在自然界可以分离到强毒、低毒和弱毒的各种变异型的鼠疫菌株，即使在同一次流行和流行不同时期所分离的鼠疫菌株，其毒力也有差异。就是在同一株强毒菌中也可分离出低毒或弱毒的鼠疫菌菌系。鼠疫菌长期在人工培养基上传代可使其毒力减弱。把鼠疫菌保存在较高温度条件下，进行频繁的接种，通过5%~15%乙醇培养基或易感性低或免疫的动物时，都能使毒力减弱。也有将鼠疫菌通过抗鼠疫血清传代，紫外线照射等都可以使鼠疫菌毒力减弱。
将鼠疫菌传代通过豚鼠和大白鼠时，菌株的毒力能增强，但只能达到一定限度。将弱毒鼠疫菌同含有铁离子的溶液一起接种小白鼠，亦可导致动物死亡。在培养基中增加钙离子浓度，能使鼠疫弱毒菌逐渐提高毒力。过去认为鼠疫菌由弱毒逆转为强毒几乎是不可能的，近年有报道用EV菌苗菌株连续通过蒙古鼠兔传递4~11代后能使毒力得到明显提高；对小白鼠皮下接种10个菌，豚鼠接种100~1000个菌，均可引起动物死亡。
Burrows（1958，1962，1963）在研究鼠疫菌的毒力和抗原结构与鼠疫菌所表现的某些特征之间的关系时，提出了关于鼠疫菌毒力多元性的理论，这个概念的实质在于鼠疫菌的毒力和某些性状相关，毒力是鼠疫菌某些性状的综合表现。并把他研究的几种抗原和特征称为毒力决定子。
现已证明的毒力决定子是：V和W毒力抗原（VW）、封套（F1）抗原、色素沉着因子（P）、鼠疫菌素I（P1）、血浆凝固因子（C）和溶纤维蛋白因子（F），后面三个因子显然是互相联系着的（Bmbaker等1965）。接种少量鼠疫菌于动物体内引起感染能力取决于VW阳性；而引起感染致死，一般说来需要抽出物F1阳性、色素沉着因子阳性和鼠疫菌素I、血浆凝固因子、溶纤维蛋白因子阳性（Surgalla氏等1969，Donyan氏等1961）。
此外，有关鼠疫菌的毒力决定子还有嘌呤依赖（Pu）、鼠毒素（T）、过氧化氢酶、五碳糖核酸酶和透明质酸酶等。鼠疫菌若失去F1毒力因子时（F1+变为F1—），对豚鼠的毒力减弱，对小白鼠仍保持其原毒力。如果VW+变为VW—时，则无论对小白鼠或豚鼠及其他敏感动物均丧失其毒力。现已证明F1+和VW+菌株都具有抗吞噬细胞的吞噬作用。P+菌株对于实验动物毒力较强，P—菌株的毒力较弱；但并非绝对，如A1122菌株就是P+弱毒菌株。从自然界分离的菌株通常是由P+和P—两个品系所组成的，以P+为优势的菌株一般毒力较强，反之则较弱。至今毒力因子P+与毒力关系的机制尚未得到阐明。毒力决定因子鼠疫菌素I、血浆凝固因子和溶纤维蛋白因子三者紧密联结在一起，倘若丧失，将伴随着血浆凝固因子和溶纤维蛋白因子的丧失。鼠疫菌素I（P1）的存在可能和鼠疫菌侵袭力有关，如P1—C—F阴性，而仍为FI+、VW+、P+的菌株，若给小白鼠做皮下或腹腔注射则毒力减弱；若经静脉给小白鼠注射，其毒力几乎和P1—C—F+的菌株相同。从而说明P1等三因子对动物机体的侵袭力有关。
进入皮下组织或黏膜内的鼠疫菌大部分会被直接杀死，只有少数菌会通过吞噬细胞膜上的受体、以胞饮的方式进入吞噬细胞体内而存活下来。但这一过程，并不引发吞噬细胞内的呼吸暴发（产生的超氧离子杀死鼠疫菌），而是成为鼠疫菌的载体及装配工厂，其中鼠疫菌产生的一种外膜蛋白会首先关闭吞噬细胞的线粒体工厂。接着是利用吞噬细胞的营养物质合成自己的一些防护性抗原，成功实现生态位的转换。其中产生的封套抗原会重组吞噬细胞的外膜、产生的其他外膜蛋白酶类会直接降解或破坏吞噬细胞的核染色体DNA结构，造成吞噬细胞的凋亡。从吞噬细胞内逃逸的鼠疫菌，因表面具有荚膜样的封套结构，具有抗吞噬作用。
P1是Ben—Gurion和Hertmen（1958）记述并命名的，是由9.5kb质粒所编码。它是一种由鼠疫菌产生的似杆菌素样的物质，初产生于细胞内，静置后可出现于细胞外。它基本上为一蛋白质，在中性时可作为P1—Hi复合物或作为一盐类而存在（III是抑制n的一种活性物质）。推测它是一种核酸盐，可在pH4.7时被检出。所有鼠疫菌毒株都能产生P1，P1阴性只能在少数弱毒株或无毒株中发现。因此推测P1与菌株毒力有关。P1除能抑制I型假性结核杆菌的生长外，还可抑制某些埃氏大肠杆菌菌株及不能产生P1的鼠疫菌A1122株，但不能抑制可产生P1的鼠疫菌株及P1阴性的Tava株（Bmbaker和Surgalla，1961）。
鼠疫菌素I的活性可被Ca2+、Sr2+、Mn2+、枸橼酸钠和鱼精蛋白等增强；但为Fe3+、Mg2+、氯化血红素、无机磷酸盐、血红蛋白及肌球蛋白所抑制；且可被胰蛋白酶所破坏。在厌氧条件下或有抗血清存在时亦被抑制。据研究Ca2+增强P1的活性乃系Ca2+能诱导指示菌生长的迟滞期，容许P1的堆集，从而增加P1对指示菌生长的抑制作用。与此相反，Fe3+则可刺激指示菌迅速生长，从而减弱P1的活性。