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1、第15 章 分枝杆菌分枝杆菌属(Mycobacterium)的细菌呈杆状、需氧且不形成芽胞。一般不易着 色，但加温或延长染色时间着色后能抵抗盐酸乙醇的脱色，故又称抗酸杆菌(acid-fast bacillus)。本属细菌种类较多，其中结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)是重要人类病原体，引起结核病；麻风分枝杆菌(Mycobacterium leprae)引起麻风病；鸟-胞内分枝杆菌(Mycobacterium avium-intracellulare)，或鸟分枝杆菌复合菌群(Mycobacterium avium complex, MAC )和其他非典型分枝杆菌经
2、常感染艾滋病人，是免疫抑制病人的机会致病菌。表15-1 分枝杆菌的分类分类生长速度菌落和色素产生代表菌种致病性结核分枝杆菌复合群生长缓慢结核分枝杆菌、牛分枝杆菌结核病非结核分枝杆菌Runyon I 组生长缓慢菌落不见光时为淡黄 色,光照后则变为黄色 或橙色堪萨斯分枝杆菌 (M. kansasii)、海分枝杆菌(M. marinum )肺结核样病变； 皮肤丘疹、结节 与溃疡Runyon II组在37 C生长缓慢在暗处培养时菌落呈橘红色瘰 疠 分 枝 杆 菌 (M. scrofulaceum)儿童淋巴结炎Runyonlll 组4042C下生长 慢通常不产生色素鸟-胞内分枝杆菌(M.avium)结核
3、样病变，多见于肺与肾Runyon IV 组在2545 C快速 生长。培养 57 天即可见到菌落个别种产生色素偶 发 分 枝 杆 菌 (M. fortuitum)极少致病麻风分枝杆菌人工培养基上不生长麻风第一节 结核分枝杆菌结核分枝杆菌(M. Tuberculosis)俗称结核杆菌，是结核病的病原菌。该菌可侵 犯全身各器官，但以肺部感染所致的肺结核最多见。估计目前世界人口中有1/3感 染了结核分枝杆菌。特别是近年来世界范围内艾滋病的流行，结核病作为最多见的 一种机会性感染，成为HIV阳性者死亡的主要原因，因此，结核病已成为全球重大 公共卫生问题。一、生物学性状一)形态与染色在感染的组织中，结核分
4、枝杆菌细长且直，大小约0.4x3 m (图15-1)；在人工 培养基上，不同种呈现丝状、球状、串珠状等多形性。由于结核分枝杆菌细胞壁中 含有大量的脂质，不易着色，一旦被碱性染料着色后能够抵抗盐酸乙醇(含95%的 乙醇和3%的盐酸)的脱色作用，被定性为抗酸菌(acid-fast bacteria)， 一般不用革 兰染色法分类为革兰阳性或革兰阴性。常用齐尼抗酸染色法(Ziehl-Neelsen acid-fast stain),以5%石碳酸复红加温染色后再经3%盐酸乙醇脱色，结核分枝杆菌被染成 红色，而其他非抗酸菌及背景则被美蓝复染呈蓝色。此外，结核分枝杆菌在药物如异烟肼的影响下，亦可变为抗酸染色
5、阴性。图 15-1 痰标本中的结核分枝杆菌(箭头所指)( Brooks et a,l2004 )二)培养和生长特性结核分枝杆菌的初代分离培养应使用选择和非选择培养基。选择培养基加入了 抗生素以抑制污染的细菌和真菌。固体培养基、半合成琼脂培养基和肉汤培养基加 入抗生素后可作为选择培养基。其中罗氏(Lowenstein)固体土培养基，内含马铃薯、 卵黄、甘油、天门冬素、无机盐及抑制杂菌生长的孔雀绿等物质。接种少量结核病 人的样本后，培养36周可出现肉眼可见的菌落。菌落为乳白色或米黄色，不透明, 表面粗糙呈颗粒、结节或菜花状。液体培养时，因结核分枝杆菌胞壁中含大量类脂，疏水性较强，细菌易聚在一 起，
6、加之专性需氧，故呈菌膜生长。若加入吐温-80 (Tween-80)，可降低细菌表面 的疏水性，使细菌分散均匀生长，有利于结核分枝杆菌的初次分离培养和药物敏感 试验等。结核分枝杆菌为专性需氧菌，最适生长温度为37C，最适酸碱度为pH6.5 pH6.8。由于细胞壁中脂质含量较高，不利于营养的吸收，故生长缓慢且营养要求高, 繁殖一代时间约为 18 小时。腐生型与致病的分枝杆菌相比，生长快速，适应于 22 33C, 产生更多的色素, 可能呈弱抗酸性。(三) 抵抗力结核分枝杆菌因细胞壁中含大量脂质，表面呈强疏水性和聚集生长，因而更易 抵抗化学物质的破坏，故抵抗力较强。对干燥抵抗力强，在干燥的痰中可长期存
7、活。 对酸和碱抵抗力强，因而，常用酸碱处理标本以杀死杂菌和消化标本中的粘稠物质。 抗染料，对1 ： 13 000孔雀绿或1 ： 75 000结晶紫有抵抗力，故在培养基中加入上述 染料以抑制杂菌生长。但结核分枝杆菌对乙醇、湿热及紫外线抵抗力较弱，如用 75乙醇作用数分钟， 液体中加热62C63C15分钟，或直接日光照射27小时均可杀死细菌。后者常 用于结核病人的衣物，物品的表面及空气等的消毒。 结核分枝杆菌对链霉素、异烟肼、利福平、环丝氨酸、乙胺丁醇、卡那霉素 对氨基水杨酸等抗结核药物敏感，但长期用药易出现耐药性。(四) 变异性 结核分枝杆菌的形态、菌落、毒力及耐药性等均可发生变异。毒力变异的典
8、型例子是卡介苗(Bacilli Calmette-Guerin, BCG)的诞生。1908 年，Calmette和Guerin两人将有毒的牛分枝杆菌培养于含甘油、胆汁、马铃薯的培 养基中，经230次移种传代，历时13年而获得了减毒活菌株，目前广泛用于人类结 核病的预防。结核分枝杆菌对异烟肼、链霉素、利福平等抗结核药物较易产生耐药性，耐药 菌株的毒力亦有所减弱，可能为药物诱导结核分枝杆菌形成L型之故。耐药基因在 染色体上，而且对不同药物的耐药基因不相连接，因此结核分枝杆菌耐药菌株通常 只对某一药物耐药，对其他药物仍敏感，因此联合用药能减少耐药菌株的形成。获 得耐药性的机制包括基因突变、细菌产生降
9、解或灭活酶类和改变药物作用靶位3种方 式，其中染色体突变介导的耐药性是结核菌耐药的主要方式, 如对异烟肼耐药与 katG基因丢失有关；利福平主要作用于RNA多聚酶，编码该酶的基因(rpoB)突变则 引起对利福平耐药。但近年由于药物应用不规范，导致该菌的多重耐药菌株呈增多 趋势，甚至爆发流行。耐多药是由于多种药物靶基因突变所致。 2006年9月世界卫生 组织在网站上发出警示，较耐多药结核更为严重的超级耐药结核分枝杆菌已出现， 它不仅对抗结核一线药物异烟肼、利福平具有耐药性，而且对抗结核二线药物也具 有耐药性，因此，如何控制耐药结核的不断扩散，已经成为新的重要课题。二、致病性不同的分枝杆菌引起不同
10、种类宿主的病损的能力明显不同。人类和豚鼠对其结 核分枝杆菌高度易感，而禽类和家畜则相反。结核分枝杆菌和牛分枝杆菌对人致病 性相同。在发达国家牛分枝杆菌感染很少见；而非典型分枝杆菌(如堪萨斯分枝杆 菌)引起的人类疾病难以与结核病区分。其他分枝杆菌只引起表面感染或机会感染。(一) 致病物质1. 脂质该细菌的毒力可能与其所含复杂的脂质成分有关。(1) 索状因子(cord factor):是分枝菌酸(mycolic acid)和海藻糖结合的一种糖脂。 能使细菌在液体培养基中呈蜿蜒索状排列。此因子与结核分枝杆菌毒力密切相关。 它能破坏细胞线粒体膜、影响细胞呼吸、抑制白细胞游走和引起慢性肉芽肿。若将 其从
11、细菌中提出，则细菌丧失毒力。(2) 磷脂(phosphatide)：能促使单核细胞增生，并使炎症灶中的巨噬细胞转变 为类上皮细胞，从而形成结核结节。(3) 硫酸脑苷脂(sulfatide)：可抑制吞噬细胞中吞噬体与溶酶体的结合，使结核 分枝杆菌能在吞噬细胞中长期存活。(4) 蜡质D (wax D)|:是一种肽糖脂和分枝菌酸的复合物，可从有毒株或卡介苗 中用甲醇提出，具有佐剂作用，可激发机体产生迟发型超敏反应。2. 蛋白质 有抗原性，和蜡质D结合后能使机体发生超敏反应，引起组织坏死和全身中毒症状，并在形成结核结节中发挥一定作用。3多糖 有研究发现该菌细胞壁表面的多糖物质类似荚膜，能够抵抗吞噬细胞
12、 的吞噬作用。（二）所致疾病1传播与扩散 结核分枝杆菌可经呼吸道、消化道、破损的皮肤粘膜等多种途 径进入机体，侵犯多种组织器官，引起相应的结核病，但易通过吸入含菌的飞沫微 粒或尘埃进入肺泡，故结核病以肺部感染最多见。结核分枝杆菌在体内主要通过淋 巴管道、血流、支气管和消化道扩散。初次感染时，细菌通过淋巴管进入局部淋巴 结，如进一步扩散至血流，则导致多器官感染；细菌亦可从支气管内坏死组织直接 扩散至静脉血流，或可直接侵袭其他部分肺组织。该菌不产生内、外毒素，但寄生 于单核细胞、网状内皮细胞和巨噬细胞内。其致病作用可能与细菌在组织细胞内大 量增殖引起的炎症反应、菌体成分的毒性作用以及机体对某些菌体
13、成分产生的超敏 反应有关。2疾病类型、病理改变及致病机制（1） 肺部感染1）原发感染：结核分枝杆菌初次感染而在肺内发生的病变，称为原发性肺结核， 多发生于儿童，现也常发生于先前无结核分枝杆菌感染结核菌素阴性的成人。原发 感染的主要特点为发生急性渗出性炎症并快速向相邻组织和区域淋巴结扩散以及干 酪坏死，结核菌素试验阳性。当结核分枝杆菌侵入肺泡后被巨噬细胞吞噬，由于菌体含有丰富的脂质，能抵 抗巨噬细胞的吞噬杀菌作用而大量繁殖，导致巨噬细胞裂解破坏，释出的结核分枝 杆菌再次被吞噬而重复上述过程，引起肺泡渗出性炎症，称为原发灶。原发灶好发 于肺上叶下部和下叶上部。此时，人体缺乏对结核分枝杆菌的特异性免
14、疫力，故病 灶局部反应轻微。原发灶内的结核分枝杆菌常沿淋巴管扩散到肺门淋巴结，引起肺 门淋巴结肿大。原发灶、淋巴管炎和肿大的肺门淋巴结合称为原发综合征。感染后36周，机体产生特异性细胞免疫，同时也出现超敏反应。病灶中结核 分枝杆菌细胞壁磷脂一方面剌激巨噬细胞转化为上皮样细胞，后者可相互融合或经 核分裂形成多核巨细胞（即朗罕巨细胞），另一方面抑制蛋白酶对组织的溶解，使病 灶组织溶解不完全，产生干酪样坏死。坏死灶周围包着上皮样细胞、淋巴细胞、巨 噬细胞和成纤维细胞形成结核结节（即结核肉芽肿）。结核结节是结核的典型病理特 征。原发感染 90% 以上可经纤维化和钙化自愈。但原发灶内常仍有一定量的结核
15、分枝杆菌长期潜伏，机体处于带菌状态，能剌激机体产生免疫反应，成为潜伏感染。 一旦免疫力下降，潜伏的结核分枝杆菌大量繁殖，结核复发，成为日后内源性感染 的来源。感染后少数患者因免疫低下，可经血和淋巴系统播散至骨、关节、肾、脑 膜及其他部位，引起相应的结核病。2）原发后感染：多为原发感染的再活化（reactivation），也可由外界的结核分 枝杆菌再次侵入引起外源性再感染（re-infection），或在原发感染基础上再感染新结 核分枝杆菌发生重叠感染（super-infection）。原发后感染多发生于成年人，病灶以肺 部为多见，也发生于肺外组织。再活化由原发病灶中潜伏的结核分枝杆菌引起。在 人体抵抗力下降时，残存的结核分枝杆菌再度大量繁殖而发病。最多发生于肺内通 气最好的顶部。由于原发感染后机体已建立了对结核分枝杆菌的特异性免疫应答的 能力，因此病灶多局限，一般不累及邻近淋巴结。呈慢性组织损害，易发生结核结 节、干酪样坏死和纤维化。被纤维素包围的干酪样坏死灶可钙化而痊愈。若干酪样 结节破溃，排入邻近支气管，则可形成空洞并释放大量结核分枝杆菌至痰中，称为 开放性肺结核。部分患者结核分枝杆菌可进入血液循环引起肺内播散，形成血行播 散型肺结核。近年来常发现病灶中见有形态不典型的抗酸菌却未见典型结核结节，称之为“无 反应性结核”用结核分枝杆菌L型感染实验动物，也见有
