结核分枝杆菌:简称结核杆菌,1882年RObeu Koch所发现,人分枝杆菌属,是家畜、野生动物、禽类及人类结核病的病原菌。可侵犯全身各器官,但以肺结核为最多见。
形态与染色特征
在动物病灶内的结核杆菌菌体正直或微弯曲,长1.5~4.0um,宽0.2~0.5um。有时菌体末端具有不同的分枝,有的两端钝圆,无鞭毛,无荚膜和无芽孢,没有运动性。单个、成双、间或成丛排列。在人工培养基中,由于菌型、菌株和环境条件不同,可出现多种形态,如近似球形、棒状或丝状。
本菌为革兰氏阳性菌。由于结核分枝杆菌细胞壁中含有大量脂质而不易着色,一般苯胺染料难以着色。若用加热或媒染剂处理使之染色后,可以抵抗盐酸、酒精的脱色作用。齐-尼二氏对结核杆菌的抗酸染色法就是根据这个道理进行的,因为结核杆菌中含有脂类,染料一旦进入细胞内部很难脱出。用上述方法染色,结核杆菌被染成红色,而其他非抗酸性菌和细胞杂质均呈蓝色。
培养特性
(1)专性需氧,最适生PH6.5~6.8,最适生长温度为37~37.5℃。
(2)营养要求较高,培养常用罗氏培养基,内含蛋黄、甘油、天门冬素、马铃薯、无机盐及抵制杂菌生长的孔雀绿等物质。
(3)生长缓慢,繁殖一代需18~24小时,分离培养需经2~4周可见米黄色菜花状菌落生长。在改良罗氏培养基上培养需4~6周。
(4)在固体培养基上菌落呈灰黄白色,干燥颗粒状,显著隆起,表面粗糙皱缩、菜花状的菌落;在液体培养基内,于液面形成粗纹皱膜,培养基保持透明。若加入吐温80于培养基中,可使结核杆菌呈分散均匀生长。
生化特征
结核杆菌不发酵糖类,能产生过氧化氢酶。对人致病的结核分枝杆菌现一般认为有人型、牛型、非洲型。人型与牛型菌形态相似,对豚鼠皆有较强致病力,但人型菌对家兔致病力远较牛型菌为弱。人型结核杆菌能合成烟酸,还原硝酸盐,耐受噻吩—2—羧酸酰肼,牛型结核杆菌都不具备上述特性。人型和牛型的毒株,中性红试验均阳性,无毒株,则中性红阴性且失去索状生长现象。牛型结核菌可经饮用未消毒的带菌牛乳引起肠道结核感染。显微镜下均为抗酸杆菌,细长稍弯,有时见人字型、Y型分枝,培养生长经生化试验可以鉴别菌型。
抵抗力
该菌对酸、碱、自然环境和干燥抵抗力强,在干燥痰内可存活6~8个月。但对湿热、酒精和紫外线敏感,抵抗力弱,如75%酒精作用数分钟、液体中加热62~63℃,15min、直接日光照射数小时均可被杀死。对抗结核药物易产生耐药性。
本菌因含有大量的脂类,抵抗力较强,对于干燥的抵抗力特别强大。它在干燥状态可存活2~3个月,在腐败物和水中存活5个月,在土壤中存活7个月到1年,低温菌体不死,而且在零下190℃时还保持活力。在乳中加热到85℃,经过30min,煮沸经过3~5min死亡。室温下在乳中能存活9~10d,奶油中为—周,干酪中为4个月。在消毒药品(5%石炭酸.2%来苏水)作用下,结核杆菌一般经过2~14h死亡。
致病性
结核分枝杆菌不产生内、外毒素。其致病性可能与细菌在组织细胞内大量繁殖引起的炎症,菌体成分和代谢物质的毒性以及机体对菌体成分产生的免疫损伤有关。
1.荚膜 荚膜的主要成分为多糖,部分脂质和蛋白质。其对结核分枝杆菌的作用有:
①荚膜能与吞噬细胞表面的补体受体3(CR3)结合,有助于结核分枝杆菌在宿主细胞上的粘附与入侵;
②荚膜中有多种酶可降解宿主组织中的大分子物质,供入侵的结核分枝杆菌繁殖所需的营养;
③荚膜能防止宿主的有害物质进入结核分枝杆菌,甚至如小分子NaOH也不易进入。故结核标本用4% NaOH消化时,一般细菌很快杀死,但结核分枝杆菌可耐受数十分钟。结核分枝杆菌入侵后荚膜还可抑制吞噬体与溶酶体的融合。
2.脂质 据实验研究细菌毒力可能与其所含复杂的脂质成分有关,特别是糖脂更为重要。
①索状因子 :是分枝菌酸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。若将其从细菌中分离出,则细菌丧失毒力。
②磷脂: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: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: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。
3.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作用。
所致疾病
结核分枝杆菌可通过呼吸道、消化道或皮肤损伤侵入易感机体,引起多种组织器官的结核病,其中以通过呼吸道引起肺结核为最多。因肠道中有大量正常菌群寄居,结核分枝杆菌必须通过竞争才能生存并和易感细胞粘附。肺泡中无正常菌群,结核分枝杆菌可通过飞沫微滴或含菌尘埃的吸入,故肺结核较为多见。
免疫机制
结核分枝杆菌是胞内感染菌,其免疫主要是以T细胞为主的细胞免疫。T细胞不能直接和胞内菌作用,必须先与感染细胞反应,导致细胞崩溃,释放出结核分枝杆菌。机体对结核分枝杆菌虽能产生抗体,但抗体只能与释出的细菌接触起辅助作用。结核分枝杆菌侵入呼吸道后,由于肺泡中80%~90% 是巨噬细胞,10% 是淋巴细胞(T细胞占多数),原肺泡中未活化的巨噬细胞抗菌活性弱,不能防止所吞噬的结核分枝杆菌生长,反可将结核分枝杆菌带到他处。但可递呈抗原,使周围T淋巴细胞致敏。致敏淋巴细胞可产生多种淋巴因子,如IL-2、IL-6、INF- γ,他们与TNF-α的共同作用可杀死病灶中的结核分枝杆菌,其中INF-γ是主要的。
*注:结核的免疫属于感染免疫,又称有菌免疫,即只有当结核分枝杆菌或其组分存在体内时才有免疫力。一旦体内的结核分枝杆菌或其组分全部消失,免疫也随之不存在。
预防和治疗
预防 近20年国际组织提出控制结核病主要方法有:①发现和治疗痰菌阳性者②新生儿接种卡介苗。约 80% 获得保护力。
卡介苗是活疫苗,苗内活菌数直接影响免疫效果,故目前已有冻干疫苗供应。新的核糖体RNA(rRNA)疫苗已引起关注,但尚处在试验阶段。
治疗 利福平、异烟肼、乙胺丁醇、链霉素为第一线药物。利福平与异烟肼合用可以减少耐药性的产生。对严重感染,可以吡嗪酰胺与利福平及异烟肼合用。