致病力和遗传控制
出处:按学科分类—医药、卫生 中国科学技术出版社《临床厌氧菌检验手册》第307页(3377字)
厌氧菌引起临床感染包括两方面的因素,一是宿主的微生态失调,易感生境形成;另一是厌氧菌本身的致病因子。
(一)微生态失调
引起宿主微生态失调的原因是多方面的,概括有如下几点。
1.宿主全身免疫机能降低 严重器质性疾病(如糖尿病、慢性肝肾疾病、动脉硬化、晚期肿瘤等);使用放疗、化疗、免疫抑制剂、甾类化合物、抗代谢药物,以及手术创伤和滥用抗生素等,干扰了正常菌群与宿主间的微生态平衡,破坏了生物屏障,极易造成致病厌氧菌的内源性感染。
2.机体局部环境改变 机体局部环境的改变使组织缺氧、缺血,局部环境厌氧,氧化还原电势(Eh)降低,利于厌氧菌的生长、繁殖和致病。如创伤、烧伤、近粘膜组织损伤,血栓形成、肿瘤和异物压迫等,造成局部组织贫血、缺血、坏死,易于导致厌氧菌感染。
3.混合感染的协同作用 宿主由于创伤等原因引起需氧菌或兼性厌氧菌感染,消耗局部环境中的氧气并降低环境中的氧化还原电势,有助于厌氧菌生长和繁殖。氧化还原电势的改变易使厌氧菌的代谢过程和抗原性改变。此外,需氧菌或兼性菌产生的产物(如酶等)还可成为厌氧菌入侵宿主的“媒介”,或为厌氧菌利用,作为自身繁殖的营养而利于致病。
4.厌氧菌的适应性 不同来源的厌氧菌,甚至同属同种厌氧菌,其对氧的耐受性不同。如来自人体肠道正常菌群的厌氧菌一般都无超氧化物岐化酶,它们不能耐受氧的毒性。相反,从人体感染标本中分离的同种厌氧菌,像脆弱类杆菌(B.fragilis)、梭杆菌(Fusobacterium)和优杆菌(Eubacterium)具有可测出的岐化酶活性,暴露在空气中72小时也能存活。还有像荚膜,来自机体正常菌群的脆弱类杆菌常常无荚膜,而来自临床分离株多有荚膜。厌氧菌这种耐受性的增长,是由于伴生宿主长期适应过程中产生的,适应性和适应性的选择也是厌氧菌致病机理之一。
从上述可知,宿主生境敏感性增加、宿主微生态失调形成的易感生境,是厌氧菌致病条件。
(二)厌氧菌自身的致病因子
1.吸附 许多革兰氏阴性无芽孢厌氧菌表面具有由蛋白亚单位组成的菌毛(pili)或纤毛(fimbriae),它们能凝集人或有些动物的红细胞及粘膜上皮细胞,利于入侵宿主组织中,如不解糖卟啉单孢菌、牙龈卟啉单孢菌、产黑素普氏菌、脆弱类杆菌等都被发现有菌毛及类似物。从人病灶分离的脆弱类杆菌能凝集豚鼠和人的红细胞,它们还能吸附到人的上皮细胞和人的培养细胞系上,其吸附力比不能凝集红细胞菌株高6~20倍。此外,像具核梭杆菌也能吸附在人口腔上皮细胞上并凝集人红细胞,这种吸附与红细胞表面的半乳糖受体有关,其中精氨酸起了粘附的介蒂作用。具核梭杆菌、不解糖紫色单孢菌等能有选择地吸附于牙龈粘膜上皮上,是诱发牙周病的先决条件。
2.荚膜和抗吞噬 如果说菌毛及类似物是厌氧菌致病条件,那么荚膜却是一些厌氧菌致病的主要因素。已查明临床上常见的类杆菌有荚膜株,像脆弱类杆菌、普通类杆菌、多形类杆菌、卵形类杆菌、单形类杆菌、产黑色素普氏菌、中间普氏菌、非解糖卟啉单孢菌、牙龈卟啉单孢菌等。荚膜的本质是多糖体,构成多糖体的单糖不仅不同厌氧菌之间有不同,就是同一菌种不同菌株之间也有差异。类杆菌的荚膜多糖有抗原性,使用脆弱类杆菌带荚膜株或直接用荚膜粗提物注入大鼠的腹腔或皮下,绝大多数大鼠腹腔或皮下都可产生典型的脓肿,同时,用脆弱类杆菌的荚膜粗提物免疫动物,再用相应的脆弱类杆菌去攻击,则已免疫的鼠对再感染有抵抗力,说明荚膜是类杆菌致病的重要毒力因子。荚膜还能保护细菌在宿主体内抗吞噬和消化作用,并抵抗补体参加的调理作用。
3.酶的毒性作用
(1)胶原酶:牙龈卟啉单孢菌的孢外酶,不解卟啉色单孢菌、产黑色素普氏菌、多形类杆菌、脆弱类杆菌、多毛类杆菌、口普氏杆菌等分泌的胶原酶具有溶组织中胶原纤维,入侵宿主组织作用。如动物实验中产黑色素普氏菌能增强具核梭杆菌对家兔的感染。
(2)免疫球蛋白的分解酶:已确定齿龈卟啉单孢菌、不解糖卟啉单孢菌、产黑色素普氏菌含有IgA蛋白分解酶,它能降解IgA1、IgA2和IgG,直接对抗宿主体液免疫作用,以便在宿主体内生长、繁殖、致病。
(3)透明质酸酶、硫酸软骨素酶、纤维蛋白溶酶:已确定脆弱类杆菌群的几个菌种具有分泌这些酶的能力。此外,产黑色素普氏菌还具有纤维蛋白溶酶,这些酶与厌氧菌入侵、繁殖、扩散有关。
(4)神经氨酸酶:口腔普氏菌、两路普氏菌、产黑素普氏菌、脆弱类杆菌群都能产生并分泌此酶,其能破坏宿主上皮细胞表面的糖蛋白受体,与细胞的侵袭有关,临床上分离的脆弱类杆菌该酶活性特别高。
(5)肝素酶:能降解肝素,促进凝血,脆弱类杆菌具有此酶。
(6)DNA酶:不解糖卟啉单孢菌、产黑色素普氏菌、脆弱类杆菌群都具有此酶。此外,后者还有DNA酶、蛋白酶等,都与组织坏死、破坏有关。
(7)β-内酰胺酶、头孢菌素酶和青霉素酶:脆弱类杆菌群的7个菌种都能产生β-内酰胺酶、头孢菌素酶,而产黑素普氏菌、两路普氏菌、口腔普氏菌等,能产生青霉素酶并都能破坏相应的抗生素,间接地增加厌氧菌的病原性。
(8)超氧化物岐化酶、触酶:厌氧菌产生这类酶有利于抵抗环境中分子氧的毒性作用,使之在宿主组织中能生长、繁殖和致病。
4.可溶性毒性产物 具核梭杆菌、坏死梭杆菌等具抵抗巨噬细胞吞噬和破坏白细胞作用的毒性物质,二氧化碳噬纤维菌也具有类似作用的毒性物质。这种毒性产物大致可分两类,即耐热和不耐热;或者分子量大(10000道尔顿以上)和分子量小(3500道尔顿以下)两种。可从菌培养液中抽提出来。齿龈卟啉单孢菌、非解糖卟啉单孢菌的培养过滤液,尚可以对人的上皮细胞有毒性作用,并有抗多核白细胞趋化作用,促使炎症发展。其分子量小,经透析可消失。
5.内毒素 类杆菌如脆弱类杆菌、非解糖卟啉单孢菌等,无典型的内毒素,其脂多糖组成上不完整,缺少2-酮-3脱氧庚酮糖(KDO)和庚糖,以及类脂A部分中缺少β-羟基肉豆寇酸,其生物学活性也不明显。但梭杆菌内毒素完整,并具生物学活性。如坏死梭杆菌内毒素能破坏白血球,溶解人、马、家兔的红血球,以及使人、鸡、猪红细胞凝集。微生子梭杆菌接种到兔皮下引起炎症反应,接种到小鼠腹腔内引起肝脓肿。在人的牙周炎疾病中,一般先是产黑素普氏菌破坏机体吞噬细胞的功能并引起炎症反应,继而具核梭杆菌发挥内霉素作用,引起牙周的损害。直接将梭杆菌的脂多糖注入猴的无菌牙根管内,可产生炎症且骨质损害被吸收。
6.厌氧菌的耐药性及传递 已证明厌氧菌耐药性质粒的存在。此外,厌氧菌还具有一种独特的似乎较为普遍的非质粒介导的接合样耐药性传递过程。如脆弱类杆菌质粒PBFTM10(粒4.6kb)可传递。非质粒介导的接合样耐药性传递,如四环素、克林达霉素、氨苄青霉素、头孢甲氧噻吩等,在脆弱类杆菌、难辨梭菌和产气荚膜梭菌中均有报道。因此,厌氧菌耐药性质粒和转卒子在厌氧菌中出现,是厌氧菌在院内感染爆发性流行中不可忽视的因素。