醫(yī)學(xué)微生物學(xué)教學(xué)課件：第13章 分枝桿菌屬

第13章

分枝桿菌屬

一類細(xì)長略彎曲的桿菌，分枝生長趨勢；細(xì)胞壁中含有大量脂質(zhì)40%（粗糙的疏水性菌落）；抗酸染色陽性，又稱抗酸桿菌（acid-fastbacilli）無鞭毛、無芽孢、也不產(chǎn)生內(nèi)、外毒素種類多102個菌種，致病（結(jié)核分枝桿菌，麻風(fēng)分枝桿菌，牛分枝桿菌）與非致病菌多引起慢性感染，伴組織破壞。分枝桿菌屬特性分枝桿菌屬分類第一節(jié)結(jié)核分枝桿菌

分枝桿菌屬（Mycobacterium）是一類細(xì)長或稍彎的桿菌，因有分枝生長的趨勢而得名。

結(jié)核桿菌引起結(jié)核病。對人類致病的有人型結(jié)核桿菌和牛型結(jié)核桿菌。

是人類結(jié)核病的病原體。人是結(jié)核分枝桿菌的唯一宿主?？汕址溉砀鹘M織，肺部感染最常見。

結(jié)核病是一種古老的疾病。從新石器時代人類的遺骨和古代木乃伊的骨關(guān)節(jié)的病理組織中，已發(fā)現(xiàn)人類在史前時代已患過結(jié)核病。中國醫(yī)史中，結(jié)核病最早記載于《內(nèi)經(jīng)》并形容為“虛癆”之癥。古代文獻(xiàn)有提及肺癆為癆蟲于肺所致，但未能確定致病的成因。

19世紀(jì)，結(jié)核病在歐洲和北美大肆流行，散布到社會的各個階層，生活困頓的人群成了結(jié)核病的溫床。而且是當(dāng)時造成死亡的主要原因，被人們稱為“巨大的白色瘟疫”。許多當(dāng)年杰出的人物罹患結(jié)核病：雪萊、席勒、勃朗寧、梭羅等。結(jié)核病的流行甚至影響了詩人和藝術(shù)家的思想。

德國科學(xué)家RobertKoch在1882年發(fā)現(xiàn)了一種特殊的微生物——結(jié)核桿菌，結(jié)核病的致病細(xì)菌。他還證明了這種微生物是可以在培養(yǎng)基里培養(yǎng)出來的。這一發(fā)現(xiàn)使得結(jié)核的實驗研究成為現(xiàn)實。世界結(jié)核病防治現(xiàn)狀自發(fā)現(xiàn)MTB以來，全球約有兩億人死于TB，且疫情發(fā)展日趨嚴(yán)重。WHO已將TB作為重點(diǎn)控制的傳染病之一，并于1995年起將每年的3月24日定為“世界防治結(jié)核病日”，以提醒公眾加深對TB的認(rèn)識。據(jù)WHO預(yù)計，目前全球約20億人已感染了MTB。全球每年約有800萬新發(fā)病例。發(fā)病率和病死率在我國27種法定報告?zhèn)魅静≈信琶谝?。TB的死亡將達(dá)歷史最高水平，全球每天有8000人死于TB，每年約300萬人死于TB。特別是在發(fā)展中國家，TB的形勢尤其嚴(yán)峻，全球98％的TB死亡和95％的新發(fā)TB都是在發(fā)展中國家。我國屬于全球22個TB高負(fù)擔(dān)國家之一，TB的患病人數(shù)在世界各國中居于第2位。我國TB的流行具有“五多一高”的特點(diǎn)：MTB感染人數(shù)多?，F(xiàn)患肺TB病人多。TB死亡人數(shù)多。耐藥TB人多。農(nóng)村TB人多。傳染性肺TB患者疫情居高不下。1.形態(tài)與染色

結(jié)核桿菌細(xì)長略彎曲，端極鈍園，大小約1～4×0.4μm，呈單個或分枝狀排列，無莢膜、無鞭毛、無芽胞。

在陳舊的病灶和培養(yǎng)物中，形態(tài)常不典型，可呈顆粒狀、串珠狀、短棒狀、長絲形等。

微莢膜一、生物學(xué)性狀

抗酸染色（Ziehl-Neelsen）顯示痰標(biāo)本中染為紅色的特異性抗酸細(xì)菌（結(jié)核桿菌）。其他非抗酸性細(xì)菌及細(xì)胞漿質(zhì)等呈藍(lán)色。結(jié)核桿菌的抗酸性取決于胞壁內(nèi)所含分枝菌酸殘基和胞壁固有層的完整性。2.培養(yǎng)特性與生化反應(yīng)?專性需氧菌?營養(yǎng)要求高：在含有蛋黃、馬鈴薯、甘油和天門冬酰胺等的固體培養(yǎng)基上才能生長。最適pH為6.5~6.8，最適溫度為37℃。?生長緩慢：12~24h繁殖一代，接種后3～4周才出現(xiàn)肉眼可見的菌落。菌落為干燥、堅硬、表面呈顆粒狀、乳酪色或黃色，形似菜花樣。在液體培養(yǎng)基中呈粗糙皺紋狀菌膜生長。?不發(fā)酵糖類：與牛分枝桿菌的區(qū)別在于前者可合成煙酸和還原硝酸鹽，而后者則不能。結(jié)核桿菌培養(yǎng)的菌落（1）脂質(zhì)（Lipid）：占菌體干重20～40%，占胞壁干重60%，主要是磷脂、脂肪酸和蠟質(zhì)，大多與蛋白質(zhì)或多糖結(jié)合成復(fù)合物。3.主要菌體成分及其作用

結(jié)核分枝桿菌無內(nèi)毒素，也不產(chǎn)生外毒素和侵襲性酶類，其致病作用主要靠菌體成分，特別是胞壁中所含的大量脂質(zhì)。脂質(zhì)含量與結(jié)核分枝桿菌的毒力呈平行關(guān)系，含量愈高毒力愈強(qiáng)。①磷脂：

能刺激單核細(xì)胞增生，并可抑制蛋白酶的分解作用，使病灶組織溶解不完全，形成結(jié)核結(jié)節(jié)和干酪樣壞死。

②分枝菌酸：

在脂質(zhì)中比重較大，與分枝桿菌抗酸性有關(guān)。其中6,6-雙分枝菌酸海藻糖具有破壞細(xì)胞線粒體膜，毒害微粒體酶類，抑制中性粒細(xì)胞游走和吞噬，引起慢性肉芽腫的作用。具有該物質(zhì)的結(jié)核桿菌毒株在液體培養(yǎng)基中能緊密黏成索狀，故稱索狀因子。③蠟質(zhì)D：

胞壁中的主要成分，是一種肽糖脂與分枝菌酸復(fù)合物，能引起遲發(fā)型超敏反應(yīng)，并具有佐劑作用。④硫酸腦苷脂和硫酸多酰基化海藻糖：

存在于結(jié)核分枝桿菌毒株細(xì)胞壁中，能抑制吞噬細(xì)胞中的吞噬體與溶酶體融合，使結(jié)核分枝桿菌在細(xì)胞內(nèi)存活。這類糖脂能結(jié)合中性紅染料產(chǎn)生中性紅反應(yīng)，借此可鑒定結(jié)核分枝桿菌有無毒力。（2）蛋白質(zhì)

結(jié)核分枝桿菌菌體內(nèi)含有多種蛋白質(zhì)，其中重要的是結(jié)核菌素（tuberculin）。結(jié)核菌素與蠟質(zhì)D結(jié)合，能引起較強(qiáng)的遲發(fā)型超敏反應(yīng)。

（3）多糖

多糖常與脂質(zhì)結(jié)合存在于胞壁中，主要有半乳糖、甘露醇、阿拉伯糖等。多糖可使中性粒細(xì)胞增多，引起局部病灶細(xì)胞浸潤。而多糖抗原Ⅱ是阿拉伯甘露聚糖，是分枝桿菌發(fā)生凝聚反應(yīng)的特異性表面抗原。

（4）核酸

核糖體核糖核酸是本菌的免疫原之一，能刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性細(xì)胞免疫。（全基因組4.41M,3924個ORF，約4000個基因；特征：G+C含量達(dá)65.6%）

近年發(fā)現(xiàn)結(jié)核分枝桿菌在細(xì)胞壁外尚有一層莢膜。一般因制片時遭受破壞而不易看到。若在制備電鏡標(biāo)本固定前用明膠處理，可防止莢膜脫水收縮，在電鏡下可看到菌體外有一層較厚的透明區(qū)，即莢膜。（5）莢膜

主要成分為多糖，部分脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。

莢膜對結(jié)核分枝桿菌有一定保護(hù)作用：①與吞噬細(xì)胞表面補(bǔ)體受體3（CR3）結(jié)合，有助于結(jié)核桿菌在宿主細(xì)胞上的粘附與入侵；②莢膜中有多種酶可降解宿主組織中的大分子物質(zhì)，給入侵細(xì)菌提供繁殖所需的營養(yǎng)；③防止宿主的有害物質(zhì)進(jìn)入結(jié)核分枝桿菌，甚至如小分子NaOH也不易進(jìn)入。致病物質(zhì)莢膜與細(xì)胞表面受體結(jié)合（粘附與入侵作用）含多種酶（分解利用營養(yǎng)物質(zhì)）保護(hù)（阻止有害物質(zhì)的進(jìn)入菌體）脂質(zhì)索狀因子（破壞細(xì)胞，引起肉芽腫）磷脂（形成結(jié)核結(jié)節(jié)）硫酸腦苷脂（抑制吞噬體與溶酶體結(jié)合）蠟質(zhì)D（引起遲發(fā)性過敏反應(yīng)）蛋白質(zhì)引起遲發(fā)性過敏反應(yīng)

（四）抵抗力（脂類含量高，抵抗力強(qiáng)）抵抗敏感干燥（干痰中存活6-8月，附于塵埃上8-10天）濕熱

(62-63℃,15min)化學(xué)消毒劑紫外線3%HCl,6%H2SO4,4%NaOH(30min)75%乙醇孔雀綠(1:13000)抗結(jié)核藥物5.變異性對鏈霉素、利福平、異煙肼等抗結(jié)核藥物較易產(chǎn)生耐藥性，耐藥性菌株常伴隨活力和毒力減弱。多重耐藥菌株的出現(xiàn)。菌落、毒力等也易發(fā)生變異。

1908年Calmette和Guérin將有毒的牛分枝桿菌培養(yǎng)于含膽汁、甘油、馬鈴薯的培養(yǎng)基中，經(jīng)230次傳代，歷時13年，使其毒力發(fā)生變異，成為對人無致病性，而仍保持良好免疫原性的疫苗株，稱為卡介苗（BacillusCalmette-Guérin，BCG）。二、致病性細(xì)菌增殖引起的炎癥反應(yīng)；機(jī)體遲發(fā)型超敏反應(yīng)引起的病理損傷。傳播途徑：

2.原發(fā)后感染多見于成人，內(nèi)源性感染為主；病灶局限；不累及鄰近淋巴結(jié)；主要表現(xiàn)為慢性肉芽性炎癥，形成結(jié)核結(jié)節(jié)，發(fā)生纖維化和干酪性壞死等。（一）肺部感染1.原發(fā)感染（首次感染）多見于兒童；外源性感染為主；原發(fā)綜合征原發(fā)感染（原發(fā)綜合征）外源性或內(nèi)源性原發(fā)后感染干酪樣肺結(jié)核（二）肺外感染

部分肺結(jié)核患者體內(nèi)的結(jié)核分枝桿菌可經(jīng)血液、淋巴液擴(kuò)散侵入肺外組織器官，引起相應(yīng)的臟器結(jié)核，如腦、腎、骨、關(guān)節(jié)、生殖器官等結(jié)核。艾滋病等免疫力極度低下者，嚴(yán)重時可造成全身播散性結(jié)核。痰菌被咽入消化道可引起腸結(jié)核、結(jié)核性腹膜炎等。通過破損皮膚感染結(jié)核分枝桿菌可導(dǎo)致皮膚結(jié)核。近年有許多報道，肺外結(jié)核標(biāo)本中結(jié)核分枝桿菌L型的檢出率比較高，應(yīng)引起足夠重視。肺外感染（三）免疫性與超敏反應(yīng)

人類對結(jié)核分枝桿菌的感染率很高，但發(fā)病率卻較低，表明人體對結(jié)核分枝桿菌有較強(qiáng)的免疫力。

機(jī)體產(chǎn)生的抗體僅對細(xì)胞外的細(xì)菌具有一定作用，而對細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌不起作用。

結(jié)核分枝桿菌的免疫性與致病性均與結(jié)核分枝桿菌感染后誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生的由T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的兩種免疫應(yīng)答反應(yīng)相關(guān)，即細(xì)胞免疫和遲發(fā)型超敏反應(yīng)。1.免疫性

抗結(jié)核免疫力的持久性依賴于結(jié)核分枝桿菌在機(jī)體內(nèi)的存活，一旦體內(nèi)結(jié)核分枝桿菌消亡，抗結(jié)核免疫力也隨之消失，這種免疫稱為有菌免疫或傳染性免疫?？菇Y(jié)核免疫主要是細(xì)胞免疫，包括致敏T淋巴細(xì)胞（直接殺死，釋放淋巴因子）和被激活的巨噬細(xì)胞。（三）免疫性與超敏反應(yīng)2.超敏反應(yīng)

機(jī)體獲得對結(jié)核桿菌免疫力的同時，結(jié)核分枝桿菌的蛋白質(zhì)與蠟質(zhì)D共同刺激T淋巴細(xì)胞，形成遲發(fā)型超敏反應(yīng)狀態(tài)。體內(nèi)致敏的T淋巴細(xì)胞再次遇到結(jié)核分枝桿菌時，即釋放出淋巴因子，引起強(qiáng)烈的遲發(fā)型超敏反應(yīng)，形成以單核細(xì)胞浸潤為主的炎癥反應(yīng)，容易發(fā)生干酷樣壞死，甚至液化形成空洞。

（三）免疫性與超敏反應(yīng)

兒童結(jié)核病大多為初次感染，機(jī)體尚未建立免疫和超敏反應(yīng)，可發(fā)生急性全身粟粒性結(jié)核和結(jié)核性腦膜炎。

成年人結(jié)核大多為復(fù)發(fā)或再次感染，此時機(jī)體已建立了抗結(jié)核分枝桿菌的免疫和超敏反應(yīng)性，病癥常為慢性局限性結(jié)核，不引起全身粟粒性結(jié)核和結(jié)核性腦膜炎，但局部病癥較重，形成結(jié)核結(jié)節(jié)，發(fā)生纖維化或干酪樣壞死。2.超敏反應(yīng)（三）免疫與超敏反應(yīng)的關(guān)系（郭霍現(xiàn)象）

過量有毒TB菌以前感染過或免疫豚鼠局部及全身嚴(yán)重的遲發(fā)型超敏反應(yīng)，甚至死亡10~14days不易愈合,累及局部淋巴結(jié)或向全身擴(kuò)散1~2days機(jī)體無免疫力機(jī)體建立免疫同時產(chǎn)生DTH(有利)DTH對機(jī)體不利的一面3.結(jié)核菌素試驗

將一定量結(jié)核菌素注入皮內(nèi)，如受試者曾感染結(jié)核桿菌，則在注射部位出現(xiàn)遲發(fā)型超敏反應(yīng)炎癥，判為陽性，未感染者則為陰性。此法可用于檢測可疑患者曾否感染過結(jié)核菌、接種卡介苗后是否陽轉(zhuǎn)以及檢測機(jī)體細(xì)胞免疫功能。

結(jié)核菌素試劑有兩種：

舊結(jié)核菌素（oldtuberculin，OT）：

含結(jié)核分枝桿菌的甘油肉湯培養(yǎng)物加熱過濾液，主要成分是結(jié)核蛋白，也含細(xì)菌的其他代謝產(chǎn)物和培養(yǎng)基成分。

純蛋白衍生物（purifiedproteinderivative,PPD）：OT經(jīng)三氯醋酸沉淀后的純化物。3.結(jié)核菌素試驗方法：

目前多用PPD法。取PPD-C和BCG-PPD各5單位分別注入兩前臂皮內(nèi)，48～72h后，紅腫硬結(jié)小于5mm者為陰性反應(yīng)；超過5mm者為陽性；≥15

mm為強(qiáng)陽性。結(jié)果分析：

陽性反應(yīng)表明機(jī)體已感染過結(jié)核枝桿菌或卡介苗接種成功，對結(jié)核桿菌有遲發(fā)型超敏反應(yīng)，說明有特異性免疫力。強(qiáng)陽性反應(yīng)則表明可能有活動性結(jié)核病，尤其是嬰兒。陰性反應(yīng)表明未感染過結(jié)核分枝桿菌或未接種過卡介苗。原發(fā)感染早期、正患嚴(yán)重結(jié)核病或其他嚴(yán)重疾病致細(xì)胞免疫功能低下者（如用過免疫抑制者）也可能出現(xiàn)陰性反應(yīng)。3.結(jié)核菌素試驗應(yīng)用：

①診斷嬰幼兒的結(jié)核??；

②測定接種卡介苗后免疫效果；

③在未接種卡介苗的人群作結(jié)核分枝桿菌感染的流行病學(xué)調(diào)查；

④用于測定腫瘤患者的細(xì)胞免疫功能。3.結(jié)核菌素試驗

根據(jù)結(jié)核分枝桿菌感染的類型，應(yīng)采取病灶部位的適當(dāng)樣本。如肺結(jié)核取咳痰（最好取第一次晨痰，挑帶血或膿痰）；腎或膀胱結(jié)核以無菌導(dǎo)尿或取中段尿液；腸結(jié)核取糞便；結(jié)核性腦膜炎取腦脊液；膿胸、肋膜炎、腹膜炎或骨髓結(jié)核等則穿刺取膿汁。1．直接涂片染色

咳痰、無菌采取的腦脊液、導(dǎo)尿或中段尿。

抗酸染色法（可能需要濃縮集菌）2．分離培養(yǎng)：37℃培養(yǎng)4-6周3．動物試驗：豚鼠或地鼠，鑒別疑似4．結(jié)核分枝桿菌核酸及抗體檢測：PCR（10-100個/ml），ELISA三、微生物學(xué)檢查法

預(yù)防：

接種卡介苗能極大降低結(jié)核病發(fā)病率。嬰兒出生后即接種，較大兒童須做結(jié)核菌素試驗，陰性者接種。接種后6～8周結(jié)核菌素試驗即可陽性，陽轉(zhuǎn)率可達(dá)96～99%，表示接種者已有免疫力。陽性反應(yīng)可維持約5年。

治療：

早期、聯(lián)合、足量、規(guī)范使用抗結(jié)核藥物。常用藥物有異煙肼、利福平、鏈霉素、對氨水楊酸、乙胺丁醇等。四、防治原則第二節(jié)麻風(fēng)分枝桿菌

麻風(fēng)分枝桿菌可引起麻風(fēng)病。該病是一種慢性傳染病，世界各地均有流行。病菌可侵犯皮膚、黏膜和外周神經(jīng)組織，晚期可侵入深部組織和臟器，形成肉芽腫。從1985年以來，麻風(fēng)病在全球的流行已降低90%。1985年全球有122個國家呈地方流行，到2003年已減少至10個，集中在非、亞和拉丁美洲，高發(fā)國家為印度、尼泊爾和巴西。該病在我國僅剩二百余例。

形態(tài)上酷似結(jié)核分枝桿菌，亦表現(xiàn)明顯的抗酸染色特性，常在患者破潰皮膚滲出液的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，呈束狀排列。該菌是典型的胞內(nèi)寄生菌，某些類型患者的滲出物標(biāo)本中可見大量麻風(fēng)分枝桿菌存在的感染細(xì)胞，這種細(xì)胞的胞質(zhì)呈泡沫狀，稱為泡沫細(xì)胞或麻風(fēng)細(xì)胞，這是與結(jié)核分枝桿菌感染的一個主要區(qū)別。麻風(fēng)分枝桿菌是至今唯一不能人工培養(yǎng)的細(xì)菌。以麻風(fēng)分枝桿菌感染小鼠足墊或接種至犰狳可引起動物的進(jìn)行性麻風(fēng)感染，是研究麻風(fēng)病的主要動物模型。一、生物學(xué)性狀麻風(fēng)分枝桿菌抗酸染色

自然狀態(tài)下麻風(fēng)分枝桿菌只侵害人，細(xì)菌由患者鼻分泌物及其他分泌物、精液或陰道分泌液中排出，故主要通過呼吸道、破損皮膚和密切接觸等方式傳播，家庭內(nèi)傳播多見。流行地區(qū)人群多為隱性感染，幼年最敏感。潛伏期長，平均2～5年，長者可達(dá)數(shù)十年。發(fā)病緩慢，病程長，遷延不愈。

根據(jù)臨床表現(xiàn)、免疫病理變化、細(xì)菌檢查等可將大部分患者分為瘤型麻風(fēng)和結(jié)核樣型麻風(fēng)；介于兩型之間的少數(shù)患者又可再分為兩類：界限類與未定類，兩類可向兩型轉(zhuǎn)化。二、致病性與免疫性1.涂片染色鏡檢

患者鼻黏膜或皮膚病變處取刮取物做涂片，

抗酸染色法檢查有無排列成束的抗酸桿菌存在。