病原生物学-教程-ppt课件第十二章--分枝杆菌属和棒状杆菌属

1、第十二章 分枝杆菌属和棒状杆菌属 病原生物学学习目标掌握：结核杆菌的生物学特性、致病物质与所致疾病，免疫性，结核菌素试验原理、方法、结果及意义，特异性防治；掌握白喉的特异性防治。熟悉：白喉杆菌生物学特性、外毒素的致病机制及微生物学检查。了解：麻风杆菌的形态染色和致病性；了解军团菌的主要生物学特性和致病性。第一节 结核分枝杆菌分枝杆菌属（Mycobacterium）是一群生长缓慢、专性需氧的细菌，因其有分枝生长的趋势而得名。分枝杆菌一般不易着色，但可通过提高染液浓度、加温和延长染色时间促使细菌着色。一旦着色后，能抵御盐酸酒精的脱色，故又称抗酸杆菌(acid-fast bacilli)。第一节 结

2、核分枝杆菌结核分枝杆菌（Mtuberculosis）简称结核杆菌(tubercle bacilli)，是结核病的病原菌。卡介苗(BCG)和现代抗结核疗法问世以后，一度受到了控制，但由于治疗的不规范、耐药菌株的出现、高危人群的流动以及移民问题等各种因素的影响，结核病的发病率有明显上升趋势。据WHO估计，每年有900万新发病例，约300万人死于结核病。而艾滋病携带者中1/3以上患者死于结核。第一节 结核分枝杆菌一、生物学性状（一）形态与染色 结核分枝杆菌细长略带弯曲，约l 4m0.4m。呈单个或分枝状排列，常聚集成团。无鞭毛，不形成芽胞，有微荚膜。在陈旧的病灶和培养物中，形态常不典型，可呈颗粒状、

3、串珠状、短棒状等。由于细胞壁结构中大量脂质的存在，一般染料难以渗入，故一般不选择革兰染色，常采用齐-尼( Ziehl-Neelsen，ZN)抗酸染色法。涂片用5%石炭酸复红加温染色后可着色。一旦着色后，能抵抗3%盐酸酒精脱色。若再加用美蓝复染，分枝杆菌呈红色，其他细菌则染成蓝色。第一节 结核分枝杆菌（二）培养特性 结核分枝杆菌为专性需氧菌，营养要求较高，最适生长温度37。初次分离需营养丰富的培养基，常用Lowenstein-Jensen培养基，内含蛋黄、马铃薯、甘油等物质，可提供其合成细胞壁脂质成分；胆盐、孔雀绿可抑制杂菌生长。细胞壁中的脂质成分影响了营养物质的吸收及代谢产物的排出，导致细菌缓

4、慢生长，在培养基中分裂1代需1820小时，生长24周才出现肉眼可见的菌落，菌落表面粗糙干燥呈颗粒、结节或花菜状，乳白色或米黄色，不透明。在液体培养基中形成粗糙皱褶菌膜浮于液面。第一节 结核分枝杆菌（三）抵抗力 结核分枝杆菌抵抗力相对较强，与其细胞壁中脂质含量较高有关。脂质可防止菌体水分的丢失，使细菌能在干燥的痰中存活6个月。结核分枝杆菌对酸、碱、结晶紫、孔雀绿等物质抵抗力较强，常用于处理杂菌污染的标本。对脂溶剂、温度、紫外线敏感，紫外线照射24 h即被杀死。结核分枝杆菌在液体中煮沸或626315分钟即被杀死，故采用巴氏消毒法消毒牛奶。第一节 结核分枝杆菌（四）变异性 结核分枝杆菌可发生形态、菌

5、落、毒力、免疫原性和耐药性等变异。在青霉素、溶菌酶等抗生素作用下，结核分枝杆菌可失去细胞壁结构而变为L型细菌。1908年Calmette和Guerin将有毒的牛分枝杆菌培养于含胆汁、甘油、马铃薯的培养基中，经230次传代，历时13年，使其毒力发生变异，成为对人无致病性，而仍保持良好免疫原性的疫苗株，称为卡介苗（Bacille Calmette-Guerin,BCG）。结核分枝杆菌对异烟肼、链霉素、利福平等抗结核药物可发生耐药性变异，目前临床上已出现对多种抗结核药同时耐药的多重耐药株。第一节 结核分枝杆菌二、致病性与免疫性结核分枝杆菌不产生外毒素和内毒素，其致病与菌体成分引发机体的超敏反应有关，

6、病程呈慢性，伴有肉芽肿。第一节 结核分枝杆菌（一）致病物质1.脂质 为菌细胞壁的主要组分，是主要毒力因子，与细菌的致病性密切相关。脂质多与糖类或蛋白质结合，形成糖脂或肽糖脂。结核分枝杆菌的脂肪酸均具有抑制蛋白酶的功能，使坏死组织不能彻底溶解而成为干酪样物质。第一节 结核分枝杆菌1.脂质 脂质主要成分有：硫酸脑苷脂：存在于有毒株细胞壁上，可抑制吞噬细胞中吞噬体与溶酶体的融合，使细菌能在吞噬细胞中长期存活；索状因子( cord factor)：为6，6-双分枝菌酸海藻糖，是分枝菌酸和海藻糖结合的一种糖脂，存在于细胞壁的表面，在液体培养基中能使细菌相互粘连，呈绳索样生长，故而得名。索状因子与细菌的致

7、病力相关，能够抑制白细胞的游走和促进肉芽肿的形成。索状因子是一种免疫原，能刺激机体产生保护性免疫；磷脂( phospholipids)：能刺激单核细胞增生，引起结核结节形成；蜡质D(wax D):是一种肽糖脂与分枝菌酸的复合物，能够辅助菌体蛋白引发型超敏反应，具有佐剂作用。第一节 结核分枝杆菌（一）致病物质2.蛋白质 结核分枝杆菌具有多种蛋白质。结核菌素是其中的主要成分，结核菌素与蜡质D结合，可激发机体产生型超敏反应，但产生的抗体没有保护作用。3.多糖 结核分枝杆菌含多种糖类。多糖能诱导超敏反应，患者血清中可出现抗多糖抗体，但多糖与致病的关系尚不清楚。第一节 结核分枝杆菌（二）所致疾病结核分枝

8、杆菌的致病作用可能与细菌在组织细胞内顽强增殖引起炎症反应，以及诱导机体发生迟发型超敏反应性损伤有关。结核分枝杆菌可通过呼吸道、消化道或破损的皮肤黏膜进入机体，侵犯多种组织器官，引起相应器官的结核病，以肺结核最为常见。第一节 结核分枝杆菌肺部感染通过飞沫或尘埃，结核分枝杆菌经呼吸道极易进入肺泡，故肺部感染最为多见。肺结核可分为原发感染和原发后感染。第一节 结核分枝杆菌原发感染 多见于儿童。少数活菌经呼吸道进入肺泡，被吞噬细胞吞噬，由于菌体细胞壁的脂质成分能够抑制吞噬溶酶体的形成，使得细菌不被杀死而在吞噬细胞内继续繁殖，破坏吞噬细胞，释放细菌引起肺泡的炎症；也可经淋巴管到达肺门淋巴结引起肺门淋巴结

9、的炎症。多数感染者由于机体逐渐产生细胞免疫，使病灶钙化或纤维化，但病灶内可能有一定量的结核分枝杆菌长期潜伏，如果机体的抵抗力较弱，免疫反应差，细菌可经血液、淋巴结播散至全身而引起全身粟粒样结核。第一节 结核分枝杆菌原发后感染 主要发生于成人。大多为内源性感染，极少由外源性感染引起。因机体已产生对结核分枝杆菌的特异性细胞免疫，故病灶比较局限，多为增生样病变而形成慢性肉芽肿（结核结节），最终发生干酪样坏死，经纤维化而愈合。原发后感染常发生于肺尖部以及含氧较丰富的部位。第一节 结核分枝杆菌肺外感染部分结核患者体内的结核分枝杆菌可经血液、淋巴液扩散侵入肺外组织器官，引起相应的脏器结核，如脑、肾、骨、生

10、殖器官等结核。第一节 结核分枝杆菌（三）免疫性 对结核分枝杆菌的免疫主要表现为感染局限化、抑制细菌繁殖、阻止细菌扩散。结核分枝杆菌为胞内菌，以细胞免疫为主，但常伴有超敏反应的发生。实验表明结核分枝杆菌中不同的成分可刺激机体产生不同的反应。机体对结核分枝杆菌的免疫是一种有菌免疫，或称传染免疫，体内有菌存在时，机体对结核分枝杆菌的再次感染有一定的免疫力，一旦体内结核分枝杆菌被完全消灭，机体的免疫力也随之消失。第一节 结核分枝杆菌三、结核菌素试验1.原理和方法 结核菌素试验是通过检测机体对结核菌素的超敏反应来了解机体对结核分枝杆菌的细胞免疫水平。结核菌素试剂有两种:一种为旧结核菌素(OT)，即将结核

11、分枝杆菌在液体培养基中培养6周后加热浓缩过滤制成，主要为结核杆菌蛋白质，1:2000稀释后注射于前臂皮内。另一种为纯蛋白衍生物(PPD)，是OT经三氯醋酸沉淀后的纯化物，一般用5U PPD注射于前臂皮内。第一节 结核分枝杆菌 2.结果分析 注射后4872小时观察注射部位红肿硬结程度，若红肿硬结为515mm为阳性，表明机体曾经感染过或接种过疫苗，有一定的免疫力，但并不表示发病；大于15mm为强阳性，可能有活动性感染，需要做进一步检查；小于5mm为阴性，阴性反应表明未感染过结核分枝杆菌，但应考虑如下的假阴性反应：原发感染早期，机体尚未产生免疫应答；严重结核病或麻疹等传染病导致细胞免疫功能暂时低下者

12、；老年人、极度虚弱或严重营养不良者；肿瘤患者、器官移植患者等使用免疫抑制剂者以及艾滋病患者。第一节 结核分枝杆菌 3.应用 结核菌素试验可用于选择卡介苗接种对象及测定免疫效果；用于婴幼儿结核病的诊断；进行结核病的流行病学调查及测定肿瘤患者的细胞免疫功能。第一节 结核分枝杆菌 四、微生物学检查当结核病的症状和体征不典型时，必须依靠实验室检查来帮助诊断，根据可能的感染部位选取相应的标本，如肺结核采取咳痰（最好取早晨第一次咳痰）；肾或膀胱结核以无菌导尿或取中段尿液；结核性脑膜炎取脑脊液。第一节 结核分枝杆菌（一）直接涂片镜检 标本直接涂片，用齐-尼抗酸染色法染色后镜检，如找到抗酸杆菌可报告“找到抗酸

13、杆菌”。标本中含有105/ml以上个结核分枝杆菌镜检才能检出，故镜检阳性患者具有较强的传染性。（二）浓缩集菌 可提高镜检的阳性率。将痰液标本用4%NaOH或3%HC1或6% H2SO4处理以去除其中的粘稠成分，然后离心沉淀，使细菌浓缩，再取沉淀物涂片染色。第一节 结核分枝杆菌（三）分离培养 标本处理后接种于相应的培养基，能提高检出的阳性率，但费时较长，一般24周长出肉眼可见的菌落，如果在常规时间尚未见菌落生长，培养需要延续至68周方可明确为培养阴性。（四）快速诊断 应用PCR直接从临床标本检测结核分枝杆菌DNA，敏感性在55% 90%，特异性达99%以上；如标本涂片染色镜检为阳性，PCR的敏感

14、性达最高。亦可用酶免疫测定( enzyme immunoassay，EIA)检测结核分枝杆菌抗原或抗体，但敏感性和特异性均比其他方法低，仅用于常规初步诊断。第一节 结核分枝杆菌五、防治原则广泛接种卡介苗能大大地降低结核病的发病率。新生儿可直接接种，约80%可获得保护力。其他人群可根据结核菌素试验，阴性者给予接种。结核病治疗的药物有异烟肼、链霉素、对氨基水杨酸钠、利福平、乙胺丁醇等。结核分枝杆菌较易产生耐药性，治疗时应规范使用抗结核药物，以减少耐药性的产生。第二节 麻风分枝杆菌麻风分枝杆菌（Mycobacterium.leprae）是麻风病的病原菌。麻风是一种慢性传染病，主要侵犯皮肤、黏膜、外周

15、神经组织。世界各地均有流行，目前全球至少有1000万以上病例。第二节 麻风分枝杆菌一、生物学性状麻风分枝杆菌的形态、染色与结核分枝杆菌相似。细长，略带弯曲，常呈束状排列。麻风分枝杆菌是一种典型的胞内寄生菌，患者渗出物标本涂片中可见大量麻风分枝杆菌存在于细胞内，这种细胞胞质呈泡沫状，称为泡沫细胞(foam cell)，这对区别结核分枝杆菌有重要意义。麻风杆菌人工培养尚未成功，南美的犰狳是最理想的实验动物。小鼠足垫内注射麻风杆菌并降低足垫的温度，可有麻风杆菌繁殖。目前，动物试验是研究其致病性及筛选药物的重要手段。第二节 麻风分枝杆菌二、致病性与免疫性麻风分枝杆菌只侵犯人，没有动物宿主，可通过皮肤接

16、触传播，也可通过飞沫经呼吸道传播，或因密切接触患者而感染。麻风病的潜伏期很长，发病较慢，病程长。临床上可分结核样型麻风和瘤型麻风两大类。第二节 麻风分枝杆菌二、致病性与免疫性结核样型麻风主要侵犯面部皮肤和外周神经，病变与迟发型超敏反应有关。表现为皮肤红肿、浸润、局部发热；受累神经粗大、有触痛。随病程不同，病变组织可见淋巴细胞、上皮样细胞、多核巨细胞浸润，病变处细胞内不易查出麻风分枝杆菌，传染性小，机体细胞免疫功能正常，疾病呈自限稳定型。第二节 麻风分枝杆菌二、致病性与免疫性瘤型麻风主要侵犯皮肤、黏膜，随病程的发展可侵犯内脏和神经系统，病变处可查出大量麻风分枝杆菌，传染性强，机体细胞免疫功能低下

17、但体液免疫功能正常，体内产生大量自身抗体，与受损组织释放的自身抗原结合成免疫复合物沉淀于皮肤黏膜下，形成麻风结节(leproma)，面部结节融合则呈狮面状，是典型的病征。第二节 麻风分枝杆菌三、微生物学检查患者鼻黏膜或皮肤病变处取材涂片作抗酸染色，检出抗酸杆菌及麻风细胞有诊断意义。麻风菌素试验原理与结核菌素试验相同，但因与结核分枝杆菌有交叉反应，对临床诊断帮助不大，主要用于麻风的分型和了解预后。第二节 麻风分枝杆菌三、微生物学检查因麻风分枝杆菌不能大规模人工培养制成疫苗，故目前尚无特异性预防方法，主要依靠早期发现，早期隔离，早期治疗，治疗所用药物主要是砜类、利福平等，多种药物联合用药，以降低产

18、生耐药性。第三节 白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌（Cdiphtheriae）是棒状杆菌属（Corynebacterium）中致病性最强的一种，经呼吸道传播，引起白喉( diphtheria)。第三节 白喉棒状杆菌一、生物学性状（一）形态与染色 菌体细长、略带弯曲，一端或两端常膨大呈棒状，故名棒状杆菌。常分散排列成V形、L形、Y形或栅栏状。无荚膜、无鞭毛、无菌毛，不形成芽胞。革兰染色阳性，用美蓝、Albert或奈瑟染色后，在菌体末端（两端或一端）可见着色较深的异染颗粒，颗粒的主要成分是核糖核酸和多偏磷酸盐，对本菌具有鉴定意义。细菌衰老时异染颗粒可消失。 第三节 白喉棒状杆菌（二）培养特性与生化反应 需

19、氧或兼性厌氧。本菌营养要求较高，最适温度为35 37，最适pH为7.0 7.6，在含有凝固血清的吕氏培养基(Leoffler medium)上生长迅速，12 18小时后即可形成细小、湿润、灰白色、圆形隆起的菌落，镜检菌体形态典型、异染颗粒明显。第三节 白喉棒状杆菌（二）培养特性与生化反应 本菌能分解葡萄糖和麦芽糖产酸，有的菌株能分解淀粉和糖原。在含有0.03%0.04% 亚碲酸钾( K2TeO2.3H2O)血琼脂平板上培养时，可将亚碲酸钾还原为元素碲，使菌落呈黑色。根据菌落的形态、对亚碲酸钾的还原能力以及生化反应，可将本菌分为3种类型：重型、轻型和中间型。重型菌落大，灰色，不溶血，能分解淀粉；

20、轻型菌落小，黑色，能溶血，不分解淀粉；中间型菌落中央黑色、边缘灰色、不溶血、不分解淀粉。3种类型均致病，但型别与疾病的轻重无明显关系。我国以轻型多见。第三节 白喉棒状杆菌（三）变异 本菌的形态、菌落及毒力均可变异。当无毒的白喉棒状杆菌携带棒状杆菌噬菌体时成为溶原性细菌时，即可产生白喉毒素，并遗传下去。第三节 白喉棒状杆菌（四）抵抗力 本菌对寒冷、干燥和日光的抵抗力较强，在衣物、儿童玩具等物品中可生存数日至数周，在干燥的假膜中可生存3个月以上。对湿热抵抗力较弱，1001分钟，或5810分钟便可死亡。对一般消毒剂敏感，1%石炭酸1分钟或3%来苏儿10分钟可杀死。对青霉素及多数广谱抗生素敏感，但对磺

21、胺、卡那霉素、庆大霉素不敏感。第三节 白喉棒状杆菌二、致病性与免疫性（一）致病物质1.白喉毒素(diphtheria toxin) 是一种毒性强、抗原性强的蛋白质。白喉毒素分子量为62103，由A和B两个肽链经二硫键连接组成，经胰酶处理后二者可解离。第三节 白喉棒状杆菌1.白喉毒素(diphtheria toxin) A链分子量为24103，性质稳定，耐高热，耐蛋白酶的作用。A链是毒性单位，其作用是抑制易感细胞蛋白质的合成。B链分子量为38103，性质不稳定，在上述条件下可被迅速破坏。B链是结合单位，本身无毒性，其作用是与易感细胞受体结合，协助A链进入细胞内。白喉毒素A链在易感细胞内可促使辅酶

22、I上的腺苷二磷酸核糖与延伸因子2（EF-2）结合，使EF-2失活，导致蛋白质合成阻断，引起组织坏死和病变。第三节 白喉棒状杆菌2.索状因子(cord factor) 是细菌表面的一种毒性糖脂，即海藻糖-6-6双分枝菌酸。索状因子能破坏哺乳动物细胞中的线粒体，影响细胞呼吸与磷酸化。3.K抗原 是细胞壁外面的一种不耐热糖蛋白，具有抗吞噬作用。K抗原有利于白喉棒状杆菌在黏膜表面的定植。第三节 白喉棒状杆菌（二）所致疾病人对白喉棒状杆菌普遍易感，尤以儿童最易感。此菌最常侵犯的部位是咽喉、气管和鼻腔黏膜，偶尔也可侵犯眼结膜、阴道等黏膜，甚至皮肤创口，故传染源是患者和带菌者。白喉棒状杆菌存在于患者或带菌者

23、鼻咽腔内，经飞沫或污染物品传播。第三节 白喉棒状杆菌（二）所致疾病细菌侵入机体后，在鼻咽黏膜上繁殖并产生外毒素，经27天潜伏期后，感染局部在细菌及毒素的作用下，渗出的纤维素、白细胞及坏死的组织凝固在一起，形成灰白色膜，即假膜。假膜与黏膜下组织紧密粘连。鼻、咽、喉、气管黏膜水肿及假膜脱落可使呼吸道阻塞，甚至引起窒息死亡。细菌一般不入血，只是外毒素入血（毒血症），并与易感组织细胞如心肌细胞、肾上腺组织、外周神经等结合，引起心肌炎、肾上腺功能障碍、血压下降、软腭麻痹、声嘶、吞咽困难等临床症状和体征。第三节 白喉棒状杆菌（三）免疫性 在白喉病后、隐性感染及经预防接种均可获得特异性免疫力。白喉的免疫力主

24、要依靠白喉抗毒素对毒素的中和作用。抗毒素与白喉毒素结合后，可阻止B链与易感细胞结合，结果使A链不能进入细胞内发挥毒性作用。新生儿经由胎盘从母体获得抗毒素，以后这种被动免疫逐渐消失，至1周岁时几乎全部易感。由于近年计划免疫对婴幼儿及学龄前儿童普遍进行疫苗接种，白喉的发病率已大幅度降低。 第三节 白喉棒状杆菌三、微生物学检查法包括病原菌的分离和毒力鉴定。（一）病原菌的分离鉴定1.标本 用鼻咽拭子从患者的鼻咽病变部位假膜及其边缘取材。2.涂片镜检 将棉拭子直接涂片，用革兰、美蓝或Albert染色后镜检，如有典型形态的白喉棒状杆菌，结合临床可初步做出诊断，以便及时治疗。3.分离培养 将标本接种于吕氏血

25、清斜面培养基，孵育612小时后，取培养物作涂片镜检，检出率比直接涂片高，有助于快速诊断。延长培养至18小时，可见灰白色小菌落，可进一步作生化反应和毒力鉴定。第三节 白喉棒状杆菌四、防治原则（一）人工主动免疫 注射白喉类毒素是预防白喉的重要措施，可显著地降低白喉的发病率和死亡率。我国目前应用白喉类毒素、百日咳死菌苗、破伤风类毒素混合制剂(白百破三联疫苗，DPT)进行人工主动免疫，效果较好。第三节 白喉棒状杆菌四、防治原则（二）人工被动免疫 对密切接触白喉患者的儿童需肌内注射10002000U白喉抗毒素进行紧急预防，同时应注射白喉类毒素延长免疫力。对白喉患者要早期、足量注射白喉抗毒素治疗。对白喉患

26、者还应进行隔离，并应用青霉素、红霉素等进行抗菌治疗。第四节 嗜肺军团菌军团菌（Legionella）是军团病的病原菌。自1976年在美国费城举行的退伍军人会议上首次被发现，截止1991年，已发现军团菌有39个种及3个亚种，61个血清型。对人有致病性的主要为嗜肺军团菌（Lpneumophila）。军团病在世界各地均有流行，在我国也有散发或暴发流行。第四节 嗜肺军团菌一、生物学性状（一）形态与染色 革兰阴性杆菌，在感染组织中呈球杆状，人工培养后呈多形态性。有端生或侧生鞭毛，有菌毛和微荚膜，无芽胞。用常规染色不易着色，用Dieterle镀银法被染成黑褐色，经Giemsa染色呈红色。第四节 嗜肺军团菌

27、一、生物学性状（二）培养特性 为专性需氧菌。在2.5%5% CO2环境中生长良好。最适生长温度为35，最适pH为6.4 7.2。营养要求较高，在含半胱氨酸和铁的培养基上生长良好，在活性炭酵母浸出液琼脂培养基(BCYE)中，35天形成l2mm、灰白色、湿润、有光泽的圆形突起菌落，并有特殊臭味。在富有L-酪氨酸-苯丙氨酸琼脂平板上能产生棕色水溶性色素。不发酵糖类，-内酰胺酶阳性，氧化酶与过氧化氢酶试验阳性，能分解尿酸盐。第四节 嗜肺军团菌一、生物学性状（三）抗原组成 有菌体抗原(O)和鞭毛抗原(H)，根据O抗原将本菌分为15个血清型，在我国以1型和6型常见。（四）抵抗力 在自然界可长期存活，污水中