病原生物学-教程-第十一章-厌氧性细菌

第十一章

厌氧性细菌病原生物学学习目标掌握：破伤风梭菌生物学性状，致病条件和致病物质，防治原则；产气荚膜梭菌形态、染色、致病物质；肉毒梭菌：肉毒毒素及其致病机制，致病特点。熟悉：破伤风痉挛毒素的致病机制、临床表现，产气荚膜梭菌发病条件、临床表现；肉毒梭菌生物学特性、临床表现、防治原则。了解：破伤风梭菌微生物学检查；产气荚膜梭菌微生物学检查、防治原则；肉毒梭菌的微生物学检查；了解无芽胞厌氧菌的分类、分布、感染特征、微生物学检查。厌氧性细菌(anaerobicbacteria)是一群必须在无氧环境中才能生长繁殖的细菌。包括能形成芽胞的厌氧芽胞梭菌属和无芽胞厌氧菌。厌氧芽胞梭菌属（Clostridium）细菌是一群革兰染色阳性的粗大杆菌，大多寄生在土壤中，部分寄生在人或动物肠道内。在厌氧环境中细菌可形成芽胞，芽胞形态多为圆形或卵圆形，胞体膨大，使菌体成梭形故而得名。对人类有致病作用的主要有破伤风梭菌（Clostridiumtetani）、产气荚膜梭菌（Clostridiumperfringens）、肉毒梭菌（Clostridiumbotulinum）和艰难梭菌（Clostridiumdifficile），分别引起破伤风、气性坏疽、肉毒中毒和假膜性结肠炎等疾病。无芽胞厌氧菌可分为革兰阳性的球菌和杆菌、革兰阴性的球菌和杆菌，大多属于人体的正常菌群，与需氧菌、兼性厌氧菌共同存在于口腔、肠道、上呼吸道、泌尿生殖道等部位。第一节

破伤风梭菌破伤风梭菌（Clostridiumtetani）是厌氧芽胞梭菌属中重要的致病菌，为破伤风病的病原菌。该菌广泛存在于自然界的土壤及动物的粪便中，当创口被污染或分娩接生使用不洁器械剪断脐带时，破伤风梭菌易于侵入伤口生长繁殖，释放外毒素，引起破伤风，死亡率较高。第一节

破伤风梭菌一、生物学性状菌体细长，约2~18µm，宽0.5~1.7µm，有周鞭毛、无荚膜。芽胞呈圆形，大于菌体，位于菌体的顶端，使细菌呈鼓槌状，为本菌的典型形态学特征。革兰阳性，严格厌氧。繁殖体的抵抗力与一般细菌相似，但芽胞抵抗力很强，耐煮沸1小时，于干燥的土壤和尘埃中可存活数十年。适宜条件下，芽胞可发育为繁殖体，在对数生长期后开始产生外毒素。细菌的繁殖体对青霉素敏感。第一节

破伤风梭菌二、致病性（一）致病物质破伤风梭菌在生长繁殖过程中能产生毒性强烈的外毒素，主要有破伤风痉挛毒素（tetanospasmin）。破伤风痉挛毒素由质粒DNA编码，化学性质为蛋白质，分子量为1.5×104，不耐热，65℃下30分钟即被破坏，亦易被肠道中的蛋白酶破坏。该毒素属神经毒素，其毒性非常强烈，仅次于肉毒毒素，破伤风痉挛毒素具有免疫原性，经0.3%甲醛作用4周后脱毒便可成为类毒素，可以作为人工免疫制剂，刺激机体产生相应的抗毒素，预防破伤风。第一节

破伤风梭菌（二）致病机制破伤风梭菌经创伤侵入机体引起感染，但一般表浅的伤口病菌不能生长，伤口的厌氧微环境是破伤风梭菌感染致病的重要条件。深而窄的伤口、混有泥土异物、坏死组织多、局部组织缺血，同时伴有需氧或兼性厌氧菌混合感染，均易造成厌氧环境。该菌无侵袭力，仅在入侵的局部繁殖，致病作用主要是其产生的破伤风痉挛毒素。第一节

破伤风梭菌（二）致病机制破伤风痉挛毒素对神经系统有高度亲和性，毒素通过重链(B)与神经元细胞膜上受体结合，轻链(A)进入胞质内小泡中，然后沿轴索逆行向上，到达脊髓前角，并可上行至脑干。通过轻链(A)的毒性作用阻止抑制性神经介质的释放，使肌肉活动的兴奋与抑制失调，以至伸肌、屈肌同时强烈收缩而呈强直性痉挛。第一节

破伤风梭菌（二）致病机制破伤风的发病潜伏期从几天至几周，与原发感染部位和中枢神经系统的距离长短有关。本病的特征表现为随意肌的强直性收缩。在疾病初期，伤口附近肌肉痉挛，患者流口水、出汗和易激动，随后出现典型的临床症状，即由咀嚼肌痉挛引起牙关紧闭和吞咽困难及持续性背肌痉挛引起的角弓反张。外部轻微刺激均可诱发全身肌肉痉挛。部分病例由于肌肉的强直收缩，可导致骨折，尤其是脊椎骨骨折。患者发病过程中意识清楚，疼痛剧烈，常因膈肌痉挛、呼吸肌痉挛导致呼吸困难窒息而死。死亡率高，约为10%~70%，没有及时治疗及头部创伤的患者中，死亡率增加。第一节

破伤风梭菌三、免疫特点破伤风的免疫依赖于机体免疫系统产生的痉挛毒素中和抗体，即抗毒素。该抗体可与游离的痉挛毒素结合而阻断其侵入易感细胞，但对已与受体细胞结合的毒素则无中和作用。获得有效抗毒素的途径主要是通过人工主动免疫注射类毒素或人工被动免疫注射大剂量抗毒素。由于破伤风痉挛毒素毒性极强，微量毒素即可致病，微量的毒素抗原不足以激发机体免疫应答，故一般病后不会获得牢固免疫力，因此有破伤风病史的患者仍应进行预防注射。第一节

破伤风梭菌四、微生物学检查根据典型的症状和病史即可作出诊断。微生物学检查对早期诊断意义不大，一般不做。必要时可取伤口渗出物或坏死组织，直接涂片染色镜检及厌氧培养，取培养物滤液做破伤风毒素的致病性及抗毒素保护性动物实验，以确定有无毒素产生。第一节

破伤风梭菌五、防治原则（一）一般措施正确处理创口及时清创扩创，防止厌氧微环境的形成；应用甲硝唑等物，抑制破伤风芽胞梭菌在局部病灶繁殖等，是重要的非特异性防止措施。第一节

破伤风梭菌（二）人工自动免疫目前我国采用的是含百日咳疫苗、白喉类毒和破伤风类毒素的白百破三联免疫制剂（DPT），对3-6个月的儿童进行接种，可同时获得对这三种常见病的免疫。免疫程序为婴儿出生后第3、4、5月连续接种3次，2岁、7岁时各加强注射一次，建立基础免疫。以后如发生可能引起破伤风的外伤，立即再接种一次类毒素使血清中抗毒素的滴度在几天内即可迅速升高。产妇接种破伤风类毒素可预防新生儿破伤风。对部队战士、建筑工人及其他易受外伤的人群，可注射类毒素进行预防接种。第一节

破伤风梭菌（三）人工被动免疫注射破伤风抗毒素，可获得被动免疫，有以下两方面用途。1．紧急预防：对伤口污染严重、深且有泥土杂物、伤者又未经过基础免疫者，为预防破伤风的发生，除外科手术清创外，必须立即注射破伤风抗毒素(TAT)，剂量为1500~3000单位的纯化制品。注射前要作皮肤试验，防止发生过敏反应，必要时采取脱敏疗法。第一节

破伤风梭菌（三）人工被动免疫注射破伤风抗毒素，可获得被动免疫，有以下两方面用途。2．特异治疗：对破伤风患者，应早期、足量用TAT治疗，因为毒素一旦与神经细胞受体结合，抗毒素即不能中和其毒性。剂量为10~20万单位，包括静脉滴注、肌内注射和伤口局部注射，使用时同样须预防过敏反应。第二节

产气荚膜梭菌产气荚膜梭菌（Clostridiumperfringens）广泛存在于土壤、人与动物的肠道中，是梭菌属中能够引起侵袭性感染的主要病原菌。对氧具有一定耐受性，可在低氧环境中生存。侵入多种类型伤口引起气性坏疽，临床特征为局部组织坏死、水肿产气、全身中毒等。第二节

产气荚膜梭菌一、生物学性状产气荚膜梭菌为革兰阳性粗大杆菌，长约3~19µm，宽0.6~2.4µm，体内可形成明显荚膜，无鞭毛。芽胞呈椭圆形，小于菌体，常位于次级端。厌氧条件并非十分严格。生长繁殖温度范围广（20℃~50℃），最适生长温度为45℃，繁殖迅速（最适温度下分裂一次仅需8分钟）。第二节

产气荚膜梭菌一、生物学性状菌落半透明，表面光滑，边缘整齐。血琼脂平板上培养，多数菌株有双层溶血环，内环由θ毒素引起的完全溶血，外环是由α毒素引起的不完全溶血。蛋黄琼脂平板上，该菌产生的α毒素可分解蛋黄中的卵磷脂，使菌落周围出现乳白色混浊圈，称Nagler反应，可用于鉴定细菌及测得是否产生α毒素。第二节

产气荚膜梭菌一、生物学性状本菌代谢活跃，可分解多种常见糖类，产酸产气。在庖肉培养基中培养可分解肉渣中糖类而产生大量液体。在牛乳培养基中能分解乳糖产酸，使其中酪蛋白凝固，同时产生大量气体（H2和CO2），可将凝固的酪蛋白冲成蜂窝状，并使培养基液面上封的凡士林层往上推，甚至冲走试管口棉塞，称作“汹涌发酵”，是本菌特征。第二节

产气荚膜梭菌一、生物学性状根据产气荚膜梭菌不同菌株产生的毒素种类的抗原性区别，可将产气荚膜梭菌分为A、B、C、D、E5个型别。对人致病的主要为A型，引起气性坏疽和食物中毒。C型中部分菌株可引起坏死性肠炎。第二节

产气荚膜梭菌二、致病性（一）致病物质

产气荚膜梭菌能产生10余种外毒素，部分外毒素为胞外酶。见表11-1。第二节

产气荚膜梭菌第二节

产气荚膜梭菌产气荚膜梭菌最重要的毒素是α毒素，各菌型均能产生，以A型的产量最大。该毒素能分解细胞膜上的磷脂和蛋白质的复合物，引起红细胞、白细胞、血小板和内皮细胞的溶解，导致血管通透性增加，引起溶血、组织坏死、血管内皮损伤、血小板凝聚、血栓形成和局部组织缺血，在气性坏疽形成中起主要作用。α毒素还可作用于心肌，导致血压下降及心率减慢，所引起的休克是气性坏疽患者死亡的主要原因。第二节

产气荚膜梭菌此外，很多A型菌株和少数C、D型菌株还能产生肠毒素，为不耐热蛋白质，主要作用于空肠和回肠，刺激肠黏膜的分泌，导致水和电解质的丢失而出现腹泻。产气荚膜梭菌产生的其他毒素还包括分解肌肉和皮下胶原组织的胶原酶，分解细胞间质中透明质酸的透明质酸酶，使细胞核DNA解聚、降低坏死组织黏稠度的DNA酶等。在多种毒素的协同作用下，使组织溶解、坏死、产气、水肿，并可出现全身中毒症状。第二节

产气荚膜梭菌（二）所致疾病1．气性坏疽

气性坏疽是严重的创伤感染性疾病，除产气荚膜梭菌外，至少还有5种其他梭菌也能引起。2．食物中毒

主要由A型某些菌株产生的肠毒素引起。食入大量本菌污染的食物（主要为肉类）后，可引起食物中毒。临床表现为腹痛、腹胀、水样腹泻，1~2天后可自愈。3．坏死性肠炎

由C型菌株污染食品引起，致病物质为β毒素。第二节

产气荚膜梭菌三、微生物学检查气性坏疽发病急、后果重，早期诊断可避免患者截肢或死亡，应尽快作出确切的病原学诊断报告，以便尽早进行针对性治疗。（一）直接涂片镜检为极有价值快速诊断法。从深部创口取材染色镜检，若观察到有荚膜的革兰阳性大杆菌，白细胞数量少且形态不典型、伴有其他杂菌，可报告初步结果。第二节

产气荚膜梭菌三、微生物学检查（二）分离培养取坏死组织制成悬液，接种于血平板或庖肉培养基，厌氧培养，观察生长状况，取培养物作进一步鉴定。（三）动物实验取细菌培养液0.5~1ml静脉注射小鼠或家兔，10min后处死动物，置37℃经5~8h，若动物躯体膨胀，解剖可见脏器内有大量气泡，可剖取内脏或腹腔渗出液涂片镜检并分离培养。由于分离培养及动物实验需要数天时间，一般不宜等待结果而应尽早治疗。第二节

产气荚膜梭菌四、防治原则及时处理伤口，尽早清创扩创，局部使用双氧水冲洗，消除局部厌氧环境。对局部感染应尽早施行扩创手术，切除感染和坏死组织，必要时截肢以防止病变扩散。早期可用多价抗毒素血清，同时使用大剂量使用青霉素以杀死病原菌和其他细菌。有条件可使用高压氧舱治疗，可使血液和组织含氧量提高15倍，能部分抑制厌氧菌的生长及毒素的产生。必须严格隔离患者，并对所使用的器械及敷料彻底灭菌，避免医院内交叉感染。第三节

肉毒梭菌肉毒梭菌（Clostridiumbotulinum）主要存在于土壤中，在厌氧条件下产生毒性极为强烈的肉毒毒素。人若食用被此毒素污染的食物，通过消化道吸收，引起以肌肉麻痹为主要表现的肉毒中毒。第三节

肉毒梭菌一、生物学性状革兰阳性粗短杆菌，芽胞椭圆形，大于菌体，位于次极端，使细胞呈汤匙状或网球拍状。有鞭毛，无荚膜。严格厌氧，可在普通琼脂平板上生长。根据神经毒素抗原性不同，可分为A、B、C、D、E、F、G7个型，引起人类疾病的主要为A、B、E和F型，我国报告多为A型。肉毒毒素不耐热，煮沸1min即可被破坏，但对酸抵抗力较强，胃液作用24小时仍不能被破坏。芽胞耐热，在100℃时至少需要3～5h才能被杀死。

第三节

肉毒梭菌二、致病性（一）致病物质肉毒梭菌主要以外毒素致病，肉毒毒素是已知毒性最强烈的物质，毒性比氰化钾强1万倍，纯结晶肉毒毒素1mg能杀死2亿只小鼠，人的致死量约为0.1ug。肉毒毒素的结构、功能和致病机制与破伤风外毒素非常相似。毒素由一条重链和一条轻链通过二硫键连接成双链结构，通过其重链与神经末梢的受体结合，轻链进入细胞，抑制神经肌肉接点处神经递质乙酰胆碱的释放，影响神经冲动传递，导致肌肉弛缓性麻痹。第三节

肉毒梭菌（二）所致疾病肉毒毒素一般存在于罐头、腊肠、火腿、发酵豆制品等封闭保存或腌制食品中，食品在制作过程中被肉毒梭菌芽胞污染，制成后未彻底灭菌，芽胞在厌氧环境中发芽繁殖，产生毒素，食用前未经加热烹饪，毒素进入消化道后引起食物中毒。该病毒素性食物中毒，而非细菌感染。

第三节

肉毒梭菌肉毒毒素食物中毒临床表现与其他食物中毒不同，胃肠道症状少见，主要为运动神经末梢麻痹。食用带肉毒毒素食品后数小时或数十小时可出现相应症状，初为无特征性乏力、头痛等症状，继而开始发生斜视及眼睑下垂，眼球肌肉麻痹，舌肌麻痹等，严重者可出现吞咽、语言、呼吸障碍，进而因呼吸肌麻痹、心肌麻痹而死亡。肢体麻痹少见，不发热，神志清楚。及时给予支持疗法并控制呼吸系统继发感染，病死率可从70%降低至10%。第三节

肉毒梭菌婴儿肉毒中毒，多见于2周～8个月。临床表现为便秘，吃乳无力，吞咽困难，眼睑下垂，眼内、外直肌麻痹，脸部肌肉松弛，哭声低弱，全身肌肉张力降低，进行性呼吸困难，甚至窒息死亡。在患者粪便中可查到该菌及毒素。其原因可能是婴儿肠道缺乏拮抗肉毒梭菌的正常菌群，细菌在肠道内生长繁殖并产生少量肉毒毒素引起。第三节

肉毒梭菌三、微生物学检查法主要是检测毒素活性。将可疑食物或呕吐物制成悬液，离心沉淀，取上清液注射入小鼠腹腔，设置与抗肉毒毒素多价血清混合上清液为对照组，如果对照组的小鼠得到保护而未注射抗毒素小鼠出现观察四肢麻痹、呼吸困难等中毒症状，表明有相应毒素存在。必要时分离细菌。第三节

肉毒梭菌四、防治原则防治主要是加强食品卫生管理和监督，定期抽样检查。食品低温保存防止芽胞发芽，进食前加热煮沸即可破坏毒素。对肉毒中毒患者应尽早迅速注射A、B、E三型多价抗毒素，同时加强护理和对症支持治疗，尤其是维持呼吸功能，以降低死亡率。第四节

无芽胞厌氧菌无芽胞厌氧菌大多为人体正常菌群，分布于人的皮肤、黏膜（呼吸道、口腔、胃肠道以及女性生殖道）等处。无芽胞厌氧菌在人体中存在数量大，是其他需氧菌和兼性厌氧菌的10~1000倍。某些特别状态下，这些厌氧菌作为机会致病菌可导致内源性感染。

第四节

无芽胞厌氧菌

一、主要种类和生物学性状及在感染中的作用无芽胞厌氧菌种类繁多，包括革兰阳性和革兰阴性的球菌及杆菌，与人类疾病相关的主要有10个属（表11-2）。第四节

无芽胞厌氧菌表11-2与人类疾病相关的主要无芽胞厌氧菌第四节

无芽胞厌氧菌（一）革兰阴性厌氧杆菌是临床感染最常见的菌群，有8个属，其中类杆菌属中的脆弱类杆菌（B.fragilis）最重要。该菌为直肠部位的正常菌群，长短不一，呈多形性，能形成荚膜，无动力。能在牛心脑浸液血琼脂上厌氧培养上生长。其细胞壁虽有脂多糖，但内毒素活性比其它革兰阴性菌弱。此外，在口腔、女性生殖道中还可检出产黑色素类杆菌。第四节

无芽胞厌氧菌（二）革兰阴性厌氧球菌一般不经常引起重要的临床感染，是咽喉部主要厌氧菌，为混合感染菌之一。此类厌氧菌有3个属，其中以韦荣球菌属（Veillonella）最为重要。该菌直径为0.3µm~0.5µm，成对、团块或短链状排列。无鞭毛。营养需要复杂。第四节

无芽胞厌氧菌（三）革兰阳性厌氧杆菌能引起各种疾病，可以单独或与其他菌混合感染。此类细菌涉及有7个属，其中丙酸杆菌、双歧杆菌、真杆菌较为重要。丙酸杆菌属（Propionibacterium）主要是存在皮肤正常菌群中的小杆菌，无鞭毛；能发酵糖类产丙酸、乙酸等；营养要求普通。与人类疾病有关的细菌有3种，其中痤疮丙酸杆菌（P．acnes）最为常见，可因外伤、手术引起皮肤软组织感染。第四节

无芽胞厌氧菌（三）革兰阳性厌氧杆菌双歧杆菌属（Bifidobacterium）呈多形态性或有分支，无鞭毛。严格厌氧。耐酸，最适pH为6.5~7.0。双歧杆菌存在于人和动物肠道中，在婴儿、成人肠道正常菌群中占有很高比例，婴儿尤为突出。在人类的肠道中起重要调节作用，控制pH，对抗外源致病菌感染。一般无致病作用，只有齿双歧杆菌（B．dentium）与龋齿和牙周炎有关，其致病机制尚不明确。第四节

无芽胞厌氧菌（四）革兰阳性厌氧球菌有5个属，其中有临床意义的是消化链球菌。该属菌的链或长或短，生长大多数不需要糖类，主要寄居于阴道。在临床厌氧菌的分离株中，占20%~35%，仅次于脆弱类杆菌占第2位。可自阑尾炎、胸膜炎、产后败血症等标本中检出，但大多数亦为混合感染。与金黄色葡萄球菌、化脓性链球菌混合感染后，可导致创伤感染的严重恶化。第四节

无芽胞厌氧菌二、致病性无芽胞厌氧菌在正常人体内占绝对优势，可以为人体提供营养和发挥生理防护功能。但在某些特定的条件下可致病，致病条件包括：皮肤黏膜屏障作用受损；菌群失调；局部的厌氧微环境和机体兔疫力减退。第四节

无芽胞厌氧菌（一）主要感染特征1．无芽胞厌氧菌的感染多为内源性感染，且多发生在黏膜或其邻近部位，但也可侵犯远离的器官，引起口腔与牙齿感染，呼吸道、女性生殖道及中枢神经系统感染，甚至遍及全身，侵入血流形成败血症。2．感染多无特定病型，且大多是化脓性感染，在局部形成脓肿或组织坏死。分泌物为血性或黑色，并有恶臭。分泌物直接涂片镜检可见到细菌，但常规培养则无细菌生长。第四节

无芽胞厌氧菌（一）主要感染特征3．长期使用氨基糖苷类抗生素如链霉素、卡那霉素、庆大霉素等治疗无效。4．分泌物直接涂片可见细菌，但普通培养法无细菌生长。第四节

无芽胞厌氧菌（二）所致疾病1．败血症

多为脆弱类杆菌引起，其次为消化链球菌，原发病灶可能是腹腔和盆腔内感染，可导致败血症休克。2．中枢神经系统感染

最常见的为脑脓肿，主要继发于中耳炎、乳突炎、鼻窦炎等邻近感染，也可经直接扩散和转移而形成。第四节

无芽胞厌氧菌（二）所致疾病3．口腔感染

消化链球菌属、梭杆菌属和普氏菌属中不少细菌在一定条件下可单独或混合感染引起坏死性溃疡性牙龈炎、牙周炎、根尖周炎、牙周脓肿、坏疽性口腔炎等，占口腔感染的50%以上。机体免疫力降低时，核梭杆菌可与奋森疏螺旋体混合感染引起奋森咽峡炎。第四节

无芽胞厌氧菌（二）所致疾病4．呼吸道感染

主要由普氏菌、坏死梭杆菌、核梭杆菌、消化链球菌和脆弱类杆菌等引起。可感染上下呼吸道，引起扁桃体周围蜂窝织炎、吸入性肺炎、坏死性肺炎、肺脓肿和脓胸等。第四节

无芽胞厌氧菌（二）所致疾病5．腹部感染

胃肠道因创伤、手术、肠穿孔等原因使肠道菌群中某些细菌侵入腹腔所致感染，90%以上与无芽胞厌氧菌有关。主