细菌能引起疾病的能力,称为细菌的致病性。能使宿主致病的为致病菌或病原菌,不能造成宿主感染的为非致病菌或非病原菌。但有些细菌在正常情况下并不致病,当某些条件改变时可以致病,这类菌称为条件致病菌。细菌侵入宿主机体后,进行生长繁殖、释放毒性物质等引起不同程度的病理过程,称为细菌的感染或传染。感染过程的发展与结局,取决于致病菌的毒力、数量、机体的免疫状态以及环境因素的影响。
一、正常菌群与条件致病菌
(一)正常菌群的含义
自然界中广泛存在着大量微生物。人类与自然环境接触密切,在正常人体的皮肤、黏膜及与外界相通的腔道(如口腔、鼻咽腔、肠道和泌尿道)等部位,寄居着不同种类和数量的微生物。正常情况下,这些微生物对宿主无害,有些还有利,称为正常菌群。人体各部位常见的正常菌群见表2-2。
表2-2 人体各部位常见的正常菌群
(二)正常菌群的生理作用
1.拮抗作用 菌群间互相拮抗、制约,正常菌群可抵抗致病菌,使之不能定居或被杀死。
2.免疫作用 正常菌群具有促进宿主免疫器官发育成熟的作用,亦可刺激发生免疫应答。
3.营养作用 如肠道菌群中的大肠埃希菌能合成核黄素、维生素K等维生素,供人体需要。
4.抗衰老作用 试验证明肠道正常菌群中的双歧杆菌有抗衰老作用。
(三)条件致病菌和菌群失调
在一定条件下,正常菌群具有致病作用,称为条件致病菌。这种特定的条件主要有:
1.机体免疫功能低下 身体受凉、过度疲劳、长期消耗性疾病或应用大剂量皮质激素等可造成机体免疫功能低下,从而使一些正常菌群在寄居原位侵入机体导致疾病。
2.寄居部位的改变 例如大肠埃希菌进入腹腔或泌尿道,可引起腹膜炎、泌尿道感染。
3.菌群失调 机体某一部位的正常菌群中各微生物的种类和比例发生较大变化的现象,称为菌群失调。由此产生的疾病称为菌群失调症。诱因是长期或大量应用抗菌药物后,敏感菌被杀或抑制,耐药菌趁机大量繁殖而致病。如金黄色葡萄球菌引起的假膜性肠炎。
二、细菌的致病性
细菌的致病性是对特定的宿主而言,有的只对人有致病性,有的只对某些动物有,有的对人和动物都有。不同的病原菌引起的疾病不同,如伤寒沙门菌对人类引起伤寒,结核分枝杆菌引起结核病。
致病菌的致病机制与其毒力、侵入机体的数量和侵入部位等有着密切的关系。
(一)细菌的毒力物质
毒力是指致病菌的致病性强弱程度。不同的致病菌毒力不同。构成毒力的物质是侵袭力和毒素。
1.侵袭力 侵袭力是指细菌突破机体的防御功能,在体内定居、繁殖及扩散的能力。主要包括:
(1)荚膜及微荚膜:细菌的荚膜具有抗吞噬及抗体液中杀菌物质的作用,使致病菌能在宿主体内大量繁殖,产生病变。例如将无荚膜肺炎链球菌注射到小鼠体内,细菌易被吞噬而消除,有荚膜者则常引起小鼠死亡。有些细菌表面有类似荚膜结构,如A族链球菌的M蛋白质及伤寒沙门菌的Vi抗原,通称微荚膜,其功能与荚膜相似。
(2)黏附素:黏附素可使细菌黏附在宿主的呼吸道、消化道或泌尿生殖道等黏膜上皮细胞表面,以免被清除,进而定居、繁殖、致病。黏附素是细菌细胞表面的蛋白质,包括菌毛黏附素及非菌毛黏附素(如金黄色葡萄球菌的膜磷壁酸)
(3)侵袭性物质:有些致病菌如志贺菌中有质粒可编码侵袭素,使其能入侵上皮细胞;致病性葡萄球菌凝固酶能使血浆凝固,凝固的血浆围绕在菌体表面,保护细菌不易被吞噬;A群链球菌产生的透明质酸酶、链激酶,可降解细胞间质的透明质酸、溶解纤维蛋白,利于细菌的扩散。
2.毒素 细菌毒素按其来源、性质和作用的不同,可分为外毒素和内毒素两种。
(1)外毒素:产生菌主要是革兰阳性菌,如破伤风梭菌等。也有少数革兰阴性菌能产生外毒素,如霍乱弧菌等。大多数外毒素是在菌细胞内合成后分泌至胞外;也有存在于菌体内,待菌溶解后释放。外毒素的毒性作用很强,1mg纯化的肉毒毒素可杀死2亿只小鼠。不耐热,但葡萄球菌肠毒素例外,能耐100℃30min。大多数外毒素是蛋白质,有良好的抗原性。在0.3%~0.4%甲醛溶液作用下,可脱毒为类毒素。不同的外毒素选择性地作用不同组织和器官,引起特殊病变。可据此将外毒素分成神经毒素(如破伤风痉挛毒素)、细胞毒素(如A群链球菌致热外毒素)和肠毒素(如霍乱弧菌肠毒素)三大类。
(2)内毒素:是革兰阴性菌细胞壁中的脂多糖组分,只有当细菌死亡裂解或用人工方法破坏菌体后才释放出来。内毒素耐热。不能用甲醛脱毒制成类毒素。类脂A是内毒素的主要毒性成分。不同细菌的类脂A相似,故不同细菌内毒素毒性作用大致相同。其毒性作用主要有:①发热反应:内毒素可引起宿主温升高;②白细胞反应:内毒素早期可使血循环中白细胞减少,随后发生继发性白细胞增多。但伤寒沙门菌内毒素始终使白细胞减少,机制不清;③内毒素血症与内毒素休克:当血液中细菌或病灶内细菌释放大量内毒素入血时,导致内毒素血症。内毒素可引起小血管功能紊乱而造成微循环障碍,严重时导致内毒素休克;④弥散性血管内凝血(DIC):内毒素能激活凝血机制,造成弥散性血管内凝血;血管内凝血引起的血小板与纤维蛋白减少,又导致皮肤及内脏的出血,引起组织细胞坏死。
细菌外毒素与内毒素的主要区别见表2-3。
表2-3 外毒素与内毒素的主要区别
(二)细菌侵入的数量
致病菌引起感染,除须具有一定毒力外,还需有足够的数量。菌量又与细菌的毒力和机体抵抗力有关。毒力强的细菌进入抵抗力弱的机体,只要少量就可致病;毒力弱的细菌,需大量进入体内才能致病。
(三)细菌侵入的部位
具有一定毒力和足够数量的致病菌,须由适宜的部位侵入机体,才能引起感染。如伤寒沙门菌须经口侵入,脑膜炎奈瑟菌应通过呼吸道吸入等。有些致病菌的合适侵入部位不止一个,如结核分枝杆菌可经呼吸道、消化道、皮肤等侵入机体,致病。
三、感染的发生、发展和结局
(一)感染的来源
感染来源于宿主体外的称为外源性感染。如来自病人、带菌者、病畜和带菌动物;若来自病人身体内或体表的称为内源性感染。如正常菌群在特定条件下致病。
(二)传播方式与途径
1.呼吸道感染 致病菌通过病人或带菌者的飞沫(咳嗽、喷嚏等)传播或通过吸入带有致病菌的尘埃而感染。呼吸道感染的疾病有肺结核、白喉、流行性脑脊髓膜炎等。
2.消化道感染 以致病菌污染的水、手指和苍蝇等为媒介,通过粪-口途径传播而引起的感染。如伤寒、菌痢、霍乱等胃肠道传染病。
3.接触感染 通过被污染用具的间接接触,或人—人或动物—人的直接接触而感染。如沙眼、淋病、梅毒、麻风等。
4.节肢动物叮咬感染 以吸血的节肢动物为媒介引起的感染。如人类鼠疫由鼠蚤传播。
5.创伤感染 通过创伤引起的感染。如化脓性细菌可侵入皮肤、黏膜的细小破损而引起化脓性感染,深部创伤被含有破伤风芽胞梭菌芽胞的泥土污染所引起的破伤风。
6.多途径感染 有些细菌可通过多种途径引起感染,如结核分枝杆菌等。
(三)感染的类型
1.隐性感染 当机体有较强的免疫力,或入侵的病原菌数量不多,毒力较弱时,感染后对人体损害较轻,不出现或出现不明显的临床症状,称为隐性感染。隐性感染后,机体常可获得特异性免疫力,可抵抗同种致病菌再感染。如流行性脑脊髓膜炎等大多由隐性感染而获得免疫力。
2.显性感染 当机体免疫力较弱,或入侵的病原菌毒力较强,数量较多时,感染后引起明显的病理损害及临床症状,称为显性感染,通称传染病。显性感染临床上按病情缓急分为急性感染和慢性感染;按感染的部位分为局部感染和全身感染。
(1)局部感染:致病菌侵入机体后,局限在一定部位生长繁殖致病的一种感染类型。如化脓性球菌引起的疖、痈等。
(2)全身感染:致病菌或其毒性产物进入血流,扩散全身,引起全身症状的一种感染类型。临床上常见的情况有:①菌血症:致病菌由局部一时性或间断地侵入血流,但未在血流中生长繁殖。如伤寒早期的菌血症期;②毒血症:致病菌在局部生长繁殖,病菌不侵入血流,但其产生的毒素进入血流,引起独特的中毒症状,如白喉、破伤风等;③败血症:致病菌侵入血流后,在其中大量繁殖,释放毒素,引起全身中毒症状。如高热、肝脾肿大等;④脓毒血症:化脓性细菌侵入血流,在其中大量繁殖,并随血流扩散到宿主的其他组织和器官,引起化脓性病灶,如金黄色葡萄球菌的脓毒血症。
3.带菌状态 有时致病菌在隐性或显性感染后,在体内继续存在一定时间,与机体免疫力处于相对平衡状态,称为带菌状态。处于带菌状态的人称带菌者。健康人(包括隐性感染者)体内带有致病菌,叫健康带菌者。病愈之后,体内带有致病菌的人,叫恢复期带菌者,如痢疾、伤寒恢复期带菌者较常见。带菌者可不断排出病菌,但无症状,故不易引起人们的注意,成为重要的传染源。
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