病原微生物的致病性与毒力

第一节　病原微生物的致病性与毒力

自然界中微生物分布广，数量多，种类复杂，但只有少数能够引起人和动物发病，这些微生物称为病原微生物。很多病原微生物具有特异的寄生宿主，宿主范围可以是一种或范围较小的几种，但有些病原微生物则具有广泛的宿主范围，如沙门菌和布氏杆菌等。不同种类微生物的致病作用不同，即使同一种微生物不同菌株或毒株的致病作用也存在差异。

病原微生物侵入宿主体内后能否引起疾病发生主要取决于两个方面：一是病原本身的特性，即病原的致病性和毒力强弱，二是宿主的遗传特性和免疫状态。还与侵入病原微生物的数量及宿主所处的周围环境因素密切相关。

一、致病性与毒力的概念

（一）致病性

致病性（pathogenicity）又称为病原性，是指一定种类的病原微生物，在一定条件下引起动物机体发生疾病或损伤的能力，是病原微生物的共性和本质，由种属特异性决定。

病原微生物的致病性是针对宿主而言的，有的仅对人有致病性，如霍乱弧菌，有的仅对动物有致病性，如猪瘟病毒，有的兼而有之，如禽流感病毒和炭疽杆菌。同一种病原微生物的致病性会随其寄居部位或感染途径的变化而发生改变，如正常情况下大肠杆菌寄生在肠道，不引起发病，但是如果寄生于泌尿道和腹腔则会引发严重疾病；当链球菌进入血液而在心脏定居时，则可能损伤心脏瓣膜，导致细菌性心内膜炎。不同病原微生物引起的病理过程不同，如猪瘟病毒引起典型猪瘟，呈急性败血症经过，而结核分支杆菌则引起人和多种动物发生结核病，呈慢性经过。因此，致病性是病原微生物种的特征之一。

（二）毒力

毒力（virulence）是指病原微生物致病力的强弱程度，即病原微生物引起宿主损伤的程度，是同种病原微生物不同菌株或毒株的不同程度的致病能力。毒力是病原微生物毒株的特征，可以通过测定加以量化，是量的概念。各种病原微生物的毒力强弱不一致，并可因宿主种类及环境条件不同而发生变化，即便是同种病原微生物，其毒力也可因型、亚型或株的不同而有强弱差异，故有强毒、弱毒与无毒株之分，如新城疫强毒株（F48）、中等毒力毒株（Mukteswar）和弱毒株（LaSota）。

二、致病性的确定

正常情况下，动物的体表及与外界相通的腔道（消化道、呼吸道、泌尿生殖道）就有多种微生物的寄生，它们与宿主之间维持在动态平衡状态，对宿主健康有益或无害。所以，当在患病动物体内分离到微生物时，并不一定说明具有致病性或是该病的致病因子。为了确定某微生物在疾病中的致病性，需要遵循一定的原则。

（一）柯赫法则

著名的柯赫法则是确定某种微生物是否具有致病性的主要依据，主要包括4条基本原则：

1.可疑的特定病原微生物应在同一疾病中查见，在健康者中不存在。

2.该病原能被分离培养，经传代后而得到纯种。

3.将该纯培养物接种易感动物，能导致与自然病例相同的病症。

4.能够从实验感染动物体内重新获得该病原的纯培养。

柯赫法则虽然在鉴定一种新传染病的病原体时非常重要，但其过多强调了病原微生物一方面，忽略了微生物与宿主间的相互作用，所以有一定的局限性，实践中的某些情况并不符合该法则。如有的疾病在受侵害的组织内常分离不到病原微生物（如破伤风和肉毒毒素中毒）；有的尽管在某种疾病发生中是必要的致病因子（如猪圆环病毒2型），但还需要其他辅助或协同因子的存在；有些病原微生物迄今仍无法在体外人工培养（如朊病毒和兔病毒性出血症病毒），有的则没有可用的易感动物（如人的巨细胞病毒）。

（二）基因水平的柯赫法则

随着分子生物学的发展，经典的柯赫法则得到了进一步发展，“基因水平的柯赫法则”应运而生。主要包括如下几点：

1.应在可疑病原微生物中检出某些毒力基因或其产物，而无毒力微生物中则无。

2.如果此病原的某个基因被损坏，则其毒力应减弱或消除。或者将此基因克隆到无毒菌（或毒）株基因组内，后者则成为有毒力菌（或毒）株。

3.将此病原接种易感动物时，这个基因应在感染过程中表达。

4.能够在实验感染动物体内检测到这个基因产物或其特异性抗体，或者产生了特异性免疫保护。

三、毒力的表示方法

在实际工作中，病原微生物毒力的测定非常重要，尤其在疫苗研制、血清效价测定、药物筛选等研究中，都必须先测定所需病原的毒力。毒力大小的表示方法有多种，其中最实用的是半数致死量和半数感染量。

（一）半数致死量

半数致死量（median lethal dose, LD₅₀）及鸡胚半数致死量（median egg lethal dose, ELD₅₀）分别指能使接种的实验动物或鸡胚在感染后一定时限内死亡一半所需的微生物量或毒素量。测定LD₅₀时，应选取品种、年龄、体重乃至性别等方面都相同的易感动物，分成若干组，每组数量相同，以递减剂量的微生物或毒素分别接种各组动物，在一定时限内观察记录结果，最后以生物统计学方法计算出LD₅₀。由于半数致死量采用了生物统计学方法对数据进行处理，因而避免了动物个体差异造成的误差。

（二）半数感染量

半数感染量（median infective dose, ID₅₀）、鸡胚半数感染量（median egg infective dose, EID₅₀）及组织培养半数感染量（median tissue culture infective dose, TCID₅₀）是指能使半数接种的实验动物、鸡胚或细胞在一定时限内发生感染所需的微生物量。某些病原微生物只能感染实验动物、鸡胚或细胞，但不引致死亡，只能用ID₅₀来表示其毒力。测定ID₅₀的方法与测定LD₅₀的方法类似，只不过在统计结果时以感染者的数量代替死亡者数量。