细菌外毒素与内毒素的区别

一、细菌的毒力

毒力(virulence)是指病原菌致病性的强弱程度。各种病原菌的毒力常不一致，同一种病原菌的毒力也可因型或株的不同而有差异，有强毒、弱毒和无毒株之分。构成毒力的物质基础是侵袭力和毒素。

(一)侵袭力(invasiveness)

病原菌突破机体的防御功能，在体内定植、繁殖和扩散的能力称为侵袭力。包括菌体表面结构和侵袭性酶类。

1．菌体表面结构　主要包括菌毛、荚膜和其他表面物质。

(1)菌毛等黏附因子:细菌引起感染首先需要黏附于宿主的黏膜上皮细胞表面，才能避免被呼吸道的纤毛摆动、肠蠕动和尿液的冲刷等机制所清除，继而局部繁殖，产生毒素或侵入其他组织引起感染。黏附作用是细菌引起感染的首要条件。具有黏附作用的细菌结构，称为黏附因子。革兰阴性菌的黏附因子通常为菌毛，通过与宿主细胞表面的相应受体结合而黏附定植于黏膜表面，如痢疾志贺菌、霍乱弧菌等的菌毛。革兰阳性菌的黏附因子是菌体表面毛发样突出物，如A群链球菌的膜磷壁酸。

(2)荚膜、微荚膜或类似结构:荚膜和微荚膜均具有抗吞噬和抵抗体液中杀菌物质(补体、溶菌酶等)的作用，有利于病原菌在宿主体内迅速繁殖，引起病变。如肺炎链球菌和炭疽芽胞杆菌的荚膜，A群链球菌的M物质、伤寒沙门菌的Vi抗原、某些大肠埃希菌的K抗原等。

2．侵袭性酶类　侵袭性酶类是某些细菌代谢过程中产生的与致病性有关的胞外酶，可损伤细胞膜、协助细菌抗吞噬或有利于细菌在体内扩散。

(1)凝固酶:能使血浆中的液态纤维蛋白原变成固态的纤维蛋白围绕在细菌表面，从而保护细菌不易被吞噬细胞及体液中抗菌物质吞噬和杀灭，有利于细菌在局部繁殖。

(2)透明质酸酶:能分解结缔组织中起黏合作用的透明质酸，使其黏滞性明显下降，细胞间隙扩大，通透性增加，有利于细菌及毒素向周围及深层扩散。

(3)链激酶:又称溶纤维蛋白酶，能激活血浆中溶纤维蛋白酶原成为溶纤维蛋白酶，使纤维蛋白凝块溶解，使细菌易于在组织中扩散。

(4)脱氧核糖核酸酶:能水解组织细胞坏死时释放的DNA，使黏稠的脓汁变稀，有利于细菌扩散。

其他如产气荚膜梭菌产生的胶原酶，溶血性链球菌产生的溶血素，金黄色葡萄球菌产生的杀白细胞素等，这些酶能增强细菌的侵袭力或者削弱宿主的抵抗力。

(二)毒素

某些细菌在代谢过程中合成的毒性产物称为毒素(toxin)，是病原菌的主要致病物质。按其来源、性质和作用等不同，分为外毒素和内毒素。

1．外毒素(exotoxin)　主要是由革兰阳性菌和少数革兰阴性菌合成并分泌的毒性物质。大多数外毒素是在菌细胞内合成后分泌至细胞外，也有少数外毒素存在于菌体内，只有当菌体溶解后才释放出来。外毒素具有如下特性。①化学成分:多为蛋白质，由A、B两个亚单位组成。A亚单位为毒性单位，决定外毒素的毒性效应;B亚单位为结合单位，能与易感组织细胞膜上的相应受体结合，并介导A亚单位进入靶细胞。当A、B亚单位同时存在时才能发挥毒性作用。②稳定性:较差，多数不耐热，易被酸及蛋白酶破坏。③毒性作用:外毒素的毒性作用强，极少量就能致动物死亡。如1 mg纯化的肉毒毒素能杀死2亿只小白鼠，其毒性比氰化钾大1万倍，是目前已知毒性最强的毒物。不同细菌产生的外毒素对机体有选择性毒害作用，引起特殊的临床表现。④免疫原性:外毒素免疫原性强，能刺激机体产生相应的抗体(抗毒素)，抗毒素可用于紧急预防和治疗。外毒素经0．3%～0．4%甲醛处理，可脱去毒性而保留免疫原性成为类毒素。类毒素能刺激机体产生抗毒素，可作为疫苗用于人工主动免疫。

根据外毒素对宿主细胞的亲和性及作用方式不同，可将其分为肠毒素、神经毒素和细胞毒素三类。常见细菌外毒素见表7－2。

2．内毒素(endotoxin)　是许多革兰阴性菌细胞壁中的脂多糖组分，只有当细胞破裂死亡、菌体自溶、或用人工方法　裂解细菌时才释放出来。内毒素具有如下特性。①化学成分:为脂多糖，由脂质A、非特异性核心多糖和最外层的O特异性多糖三部分组成。内毒素的毒性及其他生物学活性均决定于脂质A。②稳定性:内毒素对理化因素的刺激较稳定，耐热，一般需加热160℃2～4 h或用强碱、强酸、强氧化剂煮沸30 min才能破坏其生物学活性。③毒性作用:毒性较弱，且对组织细胞无选择性。不同革兰阴性菌引起的感染，其临床表现大致相同。④免疫原性:弱，可刺激机体产生相应抗体，但不能中和内毒素的毒性作用。此外，内毒素也不能用甲醛脱毒成为类毒素。细菌外毒素和内毒素的主要特点比较见表7－3。

表7－2　常见细菌外毒素和致病机制

表7－3　外毒素与内毒素的主要区别

内毒素的生物学活性表现为四个方面。①发热反应:内毒素具有使机体发热的作用，极微量的内毒素(1～5 ng/kg)入血，即可引起发热反应。主要机制是内毒素作用于巨噬细胞，使其释放IL－1等内源性致热源，再作用于下丘脑的体温调节中枢导致体温升高，引起发热反应。②白细胞反应:机体注入内毒素后，血液循环中白细胞数先骤减，此时白细胞黏附在组织毛细血管壁上;继之白细胞显著增多，系骨髓受到内毒素刺激释放的大量白细胞进入血循环所致。但伤寒沙门菌感染时，血循环中白细胞总数始终减少。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，可导致内毒素血症。内毒素通过诱生多种细胞因子及血管活性物质，使小血管收缩和舒张功能紊乱造成微循环障碍，使有效循环血容量减少，血压下降，组织器官血流灌注不足等，严重时则形成以微循环衰竭、低血压为特征的内毒素休克。多见于脑膜炎奈瑟菌引起的暴发性流行性脑膜炎、痢疾志贺菌引起的中毒性痢疾等。④弥散性血管内凝血(DIC):是许多疾病发展过程中出现的一种严重病理状态，以广泛血管内凝血和出血倾向为特征，死亡率极高。