分枝杆菌属
分枝杆菌属（Mycobacterium）是一类营养要求较高的细长略弯的杆菌，因有分枝生长的趋势而得名。因其细胞壁富含脂质（主要为分枝菌酸），不易着色，若经加温或延长染色时间而着色后，能抵抗强脱色剂盐酸乙醇的脱色，故又称抗酸菌（acid-fast bacilli）。分枝杆菌种类较多，现已报道100余种，根据致病特点，可大致分为结核分枝杆菌复合群（Mycobacterium tuberculosis complex）、麻风分枝杆菌（Mycobacterium leprae）和非结核分枝杆菌（nontuberculosis mycobacteria，NTM）。结核分枝杆菌复合群引起人类或动物结核病（tuberculosis，TB）；麻风分枝杆菌引起人类麻风病；非结核分枝杆菌大多不致病，有些为条件致病菌。
结核分枝杆菌复合群包括结核分枝杆菌（M.tuberculosis）、牛分枝杆菌（M.bovis）、非洲分枝杆菌（M.africanum）、田鼠分枝杆菌（M.micoti）。其中，结核分枝杆菌是导致人类结核病最重要和最常见的病原体，可侵犯全身各器官系统，以肺部感染最多见。结核病是全球尤其是发展中国家危害最为严重的慢性传染病之一。据WHO报告，2017年，全球约有1 000万新发结核病例；结核病导致约160万人死亡（包括30万HIV感染者）。中国结核病疫情严重，是全球30个结核病高负担国家之一。在此主要介绍结核分枝杆菌。
一、生物学特性
（一）形态与结构
结核分枝杆菌为细长稍弯的杆菌，无芽胞和鞭毛。在痰或组织中呈分枝状排列或聚集成团。在体内经抗结核药物作用，可成为L型菌，呈丝状或颗粒状。结核分枝杆菌细胞壁因含有大量的脂质，用抗酸染色法染色后，结核分枝杆菌被染成红色。
（二）基因组
结核杆菌全基因全长约4 400 kb，含4 000左右个基因。其中有250个基因与细菌的脂肪酸代谢有关，其中39个基因与蜡质为主要脂质成分的细胞壁形成有关，另有10%的基因与两群富含甘氨酸的蛋白质家族有关，这些基因似与其在宿主肉芽肿组织及巨噬细胞内的生长有关。
（三）代谢与培养
专性需氧。营养要求高，常用营养丰富的Lowenstein-Jensen培养基，其中含有鸡蛋、甘油、马铃薯、无机盐、孔雀绿等。生长温度为37℃，p H为6.5～6.8。由于细胞壁中脂质含量高，不利于营养的吸收，故生长缓慢，12～24小时分裂一次，在固体培养基上经3～4周方出现肉眼可见的粟米大小菌落。呈乳白或淡黄色，干而粗糙，不透明，许多菌落堆集一处呈花菜状。由于专性需氧，故在液体培养基中生长时，形成皱褶菌膜。
（四）变异性
结核分枝杆菌可发生形态、菌落、毒力和耐药性等变异。结核分枝杆菌变异株的菌落为光滑型，对异烟肼、链霉素、利福平等较易形成耐药性，多由基因突变或药物诱发突变等引起。1908年Calmette和Guérin将有毒的牛分枝杆菌培养在含甘油、胆汁、马铃薯的培养基中，经13年230次传代，获得保持良好免疫原性的减毒菌株，称为卡介苗（Bacille Calmette-Guérin，BCG）。卡介苗是目前临床上唯一批准使用的结核病预防疫苗。
（五）抵抗力
结核分枝杆菌细胞壁因含有大量脂质，可防止菌体内水分丢失，对化学消毒和干燥的抵抗力较其他无芽胞细菌强。结核分枝杆菌在干燥的痰中可存活6～8个月，在空气尘埃上能保持传染性达8～10日之久；可抵抗4%NaOH或3% HCl或6% H2 SO4长达半小时；对1∶13 000孔雀绿有抵抗力，加入培养基可抑制杂菌生长。该菌对湿热、紫外线以及乙醇敏感。在液体中加热62～63℃、15分钟或70℃、3分钟即被杀死；日光直接照射2～3小时、75%乙醇处理数分钟即死亡。结核分枝杆菌对链霉素、异烟肼、利福平等敏感，但长期用药易出现耐药性。
二、致病性与免疫性
（一）致病性
1.致病物质 结核分枝杆菌无侵袭性酶，不产生内毒素与外毒素。其致病性可能与菌体成分，在组织细胞内大量繁殖引起炎症，代谢产物的毒性及机体对菌体成分产生的免疫损伤等有关。(https://www.daowen.com)
结核分枝杆菌细胞壁的某些成分与致病性有关，如脂质具有使细菌在机体内生存，抵抗免疫系统的杀伤和清除的作用；磷脂（phosphatide）能促使单核细胞增生，引起结核结节的形成；蜡质D（wax D）是一种肽糖脂和分枝菌酸的复合物，可激发机体产生迟发型超敏反应；硫酸脑苷脂（sulfatides）可抑制吞噬细胞中吞噬体与溶酶体的结合，使结核分枝杆菌能在吞噬细胞中长期存活。结核分枝杆菌的荚膜多糖能够与巨噬细胞表面的补体受体结合，介导细菌的黏附与入侵；某些蛋白质如结核菌素能够与蜡质D结合使机体发生超敏反应，引起组织坏死和全身中毒症状。细胞壁的脂多糖，如脂阿拉伯甘露聚糖被认为是细菌黏附与入胞的主要侵袭因子。此外，细菌入侵后激发机体的免疫应答所造成的免疫损伤则被认为是结核病的主要发病机制。
2.所致疾病 结核分枝杆菌可经呼吸道、消化道、泌尿生殖道、损伤的皮肤等多种途径感染机体，引起各系统器官感染，其中以呼吸道感染引起的肺结核最多见。肺结核分为原发感染和原发后感染。
（1）原发感染：常见于儿童。结核分枝杆菌通过飞沫、尘埃经呼吸道侵入易感者体内。在肺泡局部引起中性粒细胞及淋巴细胞浸润为主的渗出性炎症，称为原发灶。结核分枝杆菌可经淋巴管扩散至肺门淋巴结，引起肺门淋巴结肿大。原发灶、淋巴管炎和肿大的肺门淋巴结称为原发综合征（primary syndrome）或科恩综合征（Ghon complex）。感染3～6周后，机体产生特异性细胞免疫，同时也出现迟发型超敏反应。病灶中结核分枝杆菌可抑制酶对组织的溶解，使病灶组织溶解不完全，产生干酪样坏死，并促使巨噬细胞转化为上皮样细胞包在周围，与外侧的淋巴细胞、巨噬细胞和纤维母细胞等形成结节。随着特异性免疫的产生，90%以上的原发感染可经纤维化或钙化而自愈。但病灶内仍有一定量的结核分枝杆菌长期潜伏，潜伏的结核分枝杆菌不但能刺激机体产生免疫，也可作为以后内源性感染的来源。有少数患者因免疫力低下，结核分枝杆菌可经血流扩散，引起全身粟粒性结核，并常侵犯淋巴结、骨、关节、肾及脑膜，引起相应的结核病。
（2）原发后感染：常见于成年人。结核分枝杆菌可以潜伏于原发感染灶内的或从外界再次吸入感染，由于机体已形成对结核分枝杆菌的特异性免疫，故对再次侵入的结核分枝杆菌有较强的局限能力。因此病灶常限于局部。被纤维囊包围的干酪样坏死灶可钙化痊愈。若干酪样坏死发生液化，结核分枝杆菌则在液化灶中大量繁殖。病灶吸入气管、支气管时，结核分枝杆菌可随痰排出，传染性强。
（二）免疫性
人类对结核分枝杆菌的感染率很高，但发病率不高，这表明人类对结核分枝杆菌有一定的免疫力。机体感染结核分枝杆菌后，虽能产生多种抗体，但这些抗体一般无保护作用。抗结核免疫主要依靠细胞免疫，其中，CD4+Th1细胞亚群释放IFN-γ、TNF-α、IL-α等细胞因子，吸引T细胞和巨噬细胞等聚集至炎症部位，同时增强这些细胞的杀菌活性；此外，TNF-α还能诱导细胞凋亡，促进肉芽肿形成，使感染局限化。CD8+T细胞则可诱导被细菌感染的巨噬细胞裂解或凋亡；产生颗粒溶素直接杀菌；分泌IFN-γ、TNF-α等细胞因子发挥杀菌功能。CD8+T细胞在阻止人体潜伏感染的结核杆菌再激活方面具有重要作用。
抗结核的免疫属于带菌免疫，即只有当结核分枝杆菌在体内存在时才有免疫力，当体内结核分枝杆菌消失，抗结核免疫也随之消失。
三、检测与防治
（一）病原学检测
1.病原体检测 根据结核分枝杆菌感染类型不同，可采取不同的标本如痰、尿、粪、脑脊液等。直接涂片经抗酸染色后镜检。若发现抗酸性阳性菌，可作为初步诊断。有杂菌的标本，经4%NaOH或3% HCl或6% H2 SO4处理杀死杂菌后离心沉淀，取沉淀物做涂片检查、培养或动物试验。脑脊液、胸水、腹水等可直接离心沉淀，取沉淀物检查。或用汽油、二甲苯等漂浮法集菌，将集菌后的标本接种于固体培养基分离培养，必要时可取培养物做生化反应和动物试验。
近年来，应用针对脂阿拉伯甘露聚糖抗原抗体检测为主的免疫学诊断方法，对痰菌阴性患者的诊断有较好的诊断效果。PCR等核酸诊断方法敏感度较高，可达到快速诊断的目的，目前常用于流行病学调查。WHO推荐使用Xpert MTB／RIF实验进行结核病快速诊断，该方法基于全自动半巢氏实时PCR技术，以rop B为靶基因，可在2小时内同时检测结核分枝杆菌与利福平耐药。
2.结核菌素皮肤试验（tuberculin skin test，TST） 是应用结核菌素来测定机体对结核分枝杆菌是否存在Ⅳ型超敏反应的一种皮肤试验。
（1）结核菌素试剂：目前用结核菌素纯蛋白衍化物（purified protein derivative，PPD），该制剂是用三氯醋酸沉淀后的结核菌素蛋白。PPD有两种：结核分枝杆菌制成的PPD-C和卡介苗制成的BCG-PPD。每0.1 ml含5 U。
（2）试验方法与意义：分别取两种PPD 5 U注射于两前臂皮内，72小时后查验，局部红肿硬结直径≥5 mm为阳性；≥15 mm为强阳性，对临床诊断有意义。阳性反应，若PPD-C侧红肿大于BCG-PPD则为感染；反之，可能系卡介苗接种所致。强阳性反应提示可能有活动性结核病，尤其是婴儿。阴性反应表明未感染过结核分枝杆菌，但应考虑以下情况：①感染初期，因结核分枝杆菌感染后需4周以上才能出现超敏反应。②严重结核患者。③细胞免疫功能低下者（如患麻疹、艾滋病、肿瘤等疾病或使用免疫抑制剂者）。④敏感性差的老年人。总之，阳性反应表明已感染过结核分枝杆菌或接种过卡介苗，并不一定患结核病。强阳性者可能有活动性感染，应做进一步诊断。
（二）防治原则
主要按我国计划免疫程序接种卡介苗进行特异性预防。抗结核药物治疗应注意以下原则：早期、足量、联合、规律、全程用药。异烟肼、利福平、链霉素、乙胺丁醇及吡嗪酰胺为主要抗结核药物。中药方剂如养阴清肺汤、百合固金汤和四君子汤等对改善病情、提高机体免疫力有一定作用。