一、细菌的毒力
细菌致病性的强弱程度称为细菌的毒力(virulence),其物质基础是侵袭力(invasiveness)和毒素。
(一)侵袭力
病原菌突破机体的防御功能进入机体,并在体内定居、生长繁殖、扩散的能力称为侵袭力。侵袭力主要与荚膜、黏附素、侵袭性酶类等有关。
1.荚膜和微荚膜 细菌的荚膜具有保护菌体抗吞噬,以及抵抗体液中杀菌物质的作用,使病原菌能在宿主体内大量繁殖甚至迅速扩散,导致细菌的免疫逃逸。此外,有些细菌表面具有类似荚膜的物质,如A群链球菌的M蛋白、伤寒沙门菌的Vi抗原、大肠埃希菌的K抗原等,统称为微荚膜,其功能与荚膜相同。
2.黏附素 黏附素是细菌表面具有黏附作用的蛋白质,可分为菌毛黏附素和非菌毛黏附素两类。由细菌菌毛分泌,存在于菌毛顶端的称为菌毛黏附素,如淋病奈瑟菌的菌毛黏附素。非菌毛黏附素来自细菌表面的其他组分,如革兰阳性菌的细胞壁成分和革兰阴性菌的外膜蛋白质等。黏附素可与宿主细胞表面相应的黏附素受体特异性结合,使细菌黏附于宿主细胞,进而在局部定居、繁殖、扩散,导致感染。
3.侵袭性酶类 侵袭性酶类是某些细菌在代谢过程中释放的胞外酶类,具有协助细菌抗吞噬并促使细菌向周围和深层组织扩散的作用。如致病性葡萄球菌能产生血浆凝固酶,使纤维蛋白原变为纤维蛋白并包绕在菌体表面,可抵抗宿主体内吞噬细胞的吞噬作用;A群链球菌产生的透明质酸酶能分解细胞间质的透明质酸,促使细菌在组织中扩散。
(二)毒素
毒素(toxin)是细菌在代谢过程中合成的对机体有毒性作用的物质。按来源、性质和毒性作用的不同,可分为外毒素和内毒素。
1.外毒素 多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在代谢过程中合成并分泌的毒性蛋白质称为外毒素。如金黄色葡萄球菌、肉毒梭菌、破伤风梭菌等革兰阳性菌,以及霍乱弧菌、痢疾志贺菌、鼠疫耶尔森菌等革兰阴性菌均能产生外毒素。大多数外毒素由细菌分泌到菌体外,少数外毒素合成后存在于细胞内,待菌体裂解后才释放出来。外毒素的特性主要包括以下方面。
(1)大多外毒素由A、B两个亚单位组成。其中,A亚单位是毒素的活性部分,决定其毒性效应;B亚单位无毒性,能与宿主靶细胞表面的特异性受体结合,介导A亚单位进入靶细胞。单独的亚单位不具有致病作用,因此,外毒素的分子结构必须完整才能致病。
(2)多数外毒素的化学本质是蛋白质,不耐热、酸、碱和蛋白酶等,如加热至60~80℃,30 min即可被破坏。
(3)毒性强。如肉毒梭菌产生的肉毒毒素,毒性比氰化钾强一万倍,1 mg肉毒毒素纯品即可杀死2亿只小鼠,是目前已知毒性最强的毒物。
(4)免疫原性强。外毒素可刺激机体产生特异性抗体即抗毒素,它能中和外毒素的毒性作用。用0.3%~0.4%甲醛处理外毒素,可使其脱去毒性但仍保留免疫原性,处理后的生物制品称为类毒素。类毒素亦可刺激机体产生抗毒素,故类毒素可制成疫苗,用于预防接种。
(5)对组织器官有高度选择性。外毒素与特定靶细胞表面的受体结合,引起特殊的病变。根据外毒素对宿主细胞的亲和力及作用机制不同,可分为神经毒素、细胞毒素、肠毒素三大类(表6-1)。(https://www.daowen.com)
表6-1 细菌外毒素的种类及作用机制

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2.内毒素 为革兰阴性菌细胞壁中的脂多糖(LPS)成分,只有当细菌死亡、裂解后才能释放出来。螺旋体、支原体、衣原体、立克次体等细胞壁中也有内毒素样物质,具有内毒素的活性。其特性主要包括以下方面。
(1)化学成分为脂多糖,由O-特异性多糖、非特异性核心多糖和脂质A组成,其中脂质A是内毒素的毒性中心。
(2)对理化因素稳定,耐热,需加热至160℃2~4 h或用强酸、强碱、强氧化剂煮沸30 min才能被灭活。
(3)免疫原性弱,不能用甲醛处理制成类毒素。
(4)毒性相对较弱,且对组织器官无选择性。各种革兰阴性菌产生的内毒素引起的病理变化和临床表现基本相似,主要有:①发热反应:极微量内毒素(1~5 ng/kg)即可使人体体温上升,其机制是内毒素可作用于中性粒细胞和巨噬细胞等,使之产生IL-1、TNF-β等内源性致热原刺激机体下丘脑的体温调节中枢,引起发热。②白细胞反应:内毒素进入血液并急剧增多,导致血中白细胞数骤减。数小时后,脂多糖可诱使中性粒细胞释放细胞因子刺激骨髓,释放大量中性粒细胞入血,白细胞数量增多。③内毒素血症与内毒素休克:当大量内毒素进入血液时,可导致内毒素血症。内毒素可引起小血管功能紊乱,从而造成微循环障碍、组织器官毛细血管灌注不足、低血压、缺氧、酸中毒等,严重时导致患者休克。④弥散性血管内凝血(DIC):高浓度的内毒素可激活补体旁路途径,引起高热、低血压等,还可活化凝血系统,导致DIC,严重者可致休克甚至死亡。
3.细菌外毒素与内毒素的主要区别 见表6-2。
表6-2 外毒素与内毒素的主要区别

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