细菌的致病性

细菌的致病性（pathogenicity）是指细菌能引起感染的能力。细菌的感染是指在固定条件下，细菌侵入宿主机体后，与宿主机体相互作用引起不同程度的病理过程。感染又称传染。

细菌的致病性是对特定宿主而言，有的仅对人类有致病性，有的只对某些动物有致病性，有的则对人类和动物都有致病性。不同病原菌对宿主可引起不同程度的病理过程和导致不同的疾病，例如伤寒沙门菌感染引起人类伤寒，而结核分歧杆菌则引起结核病，这是由细菌种属特性决定的。

沙门菌的发现者西奥博尔德·史密斯

我们通常把病原菌的致病性强弱程度，称为细菌的毒力（virulence）。各种病原菌的毒力是不太一致的，即使同种细菌也因菌型或菌株的不同而有差异，毒力常用半数致死量（median lethal dose，LD50）或半数感染量（median infective dose，ID50）表示，即在一定时间内，通过指定的感染途径，能使一定体重或年龄的某种实验动物半数死亡或感染所需要的最小细菌数或毒素量。因此，致病性是质的概念；毒力是量的概念。

病原菌侵入机体能否致病，与细菌的毒力、侵入机体的数量、侵入门户以及机体的免疫力、环境因素等密切相关。

细菌的毒力指的是构成细菌毒力的物质基础是侵袭力和毒素。但有的病原菌的毒力物质迄今尚未清楚。

病原菌突破宿主机体某些防御功能，进入机体并在体内定植、繁殖和扩散的能力，称为侵袭力（invasiveness）。侵袭力包括菌体表面结构和侵袭性酶。

菌体表面结构主要包括黏附素和荚膜。

细菌黏附于宿主体表或呼吸道、消化道、泌尿生殖道等黏膜上皮细胞是引起感染的首要条件。黏附作用可使细菌抵抗黏液的冲刷、呼吸道纤毛运动、肠蠕动、尿液冲洗等，进而在局部定植、繁殖，产生毒素或继续侵入细胞、组织引起感染。细菌的黏附作用是由黏附素决定的，黏附素是位于细菌细胞表面的特殊蛋白质。一类由细菌菌毛分泌，如由大肠埃希菌Ⅰ型菌毛、淋病奈瑟菌菌毛分泌；另一类为非菌毛黏附素，如A群链球菌的脂磷壁酸。

黏附作用具有组织特异性，如淋病奈瑟菌黏附于泌尿生殖道；志贺菌黏附于结肠黏膜，此与宿主靶细胞表面的受体有关。动物实验证明抗菌毛抗体有预防疾病的作用。菌毛疫苗已用于兽医上的预防接种。

细菌荚膜本身没有毒性，但它具有抗吞噬作用和抗体液中杀菌物质的作用，使病原菌在宿主体内迅速繁殖，产生病变。有荚膜细菌失去荚膜后其致病力随之减弱，如有荚膜的肺炎球菌只需数个可杀死一只小鼠，而失去荚膜后的则需数亿个才能产生同样效果。有的细菌有微荚膜，如金黄色葡萄球菌的A蛋白、A群链球菌的M蛋白、伤寒沙门菌的Vi抗原、某些大肠埃希菌的K抗原等，都具有荚膜的功能。

侵袭性酶属胞外酶，一般不具有毒性，但能在感染过程中协助病原菌抗吞噬或扩散。如金黄色葡萄球菌产生的血浆凝固酶，能使血浆中液态纤维蛋白原变成固态的纤维蛋白，围绕在细菌表面，因而可抗宿主吞噬细胞的吞噬作用；A群链球菌产生的透明质酸酶、链激酶、链道酶，能降解细胞间质的透明质酸、溶解纤维蛋白、消化脓液高黏性的DNA等，都有利于病原菌在组织中扩散。

此外，致病性球菌产生的杀白细胞素、溶血素能杀死或溶解吞噬细胞等，结核分歧杆菌的胞壁成分，如硫酸脑苷脂能抑制巨噬细胞溶酶体与吞噬体融合。

细菌毒素按来源、性质和作用的不同，可分为外毒素、内毒素2种。

外毒素（exotoxin）是某些细菌在代谢过程中产生并分泌到菌体外的毒性物质。主要由革兰阳性菌的破伤风梭菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、白喉棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、A群链球菌等产生，某些革兰阴性菌的痢疾志贺菌、鼠疫叶尔辛菌、霍乱弧菌、产毒性大肠埃希菌、铜绿假单胞菌等也能产生。大多数外毒素是在细菌细胞内合成并分泌至细胞外；但也有少数存在于菌体内，待菌体溶解后才释放，如痢疾志贺菌和产毒性大肠埃希菌产生的外毒素。

产气荚膜梭菌

外毒素的化学成分是蛋白质，其性质不稳定，不耐热，易被热、酸、蛋白酶分解破坏，如破伤风外毒素加热60℃持续20分钟即破坏，但葡萄球菌肠毒素例外，能耐100℃持续30分钟。经0．3%的甲醛处理后可失去毒性而保留抗原性，成为类毒素（toxoid）。

类毒素和外毒素抗原性强，可刺激机体产生能中和外毒素毒性的抗体，即抗毒素。类毒素和抗毒素可防治某些传染病，前者用于预防接种，后者用于治疗和紧急预防。

外毒素毒性极强，极少量即可使易感动物死亡，如1毫克纯化肉毒梭菌外毒素能杀死2亿只小鼠，毒性是氰化钾（KCN）的1万倍，是目前已知的最剧毒的毒物。各种外毒素对机体组织器官的作用有高度选择性，每种外毒素只能与特定的组织细胞受体结合，引起特殊病变。如肉毒毒素能阻断胆碱能神经末梢释放乙酰胆碱，引起肌肉松弛性麻痹；破伤风痉挛毒素主要与中枢神经系统抑制性突触结合，阻断抑制性介质释放，引起骨骼肌强直性痉挛收缩。

多数外毒素由A、B两个亚单位组成。A亚单位是毒素的活性部分，即毒性中心，决定毒素的毒性效应；B亚单位无毒，能与宿主靶细胞特殊受体结合，介导A亚单位进入靶细胞。单独的亚单位对宿主无致病作用。因此，外毒素分子结构的完整性是致病的必要条件。

根据对靶细胞的亲和性及作用机制不同，外毒素可分为神经毒素、细胞毒素和肠毒素3大类。

内毒素（endotoxin）是革兰阴性菌细胞壁的脂多糖组分。只有当细菌死亡裂解或人工破坏菌体后才能释放出来。螺旋体、衣原体、支原体、立克次体等细胞壁中也有内毒素样物质，具有内毒素活性。

支原体

内毒素的化学成分为脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），LPS由O特异性多糖、非特异性核心多糖、脂质A三部分组成。它极其耐热，需加热160℃持续2～4小时或用强碱、强酸或强氧化剂煮沸30分钟才能破坏。用甲醛处理后不能成为类毒素，内毒素注射机体产生相应抗体，但中和作用较弱。

内毒素主要毒性成分是脂质A。不同革兰阴性菌脂质A的化学组成虽有差异，但基本相似。因此不同革兰阴性菌感染时，其内毒素对机体组织器官的选择性不强，引起的病理变化和临床表现大致相似。

极微量的内毒素入血即可引起发热反应。其机制是细菌内毒素作为外源性致热原作用于吞噬细胞，使之产生内源性致热原，作用于机体下丘脑体温调节中枢引起发热。

内毒素能使大量白细胞黏附于微血管壁，引起循环血液中白细胞减少，继之白细胞增多，12～24小时达高峰。这是脂多糖诱生中性粒细胞释放因子刺激骨髓，释出大量中性粒细胞入血所致。

当血液或病灶内细菌释放大量内毒素入血，即导致内毒素血症（endotoxemia）。内毒素作用于巨噬细胞、中性粒细胞、血小板、补体系统、激肽系统等，诱生前列腺素、激肽等生物活性介质，使小血管功能紊乱而造成微循环障碍，表现为有效循环血量剧减，低血压，重要组织器官的血液灌注不足、缺氧、酸中毒等，严重时导致以微循环衰竭和低血压为特征的内毒素休克。

内毒素和外毒素的主要区别

细菌感染的发生，除病原菌必须具有一定毒力外，还需有足够的侵入数量。所需菌量多少与病原菌毒力强弱和机体免疫力高低有关。一般细菌毒力愈强，引起感染所需菌量愈小；反之需菌量大。如鼠疫叶尔辛菌毒力强，在无特异性免疫机体中，有数个细菌侵入即能引起鼠疫；而毒力弱的沙门菌，则需摄入数亿个细菌才能引起急性胃肠炎。

具有一定毒力和数量的病原菌通过特定的侵入门户，才能引起机体感染。病原菌大多具有一种特定的侵入门户，如破伤风梭菌的芽胞，必须侵入缺氧的深部创口才能致病；志贺菌须经消化道侵入引起细菌性痢疾。也有一些病原菌可有多种侵入门户，如结核分歧杆菌可经呼吸道、消化道、皮肤创伤等多个门户引起感染。病原菌有特定的侵入门户，与病原菌生长繁殖需要特定的微环境有关。