第一篇 微生物学基础
第一章 细菌微生物学基础简介
一、细菌的结构
1．细胞壁 位于细菌细胞*外层，包绕在细胞膜的周围，是一种膜状结构，组成较复杂，并随细菌不同而异（哺乳动物所没有）。用革兰染色法可将细菌分为革兰阳性及革兰阴性两大类。革兰阳性菌细胞壁成分为肽聚糖和磷壁酸，肽聚糖层厚且致密；革兰阴性菌细胞壁成分为肽聚糖和外膜、脂蛋白、脂多糖，肽聚糖层薄且疏松。细胞壁有以下功能：维持细菌外形；保护细菌抵抗低渗环境；参与菌体内外的物质交换。菌体表面带有多种抗原表位，可以诱发机体的免疫应答。
细菌细胞壁缺陷型（细菌L型）：细菌细胞壁的肽聚糖受到理化或生物因素的直接破坏或合成被抑制，这种细胞壁受损的细菌一般在普通环境中不能耐受菌体内的高渗透压而破裂死亡。但在高渗环境下，它们仍可存活。这种细胞壁受损的细菌仍能够生长和分裂者称为细菌细胞壁缺陷型或L型。无论其原为革兰阳性或阴性菌，形成L型后大多染成革兰阴性。L型细菌难以培养。L型细菌常引起慢性感染，如尿路感染、骨髓炎、心内膜炎等。临床上遇到感染症状反复迁延不愈，而常规标本培养阴性的患者要考虑到L型细菌感染，可行L型细菌专门分离培养。
2．细胞膜位于细胞壁内侧，主要成分为磷脂和蛋白质，如青霉素结合蛋白( PBPs)。细胞膜主要功能有：①物质选择性渗透转运及废物的排出；②电子传递和氧化磷酸化，参与需氧
菌的呼吸和能量代谢；③细菌合成的蛋白质和胞外水解酶的分泌；④含有多种酶的载体，参与DNA、肽聚糖、鞭毛、荚膜等生物合成；⑤含有多种受体和某些蛋白质，参与细菌的趋化作用和感应传导系统。
3．细胞质 由细胞膜包绕，是细菌的内在环境，由水、蛋白质、脂类、核酸、糖、无机盐等组成。此外，还有核糖体、质粒、中介体、胞质颗粒等结构。核糖体是细菌合成蛋白质的场所，由50S亚基及30S亚基组成，常是抗菌药物选择作用的靶点。质粒是染色体外的遗传物质，为闭合环状的双链DNA，与细菌的遗传变异密切相关（细菌耐药性）。中介体多见于革兰阳性菌，是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物。胞质颗粒大多为储藏的营养物质。
4．核质细菌是原核细胞，不具有成形的核，细菌的遗传物质称为核质。由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构，其化学组成DNA占80%以上，其余为RNA和蛋白质。其功能与真核细胞的染色体相似，习惯称之为细菌的染色体。
5．细菌其他特殊结构
(1)荚膜：具有黏附宿主、抗香噬、抵抗抗菌药物损伤的作用，与细菌的致病力有关。
(2)鞭毛：具有运动功能。
(3)菌毛：具有黏附功能。
(4)芽胞：产生芽胞的细菌一般都是革兰阳性菌，如炭疽芽胞杆菌、破伤风梭菌等在菌体内部形成。芽胞的形成使得细菌对热力、干燥、化学消毒剂等均有强大的抵抗力，不易杀灭。
二、常见致病细菌革兰染色及分类
(1)先用甲紫染色。
(2)再加碘液媒染。
(3)用酒精脱色。
(4)*后加沙黄或稀释复红复染。
(5)结果判断
1)凡不被酒精脱色仍保留紫色的称为革兰阳性菌(G+)。
2)凡能被酒精脱色经复染成红色的细菌称为革兰阴性菌(G-)。
三、人体常见正常菌群
人的体表及与外界相通的口腔、鼻咽腔、肠道、泌尿生殖道等腔道中均寄居着不同种类和数量的微生物。当人体免疫功能正常时，这些微生物对宿主无害，有些对人还有利，是为正常微生物群，通称正常菌群（表1-1）。正常菌群对构成生态平衡起重要作用，其生理学意义如下。
表1-1 人体各部位常见的正常菌群
1．生物拮抗 正常菌群通过空间争夺、营养竞争、产生有害代谢产物等方式，抑制和排斥致病菌的入侵和定植，从而维持宿主微生态平衡。
2．营养作用 正常菌群参与宿主的物质代谢、营养转化和合成。
3．免疫作用 正常菌群能促进宿主免疫器官的发育；亦可刺激其免疫系统发生免疫应答，产生的免疫物质对具有交叉抗原组分的致病菌有一定程度的抑制或杀灭作用。
4．抗衰老作用 肠道正常菌群中的双歧杆菌、乳酸菌有抗衰老作用。其机制可能与该菌群能产生超氧化物歧化酶有关。
5．抗肿瘤作用 正常菌群可能有一定的抑瘤作用，其机制是转化某些致癌物质成非致癌性，以及激活巨噬细胞等免疫功能等。
四、机会致病菌
正常情况下，正常菌群之间，正常菌群与宿主之间的微生态平衡在某种条件下被打破，形成生态失调，原来在正常时不致病的正常菌群成了机会致病菌，引起机会性感染。这种特定的条件主要有：①正常菌群的寄居部位改变；②免疫功能低下；③菌群失调。
五、细菌的致病机制
细菌的致病机制与其毒力、入侵数量、入侵部位相关。
1．细菌的毒力 构成细菌毒力包括侵袭力和枣素。侵袭力包括黏附、定植、增殖、侵袭、扩散、抵抗或逃避机体免疫系统；毒素包括外毒素、内毒素。
(l)外毒素：产生菌主要是革兰阳性菌中的破伤风梭菌、肉毒梭菌、白喉棒状杆菌、产气荚膜梭菌、A群溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌等。某些革兰阴性菌中的痢疾志贺菌、鼠疫耶氏菌、霍乱弧菌、肠产毒素型大肠埃希菌、铜绿假单胞菌等也能产生外毒素。外毒素可分成神经毒素、细胞毒素和肠毒素三大类。
1)神经毒素
A．痉挛毒素：破伤风梭菌产生痉挛毒素，阻断抑制性神经递质甘氨酸的释放，导致患者骨骼肌强制性痉挛等破伤风临床表现。
B．肉毒毒素：肉毒梭菌产生肉毒毒素，抑制胆碱能运动神经释放乙酰胆碱，导致患者肌肉松弛性麻痹等肉毒中毒临床表现。
2)细胞毒素
A．白喉毒素：白喉棒状杆菌产生白喉毒素，抑制细胞蛋白质合成，导致患者肾上腺Jm血、心肌损伤、外周神经麻痹等白喉临床表现。
B．毒性休克综合征毒素：金黄色葡萄球菌产生，可增强机体对内毒素作用的敏感性，引起发热、皮疹、休克等毒性休克综合征临床表现。
C．表皮剥脱毒素：金黄色葡萄球菌产生，可致表皮与真皮脱离，导致表皮剥脱性病变等烫伤样皮肤综合征表现。
D．致热外毒素：A群链球菌产生，破坏毛细血簪内皮细胞，引起猩红热皮疹。
3)肠毒素
A．霍乱弧菌产生肠毒素，激活肠黏膜腺苷环化酶，增高细胞内cAMP水平，从而导致小肠上皮细胞内水分和钠离子大量丢失、腹泻、呕吐等霍乱症状。
B．葡萄球菌产生肠毒素，作用于呕吐中枢，引起呕吐、腹泻等食物中毒表现。
(2)内毒素：是革兰阴性菌细胞壁中的脂多糖(LPS)组分，其分子结构由特异性多糖、非特异核心多糖和脂质A三部分组成，当细菌死亡裂解后释放出来。其毒性效应是刺激炎性细胞因子、生物活性物质、急性期休克蛋白等产生，引起发热、白细胞反应、内毒素血症、内毒素休克、弥散性血管内凝血(DIC)等临床表现。
2．细菌入侵的数量感染的发生，除致病菌必须具有一定的毒力物质外，还需有足够的数量。菌量的多少，一方面与致病菌毒力强弱有关，另一方面取决于宿主免疫力的高低。一般是细菌毒力愈强，引起感染所需的菌量愈少；反之，细菌毒力愈弱，引起感染所需的菌量愈大。
3．细菌入侵的部位 各种致病菌都有其特定的侵入部位，这与致病菌需要特定的生长繁殖的微环境有关。
六、关于胞外菌与胞内菌感染
根据致病菌与宿主细胞的关系，可分为胞外菌和胞内菌。胞外菌寄居在宿主细胞外的组织间隙和血液、淋巴液、纽织液等体液中。胞内菌分兼性和专性两类，兼性胞内菌在宿主体内，主要寄居在细胞内生长繁殖，在体外，亦可在无活细胞的适宜环境中生存和繁殖。专性胞内菌则不论在宿主体内或体外，都只能在活细胞内生长繁殖。
1．关于胞外菌感染 人类的多数致病菌属胞外菌，主要有葡萄球菌、链球菌、脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、志贺菌、霍乱弧菌、白喉棒状杆菌、破伤风梭菌等。胞外菌的致病机制主要有两个：①产生外毒素、内毒素等毒性物质；②引起炎症反应。入侵的胞外菌，主要由中性粒细胞吞噬、消灭。体液免疫是抗胞外菌感染的主要获得性免疫机制。
2．关于胞内菌感染 ①对医学重要的兼性胞内菌有：结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌、伤寒沙门菌、布鲁杆菌、肺炎军团菌、产单核细胞李斯特菌等。②专性胞内菌有：立克次体、柯克斯体、衣原体等。胞内菌感染的特点除细胞内寄生外，尚有低细胞毒性，常导致慢性感染过程，主要通过病理性免疫损伤而致病。胞内菌感染的获得性免疫机制主要是以T淋巴细胞为主的细胞免疫，因特异性抗体不能进入胞内菌寄居的宿主细胞内与之作用。
第二章 常见细菌分类及其所致疾病与药物选择
临床药师了解常见的致病菌及其分类、所致的疾病特性，以及熟悉针对该菌的宜选药物及可选药物，有助于在临床实践中较好地辅助临床医师合理选用抗菌药物。例如，了解葡萄球菌属分金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌、其他凝固酶阴性葡萄球菌，而金黄色葡萄球菌常致化脓性炎症及全身毒素性疾病，有不产酶株、甲氧西林敏感株( MSSA)、甲氧西林耐药株( MRSA)等，当疾病危重，而当地或该医院分离到的金黄色葡萄球菌以MRSA多见时，则宜选用万古霉素等对MRSA有效的药物，及时控制病情。再如，了解恙虫病是由恙虫病东方体感染引起，其对多西环素、米诺环素、氯霉素特效，但遇到患者因不良反应等因素不宜使用这几种药物时，可以考虑选用环丙沙星、利福平、红霉素、阿奇霉素、罗红霉素等药物。临床常见细菌分类及其所致疾病与药物选择见表2-1。
表2-1 临床常见细菌分类及其所致疾病与药物选择
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