病原菌的侵襲力

病原菌致病的幫兇—侵襲力

 

俗話(huà)說(shuō)，病從口入。例如痢疾桿菌、霍亂弧菌和肝炎病毒是通過(guò)食物進(jìn)入消化道引起疾病的，它們能夠抵抗宿主唾液和胃酸。但宿主的不同器官和不同部位對病原菌的敏感性是不一樣的，例如肺炎和白喉的致病菌多半是通過(guò)呼吸感染的。葡萄球菌則特別容易感染皮膚傷口，而淋病和艾滋病主要是通過(guò)性器官的接觸傳播的。當然，有的致病菌能夠從多種途徑進(jìn)入宿主體內并引發(fā)疾病，例如結核菌和炭疽菌既能通過(guò)消化系統，又能通過(guò)呼吸和皮膚接觸感染宿主，因此在生物戰中它成了老牌的頭號殺手。
　　病原菌的侵襲力使病原菌能夠突破宿主機體的生理防御屏障，并在宿主機體內生存下來(lái)（醫學(xué)上稱(chēng)為定殖）、繁殖和擴散。細菌的侵襲力由病原菌的粘附與侵入、繁殖與擴散，以及對宿主防御功能的抵抗等因素組成。

粘附與侵入

除了昆蟲(chóng)叮咬或外傷直接將病原菌導入組織或血流引起的感染外，絕大多數的感染是從病原菌粘附到宿主粘膜上皮細胞表面開(kāi)始的。這是形成感染必需的第一步。例如淋病奈瑟氏菌的菌毛粘附到尿道粘膜上皮細胞表面，而且不能被尿流沖出；大腸埃希氏菌、傷寒沙門(mén)菌、志賀氏菌等均有菌毛，它們可以牢牢地粘附在腸粘膜上而不受腸蠕動(dòng)的影響；百日咳鮑特氏菌的菌毛粘附到氣管和支氣管粘膜的纖毛上皮層，也不會(huì )被呼吸道的纖毛運動(dòng)清除。
　　細菌粘附到宿主易感細胞上，要通過(guò)粘附素的作用。這種過(guò)程稱(chēng)為介導。粘附素是細菌細胞表面的蛋白質(zhì)。一類(lèi)由細菌菌毛分泌；另一類(lèi)不由菌毛產(chǎn)生，是細菌的其它表面結構。大腸埃希氏菌的I型菌毛、定殖因子抗原I（CFA/I）和淋病奈瑟氏菌菌毛產(chǎn)生的是菌毛粘附素。金黃色葡萄球菌的脂磷壁酸（LTA）、A群鏈球菌的LTA-M蛋白復合物是非菌毛粘附素。不同的粘附素只能和相配的易感細胞受體結合，粘附素受體一般是糖類(lèi)或糖蛋白。例如大腸埃希氏菌I型菌毛粘附，便是和腸粘膜上皮細胞的D-甘露糖受體結合。
　　細菌的粘附作用和它們的致病性有密切關(guān)系。例如讓志愿參加實(shí)驗的人口服沒(méi)有菌毛的腸產(chǎn)毒素型大腸埃希氏菌，不能引起腹瀉。在獸醫界，已將動(dòng)物腸產(chǎn)毒素型大腸埃希氏菌的菌毛制成疫苗，對預防新生小牛、小豬由該菌引起的腹瀉效果明顯。
　　當病原菌牢固地粘附在易感組織表面后，有的即在組織表面生長(cháng)繁殖，引起疾病，它們并不穿透進(jìn)細胞，例如霍亂弧菌；有的則進(jìn)入細胞內生長(cháng)繁殖，產(chǎn)生毒性物質(zhì)，使細胞死亡，從而造成淺表的組織損傷（潰瘍），但菌不再進(jìn)一步侵入和擴散，例如引起痢疾的志賀氏菌；還有一些病原菌則通過(guò)粘膜上皮細胞或細胞間質(zhì)進(jìn)入下部組織或血液中進(jìn)一步擴散，例如A群鏈球菌所致的化膿性感染。

 

繁殖與擴散

一般自然情況下，進(jìn)入宿主體內的病原菌是不多的。如果它們不能迅速繁殖成很大的數量，要想侵犯我們人體這個(gè)跟細菌相比的龐然大物是不可思議的。當病原菌侵入機體后，是否能致病，首先要看該菌能否在侵入的部位繁殖，而不同部位的條件是千差萬(wàn)別的。例如破傷風(fēng)梭菌芽胞隨塵土等進(jìn)入了普通淺表部傷口，由于這種細菌是厭氧菌，而淺表部位不是厭氧微環(huán)境，芽胞不能出芽和繁殖，就不會(huì )引發(fā)破傷風(fēng)病。奇異變形桿菌易在腎臟內生長(cháng)，是因為這種細菌能產(chǎn)生尿素酶，可以分解利用尿液中的尿素作為生長(cháng)的養料。能生動(dòng)說(shuō)明宿主不同器官對病原菌敏感性不同的例子是流產(chǎn)布魯氏菌。這種細菌容易引起牛的傳染性流產(chǎn)，和牲口接觸較多的人也會(huì )因為傳染了這種細菌而患病。當牛因為感染細菌而發(fā)生流產(chǎn)時(shí)，連接胚胎與子宮的母牛胎盤(pán)是流產(chǎn)布魯氏菌唯一存在的地方，而母牛和子牛身體都未發(fā)現這種病原菌。20世紀60年代，科學(xué)家發(fā)現流產(chǎn)布魯氏菌的正常生長(cháng)需要大量的維生素和其它微量物質(zhì)，其中一種是與蔗糖類(lèi)似的物質(zhì)赤蘚醇。赤蘚醇在動(dòng)物組織中含量甚微，但在胎盤(pán)中含量很高。因而，流產(chǎn)布魯氏菌便在胎盤(pán)而不是其它部位繁衍滋生。用給實(shí)驗動(dòng)物注射赤蘚醇的方法可以誘導出全身性布魯氏菌病，證實(shí)了科學(xué)家的推斷。這說(shuō)明，微生物之所以在特定的部位生長(cháng)并引發(fā)疾病，是因為這些部位有它們需要的養分或者沒(méi)有它們不喜歡的某些物質(zhì)。而氣性壞疽則是由于某個(gè)部位缺少它不喜歡的物質(zhì)而大量繁殖的例子。引起壞疽的梭狀芽孢桿菌在污染的水源及土壤中廣泛存在，但由于它們害怕氧氣，在有氧的條件下不能生長(cháng)，所以一般是不可怕的。然而，它產(chǎn)生的孢子在空氣中能長(cháng)期存活。當梭狀芽孢桿菌的孢子恰好進(jìn)入傷口，引起受傷組織發(fā)炎腫脹時(shí)，組織的小血管受擠壓而產(chǎn)生供血不良，造成傷口供氧不足，當傷口較深時(shí)，則缺氧更加嚴重。這些細菌會(huì )產(chǎn)生了一種對人體劇毒的物質(zhì)引起嚴重的后果。
　　當然，不同病原菌引起疾病的數量有很大差異，傷寒沙門(mén)氏菌和霍亂弧菌處處存在，但一個(gè)身體健康的人接觸少量并不容易發(fā)病，因為需要一次侵入數十億至數百億個(gè)細菌才會(huì )引發(fā)癥狀；而鼠疫桿菌只要7個(gè)細胞就能使某些宿主患上可怕的鼠疫。
　　當病原菌通過(guò)原始入侵部位直接向周?chē)鷶U散時(shí)，必定會(huì )受到機體結締組織等膠樣物質(zhì)的阻擋。但是有些細菌，例如A群鏈球菌會(huì )產(chǎn)生能分解結締組織基質(zhì)中的透明質(zhì)酸的酶—透明質(zhì)酸酶，這就使它們得以在皮下組織中迅速擴散，造成蜂窩組織炎等病變。因此，透明質(zhì)酸酶又稱(chēng)擴散因子。鏈球菌還能產(chǎn)生鏈激酶（溶纖維蛋白酶）和鏈道酶（DNA酶），它們分別能降解炎癥反應中能起“包圍”病菌作用的纖維蛋白，也能降解白細胞死亡后釋放出來(lái)的粘稠的細胞核DNA，這些酶均有利于病菌在機體內的擴散。

對宿主防御功能的抵抗

細菌一旦進(jìn)入機體內，首先遇到的是吞噬細胞。非病原菌很容易被吞噬細胞攝取、吞入、殺死、消化，并將菌體蛋白質(zhì)等作為營(yíng)養來(lái)源。但病原菌則不同，有多種辦法來(lái)對付吞噬細胞。例如肺炎鏈球菌、炭疽芽胞桿菌、流感嗜血桿菌等，在它們的菌體外有一層厚度大于2微米的特殊結構，叫做莢膜，它的化學(xué)成份是多糖或多肽，它們能保護病原菌不易被吞噬細胞吞噬，即使被吞后亦不易被殺死，反而在吞噬細胞內生長(cháng)繁殖使細胞死亡。有的學(xué)者把不能形成莢膜的肺炎鏈球菌注射到小鼠腹腔里，即使注射的細菌數量高達數萬(wàn)個(gè)，小鼠也安然無(wú)恙。原因是注射到腹腔內的菌都被腹腔中的巨噬細胞（大吞噬細胞）吞噬消滅了。如果換用有莢膜的肺炎鏈球菌，則只需十余個(gè)就能置小鼠于死地。A群鏈球菌的M蛋白、傷寒沙門(mén)菌的Ⅵ抗原，以及大腸埃希氏菌的K抗原等，亦是位于這些細菌細胞壁外圍的特殊結構，因其厚度小于2微米，比一般的莢膜薄，為區別起見(jiàn)，通稱(chēng)為微莢膜。微莢膜的功能與肺炎鏈球菌等的莢膜功能是相同的。
　　有些病原菌采用其它方式來(lái)對付機體的吞噬細胞。例如金黃色葡萄球菌能產(chǎn)生一種凝固酶，這種酶使宿主血漿中本來(lái)是液體狀態(tài)的纖維蛋白原變成固體狀態(tài)的纖維蛋白，結果使纖維蛋白圍繞于病原菌四周，猶如莢膜，也能抵抗吞噬作用。如果從病人的膿液、血液等標本中分離培養出葡萄球菌，要判定它們是否為病原菌時(shí)，必須做凝固酶試驗。即將人或兔血漿與從標本中分離到的菌混合，觀(guān)察液態(tài)血漿是否凝固的試驗。傷寒沙門(mén)氏菌能產(chǎn)生一種陰性趨化物質(zhì)，使吞噬細胞不能與之接近。A群鏈球菌能產(chǎn)生殺白細胞素，病原菌被中性粒細胞吞入后，殺白細胞素立即發(fā)揮作用，將吞噬細胞先行殺死。