第十二章 厌氧性细菌
一、概述
厌氧性细菌（Anaerobic bacteria)是一类在无氧条件下才能生长繁殖的原核细胞型微生物。
根据是否能形成芽胞和细菌的形态可将厌氧菌分为厌氧芽胞梭菌和无芽胞厌氧菌两大类，无芽胞厌氧菌又可分为无芽胞厌氧性杆菌和无芽胞厌氧性球菌两类。
第一节 厌氧芽胞梭菌属
厌氧芽胞梭菌属（Clostridum)共分4组，118个种。广泛分布于自然界的土壤、人和动物的肠道，为粗大的革兰染色阳性菌。形成的芽胞直径一般大于菌体，多位于次极端或一端，使菌体膨胀呈梭形或鼓槌状。多为严格厌氧。主要致病菌有破伤风梭菌、产气荚膜梭菌、肉毒梭菌和艰难梭菌。
一、破伤风梭菌
所致疾病为破伤风。引发的感染在世界各国均可发生，其中以发展中国家多见，常见于新生儿破伤风，病情严重，死亡率极高。
（一)生物学性状
1．形态与染色 菌体细长，不能形成荚膜，有周鞭毛。芽胞位于菌体一端，圆形，大于菌体，呈鼓槌状，为其典型特征（图12-1)。革兰染色阳性。
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3．生化反应 不发酵糖类。
4．抵抗力 芽胞抵抗力强，在土壤中可存活数十年，100℃ 1h后方能被破坏。5%石炭酸15h可杀死芽胞。
（二)致病性与免疫性
1．致病物质 为破伤风梭菌产生的外毒素。
1)破伤风溶血毒素（tetanolysin)，在性质、功能和免疫原性上与链球菌溶血素O基本相同，尚未发现有致病性，可能与其生长有关；另一种是引起致病作用的2)破伤风痉挛毒素（tetanospasmin)，嗜神经性，毒性作用极强，对人的致死量小于1μg。该毒素为蛋白质，不耐热，免疫原性强，应用0.3%甲醛作用4周可脱毒制成类毒素，用于人工自动免疫。
2．致病条件 引起外源性感染，只有具备一定的厌氧条件才能导致感染而发病：① 伤口深而狭窄，创口闭合，伤口内缺氧；
② 坏死组织多，吸收游离氧；
③ 局部组织缺血缺氧；
④ 伤口进入泥土或异物，带入破伤风梭菌或其芽胞和需氧菌或兼性厌氧菌，需氧菌或兼性厌氧菌生长消耗氧气而造成厌氧环境。
破伤风梭菌只能在厌氧的局部生长繁殖，细菌不能入血引起菌血症或败血症，在局部产生的外毒素吸收入血，形成毒血症而发病。
新生儿脐带残端也具备上述厌氧条件，不卫生接生易引起破伤风梭菌的感染，造成新生儿的破伤风，死亡率高达90%。
3．致病机制 破伤风痉挛毒素是由质粒编码表达的，在菌体内为一条分子量为15kDa的肽链，分泌到菌体外即被细菌蛋白酶分解成α和β两条肽链，两条肽链之间由二硫键连接，如果没有连接则失去毒性。
α链为轻链，分子量为5kDa，具有毒性作用；
β链为重链，分子量为10kDa，具有识别受体和转运α链的作用。
β链与神经组织具有高度的亲和力，局部产生的破伤风痉挛毒素可由β链的羧基端识别神经肌肉接头处的末梢神经外膜受体，与之结合后破伤风痉挛毒素转入膜突起形成的小囊泡内，并沿外周运动神经轴突纤维间隙逆行向上进入神经细胞内，经过突触后膜进入传入神经末梢，到达脊髓前角运动神经元，再上行至脑干。通过β链N端识别神经节苷脂，将α链转入神经细胞内。破伤风痉挛毒素也有可能通过血液和淋巴循环到达中枢神经系统。
α链为一种锌内肽酶（zinc endopeptidase)，通过降解抑制性神经递质囊泡膜表面蛋白的特异性肽键，改变其结构，阻止抑制性神经递质甘氨酸和γ氨基丁酸的释放，只有兴奋性神经递质乙酰胆碱的单一作用，运动功能失调，引起伸肌和屈肌同时收缩，造成麻痹性痉挛。
4．所致疾病 破伤风。
破伤风的潜伏期从几天到几个月不等，感染越接近头部潜伏期就越短，死亡率也越高。
临床表现的前驱症状为感染处肌肉痉挛，咀嚼困难，激动，多汗。继而全身肌肉痉挛，形成苦笑面容，角弓反张，轻者呼吸困难，重者窒息死亡。
5．免疫性 破伤风为体液抗毒素免疫，抗毒素抗体主要类型为IgG。
破伤风痉挛毒素毒性极强，能引起破伤风临床症状的毒素量尚不足以引起有效的免疫应答，且破伤风痉挛毒素在轴突纤维间上行，不易被APC提呈而激活B细胞，不能产生有效的免疫保护作用。
病后免疫力不持久。免疫力获得主要方式是注射抗毒素和接种类毒素。
（三)实验室诊断 破伤风梭菌直接涂片法和厌氧分离培养法阳性率低，且无实际意义。破伤风症状典型，结合病史可作出明确诊断。
（四)防治原则 结合破伤风的发病条件和外毒素的致病特点，应采取以下措施。
1．预防
①特异性主动预防：注射类毒素。我国3个月~6岁儿童采取白喉、百日咳和破伤风类毒素三联疫苗接种3次，间隔4~6周进行预防。现在认为，一周岁之内接种不合适，易诱导免疫耐受。对易于致伤的特殊工种应用类毒素强化免疫，第一年接种2次，一年后加强1次，以后每5~10年接种一次。
②特异性被动预防：对可能引起破伤风感染的创伤应注射精制抗破伤风毒素血清（tetanus antitoxin，T医学全.在线www.med126.comAT)1,500~3,000单位，采取紧急预防。亦可同时注射类毒素。
③彻底清创，消除厌氧环境。
④应用抗菌素预防伤口破伤风梭菌的生长。
2．治疗
①及时大量地应用TAT进行治疗，一般参考剂量为10～20万单位，将毒素中和在尚未与神经组织结合之前。
②采用先锋霉素类、四环素类和大环内酯类抗菌素进行治疗。
③局部感染可行清创。
3．注意事项 注射TAT之前必须试敏，及时观察，避免发生速发型和免疫复合物型超敏反应。
二、产气荚膜梭菌
产气荚膜梭菌(C.perfringens)主要引起气性坏疽和食物中毒。产气荚膜梭菌在自然界广泛分布，主要存在于动物和人的肠道。泥土中产气荚膜梭菌的芽胞主要来源于动物的粪便，若污染泥土的伤口形成厌氧环境，易引发感染。
（一)生物学性状
1．形态与染色 粗大的革兰阳性菌，芽胞位于次极端，小于菌体。在机体内繁殖能形成荚膜（图12-2)。
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在厌氧牛乳培养基中（液面用凡士林封固)，能凝固酪蛋白，分解乳糖产生大量气体，凝固的蛋白质被产生的气体冲击成蜂窝状，当试管内达到一定的压力将培养基和凡士林，甚至棉塞均推出管外，称其为“汹涌发酵”，为产气荚膜梭菌的培养特性。
3．生化反应 可分解多种糖类，产酸产气，液化明胶，产生硫化氢等。
4．分型 根据产生毒素的能力，产气荚膜梭菌可分为A、B、C、D和E 5个毒素型，其中以A型毒性最强，为主要致病菌，可在泥土中存活。其他各型也是动物和人肠道中的致病菌，但在外环境中不易存活，很少感染。
（二)致病性
1．致病物质 A型产气荚膜梭菌可产生卵磷脂酶（α毒素)、胶原酶（κ毒素)、透明质酸酶（μ毒素)、DNA酶（ν毒素)、神经氨酸酶和肠毒素等6种外毒素。其他毒素由B、C、D和E型产生。
①其中以卵磷脂酶毒性最强，分解细胞膜上的磷脂，导致多种细胞膜受损，产生血管内皮细胞损伤、组织坏死和溶血，血管通透性增强，渗出水肿，内凝血，局部坏死和出血等；
②胶原酶可分解皮下和肌肉的胶原组织；
③透明质酸酶能分解组织细胞间质的透明质酸；
④DNA酶降解DNA；
⑤神经氨酸酶分解细胞表面糖蛋白末端的N－乙酰神经氨酸，破坏受体；
⑥肠毒素作用于回肠和空肠黏膜细胞引起食物中毒，机理同霍乱弧菌肠毒素。
2．所致疾病
①气性坏疽：主要由A型产气荚膜梭菌引起，通过外毒素造成病灶迅速扩散。分解糖类产生大量的气体，撕裂组织结构引起剧痛；形成气肿压迫组织，影
响血运，加重坏死；并造成厌氧环境有利于细菌进一步大量增殖。
手触局部有握雪感或捻发感。
产气荚膜梭菌增殖速度快，扩散迅速，病情凶险，造成组织大面积坏死。继
而发生毒血症，休克，死亡率极高（40%~60%)。
②食物中毒：主要进食污染产气荚膜梭菌的密封肉类食物所引起。由肠毒素造成剧烈腹泻，1~2d自愈。
（三)实验室诊断
1．直接镜检 直接镜检在争取时间上意义重大。从感染伤口深部取材涂片染色，可见革兰染色阳性粗大细菌与其他杂菌，白细胞少而不规则，即可做出初步诊断。
2．分离培养 取材（可从伤口深处取材或坏死组织悬液)用血平板进行厌氧分离培养，观察培养特性与生化反应。
3．动物实验 将分离的可疑细菌液给小鼠0.5～1.0ml静脉注射，10min后处死置37℃温箱培养5～8h，如小鼠体积膨胀，解剖观察脏器有大量气体，恶臭，尤其肝脏形成泡沫状，涂片可观察到大量的形成荚膜的产气荚膜梭菌可明确诊断。
（四)防治原则
对气性坏疽的预防和治疗可采取以下措施。
1．预防 清创，消除局部厌氧环境；注射青霉素。
2．治疗 采用大剂量抗菌素、多价血清与高压氧仓治疗。如感染发生在四肢可考虑截肢，有手术可能的部位可切掉感染和坏死的组织。快速诊断，及时治疗，分秒必争。
三、肉毒梭菌
肉毒梭菌（
（一)生物学性状
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2．培养特性与生化反应 严格厌氧，可在卵黄培养基上生长出现蚀环，在血液培养基上生长出完全溶血环。可腐败肉渣变黑，恶臭。
3．分型 根据肉毒梭菌毒素的免疫原性不同，可分A、B、C、D、E、F和G 7个型，其中C型分两个亚型，Cα和Cβ。引起人类疾病的主要为A、B和E型；而G型无致病性。各型除C和D型毒素由噬菌体编码，其余均由细菌染色体编码。
4．抵抗力 肉毒梭菌A、B和F型的芽胞抵抗力强，湿热100℃5h；高压121℃30min。
（二)致病性
1．致病物质 肉毒梭菌的致病物质为神经外毒素，是目前人类所知最强的毒性物质，人的致死量为0.1μg。
神经外毒素的分子量为150kDa，性质稳定。A型毒素加温60℃；B型毒素需70℃；而C与D型毒素则需90℃，均为2min毒性被破坏。
摄食进入小肠后，在碱性环境下神经外毒素与非毒性蛋白解离，神经外毒素吸收入血。
2．致病机制 肉毒梭菌产生的神经外毒素吸收入血后到达神经肌肉结头处抑制兴奋性神经递质的释放，引起肌肉弛缓性麻痹。其毒素在局部滞留，不向中枢神经扩散。
3．所致疾病
①食物中毒：污染肉毒梭菌的肉类及豆制品在进食前未经高温处理而引起。
国内以新疆、西藏、青海和宁夏等西部地区多发。
潜伏期数小时至三日，患者开始出现乏力、恶心、呕吐和头痛等不典型症状。继而出现肌肉麻痹，导致眼睑下垂、复斜、斜视、瞳孔散大；咀嚼与吞咽困难、发音不清；死于呼吸心跳停止。患者不发烧，不腹泻，神智清醒。死亡率高，约10～70％。
②婴儿肉毒病：常见于1岁以下，尤其是6个月以内的婴儿，进食被肉毒梭菌芽胞污染的食品，在肠道繁殖产生毒素吸收入血引起。死亡率低，约1～2％。
肉毒病亦可由外伤引起，发病条件同破伤风。
（三)实验室诊断
1．厌氧分离培养 将食物粪便等标本先加热80℃，杀死其他细菌，进行厌氧培养。
2．检测毒素 厌氧分离培养意义不大，主要是检查毒素。将可疑食物或呕吐物稀释离心取上清。分两组动物，第一组腹腔直接注射上清液；第二组腹腔注射与抗毒素混合的上清液，如果第一组小鼠发病而第二组没有发病，毒素检测为阳性。
（四)防治原则
1．预防 对厂家生产的肉和豆类制品要加强市场管理，卫生监督；自行加工的食品要防止污染。进食前要加温处理90℃2min。
2．治疗 及时应用A、B和E三型抗毒素血清；系感染引起的，应用抗菌素。采用支持疗法；对症处理，如维护呼吸和循环功能；加强护理等，可降低死亡率。该病恢复很慢，损伤的神经需缓慢再生，快需数月，慢则数年。
四、艰难梭菌
艰难梭菌(C.difficile)是婴幼儿肠道中的正常菌群。长期应用抗菌素可引起二重感染。
（一)生物学性状 有鞭毛，芽胞形成于次极端。粗大的革兰染色阳性菌。
极端厌氧，需用内含环丝氨酸、果糖和头孢噻酚等特殊培养基分离。
对β内酰胺类、四环素类、氯霉素类和大环内酯类抗菌素均耐药。
肠道中的乳酸杆菌、双歧杆菌、D族链球菌和真菌对艰难梭菌均有抑制作用。
（二)致病性 主要引起内源性感染，所致疾病为假膜性肠炎。
发病原因是长期使用抗菌素造成菌群失调，艰难梭菌失去抑制而过度增殖所引起。
艰难梭菌产生A和B两种毒素。A毒素为肠毒素，趋化中性粒细胞于回肠壁，破坏回肠壁并释放细胞因子，导致分泌亢进，使肠壁坏死出血；B毒素为细胞毒素，能造成肌动蛋白解聚，细胞骨架破坏，损伤肠壁细胞，病损处形成假膜。
临床表现为腹痛、腹泻和全身中毒症状，病情较重。婴儿肠道检出率高（64%)；成人肠道检出率低（3%)，婴儿易发病。此外，尚可引起外源性感染，在医院内发生传播，常在应用抗菌素5～10d以后，轻者无症状，5%的重者出现水样便，排出假膜，甚至致死。感染率为15%～25%。
（三)治疗原则 停止原来应用的抗菌素，改用对该菌敏感的万古霉素和甲硝唑。芽胞不易杀死，易复发。
第二节 无芽胞厌氧菌
是一类广泛分布于人体皮肤和开放的外界通道的黏膜上，构成人体正常菌群的主要部分。按革兰染色分类，可分为革兰阳性厌氧菌和革兰阴性厌氧菌；按细菌的形态可分为球菌和杆菌。无芽胞厌氧菌共有23个属，其中能引起人类条件感染的主要有10个属。
一、生物学性状
（一)革兰阴性厌氧菌 革兰阴性厌氧菌可分为革兰阴性厌氧球菌和革兰阴性厌氧杆菌，前者有3个属，后者有8个属。其中一些菌属易引起条件感染。
1．革兰阴性厌氧球菌 革兰阴性厌氧球菌有3个属，主要是韦荣菌属（Veillomella)。韦荣菌属有7个种，与人相关的有3个种。直径为0.3～0.5μm，成对或成短链状排列。严格厌氧，不分解糖类。主要分布在口腔、上呼吸道、阴道和肠道。可引起混合感染，厌氧培养分离率不足1%。对庆大霉素和卡那霉素有抵抗力。
2．革兰阴性厌氧杆菌 8个属中与人相关的主要有3个属，3个属中又以类杆菌属（Bacteriodes)为主。
（1)类杆菌属 有20余种细菌，能引起感染的主要有脆弱类杆菌（B.fragilis)、产黑色素类杆菌(B.melaninogenicus)、侵蚀类杆菌(B.corrodens)和口腔类杆菌(B.oralis)，其中又以脆弱类杆菌为主。
①脆弱类杆菌：大小为0.5～0.8μm×1.0～5.0μm，呈圆端杆形。无鞭毛，有荚膜和菌毛。非严格厌氧，胆汁可促进其生长。主要分布在肠道和泌尿生殖道（以子宫颈居多)。
②产黑色素类杆菌：大小为0.4μm×0.6μm ~1.0μm,呈球杆状,有时也呈长杆状,菌体大多有浓染和空泡区，有荚膜。菌落棕灰色，5~7d后产生黑色素而转黑，溶血。主要分布于口腔、肠道和泌尿生殖道。
（2)普雷沃菌属(Prevotella) 主要有产黑色素普雷沃菌（
（3)梭杆菌属（Fusobacterium) 属中的核梭杆菌(F.nucleatum)和坏死梭杆菌(F.necrophorum)比较重要。
（二)革兰阳性厌氧菌 革兰阳性厌氧菌可分为革兰阳性厌氧球菌和革兰阳性厌氧杆菌，前者有5个属，后者有7个属。其中4个属易引起条件感染。
1．革兰阳性厌氧球菌 革兰阳性厌氧球菌可引起疾病的有消化链球菌属（Peptostreptococus)和消化球菌属（Peptococcus)。
严格厌氧，培养物有刺激性臭味为其特点。
分布于口腔、呼吸道、泌尿生殖道和肠道，以寄生在阴道为主。
对β内酰胺类、大环内酯类和四环素类等抗菌素敏感。
2．革兰阳性厌氧杆菌
（1)丙酸杆菌属 主要分布在医.学全在线www.med126.com皮肤。本菌至少8种以上，能引起人类感染的有3种，以痤疮丙酸杆菌（P.acnes)最为常见。
（2)双歧杆菌属 严格厌氧，耐酸。
主要寄生在婴儿、青少年和成年肠道，随年龄增大而减少。
为正常菌群，一般不致病。
（3)真杆菌属 严格厌氧，生长缓慢。主要分布在肠道。
迟钝真杆菌（
二、致病性
无芽胞厌氧菌是人体的正常菌群，具有拮抗致病菌生长的作用。
只有各种因素造成机体免疫功能低下，造成厌氧环境等才会引起感染。
（一)无芽胞厌氧菌的感染特点
1．内源性感染 条件致病。
2．继发性感染 ①致病性需氧菌或兼性厌氧菌感染造成感染灶厌氧环境，从而又引起无芽胞厌氧菌的感染；②可继发一种或多种无芽胞厌氧菌的混合感染。混合感染在机体各部位的感染灶均可引起，为主要致病方式。
3．原发性感染 创伤造成的机体组织坏死，缺血，形成厌氧环境，可引起一种或多种的无芽胞厌氧菌的感染，多为混合感染。
（二)致病性物质
1．革兰阴性厌氧菌
脆弱类杆菌有荚膜和菌毛，具有一定的致病性；
有内毒素，由于缺乏脂肪酸和磷酸基团而活性很低；
产生侵袭性酶类。
2．革兰阳性厌氧菌 革兰阳性厌氧菌致病能力很弱，没有发现明确的致病物质。
（三)所致疾病
为寄生部位的多发性混合感染和菌血症。
1．革兰阴性厌氧菌
革兰阴性厌氧球菌 主要是韦荣菌属，致病力不强，引起寄生部位混合感染。
革兰阴性厌氧杆菌 ①脆弱类杆菌：主要引起女性生殖道和盆腔感染（占60%)、腹腔感染、颅内感染、菌血症或败血症；次要引起感染性心内膜炎。②产黑色素类杆菌：主要引起呼吸系统的感染；次要引起颅内感染和口腔感染。③ 普雷沃菌属：主要引起呼吸系统的感染；次要引起女性生殖道、盆腔和腹腔的感染。④核梭杆菌：可引起口腔感染，与奋森螺旋体共同引起奋森咽颊炎；呼吸系统的感染；也可引起感染性心内膜炎。⑤坏死梭杆菌：可引起呼吸系统的感染和颅内感染。
2．革兰阳性厌氧菌 ①消化链球菌属主要引起口腔感染、感染性心内膜炎、菌血症或败血症；次要引起女性生殖道、盆腔和腹腔的感染；以及颅内感染、阑尾炎、败血性创伤和产褥热等感染。各类感染灶中都能检查到，主要引起混合性感染。②革兰阳性厌氧杆菌主要引起多发性混合感染，常见于外伤、拔牙、外科手术和肠穿孔等造成微厌氧环境所引起的感染或混合感染以及龋齿和痤疮等。
三、实验室诊断
无芽胞厌氧菌厌氧程度不一，且在分离培养时均易出现变异，给分离培养带来困难。控制培养条件，掌握变异规律显得非常重要。
（一)标本采集 无芽胞厌氧菌系人体正常菌群，采集标本应注意正常菌群的污染。局部消毒，感染灶中心取材，最好采用活检组织。标本厌氧保存，快速送检。
（二)标本检查
1．直接镜检
2．分离培养
3．液相色谱检测 。
4．分子生物学检测
四、防治原则
无芽胞厌氧菌感染日渐增多，女性盆腔和腹腔感染占60%~100%；颅内感染占60%~90%；呼吸系统感染占50%~80%；口腔和上呼吸道感染占50%以上；皮肤和软组织感染以及败血症也占有一定的比例。采取有效预防措施具有重大意义。
（一)预防
1．手术、引流、排痰、导尿和活检等要严格无菌操作；伤口要清创，感染灶要引流，促进局部血液循环，消除微厌氧环境。
2．对各种原因造成免疫功能低下的患者，要加强护理，尽量避免感染。
3．正确使用抗菌素，避免菌群失调引发二重感染。
（二)治疗
1．绝大多数无芽胞厌氧菌对氯霉素类和β内酰胺类等抗菌素敏感；甲硝唑治疗有效，一般对氨基糖甙类耐药。应作药物敏感度试验以指导临床正确治疗。
2．提高机体免疫力；结合辅助治疗。
