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病原生物学出版教材-文字教材:高级医学微生物学(主编)第6章 细菌L型
来源:南方医科大学精品课程网 更新:2013/9/13 字体:

第6章  细菌L型

细胞壁缺损或完全丧失的细菌称为细菌L型(bacterial L form)。在高渗环境下,L型仍可存活,能在体内长期存留,并可返祖为原菌而恢复致病性;有些L型本身也具有一定的致病力,在临床上常常引起某些慢性和反复发作感染,成为医院感染的特殊菌型。抗生素的过度使用和滥用可导致细菌L型感染日益增多。因此,深入了解细菌L型的生物学特性、诱导机制和致病性,对诊断和防治L型感染具有重要意义。

第一节  细菌L型的形成

一、诱导因素

细菌L型最早由Klieneberger于1935年从念珠状链杆菌中的陈旧培养物中发现。L型可自发产生,亦可在抗菌治疗过程中或在患者的某些特殊生境内产生,它可能是细菌抵抗不利环境的方式之一。细菌自发产生L型的机制尚不十分清楚,可能与细菌的自身代谢或所处生长环境等有关。绝大多数细菌L型可通过人工诱导获得,人工诱发的频率远比自发的高。

细菌L型可在体内产生。从一些用过抗生素的慢性泌尿道感染患者体内往往能分离出多形性的细菌L型。L型亦可在体外诱导形成。在L型培养基(高渗、含血清)中加入一定浓度的诱导剂,然后接种细菌,即可诱导出L型。人工诱导细菌L型产生的因素很多,根据作用机制主要分为三大类:

    (一)干扰细胞壁合成的因素

主要包括一些能干扰细菌细胞壁合成过程中某一代谢途径的抗生素,如β-内酰胺类抗生素、糖肽类抗生素等。

作用于肽聚糖多肽链结构  青霉素和头孢菌素同属β-内酰胺类抗生素,其中的β-内酰胺环与肽聚糖上肽链末端D-Ala-D-Ala结构相似,二者可竞争性地与细胞膜上的青霉素结合蛋白(PBP)相结合。PBP大多是肽聚糖合成所需要的酶,包括转肽酶、羧肽酶与肽链内切酶等。β-内酰胺类抗生素与PBP结合,使之失去酶活性,从而阻断肽聚糖上的多肽链之间相互交联形成牢固的网状结构,细菌则不能正常合成细胞壁而变成L型。

各种细菌诱导出L型所需的抗生素浓度不同。例如,当培养基中青霉素浓度为1~50u/ml时,可影响细菌分裂时的纵隔形成,故细菌继续延长不能断裂,形成长丝;若青霉素量增至100u/ml时,则细胞壁中肽聚糖的合成大量受到抑制,新生的细菌因缺乏细胞壁而成为圆球体或巨形体。

某些氨基酸,如甘氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸能诱导鼠伤寒沙门菌、流感嗜血杆菌等形成L型,其中甘氨酸作用最佳。甘氨酸能替代丙氨酸等合成肽聚糖所必须的氨基酸,使肽聚糖不能交联。若将甘氨酸与溶菌酶、青霉素或环丝氨酸同时加入,则有协同作用。

作用于肽聚糖多糖链结构  细胞壁上的肽聚糖由多糖链与多肽链构成。万古霉素能与N-UDP-乙酰胞壁酸五肽末端的D-Ala-D-Ala结合,形成复合物,阻断肽聚糖多糖链的延伸,从而导致细胞壁缺陷。

作用细胞壁上其他结构成分  异烟肼可影响结核分枝杆菌细胞壁中分枝菌酸的合成,使该菌变为L型。杆菌肽的作用主要阻碍细胞壁中的脂质的脱磷酸化,使脂质在肽聚糖的合成过程中不能进入再循环。

(二)破坏细胞壁结构的因素

吞噬细胞溶酶体内的溶菌酶可直接裂解肽聚糖多糖链中的β-1,4糖苷键,破坏聚糖骨架,引起细菌裂解形成L型。溶菌酶对G菌作用比G菌显著,原因是G菌肽聚糖层外有脂质外膜屏障,可阻挡溶菌酶与肽聚糖的接触。若加入EDTA除去其表层,则溶菌酶作用加强。

胆汁或胆盐是有效的诱导剂,不但能诱导细菌,甚至能诱导真菌形成L型。胆汁除对脂质外膜有作用外,还能激活自溶酶裂解细胞壁,因此,胆汁对G菌和G菌均有作用。胆汁高渗环境能保护L型长期存活,而L型又具回复的作用,这可能是伤寒等长期带菌者反复排菌的原因。

噬菌体可释放类似溶菌酶的溶胞壁素(muralysin),故亦具诱导作用,如噬菌体可成功地诱导出鼠疫杆菌L型。

(三)免疫因素

主要包括吞噬细胞、抗体和补体。从未经抗生素治疗的患者组织或体液中可分离出L型,表明宿主免疫因素可诱导细菌变为L型。通常细菌侵入宿主,首先被吞噬细胞吞噬,但被吞噬的细菌不—定都被杀死。例如,在支气管镜检查刷片中发现巨噬细胞内有大量抗酸菌L型圆球体、巨形体,表明结核分枝杆菌L型与细菌型一样,可在细胞内寄生,并通过巨噬细胞使感染扩散。

抗体与补体的协同作用亦能使细菌变为L型。例如,将伤寒沙门菌活菌悬液加入到特异性抗体和补体中,混匀后置37℃孵育,经不同时间取菌液接种于L型平板上,结果于第15min取出的材料中分离出L型。单用抗体或补体处理则不能诱导出L型。

感染的细菌在宿主生理条件下也可变为L型。例如,尿液中的尿素能破坏细菌细胞壁,诱导细菌形成L型。肾髓质高渗条件有利于L型的存活。因此,细菌L型可能与泌尿系感染反复发作和迁延不愈有关。

在受细菌感染的宿主中往往上述各种因素同时存在,例如,结核分枝杆菌被巨噬细胞吞噬后易变成细菌L型,诱导因素可能包括抗生素、抗体、补体和溶菌酶等,尤其是抗生素的长期使用,使得侵入宿主的细菌容易变成L型。一般认为,从临床分离的L型毒力较低,在宿主组织中可以持续很久。所以,低毒株的细菌比强毒株容易诱导,L型易从轻度感染与反复发作的感染中分离出。

二、稳定性和回复

细菌在含有诱导剂的培养基上培养,初次接触而形成的L型很不稳定。若移种至不含诱导剂的培养基上继续培养,易恢复为原来的细菌,这一过程称为回复(reversion)。能迅速回复为原菌的L型称为不稳定L型(unstableL-form)。不稳定L型在含诱导剂的培养基上反复传代,L型的生物学特性可逐渐变得相对稳定,不易回复,若在不含诱导剂的培养基上多次传代也不回复,则成为稳定L型(stableL-form)。

L型与原菌许多特性不同是属于表型还是遗传型变异尚未定论,主要原因是:①诱导剂起什么作用?一般人工诱导所用的诱导剂都是一些比较温和的物质,仅影响细菌代谢的某一环节,而不是一些剧烈的可导致细菌DNA发生改变的物质;②用一种诱导剂所产生的L型有不稳定L型与稳定L型之分,这是细菌对诱导剂的适应,由量变而到质变的结果,还是突变与选择的结果?例如,一株粪链球菌的稳定L型可失去约4%~6%基因组,相当于1000个基因片段。这些基因的丢失是形成L型的原因还是形成L型的后果,尚不清楚。

在研究细菌L型的诱导与回复机制中,发现100多株星形诺卡菌L型的回复菌并不完全等同于原菌。经检查发现,每—个回复菌至少有1个以上的特性与原菌不同,如细胞壁中分枝菌酸、多糖、脂肪酸等都有可能与原菌不同。此外,诱导方法的不同与诱导时间的长短亦可影响到细胞壁的成分,进而影响回复菌的形态和培养特性,这说明细菌变为L型涉及DNA的改变,是属于一种多功能的突变,而L型的回复是另一次突变。回复菌只在外表上与原菌相似,可产生细胞壁,仍可有个别特性与原菌不同,所以是一种回复突变(backwardmutation)。

第二节  生物学性状

一、形态与结构

大小和形态  各种细菌具有一定的外形,这主要取决于其最外层的细胞壁。细菌L型因细胞壁缺损,不能按正常方式进行繁殖,故呈现多形性。在显微镜下可观察到三种类型:大小不等的球状、膨大的杆状和细长的丝状。有的比原菌大,有的比原菌小。球状L型依其直径大小,可将<0.5μm的称为原生小体,1μm左右的称圆球体,1.5~50μm的称巨形体(图6-1)。L型能通过孔径0.45μm滤菌器,故又称为滤过型细菌。

L型长丝体的长度可因培养时间长短而不同,初长出的L型菌落中丝状体较长,随着培养时间延长,长丝逐渐断裂变短。各种细菌,不论是球菌或杆菌,变为L型后在生长过程中均可观察到这些不同形态的出现。

图6-1  血标本分离培养的巨型体和圆球体

染色性  细菌变为L型后染色性多变。经革兰染色后,不论原菌是G菌或G菌,一般变为L型后均呈阴性。但有时G菌变为L型后仍为阳性,或在一张涂片上可见G菌和G菌混杂的现象,这主要取决于细胞壁缺失程度。

检查细菌是否存在细胞壁缺失须用细胞壁染色法,常用方法是:先用鞣酸处理细菌,鞣酸能结合在细胞壁上,然后用结晶紫染色。细胞壁完整则细胞壁染成紫色,细菌内部无色;若细菌已失去细胞壁,则染料可渗入细胞内,使整个细菌内部都染成紫色。

细胞膜  细胞膜主要由脂质、蛋白质与多糖组成。稳定L型脱离诱导剂不易回复为原菌,在等渗环境下也不易破裂,说明细菌逐渐变为稳定L型后,细胞膜已代偿性地发生了改变,变得牢固。推测细胞膜的变化主要是:①细胞膜中各种成分的比例发生了改变;②细胞膜的合成速度加快;③细胞膜中产生了新的成分。

在低渗环境中,细菌L型的脂肪酸可以代偿性地增加,以加强膜的牢固性。L型对渗透压的适应性与细胞膜内的脂肪酸成分有关,特别是饱和/不饱和脂肪酸的比例。饱和脂肪酸合成增多,饱和/不饱和脂肪酸比例升高,可使膜的弹性强度增强,以承担细胞内外渗透压的差别。比例越高,培养基中NaCl浓度需要愈低。

与细胞膜结合的蛋白质对膜的牢固程度也有重要意义。L型膜蛋白的改变可增加脂质链的强度。

核质与质粒  L型的核质与原菌不同。将细菌置于含青霉素培养基内,在1~2h后,见核质团聚成1~2个染色体颗粒。颗粒逐渐增殖,排列成花环状,分布于细胞周围。

质粒是细菌染色体外的遗传物质,可编码许多重要的生物学活性,包括抗药性和毒力等。细菌形成L型后细胞壁缺失,随着传代次数增加,质粒较易丢失。

鞭毛与菌毛  鞭毛位于菌体表面,是细菌的运动器官,有鞭毛的细菌可以在液体中自主运动。细菌变为L型后,鞭毛是否仍能保留,取决于细胞壁缺失的程度。

菌毛是许多G菌和少数G菌菌体表面存在的丝状物,与细菌的致病性有关。细菌变为稳定L型后可失去菌毛。

二、L型的生长繁殖

繁殖方式  细菌L型能以独特的方式繁殖。一种是以不均等的二分裂进行繁殖,或分裂而不断裂,呈链状、杆状、长丝体等;另一种是以巨型体释放原生小体的方式繁殖,原生小体逐渐长大成为圆球体,圆球体再长大成为巨型体,巨型体内形成许多致密的原生小体,巨型体成熟破裂释放出具有完整基因信息的原生小体,新释放的原生小体进入新的生活周期。

营养要求  细菌L型营养要求基本上与原菌相同,但因缺乏细胞壁而对渗透压敏感,在普通培养基中不能生长,故分离培养时必须提供高渗环境,需要在基础培养基(脑-心浸液、蛋白胨-酵母浸液或牛肉浸液)中加入一定量的渗透压稳定剂与血清。渗透压稳定剂可用3%~5%NaCl或15%蔗糖。一般需加灭活血清10%~20%(v/v),以马与人血清为佳。制备固体培养基加入的琼脂量以0.8%~1%为宜。

培养特性  在液体培养基中,细菌L型生长繁殖比原菌慢,其增殖时间的长短与细菌细胞壁缺损的程度有关。如变形杆菌每分裂一次只需l0~15min,不稳定L型分裂一次约需60min,稳定L型则需2h左右。L型由于细胞壁表面电荷改变,凝聚力大于排斥力,故在液体中常呈颗粒状生长,粘附于管壁或沉于管底,液体常澄清或微微混浊。

细菌L型在固体培养基上生长时,可以软琼脂为支架,缓慢生长,形成嵌入培养基中的细小菌落。在低倍镜下可见菌落中心呈致密的细颗粒,周边绕着一圈透明的粗颗粒或丝状物,呈“油煎蛋”状。此外,尚有颗粒状(G型)和丝状(F型)菌落,前者全部由粗颗粒组成,无核心;后者中心致密,周边或整个菌落由长丝构成的。这三种菌落在一定条件下可以相互转变。

细菌L型培养时对气体、温度的要求一般与原菌相同。

三、生化反应

由于细菌L型细胞壁的缺损程度、变异的稳定程度、以及膜与壁化学成分的改变的不同,细菌变为L型后其代谢反应改变较大。一般认为L型的生化反应是减弱而非增强。随着L型的回复,生化反应可以部分或全部回复。因此,细菌变为L型后没有规律性的生化特性,必须回复后才能进行鉴定。

细菌变为L型后许多特性与原菌不同,临床标本中分离到L型很难从其特性来决定原菌的菌种。因此,必须将所分离的L型在培养基上接种使其回复,然后根据回复菌的特性鉴定。一般临床分离的L型多属不稳定株,接种后迅速回复,但也遇到较稳定或完全不能回复的稳定株,则需用血清学方法或DNA分子杂交法加以鉴定。

四、抗原性

细菌L型仍具有抗原性,使用稳定L型免疫动物可产生免疫应答。L型因细胞壁的缺损,可造成某些细胞壁抗原成分的丢失或细胞膜抗原的暴露,因此,抗原性改变的程度取决于细胞壁缺损的程度。例如,伤寒沙门菌变成L型后,其菌体(O)、毒力(Vi)抗原减弱或消失,鞭毛(H)抗原性不变。不过,关于细菌型及其L型之间是否有抗原性的差异意见不一。

五、抵抗力

一般细菌L型对物理因素如温度、射线等抵抗力比原菌弱,但对作用于细胞壁的抗生素如青霉素等,具有耐性。在高渗环境下可以存活较长时间。

第三节  致病性

某些细菌L型本身仍可保留一定的致病力。细菌的许多致病因子存在于细胞壁上,L型因细胞壁缺陷致病性必然减弱,但并非全部消失。如革兰阴性菌变成L型后,外膜上仍可存留一定量的脂多糖(内毒素);又如,金黄色葡萄球菌L型仍能产生肠毒素A。有的细菌L型可能失去致病性,但可返祖成为原菌后恢复致病性。例如,变形杆菌L型可引起慢性肾盂肾炎,在急性发作时出现大量回复菌。

不同细菌L型所致的病理表现大体相似,但由于失去细胞壁,许多抗原成分和毒力因子减弱或消失,在体内引起的病理变化与原菌不同,易导致临床漏诊、误诊。

一、致病因素

外毒素  L型外毒素的编码基因仍可检测到,但外毒素分泌能力通常低于细菌型,致病力亦大大减弱,故临床L型感染多数是慢性过程。但有的L型(如伤风梭菌L型)产生毒素能力反而增强。

内毒素  细菌形成L型后,其内毒素含量可明显减少为原菌的1/3~1/2。L型在宿主体内裂解后可释放内毒素,引起明显的组织损伤。

直接与细胞作用  细菌L型能与细胞发生粘附引起致病。用扫描电镜观察发现,产单核细胞李氏菌L型能持续粘附在巨噬细胞表面达15d之久,而细菌型只能粘附7d。将葡萄球菌及其L型分别注射到大鼠腹腔后,在感染后至第15d,可从腹腔渗出液中分离出葡萄球菌,而L型菌可持续存在30d以上,在电镜下可见腹腔渗出液中L型不但粘附在巨噬细胞表面,还侵入巨噬细胞内生长。

免疫病理损伤作用  细菌L型抗原性的改变使其逃避免疫系统的攻击,在宿主体内长期存在,引起持续性和反复发作的慢性疾病。同时,因细胞壁的缺损,使某些细胞膜成分(如LPS等)暴露,可刺激宿主免疫系统发生免疫应答,引起免疫生理和病理变化,激活免疫细胞,刺激产生细胞因子,引起炎症反应等。

免疫印迹分析结果显示,L型细胞膜有较强的诱导巨噬细胞产生α-肿瘤坏死因子(TNF-α)的活性。将金黄色葡萄球菌L型与巨噬细胞共同孵育后,发现金葡菌L型能诱导小鼠巨噬细胞产生细胞毒活性。用抗鼠TNF-α抗体能中和约90%的细胞毒活性,提示大部分细胞毒活性是由TNF-α引起的。细菌L型刺激宿主产生TNF-α等细胞因子,既有增强防御功能的作用,但同时又参与炎症反应,导致组织损伤等免疫病理过程。

二、致病特点

从脓汁、关节腔液、血液、肾盂肾炎尿液、胸腹水、胆汁、脑脊液,以及泌尿道、呼吸道分泌物等临床标本中均可分离出细菌L型,提示L型感染部位广泛。细菌变为L型后致病性减弱,但由于它能在体内长期存留,并能随时回复为原菌,因此,L型具有以下致病特点:

(1)患者感染症状多为慢性迁延不愈、反复发作。

(2)病变多为以淋巴细胞、单核细胞浸润为主的慢性、局部病灶、间质性炎症病理学改变,与病毒、支原体等无细胞壁微生物感染相似。

(3)易发现的脓肿和菌血症

(4)在使用抗生素后体温一度下降而再上升,不典型的发热或无规律的弛张热。

三、与疾病的关系

风湿热  临床表现以关节炎、全心炎为主。目前认为风湿热与链球菌感染有关,但是,在风湿热患者体内链球菌检出率却非常低,一般为0.3%~3%,而有学者报道患者血标本中链球菌L型分离率竟高达83%。国内学者通过体外实验证明,链球菌在含苄星青霉素的L型培养基中培养3d后,可产生L型。以上提示许多慢性扁体炎反复发作时,虽用青霉素治疗,仍未见好转,可能是链球菌未被消除,反而转变为L型潜伏下来。链球菌L型具有完整的细胞膜,与人体心肌的纤维膜、心瓣膜及关节组织的糖蛋白有共同抗原,可引起变态反应,导致风湿热。

结核病  WHO统计表明,近年来结核病发病率呈明显上升趋势,其原因之一是结核分枝杆菌易产生多重耐药性和L型变异,导致结核病迁延不愈。结核分枝杆菌L型可用D-环丝氨酸、异烟肼、甘氨酸加溶菌酶等诱导成功,亦可自发产生。

结核分枝杆菌转变为L型后,其形态、染色性均出现很大差异,尤其是抗酸性改变常给临床诊断带来困难。由于结核分枝杆菌微生物学检查的特殊性,致使结核病的诊断较为困难。例如,研究发现痰涂片镜检52.2%阳性,分离培养阳性率仅7.7%,因为结核分枝杆菌L型在常规罗氏(Lowensrein-Jensen)培养基上不能生长,故易造成漏诊。结核分枝杆菌可经血行播散引起全身各器官感染,但从血液中分离结核分枝杆菌较困难。

研究发现,巨噬细胞内存在大量抗酸菌、L型圆球体、巨形体,说明结核分枝杆菌L型与细菌型一样,可在细胞内寄生,并通过巨噬细胞使感染扩散。此外,在血液、前列腺增生组织、男性不育者精液、咽感异常者咽部涂片组织中查到结核分枝杆菌L型,证明结核分枝杆菌L型可在不同器官内增殖,与多种疾病有关。

结核分枝杆菌细胞壁成分与致病性密切相关,故一般认为结核分枝杆菌L型致病性减弱,往往不会引起典型的结核结节,仅为非特异性炎症。引发的肺结核临床特征为:起病缓慢,中毒症状轻,不典型,病程长呈迁延,顽固性咳嗽或伴少痰,偶而有咯血,易被误诊为急、慢性支气管炎或支气管肺炎,而抗生素治疗症状改善不明显。

L型也是结核分枝杆菌抵抗外界环境和赖以生存的重要形式。结核分枝杆菌L型可在体内长期存活和生长繁殖,导致结核病缓慢地进展。如果L型大量繁殖则引起L型败血症。结核分枝杆菌L型虽然毒力减弱,但可回复为细菌型而导致病变趋向活动,结核病恶化。因此,结核分枝杆菌L型也是重要的传染源之一,故应高度重视结核分枝杆菌L型的检出。结核病患者检出L型,说明结核分枝杆菌仍末完全消除,显示了结核病复发的高度危险性,应继续实施抗结核治疗,故应将L型菌检测作为结核活动与治疗的标准之一加以重视。

与肿瘤发生的关系  细菌L型由于细胞壁缺陷,与病毒有相似的生物学特性和致病性,作为一种慢性致病因子可长期在体内存活,通过致细胞突变而诱发肿瘤的发生有其理论依据。目前认为,L型感染诱发肿瘤的机制可能有:①在宿主细胞内增殖,通过阻断溶酶体的融合或抵抗酸性环境而长期定居于细胞内,导致细胞增生或异型增生;②炎症及细菌代谢产物对宿主细胞的直接损害,如刺激吞噬细胞产生大量自由基、活性氧及其它小分子量的断裂因子,导致细胞DNA链的损伤、断裂,或使DNA发生错误修复,从而引起细胞突变或恶性转化;③细菌DNA与宿主细胞DNA整合导致细胞癌变。

目前已在人类葡萄胎乳腺癌鼻咽癌恶性淋巴瘤肺癌组织等多种肿瘤细胞内检出细菌L型。用原位核酸杂交技术也证实宫颈癌细胞核内有金黄色葡萄球菌L型DNA存在,金葡菌及其L型感染实验小鼠,能诱导小鼠发生恶性肿瘤。从霍奇金病患者肿瘤组织中可分离出细菌L型,并证明细菌L型能引起急性霍奇金病。胆囊腺癌、慢性炎症中L型感染与p21、p53过度表达有关,提示L型参与了ras、p53基因突变,并可能通过致基因突变而成为胆囊腺癌发生的危险因素之一。约有30%~50%的胃癌发病与幽门螺杆菌(Hp)感染有关,Hp与胃腺癌和淋巴瘤关系密切(参见第9章)。

败血症  迁延性细菌L型败血症的诊断标准是:连续2次或多次从血液或骨髓液检出细菌L型,回复后为同一细菌,且有以下症状之一者:①间断性发热在一月以上者;②入院前经抗生素治疗2周以上,发热后能控制或发热经治疗一度下降而后再度上升者;③患者低热或无热,有全身中毒症状或心、肾及淋巴结受损病程在一月以上。临床表现以各种类型发热为主。

引起L型败血症的原因有:小剂量青霉素使用史;炎性病灶未彻底清除或病灶隐蔽不易发现,如急性扁桃体炎发热一退就停药,急性尿路感染等病状一缓解就停药,使已侵入血液的细菌未能完全杀灭;患者存在免疫力低下的基础病,如肿瘤、糖尿病等,正常免疫功能不足以杀死细菌,使之变为L型滞留体内。

胆囊感染  L型细菌可能是某些传染病(如鼠疫、结核病和霍乱等)病原体的一种保存形式。很早人们就发现人体胆囊可长期携带伤寒沙门菌而成为慢性带菌者,成为潜在的危险传染源,但对其形成机制不甚明了。从常规细菌学检查阴性的慢性胆囊炎患者的胆囊组织、胆汁及胆石中可分离出细菌L型,检出率高达86%~100%,胆囊中检出的细菌L型绝大多数是稳定L型。由于L型细胞壁缺陷,易粘集成堆,并可能与脱落的粘膜上皮细胞共同构成胆结石的核心,引起慢性胆囊炎与胆囊结石。体外试验已经证实,胆汁可以诱导伤寒沙门菌、霍乱弧菌等形成L型,且L型可长期存活。霍乱弧菌L型仍具产肠毒素基因,并可产毒致病,这从生物学特性上阐明了霍乱和伤寒等病原菌胆囊慢性带菌的形成机制。

四、细菌L型与医院感染

医院感染开始可为普通细菌感染,经抗生素治疗后形成L型,成为L型感染,但因细菌L型培养未能广泛开展而较少发现。造成细菌L型医院感染的主要因素有:①宿主免疫力降低。L型引起的医院感染多发生于慢性病、免疫力低下的患者。患者在非感染性疾病或原发病的基础上继发L型感染,病情较重,尤其是金黄色葡萄球菌与鼠伤寒沙门菌感染往往病情危重;②长期大量应用广谱抗生素。抗生素的广泛和大剂量使用和滥用,使耐药性菌株和细菌L型日益增多。现有种种迹象表明,细菌L型已构成医院感染的重要病原因素之一;③感染性疾病没有及时治疗;④慢性迁延性疾病。

引起医院感染的细菌L型中,革兰阴性菌和阳性菌L型感染检出率大致相同,其中,以金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和铜绿假单胞菌为主。

在医院医疗设施表面、陈旧的苯扎溴铵(新洁尔灭)消毒液和敷料、棉球、产包等灭菌物品,以及医护人员手部,细菌L菌的检出率可高达37.6%。检出的L型菌株主要以铜绿假单胞菌、球菌为主。临床一些常用消毒剂(如碘伏、苯扎溴铵)能诱导医院感染常见细菌(如铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌等)形成L型。

由于细菌L型不易为常规培养方法所发现,特别是L型细菌的耐药性与其细菌型不同,治疗困难。因此,如果不重视预防L型感染,这将是构成医院感染的潜在祸害。

第四节  免疫性

细菌L型因细胞壁全部或部分缺失,失去或减少了与细胞壁相关的抗原成分,似乎可以躲避相应的特异性抗体的攻击作用,有利于在宿主体内的存活。但实际上,正常宿主对细菌L型有很强的杀伤和清除能力。

有些L型能刺激宿主免疫系统产生体液免疫应答,如口服霍乱弧菌L型可产生分泌型抗体与血清抗体,前者主要是一些分泌性IgA,具有中和毒素、抗粘附与抗凝集的作用。

L型也能激发细胞免疫应答。由L型激活的巨噬细胞和细胞毒T细胞均能参与抗菌免疫,且细胞免疫应答的能力与L型细菌的定植有关。例如,伤寒沙门菌L型和伤寒沙门菌减毒活疫苗一样,能在宿主肝细胞内定植,使宿主产生免疫力,而且伤寒沙门菌L型刺激宿主产生的免疫力比伤寒沙门菌减毒活疫苗产生的免疫力持久,因为伤寒沙门菌L型细菌在肝细胞内存活时间较减毒活疫苗长。

有些L型能同时诱发体液免疫应答和细胞免疫应答。如大肠埃希菌L型能增加宿主对同种亲代菌株的细胞免疫应答和体液免疫应答能力。

正常人血清能够抑制、杀灭某些G菌和G菌的L型,但不能杀灭其细菌型,提示完整的细胞壁是细菌的一个保护性屏障。细菌变为L型后失去细胞壁,使细胞膜暴露于血清或组织液中,更易与某些特异性抗体、补体相遇而起溶解杀伤作用。

细胞膜抗原成分也参与细菌L型的免疫反应。由于细胞壁的缺损,使某些细胞膜成分如LPS、某些膜蛋白等暴露,有些L型还可合成新的蛋白成分,这些都可刺激宿主免疫系统发生反应,如激活巨噬细胞和细胞毒T细胞,产生TNF-α、IL-6等细胞因子,间接激活免疫活性细胞,达到清除细菌的作用。

造成临床细菌L型感染的原因可能是:宿主某些部位如肾脏髓质因盐类浓度很高,使补体不能活化,致使抗体-补体系统的杀菌作用不能有效发挥,细菌L型得以长期存活;宿主因先天遗传因素致使免疫系统发育不全,某些免疫成分和功能缺陷;后天某些微生物感染、应激、肿瘤等因素抑制了免疫功能。这些因素均能削弱宿主的防御机能,有利于细菌L型在体内的形成和长期存活,造成慢性或迁延性感染。

第五节  对抗菌药物的敏感性

一、细菌L型的药敏变化

影响细胞壁合成的抗生素  细菌L型因失去细胞壁,对作用于细胞壁生物合成的β-内酰胺类抗生素(如青霉素和头孢菌素)和万古霉素一般均表现为耐药。但是,细菌L型对青霉素的耐药性也不是绝对的,有时可见临床分离的L型对青霉素敏感,这可能因为这些细菌L型仍有部分细胞壁残留,但也有人认为青霉素能抑制细胞内核糖核酸的形成,造成暂时性的营养缺陷。从许多病例分离出的细菌L型对作用于细胞壁的头孢菌素仍敏感,原因是头孢菌素除影响细胞壁的合成外,对细胞膜也有一定作用。也有人认为头孢菌素对L型产生的β-内酰胺酶比较稳定,不易遭受破坏。所以,临床上选择用药还应依据所分离的L型的药敏试验结果。

作用于细胞壁外的抗生素  敏感性取决于细胞膜对药物的通透性是否改变。一般地,对作用于细胞膜的抗生素(如多粘菌素),作用于核酸的抗生素(如利福平等),以及抑制蛋白质合成的抗生素(如氯霉素林可霉素、氨基糖苷类等)的敏感性不变反而上升,上升的原因可能是L型缺少细胞壁的屏障作用,抗菌药物更易进入菌体内。

比较特别的是,对氨基糖苷类中的各种抗生素的作用很不一致。对同属氨基糖苷类的各种抗生素,L型对庆大霉素与卡那霉素的敏感性一般与原菌相同,但对链霉素的敏感性则不一定相同,敏感医学全.在线www.med126.com性升高或降低。大肠埃希菌对链霉素耐药,经青霉素诱导成L型后对链霉素的耐药性消失。金黄色葡萄球菌L型与伤寒沙门菌L型对链霉素与庆大霉素的敏感性与原菌相比均有所下降,鼠伤寒沙门菌细菌型对链霉素耐药,变为L型后耐药性无明显改变。因此,应直接根据所分离的细菌及其L型药敏结果决定用药。

二、耐药基因变化的影响

细菌耐药基因存在于染色体或染色体外的质粒或转座子上。由于细胞壁缺损而使染色体外的游离的R质粒容易丢失,从而提高对抗生素的敏感性。研究表明,由质粒介导的耐药性在不稳定L型和返祖菌中并无很大的改变,而稳定L型则丧失了由质粒DNA所表达的耐药特性。

金黄色葡萄球菌BM3202株有染色体耐药基因(如对利福平耐药)和耐药质拉PlP524(耐妥布霉素等),其稳定L型对妥布霉素的耐药性消失,而对利福平的耐药性在各菌型(原菌、返祖菌、稳定L型)中均无变化,表明该菌变成L型后,由质粒介导的耐药性丢失而染色体介导的耐药性不变。因此,临床医生对疑有L型感染病人的治疗要严加重视。

三、细菌L型感染与临床用药

细菌L型虽然可在体内自发产生,但在不少病例中L型是在用药治疗过程中分离到的,这可能与使用影响细胞壁合成的抗生素有关。据报道,以A族溶血性链球菌活菌悬液静脉注射小鼠,3d后给小鼠肌注苄星青霉素,24h后细菌型从各脏器内消失,而L型开始出现,提示临床应用抗生素治疗细菌感染性疾病,虽能使症状好转,但不一定能杀死全部病原菌,其中一部分可转变为L型,隐伏于宿主的某一部位。当停用抗生素后,一旦条件合适,L型又可回复成原菌,造成疾病的反复发作或迁延不愈。另外,临床病例中L型的出现及其对抗生素敏感性与返祖菌的差异,说明用药类型的不合理、用药剂量的不足可能是造成L型产生的原因之一。

临床病例中分离的细菌型或L型往往不是单独出现,而是同时出现,细菌L型的药敏与原菌也不完全相同,不同代数的L型对抗生素的敏感性不同,因此,对于一些反复发作并有L型出现的疾病,在治疗选用抗生素时,不仅要考虑到细菌型的药敏,也应考虑到L型的药敏,可根据药敏报告及时调整抗生素的种类,或采取联合用药方案,能明显提高疗效。临床实践表明,除结合药敏结果选用一些抑制蛋白质合成药物外,只要临床治疗有效应该继续使用作用于细胞壁的抗生素,不必更换。联合应用作用于细胞壁和细胞壁外的抗生素以达到彻底消灭病原,可避免病程的迁延和变为慢性。

第六节 细菌L型的检验

临床上常遇到有明显感染迹象而常规细菌培养阴性的病例,漏诊的原因很多,在细菌方面除厌氧菌外,国内外大量资料证明与L型关系甚大。宿主体内存在多种因素,特别是抗生素的应用,导致细菌处于不同程度的缺壁状态,使常规培养失败。对住院患者各类标本进行常规与高渗同步培养,结果有相当的病例分离出L型菌株,而普通培养均为阴性。据临床检验报道,含血、骨髓、脓汁、痰、穿刺液、胆汁等进行常规与高渗同步培养,结果常规培养阳性率明显低于L型培养的阳性率,增加L型培养可提高阳性率2~3倍。

细菌L型的鉴定  主要依靠以下5个方面:①形态与染色性:细胞壁染色或电镜观察显示无细胞壁,形态呈多形性;②生长特征:在普通培养基中不生长,而在高渗培养基中生长,呈“油煎蛋”样的菌落;③抵抗力:耐青霉素等作用于细胞壁的抗生素;④滤过性:能通过0.45μm孔径的除菌滤膜;⑤返祖性:去除青霉素等抑制细胞壁的诱导因子后,不稳定L型能返祖成原菌。凡符合以上特征之二以上者可鉴定为L型菌。待其返祖后,可按常规的细菌学方法将其鉴定到菌种的水平。

临床L型检查及药敏试验  正确地采集标本及运送标本是细菌学检验质量的保证。原则上取材要新鲜,以无菌手续采取,置于无菌容器,立即送检。对污染标本如粪便、非导尿的尿液、阴道分泌物等,要通过0.45μm滤膜过滤,取滤液立即接种培养。对血、骨髓、穿刺液等标本先接种至高渗或等渗肉汤增菌,有微微混浊、沉淀医学.全在线www.med126.com生长或管壁颗粒生长时,再同时转种至血平板和L型平板,并行涂片染色镜检;对于尿、脓液可直接接种至血平板和L型平板。经涂片、革兰染色与细胞壁染色,根据菌落、形态体征,是否缺壁,必要时通过滤器,经回复后确定菌种。

检验结果可报告为:

(1)血平板不长,L型平板生长者,结合形态报告L型。

(2)血平板与L型平板同时生长,L型平板见有L型菌落或涂片见有明显的多形性,有缺壁现象,可报告细菌型与L型同时存在。

(3)L型在血平板上有时也能生长,但菌落非常细小,呈针尖状,肉眼不易看清,仅血平板表现光泽改变,似有雾状物密布。涂片染色,形态呈明显缺壁多形,不应认为是污染,若L型平板上同时长出典型L型菌落,仍应报告为L型,并使其回复以作鉴定。若有可疑时,可通过0.45μm的滤膜过滤后,接种L型平板或经电镜检查,证实是否为L型。

(4)血培养一般一周未见生长报告为阴性。

分离出细菌L型后,需要做药敏试验。从L型平板取大量L型接种至血平板时,L型可回复为原菌,此时药敏结果不能真实反映L型药敏。因此,应同时在血平板与L型平板上作药敏试验。

稳定L型的鉴定法  临床分离的L型大多不稳定,可在培养基上接种回复而进行鉴定。如稳定L型不易回复或不能回复,可通过下述方法加以鉴定:

(1)免疫标记技术:一般常用免疫荧光技术、免疫酶技术,根据其抗原结构来鉴定,并可直接从患者标本或组织切片中鉴定有无L型抗原存在。

(2)分子生物学检查法:细菌变为L型后虽然特性可以发生许多改变,甚至失去原有抗原性,对于一些稳定L型的鉴定需要进一步从DNA或蛋白质水平及代谢类型进行研究。主要方法有:SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法、G+Cmol%测定与DNA-DNA杂交法。

  (林  晨 暨南大学医学院)

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