前面我们曾经提到过,细菌按其外形可分为球菌、杆菌、螺形菌等。
球菌的形状呈现圆球形或近似圆球形,有的呈矛头状或肾状。
单个球菌的直径约在0.8~1.2微米。
由于繁殖时细胞分裂方向和分裂后细菌粘连程度及排列方式的不同,细菌可分为双球菌、链球菌、四联球菌和八迭球菌等。
第一节双球菌
顾名思义,双球菌的细胞肯定是出双入对地生活的。双球菌在一个平面上分裂成双排列,如肺炎双球菌、脑膜炎双球菌。
1.成双成对——肺炎双球菌
肺炎双球菌,又称胸膜炎双球菌,常生存在正常人的鼻咽腔中。菌体成双排列,没有鞭毛和芽孢。也有人把肺炎双球菌列入链球菌属,因为有时菌体呈现短链状,例如在痰和脓液中。
肺炎双球菌存在着两种类型:
其一是粗糙型也称R型,菌体没有荚膜,菌落粗糙,一般不会导致疾病的出现。
其二是光滑型也称S型,菌体有荚膜,菌落光滑,致病性较强,为有毒株。该菌能导致疾病在于荚膜能抵抗人体的吞噬作用,致使其在体内大量繁殖引起疾病。
肺炎双球菌引起的疾病主要有大叶性肺炎、支气管炎、胸膜炎、败血症等,并能产生细胞内溶血霉素,可溶解红血细胞,对动物有致死作用。
无论粗糙型还是光滑型,肺炎双球菌都可区分成许多不同的血清型。因为肺炎双球菌的荚膜多糖是一种可溶性的特异性物质,称为荚膜抗原。在不同菌株中,荚膜多糖的特异性是不同的,因此可用血清学方法区分。
例如,通过凝集反应、沉淀反应或荚膜膨胀试验等进行区分,分别以RI、RⅡ、RⅢ或SI、SⅡ、SⅢ表示。早在1928年科学家就是以RI和SⅢ型作为实验材料而发现了细菌转化现象的。
有的毒株可在肌体内形成荚膜,但人工培养后荚膜逐渐消失。
其抵抗力较弱,一般在52℃~56℃的温度下,15~20分钟菌体就会被杀死。
2.流脑的罪魁祸首——脑膜炎双球菌
脑膜炎双球菌的学名是脑膜炎奈瑟氏球菌,是流行性脑脊髓膜炎(流脑)的罪魁祸首。革兰氏阴性双球菌,在急性期或早期患者脑脊髓液中,大多位于中性粒细胞内,呈现肾形并成双排列,凹面相对。在电子显微镜下,人们可以观察到自病人分离的毒性菌株有微荚膜和菌毛。
脑膜炎双球菌的培养条件要求较高,它在普通培养基上不生长,只有在含有血清或血液的培养基上才能生长,如经加热(80℃以上)的血液琼脂培养基(称为巧克力血液培养基)。
这种菌为专性需氧菌,但初次培养时,在5%~10%二氧化碳、低氧环境中生长最旺盛,最适宜pH值是在7.0~7.4之间,最适宜的温度是37℃。脑膜炎双球菌在培养24~72小时后,菌落呈圆形,其光滑、湿润、透明,微带灰蓝色,在血清肉汤中均匀生长。
脑膜炎球菌抵抗力较弱,对寒冷、日光、热力、干燥、紫外线及一般消毒剂都十分敏感,对磺胺、青霉素、链毒素、金霉素也都敏感,不过很容易产生耐药性。
根据脑膜炎球菌表面荚膜多糖抗原的不同,脑膜炎球菌可分为a、b、c、d、x、y、z、29e及w135九个血清群,对人类致病的多属于a、b、c三个群。而在我国,95%以上的病例为a群,有的地区发现有b群和c群。x、y、z等群虽然也经常在带菌者中发现,但极少致病。
在脑膜炎球菌的细胞中,真正能带给人类疾病的主要是荚膜、菌毛、内毒素。它通常寄居于正常人鼻咽腔中,在约有5%~10%的健康人鼻咽部带有脑膜炎球菌,流行期高达20%~70%,但带菌者90%并不得病,少数能引起鼻咽炎,严重者造成菌血症,仅1%~2%的人经血流或淋巴到达脊髓膜引起化脓性脊髓膜炎。
带菌者和病人是传染源。脑膜炎球菌可通过飞沫传染,也可通过接触病人呼吸道分泌物污染的物品而感染,一般潜伏期为1~4天。
这种疾病的发生和肌体免疫力有密切的关系,它也是欺软怕硬的。当肌体抵抗力低下时,细菌侵入鼻咽腔大量繁殖,而后侵入血流,引起菌血症和败血症,病人会出现恶寒、发热、恶心、呕吐、皮肤上有出血性皮疹,在皮疹内可以查到本菌。细菌如果侵犯脑脊髓膜,人体就会发生化脓性脑脊髓膜炎,出现头痛、喷射性呕吐、颈部强直等脑膜刺激症,甚至由于两侧肾上腺出血,使人发生肾上腺功能衰竭、中毒性休克等。
成人对脑膜炎球菌有较强的免疫力,感染后仅1%~2%的人表现为脑膜炎。而儿童免疫力较弱,所以感染后发病率较高。由于母体内抗体可通过胎盘传给胎儿,因此6个月以内婴儿患流脑比较少。感染后人体产生的荚膜多糖抗体、抗外膜蛋白抗体,有杀伤脑膜炎球菌的特异作用,抗脂多糖抗体能起到中和毒性的作用。
对于易感人群——儿童,可以通过注射纯化流脑群特异性多糖菌苗进行特异预防。流行期间,儿童可口服磺胺药物预防。磺胺是治疗流脑的首选,此外也可用青霉素、氯霉素或氨苄青霉素。
第二节链球菌
链球菌的形状与双球菌不同,它在一个平面上分裂,成链状排列,如溶血性链球菌。
链球菌是化脓性球菌的另一类常见的细菌,广泛存在于自然界和人及动物的粪便和健康人的鼻咽部,它能引起各种化脓性炎症、猩红热、丹毒、新生儿败血症、脑膜炎、产褥热以及链球菌变态反应性疾病等。
链球菌革兰氏染色呈阳性,但在陈旧培养基或脓液标本中常呈阴性。大体上,链球菌分为致病性和非致病性两大类。
链球菌所致疾病具有复杂而多样的特点。一方面,由于细菌类型较多,而且既有侵袭力也有毒素;另一方面,人体各组织器官都高度易感,而且有时会有变态反应机制参与发病。
链球菌产生的侵袭性酶有:透明质酸酶、链球菌激酶和链道酶等,产生的毒素有:链球菌溶血素、红斑毒素(一种耐热的外毒素,又叫猩红热毒素,由A群链球菌中的部分菌株所产生)。其中,变态反应性疾病如风湿热、急性肾小球性肾炎等,均可由A群链球菌感染而引发。
1.多种多样——链球菌的类别
根据对红细胞的溶血能力的高低,链球菌可以分成以下三类:
其一,甲型溶血性链球菌。菌落周围有1~2毫米宽的草绿溶血环,称甲型溶血或α溶血。这类链球菌也称草绿色链球菌。此类链球菌在一定的条件下能导致人产生疾病,其被称为条件致病菌。
其二,乙型溶血性链球菌。
菌落周围形成一个2~4毫米宽,界限分明、完全透明的溶血环,完全溶血,称乙型溶血或β溶血。这类细菌又称溶血性链球菌,它的致病力较强,可引起多种疾病。
其三,丙型链球菌。菌落周围没有溶血环,不产生溶血素,因此又称不溶血性链球菌,一般不会导致疾病。
根据抗原结构的不同,链球菌可分类为A、B、C、D、E、F、G、H、K、L、M、N、O、P、Q、R、S、T18个族。对人致病的大多数属于A族,A族又被称为化脓性链球菌。
根据对氧需求的不同分类,链球菌又可分为需氧、兼性厌氧和厌氧三大类。
2.危害及防御——致病性与免疫性
在链球菌中,A族链球菌的“品质”较坏,那么是什么让它成为人类的敌人呢?下面我们来看看那些导致人类疾病的物质到底是什么?
第一,A族链球菌有较强的侵袭力,可以产生多种酶和外毒素等致病物质。
M蛋白是链球菌细胞壁中的蛋白质组成,具有抗吞噬和抗吞噬细胞内的杀菌作用。纯化的M蛋白能使纤维蛋白原沉淀,凝集血小板和白细胞,溶解多形核细胞,并抑制毛细血管中细胞的移动。M蛋白有抗原性,刺激肌体产生特异性抗体,并与变态反应疾病有关。
脂磷壁酸与细菌黏附在宿主细胞表面有关,大多数脂磷壁酸位于细胞膜和肽聚糖之间,通过肽聚糖孔伸展至细菌细胞表面。在人类口腔黏膜和皮肤上皮细胞、血细胞等细胞膜上,均有脂磷壁酸的结合位点。
透明质酸酶能分解细胞间质的透明质酸,使病菌易于在组织中扩散,因此其又被称为扩散因子。
链激酶,又称链球菌溶纤维蛋白酶,它是一种激酶,能激活血液中的血浆蛋白酶原,使之成为血浆蛋白酶。因此其可溶解血块或阻止血浆的凝固,有利于细菌在组织中的扩散。链激酶耐热,在100℃的环境中加热50分钟仍保持活性。链激酶的抗体能中和该酶的活性。
链道酶,又名脱氧核糖核酸酶,它主要由A、C、G族链球菌产生。
此酶能分解黏稠脓液中具有高度黏性的DNA,使脓汁稀薄易于扩散。
链道酶产生的相应抗体有中和该酶的活性。用链激酶、链道酶制剂进行皮肤试验是作为测定肌体细胞免疫的一种方法。
链球菌溶血素有溶解红细胞,杀死白细胞以及毒害心脏的作用,它们主要有“O”和“S”两种。
链球菌溶血素“O”是含-SH基的蛋白质,对氧很敏感,遇氧时-SH基就会被氧化为-SS-基,暂时失去溶血能力。若加入0.5%亚硫酶钠和半胱氨酸等还原剂,它又可以恢复溶血能力。溶血素“O”能破坏白细胞和血小板,在动物试验中又证实它对心脏有急性的毒害作用,它会使心脏骤然停止跳动。链球菌溶血素的抗原性强,感染后2~3周,85%以上的病体产生抗“O”抗体,病愈后可持续数月甚至数年,其可作为新近链球菌感染或可能风湿活动的辅助诊断。
溶血素“S”是一种小分子的糖肽,没有抗原性。它对氧稳定,对热和酸敏感。血平板所见透明溶血是由“S”所引起的,其能破坏白细胞和血小板,给动物静脉注射可迅速致死。将链球菌溶血素注射进小鼠腹腔,能引起肾小管的坏死。
致热外毒素,曾称红疹毒素或猩红热毒素。它是人类猩红热的主要致病物质,为外毒素,可以使病人产生红疹。该毒素是蛋白质,对热稳定,具有抗原性,产生的毒素能中和该毒素的活性。
致热外毒素可分为A、B、C三种不同抗原性的毒素。它没有交叉保护作用。该毒素还有内毒素样的致热作用,对细胞或组织有损害作用。
第二,所致疾病链球菌引起人类多种疾患,A族占九成以上,在致病性上又分为化脓性、中毒性和变态反应三类。
化脓性炎症是由皮肤伤口侵入,引起皮肤及皮下组织化脓性炎症,如疖痈、蜂窝组织炎、丹毒等。它沿淋巴管扩张,引起淋巴管炎,淋巴腺炎,败血症等;经呼吸道侵入,常有急性扁桃腺炎、咽峡炎等;如果蔓延周围则引起脓肿、中耳炎、乳突炎、气管炎、肺炎等。
另外,不卫生的接生会使化脓性炎症经产道感染,造成“产褥热”。
猩红热是由产生致热外毒素的A族链球菌所致的急性呼吸道传染病,临床特征为发热、咽峡炎、全身弥漫性皮疹和疹退后的明显脱屑。
链球菌感染后的疾病主要是病原菌引起的变态反应疾病如风湿热、急性肾小球肾炎等。
其他疾病:B族链球菌又称无乳链球菌,当肌体免疫功能低下时,可引起皮肤感染、心内膜炎、产后感染、新生儿败血症和新生儿脑膜炎。