細菌L型是細菌細胞壁缺陷型。每種細菌都有其固定的形態,其形態決定於細菌最外層的細胞壁,細菌細胞壁不同程度缺失導致細菌變成細菌L型。細菌L型最早由Klieneberger發現,他於1935年從念珠狀鏈杆菌的培養物中發現有一種微小的菌落,當時認為是一種支原體,並命名為L1(以他工作的lister研究所的第一個字母而定)。隨後發現其它細菌也能分離出細菌L型,用青黴素、溶菌酶等在體外可誘導細菌L型的產生,並證明細菌L型在無細胞壁的情況下仍能生長繁殖。
自抗生素問世以來,在醫學領域中發揮了十分重要的作用,但抗生素的廣泛和大劑量使用其副作用帶來的憂慮越來越明顯,特別是抗生素的濫用,使耐藥性菌株和細菌L型日益增多[1,2],以及抗生素長時間應用造成菌群失調和醫院交叉感染等已成為現時醫院中急待解決的一大難題。本文僅就細菌L型與醫院感染有關情況作一簡要綜述。
1 細菌L型的產生
細菌L型是細菌細胞壁部分缺損或完全喪失而造成的。細菌胞壁的缺失可以是自發的,也可以是人工誘導的,但人工誘導的頻率遠比自發為高。最早發現自發產生細菌L型的細菌是念珠狀鏈杆菌。自發產生細菌L型的機製目前還不十分清楚。Maevskii報道:在節肢動物體內的不同時期,耶爾森氏菌可以改變其形態和超微結構。他用光學顯微鏡、電子顯微鏡和培養方法觀察了節肢動物體內不同時期的耶爾森氏菌的細胞壁,發現耶爾森氏菌能自發地發生細菌L型轉化。
人工方法誘導細菌變為L型細菌的因素較多[3,4,5],有抗生素如青黴素、先鋒黴素、萬古黴素、杆菌肽、溶葡萄球菌素;酶類如溶菌酶和脂酶;氨基酸如甘氨酸、蛋氨酸、甲硫氨酸;機體的一些免疫因素如抗體、補體、吞噬細胞;物理因素如紫外線;化學因素如亞硝基胍和去氧膽酸鹽等。這些因素根據其作用機理分為4類:一些影響細菌DNA發生改變的因素;直接破壞細胞壁的因素;阻斷肽聚糖合成的因素;機體的一些免疫因素。
在不利的環境條件下,細菌轉變成細菌L型,這可能是細菌抵抗不利環境條件的一種方式,Zykin對鼠疫耶爾森氏菌L型進行了15年的研究,結果表明:蚤和蜱體內持續存在的鼠疫耶爾森氏菌能轉變成細菌L型,並能持續生存幾年之久,當這些細菌L型回複成細菌型後,可引起感染。Crowle試驗表明:結核杆菌被巨噬細胞吞噬後易變成細菌L型,其原因可能是結核杆菌在抗生素、抗體、補體和溶菌酶等體內因素的作用下,導致細胞壁部分或完全缺失形成細菌L型。
在不少病例中可以看到細菌L型是在治療過程中分離到的,心內膜炎是最早分離到細菌L型的疾病之一。Schmitt對用青黴素治療過的心內膜炎患者作細菌分離培養,在101例確診為細菌性心內膜炎病例中,82例分離到典型的或不典型的L型,其中甲型溶血性鏈球菌62例、金黃色葡萄球菌16例、大腸埃希氏菌4例。
Domingue[6]對一些曾用過抗生素的慢性泌尿道感染患者進行檢查,96%的患者可分離出多形性L型細菌,這些細菌經培養後又可回複成革蘭氏陽性的金黃色葡萄球菌與鏈球菌。Yamamolo與Homma對10例銅綠假單胞菌感染病例用青黴素治療,其中4例從患者的尿、膿、痰中分離出L型銅綠假單胞菌。Grape報道:淋病患者用青黴素治療後,有12%患者可以分離出L型細菌,這些細菌L型對青黴素的耐藥比原菌株高,認為這些淋球菌L型的出現可能是由於治療不當而引起的。
以上病例中,L型細菌的出現都發生在臨床用藥治療之後,並且有一定的耐藥性,說明用藥劑量不足或用藥不當是產生細菌L型的重要原因之一[7]。
2 細菌L型的致病性
L型細菌分布非常廣泛,凡有細菌的地方皆有L型細菌存在,如土壤、水溪、動物器官及人體組織等。研究證實:病原性微生物的L型仍可保留有一定的毒力,具有致病性。
細菌L型不僅可返祖成為原菌株後具有致病性,某些L菌本身也能致病,Domingue[6]發現L型細菌能引起特發性血尿。L型細菌尤易形成一些慢性感染。已經證實:細菌L型與某些慢性和反複感染有關,如尿路葡萄球菌感染、布魯氏菌病、沙門氏菌感染、結核病等。從臨床材料如膿、血、骨髓、腦脊液、關節滑液、腎盂腎炎患者的尿、肺結核患者的痰、肝病患者的腹水及扁桃體內等都證明有L型存在。細菌L型的致病特征為間質性炎症,與病毒、支原體等無壁微生物引起的感染相似。
敏感動物毒力試驗發現:白色念珠菌L型的毒力明顯低於原菌株,小鼠靜脈注射白色念珠菌L型,生存時間為23.5天,而靜脈注射白色念珠菌細菌型,生存時間為15.8天。L菌的致病因素主要是產生一些外毒素如胞外酶和神經毒素及內毒素,有些細菌L型的細胞膜也具有一定的致病性。
L型細菌要發生致病作用,必須首先與人體細胞結合。Jass[8]研究證實:糞腸球菌L型對細胞表麵的粘附能力下降,隻有其親代的十分之一,但它仍有一定的粘附能力,能與人體細胞發生粘附,引起致病。Mihailova[9]研究了單核李斯特菌及該菌L型對宿主細胞的粘附作用,用掃描電鏡檢查顯示:L型細菌能持續粘附在巨噬細胞表麵達15天之久,而細菌型隻能粘附7天。細菌L型一般不侵入細胞內。Ivanova[10]研究表明:化膿性鏈球菌的細菌型能進入Hela和Pulmo組織培養細胞內,而該菌的L型細菌則不能。
Hurley[11]指出:應該重新評價革蘭氏陰性菌內毒素的作用,內毒素並不直接引起敗血症,但其釋放能作為一個標誌,標誌該菌發生了L型轉化,當細菌變成細菌L型後,有兩種結果,一是L菌引起器官衰竭,另外,L菌作為細菌對不利環境的抵抗作用,使細菌能較長時間存活。
細菌及其細菌L型感染與腫瘤發生有關,目前已在人類多種腫瘤細胞中檢出細菌L型。認為由於L型細菌缺壁與病毒有相似的生物學特征和致病性,可侵入體細胞內生長繁殖,或進入體細胞內影響宿主細胞DNA複製過程,導致細胞惡變。張世馥在人類多種腫瘤細胞內檢出細菌L型。何傑用原位核酸雜交也證實宮頸癌細胞核內有金黃色葡萄球菌L型DNA存在,金黃色葡萄球菌及其L型感染實驗小鼠,能誘導小鼠發生惡性腫瘤。Fleisher和Torrey從何傑金氏病患者瘤組織中分離出了細菌L型,並證明細菌L型可致發生急性何傑金氏病,認為細菌L型感染可能和某些病毒的致病機製相似,在腫瘤的發生、發展過程中起一定作用。
許多臨床感染病例可以分離到細菌L型,有的病例可以單獨分離到細菌L型,也可同時分離出細菌型與細菌L型。這些L型細菌中有的可能仍有一定的致病性,是造成疾病遷延不愈的原因,有的可能失去了致病性,但在體內隨時可回複成原菌,又是造成疾病的潛伏與複發的重要原因。
3 細菌L型與免疫
細菌缺失部分或全部細胞壁成分變成細菌L型後,仍具有免疫原性,能刺激機體產生免疫反應,但與其親代菌產生的免疫反應有所不同。
細菌轉變為L型後宿主對L型細菌的體液免疫反應可發生改變。Namba用酶聯免疫吸附試驗測定了29例眼色素層炎患者及31例其它疾病(風濕、結核、腫瘤)和16例健康對照者血清中化膿性鏈球菌和金黃色葡萄球菌L型的抗體水平,結果顯示:眼色素層炎患者血清中鏈球菌L型抗體滴度明顯低於對照組,而金黃色葡萄球菌L型的抗體水平與對照組比較沒有差別。金黃色葡萄球菌L型能產生代謝和生長抑製抗體,並且抑製金黃色葡萄球菌細菌型及細菌L型的生長。
Kita[12]用離子交換色譜、等電聚焦等技術從L型傷寒沙門氏菌菌體中提取了一個細胞毒性蛋白,該蛋白能刺激小鼠巨噬細胞對內毒素反應,產生大量腫瘤壞死因子,提示傷寒沙門氏菌發生L型轉化後可影響體液免疫反應,從而導致宿主對傷寒抵抗力的改變。
L型細菌也能激發細胞免疫反應,且細胞免疫反應的能力與L型細菌的定植有關。當L型細菌減少或消失以後,L型細菌產生的免疫也隨之降低或消失。在由L型細菌所激發的細胞免疫反應中,由L型細菌克隆的巨噬細胞和L型細菌誘導的細胞毒T細胞均能參與抗細菌免疫。
Kite[13]試驗表明:傷寒沙門氏菌L型和傷寒沙門氏菌減毒活疫苗一樣,也能在宿主肝細胞內定植,使宿主產生免疫力,而且傷寒沙門氏菌L型刺激宿主機體產生的免疫力比傷寒杆菌減毒活疫苗產生的免疫力持久,因為傷寒沙門氏菌L型細菌在肝細胞內存活時間較減毒活疫苗長,且該免疫力與傷寒沙門氏菌菌體抗原的鏈長無關。
Nishikawa[14,15]指出:傷寒沙門氏菌L型細菌能刺激機體產生很強的保護作用,能抵抗致死劑量的傷寒沙門氏菌親代菌的感染,其最小保護劑量為150個L型細菌。傷寒沙門氏菌L型對C3H/HeJ小鼠無毒,能在該小鼠肝和脾內增殖,但增殖極緩慢,在肝內,L型細菌能存活24周之久。這種保護性免疫在免疫4~6周後開始發揮作用[16]。
金黃色葡萄球菌L型能誘導巨噬細胞產生α-腫瘤壞死因子[17]。Matsu用巨噬細胞懸液與金黃色葡萄球菌L型懸液混合,結果金黃色葡萄球菌L型均被殺死。此外,抗α-腫瘤壞死因子能完全抑製巨噬細胞的細胞毒作用。證明該殺滅L型細菌的作用是由α-腫瘤壞死因子作用所產生的。
Ivanova發現:L型大腸埃希氏菌的細胞膜能增加宿主對同種親代菌株的細胞免疫反應和體液免疫反應能力。Kawashima證實:金黃色葡萄球菌能誘導BALB/C小鼠產生細胞免疫反應。
以上結果顯示:有些L型細菌能產生體液免疫反應,有些能產生細胞免疫反應,有些能同時產生體液免疫反應和細胞免疫反應。L型細菌產生的細胞免疫反應主要是由於L型細菌的持續定植。此外細菌胞漿抗原成分也參與L型細菌的免疫反應。
4 L型細菌的耐藥性與醫院感染
細菌變成L型後與其原菌株不同,故臨床治療用藥時,不僅要考慮細菌的藥敏,也要考慮L型的藥敏。一般認為細菌變為L型後已經失去了細胞壁,而β-內酰胺抗生素(青黴素類抗生素)的作用主要是抑製肽聚糖的合成,所以對細菌L型不起作用,而對作用於核酸與蛋白質合成的藥物如紅黴素、氯黴素敏感。雖然臨床分離出的細菌L型有不同程度的細胞壁缺陷,且常不穩定,但從許多病例分離出的細菌L型對作用於細胞壁的先鋒黴素仍顯敏感。先鋒黴素雖也屬β-內酰胺類抗生素,但它對β-內酰胺酶的作用穩定,而且先鋒黴素也能作用於微生物的細胞膜,故臨床選用先鋒黴素大多有效。
臨床病例中分離到的細菌型和L型對藥物敏感性不同,因此在臨床治療時應同時考慮二者的藥物敏感情況,采取聯合用藥方案,主張應根據所分離到的細菌及L型的藥物敏感試驗結果來決定用藥,主張作用於細胞壁和細胞質的抗生素聯合應用,以達到殺菌並阻止其變成細菌L型。
穩定的細菌L型可長期潛伏在機體內,使機體產生特異性抗體,使患者形成慢性病灶,反複發作,如腎炎、風濕性關節炎等。細菌L型能通過胎盤垂直感染胎兒,細菌L型的原生質體同中等大小的病毒相似。細菌L型的致病性,不僅返祖後具存,某些L型細菌本身也能致病。L型細菌可能是某些傳染病(如鼠疫、結核病和霍亂等)病原體的一種保存形式,在臨床活動中該菌也是一類值得注意的耐藥性微生物。
Dorozkova[18,19]發現結核的複發與分枝結核杆菌的L型感染有關。他對2412例結核病例進行了研究,發現214例患者分離出了結核菌L型。進一步研究顯示:細菌L型引起的結核病容易複發,表明分離出不穩定的L型是一個重要的預測信號,顯示了結核病複發的高度危險性,Glanov調查表明:伴有細菌L型的結核患者症狀較重,易於進展,且預後不良。慢性結核病灶內,結核菌以L型為主,且形態多樣,有圓球體、巨形體和長絲體等,其形態明顯不同於結核菌。由於結核菌L型細胞壁中的抗原成分丟失或減少,其致病性相對減弱,常缺乏明顯的臨床症狀和體征,造成臨床誤診。結核菌L型也是結核菌抵抗外界環境和賴以生存的重要形式,細菌L型可在體內長期存活,生長、繁殖,導致結核病緩慢地進展,L型細菌又可大量繁殖,引起L型敗血症或回複為結核菌,導致結核病惡化進展。結核菌L型也是重要的傳染源之一,故應高度重視結核菌L型的檢出。
中耳炎患者分泌物細菌培養大多陰性,培養不出細菌,但該病有強烈的感染指征[20]。Ataoglu采用心腦肉湯和特殊的高滲硫乙醇酸鈉肉湯對40例中耳炎患者分泌物進行培養,其中6例在硫乙醇酸鈉法有L型細菌生長,而常規培養無細菌生長,因此他認為:經久不愈的慢性中耳炎與細菌L型感染有重要的關係。
由於抗生素的廣泛應用等因素,使細菌L型感染增多,細菌L型感染機會的廣泛存在,以往由於細菌L型培養未能廣泛開展而未被發現。引起感染的L型病原菌以金黃色葡萄球菌為多,其次為化膿性鏈球菌、表皮葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希氏菌、枸櫞酸杆菌等。L型引起的醫院感染多發生於慢性疾病、體質虛弱的患者。患者在非感染性疾病或原發病的基礎上繼發新的感染,病情較重。尤其金黃色葡萄球菌與鼠傷寒沙門氏菌感染往往病情危重。
細菌L型為細胞壁缺損的變異菌,抗生素廣泛應用是誘導細菌L型形成的重要因素。醫院感染開始可為普通細菌感染,經抗生素治療後形成L型,也可開始即為L型感染,造成細菌L型醫院感染的因素有:機體抵抗力降低;大量應用廣譜抗生素;感染性疾病沒有及時治療;慢性遷延性疾病。引起醫院感染的細菌L型抗藥性強,治療困難,根據藥物敏感試驗結果,合理應用抗生素,同時應用免疫抑製劑及輸血或血漿,加強支持療法。
細菌L型培養的開展與改進,使感染病例培養陽性率明顯提高。因此,醫院感染科應廣泛開展細菌L型培養以提高細菌L型感染的診斷與治療。
作者單位:第一軍醫大學珠江醫院(廣州 510282)
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