病原菌的侵襲力

病原菌致病的幫凶—侵襲力

 

俗話說，病從口入。例如痢疾杆菌、霍亂弧菌和肝炎病毒是通過食物進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性器官的接觸傳播的。當然，有的致病菌能夠從多種途徑進入宿主體內並引發疾病，例如結核菌和炭疽菌既能通過消化係統，又能通過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禦屏障，並在宿主機體內生存下來（醫學上稱為定殖）、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，以及對宿主防禦功能的抵抗等因素組成。

粘附與侵入

除了昆蟲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麵開始的。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麵，而且不能被尿流衝出；大腸埃希氏菌、傷寒沙門菌、誌賀氏菌等均有菌毛，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，也不會被呼吸道的纖毛運動清除。
　　細菌粘附到宿主易感細胞上，要通過粘附素的作用。這種過程稱為介導。粘附素是細菌細胞表麵的蛋白質。一類由細菌菌毛分泌；另一類不由菌毛產生，是細菌的其它表麵結構。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蛋白複合物是非菌毛粘附素。不同的粘附素隻能和相配的易感細胞受體結合，粘附素受體一般是糖類或糖蛋白。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係。例如讓誌願參加實驗的人口服沒有菌毛的腸產毒素型大腸埃希氏菌，不能引起腹瀉。在獸醫界，已將動物腸產毒素型大腸埃希氏菌的菌毛製成疫苗，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麵後，有的即在組織表麵生長繁殖，引起疾病，它們並不穿透進細胞，例如霍亂弧菌；有的則進入細胞內生長繁殖，產生毒性物質，使細胞死亡，從而造成淺表的組織損傷（潰瘍），但菌不再進一步侵入和擴散，例如引起痢疾的誌賀氏菌；還有一些病原菌則通過粘膜上皮細胞或細胞間質進入下部組織或血液中進一步擴散，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跟細菌相比的龐然大物是不可思議的。當病原菌侵入機體後，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別的。例如破傷風梭菌芽胞隨塵土等進入了普通淺表部傷口，由於這種細菌是厭氧菌，而淺表部位不是厭氧微環境，芽胞不能出芽和繁殖，就不會引發破傷風病。奇異變形杆菌易在腎髒內生長，是因為這種細菌能產生尿素酶，可以分解利用尿液中的尿素作為生長的養料。能生動說明宿主不同器官對病原菌敏感性不同的例子是流產布魯氏菌。這種細菌容易引起牛的傳染性流產，和牲口接觸較多的人也會因為傳染了這種細菌而患病。當牛因為感染細菌而發生流產時，連接胚胎與子宮的母牛胎盤是流產布魯氏菌唯一存在的地方，而母牛和子牛身體都未發現這種病原菌。20世紀60年代，科學家發現流產布魯氏菌的正常生長需要大量的維生素和其它微量物質，其中一種是與蔗糖類似的物質赤蘚醇。赤蘚醇在動物組織中含量甚微，但在胎盤中含量很高。因而，流產布魯氏菌便在胎盤而不是其它部位繁衍滋生。用給實驗動物注射赤蘚醇的方法可以誘導出全身性布魯氏菌病，證實了科學家的推斷。這說明，微生物之所以在特定的部位生長並引發疾病，是因為這些部位有它們需要的養分或者沒有它們不喜歡的某些物質。而氣性壞疽則是由於某個部位缺少它不喜歡的物質而大量繁殖的例子。引起壞疽的梭狀芽孢杆菌在汙染的水源及土壤中廣泛存在，但由於它們害怕氧氣，在有氧的條件下不能生長，所以一般是不可怕的。然而，它產生的孢子在空氣中能長期存活。當梭狀芽孢杆菌的孢子恰好進入傷口，引起受傷組織發炎腫脹時，組織的小血管受擠壓而產生供血不良，造成傷口供氧不足，當傷口較深時，則缺氧更加嚴重。這些細菌會產生了一種對人體劇毒的物質引起嚴重的後果。
　　當然，不同病原菌引起疾病的數量有很大差異，傷寒沙門氏菌和霍亂弧菌處處存在，但一個身體健康的人接觸少量並不容易發病，因為需要一次侵入數十億至數百億個細菌才會引發症狀；而鼠疫杆菌隻要7個細胞就能使某些宿主患上可怕的鼠疫。
　　當病原菌通過原始入侵部位直接向周圍擴散時，必定會受到機體結締組織等膠樣物質的阻擋。但是有些細菌，例如A群鏈球菌會產生能分解結締組織基質中的透明質酸的酶—透明質酸酶，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，透明質酸酶又稱擴散因子。鏈球菌還能產生鏈激酶（溶纖維蛋白酶）和鏈道酶（DNA酶），它們分別能降解炎症反應中能起“包圍”病菌作用的纖維蛋白，也能降解白細胞死亡後釋放出來的粘稠的細胞核DNA，這些酶均有利於病菌在機體內的擴散。

對宿主防禦功能的抵抗

細菌一旦進入機體內，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，並將菌體蛋白質等作為營養來源。但病原菌則不同，有多種辦法來對付吞噬細胞。例如肺炎鏈球菌、炭疽芽胞杆菌、流感嗜血杆菌等，在它們的菌體外有一層厚度大於2微米的特殊結構，叫做莢膜，它的化學成份是多糖或多肽，它們能保護病原菌不易被吞噬細胞吞噬，即使被吞後亦不易被殺死，反而在吞噬細胞內生長繁殖使細胞死亡。有的學者把不能形成莢膜的肺炎鏈球菌注射到小鼠腹腔裏，即使注射的細菌數量高達數萬個，小鼠也安然無恙。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，則隻需十餘個就能置小鼠於死地。A群鏈球菌的M蛋白、傷寒沙門菌的Ⅵ抗原，以及大腸埃希氏菌的K抗原等，亦是位於這些細菌細胞壁外圍的特殊結構，因其厚度小於2微米，比一般的莢膜薄，為區別起見，通稱為微莢膜。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對付機體的吞噬細胞。例如金黃色葡萄球菌能產生一種凝固酶，這種酶使宿主血漿中本來是液體狀態的纖維蛋白原變成固體狀態的纖維蛋白，結果使纖維蛋白圍繞於病原菌四周，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，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，觀察液態血漿是否凝固的試驗。傷寒沙門氏菌能產生一種陰性趨化物質，使吞噬細胞不能與之接近。A群鏈球菌能產生殺白細胞素，病原菌被中性粒細胞吞入後，殺白細胞素立即發揮作用，將吞噬細胞先行殺死。