神秘的分枝杆菌:它们如何让世界陷入肺结核的阴影?

分枝杆菌(Mycobacterium)是属于放线菌门的一个属,这个属包含超过190种不同的细菌。这些细菌经常与人类的两种危及生命的疾病联系在一起,即肺结核(Mycobacterium tuberculosis)和麻风(Mycobacterium leprae)。这些细菌的命名源自希腊语‘myco-’,意指‘真菌’,反映出他们在培养基上呈现的霉菌状生长形式。这些细菌由于其细胞壁拥有腊质脂质丰富的外层,使其对于酸性环境具高度抵抗力,因此在微生物学上使用酸快染色法能强调其这种特性。

「分枝杆菌因其复杂的细胞结构而能成功避开宿主防御系统。」

微生物学

形态学

分枝杆菌呈现长杆状,通常为0.2至0.6微米宽且1.0至10微米长。这些细菌一般是非运动性的,但某些种如海分枝杆菌(Mycobacterium marinum)在巨噬细胞内却显示出运动性。分枝杆菌拥有包膜,但大多不形成内生孢子。某些研究表明M. marinum及可能的M. bovis具有产生内生孢子的能力,但是这一点尚存在争议。

生理学

许多分枝杆菌能够在极少的养分下生长,常使用氨或氨基酸作为氮源,并在矿物盐的帮助下使用甘油作为碳源。不同物种的最佳生长温度各有所异,范围从25至45°C。大部分的分枝杆菌,包括大多临床相关的物种,都可以在血液琼脂培养基上生长。不过,有一些物种的生长非常缓慢,例如麻风分枝杆菌(M. leprae)每次分裂周期需要12天,相比之下某些大肠杆菌(E. coli)的分裂时间仅需20分钟。

生态学

虽然肺结核和麻风是病原体,但大多数分枝杆菌不会在未经损伤的皮肤上引起疾病。这些细菌广泛存在于水和陆地环境中。通过生物膜的形成、对氯的抵抗能力以及与变形虫的相互关联,分枝杆菌能够在各种环境压力下生存。用于水质检测的琼脂培养基通常不支持分枝杆菌的生长,这使得它们在市政和医院系统中无法被检测到。

致病性

肺结核复合体

肺结核分枝杆菌可以在人体内潜伏数十年,并在没有明显症状的情况下继续传染他人。估计全球有三分之一的人口患有潜伏性肺结核(TB)。肺结核分枝杆菌拥有诸多致病因子,这些因子涉及脂质及脂肪酸代谢、细胞包膜蛋白、巨噬细胞抑制剂、激酶蛋白、蛋白酶、金属转运蛋白和基因表达调节因子等方面。

麻风

麻风是由麻风分枝杆菌(M. leprae)或麻风类分枝杆菌(M. lepromatosis)感染引起的。每年约有20万的新病例被报告,80%来自巴西、印度和印度尼西亚。麻风分枝杆菌的感染主要集中在皮肤的巨噬细胞以及周边神经组织的施旺细胞中。

非结核性分枝杆菌

与肺结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌和麻风类分枝杆菌不同,非结核性分枝杆菌(NTM)可以感染哺乳动物宿主,这些细菌即被称为“非典型分枝杆菌”。虽然人际之间的传播非常罕见,但也观察到M. abscessus(脓肿分枝杆菌)在囊性纤维化患者之间的传播情况。人类最常见的四种疾病包括慢性肺病、免疫功能低下患者的散发性疾病、皮肤和软组织感染以及淋巴腺炎。

「分枝杆菌独特的细胞壁结构使其能有效避免抗生素的攻击,并需要复杂的多药抗生素治疗。」

诊断

目前最常用的两种可视化这些酸快杆菌的方式是齐尔-尼尔逊染色和改良的基尼汉染色法。 Fite染色法用于将麻风分枝杆菌的细胞染成粉红色。最新的方法包括戈莫里-美滕胺银染色和过碘酸希夫染色,能将麻风分枝杆菌复合物细胞着色为黑色和粉红色。虽然某些分枝杆菌的培养可能需要长达八周才能形成可见的菌落,但大多数临床相关物种会在最初的四周内生长,若在第一个月后依然读数为负,医生可以考虑其他原因。

思考与未来之路

随着对分枝杆菌的了解提升,科学界对于其诊断、治疗及管理的努力也在不断进行中。面对这些潜在的危险病原体,我们需要采取什么措施来预防和控制它们的扩散呢?

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