引言很多年前,结核病是一种可怕的疾病,因为当时的医学不发达,结核病的病因不明,所以无法治疗。
一、结核菌
属于分枝杆菌科分枝杆菌属,其中人结核主要由人结核引起,牛感染少见。结核分枝杆菌是一种需氧菌,很难染色。加热后用品红染色,用酸性酒精洗不脱色,故称抗酸杆菌;显微镜检查显示杆菌细长,略弯曲。对外界抵抗力强,能在潮湿场所生存5个月以上;但暴晒2小时后,与5% ~ 12%甲酚皂(Lysol)溶液接触2 ~ 12小时,与70%酒精接触2分钟,或煮沸1分钟,即可杀死。最简单的消毒方法就是直接用病菌烧痰纸。结核生长缓慢,增殖1代需要15 ~ 20小时,一般需要4 ~ 6周才能长成可见菌落,至少3周。
结核分枝杆菌细胞壁是含有高分子量脂肪酸、脂类、蛋白质和多糖的复杂成分,与其致病性和免疫应答有关。在人体内,脂质可引起单核细胞、上皮样细胞和淋巴细胞浸润,形成结核结节;蛋白质可引起过敏反应,中性粒细胞和单核细胞浸润;多糖参与一些免疫反应(如凝集反应)。结核病分为人型、牛型和鼠型。前两种类型(尤其是人类型,标准株H37Rv)是人类结核病的主要病原体。人型和牛型形态相似,对豚鼠有较强的致病性,但人型对兔的免疫致病性远强于牛型。人型细菌可以产生烟酸,而牛型细菌的烟酸检测大多为阴性。携带牛结核病饮用未经消毒的牛服,可能会引起肠结核感染。
A群:生长繁殖旺盛,存在于细胞外,致病性强,传染性大,多见于疾病的早期活动病灶、腔壁或人体腔内,易被抗结核药物杀死,尤其是杀菌效果最好的异烟肼,链霉素、利福平也有效,但不如前者。b组:胞内细菌,存在于巨噬细胞中,在酸性细胞质的保护下可以生长,但繁殖缓慢。吡嗪酰胺在pH5.5时杀菌效果较好,C组:偶发性繁殖菌,存在于奶酪坏死灶内。生长环境对细菌不利。结核杆菌往往处于休眠状态,只是偶尔短暂的生长繁殖,仅对利福平等少数药物敏感。B、C组细菌是顽固的细菌,往往是日后复发的源头,只是暂时休眠,可能存活数月或数年。又称“可持续活菌”。d组:休眠菌,病灶内少量结核杆菌完全休眠,无致病性和传染性,对人体无害。任何药物对它的作用,大部分都是自然死亡或吞服致死,很少复发。
上述按细菌生长繁殖分组对药物选择有一定指导意义。
在生殖过程中,结核分枝杆菌的耐药性是由染色体基因突变引起的。耐药性是结核病的一个重要生物学特征,与治疗的成败有关。天然耐药菌继续生长繁殖,最终菌群中以耐药菌为主(敏感菌被药物消灭),抗结核药物就会失效。如此少量的天然耐药菌(自然变异)由于基因突变通常不会造成严重后果。耐药的另一种机制是药物与结核杆菌接触后,诱导部分细菌发生变异,逐渐适应在含药环境中继续生存(继发性耐药)。结核分枝杆菌在固体培养基中每毫升可生长1微克异烟肼(INH)、10微克链霉素或50微克利福平,称为耐药菌。INH抗性品系对动物的致病性显著降低,而SM抗性品系的致病性一般不降低,而RFP抗性品系的致病性有不同程度的降低。对利福平和INH耐药的结核杆菌的致病性比单一的INH耐药菌株显著降低。患者以前从未使用过某一种药物,但其痰液细菌对该药物有耐药性,称为原发耐药菌感染。长期不合理用药,耐药菌经过消除或诱导机制,称为继发性耐药。许多再次接受治疗的患者是继发性耐药病例。近年来,耐药结核杆菌越来越多,临床上难以治愈。任何药物组合错误、药物剂量不足、用药不规律、中断治疗或过早停药均可导致细菌耐药性。耐药性的后果必然是短期治疗失败或长期复发。因此,避免和克服细菌耐药性是结核病化疗成功的关键。大约5%的临床阳性痰培养物是非结核分枝杆菌(除结核分枝杆菌和麻风分枝杆菌之外的分枝杆菌),它们也是抗酸杆菌,广泛存在于自然界。当机体免疫力受损时,可引起肺内外感染,临床表现与肺结核相似,但多为抗结核药耐药。这种非结核分枝杆菌的生物学特性与结核分枝杆菌不同,如能在28生长,菌落光滑,烟酸试验阴性,耐药性接触试验阳性,对豚鼠无致病性。
二、感染途径
呼吸道感染是肺结核的主要感染途径,液滴感染是最常见的途径。感染的主要来源是肺结核患者(尤其是涂片阳性且未经治疗者)的痰液。健康人通过吸入咳嗽和喷射病人的飞沫而感染。10g以下的痰液滴可进入肺泡腔,或因其重量轻而长时间漂浮在空气中。室内通风不良环境中携带细菌的飞沫也可吸入造成感染。感染的次要途径是通过消化道。少量毒性较弱的结核菌可被人体免疫防御机制杀死。只有在受到大量强毒结核杆菌入侵,机体免疫力不足的情况下,感染后才会发病。其他感染途径,如经皮和泌尿生殖系统,很少。
三、人体的反应性
(一)免疫与变态反应
人体对结核病的天然免疫(先天免疫)是非特异性的。接种卡介苗或结核感染后获得的免疫力(获得性
性免疫力)则具有特异性,能将入侵的结核菌杀死或严密包围,制止其扩散,使病灶愈合。获得性免疫显著强于自然免疫,但二者对防止结核病的保护作用是相对的。人体感染结核菌后,因具有免疫力而不发展成结核病。锻炼身体有助于增强免疫;反之,麻疹、糖尿病、矽肺、艾滋病及其他慢性疾病营养不良或使用糖皮质激素、免疫抑制剂等,减低人体免疫功能,容易受结核菌感染而发病,或使原先稳定的病灶重新活动。年龄可影响人对结核感染的自然抵抗力,老人与幼儿是易感者,与老年时细胞免疫低下及幼儿的细胞免疫系统尚不完善有关。结核病的免疫主要是细胞免疫,表现为淋巴细胞的致敏与吞噬细胞功能的增强。入侵的结核菌被吞噬细胞吞噬后,经加工处理,将抗原信息传递给T淋巴细胞,使之致敏。当致的T淋巴细胞再次接触结核菌,可释出多种淋巴因子(包括趋化因子、巨噬细胞移动抑制因子、巨噬细胞激活因子等),使巨噬细胞聚集在细菌周围,吞噬并杀灭细菌,然后变成类上皮细胞及朗汉斯(Langhans)巨细胞,最终形成结核结节,使病变局限化。
结核菌侵入人体后4~8周,身体组织对结核菌及其代谢产物所发生的敏感反应称为变态反应,与另一亚群T淋巴细胞释放的炎性介质、皮肤反应因子及淋巴细胞毒素等有关。局部出现炎性渗出,甚至干酪坏死,常伴有发热、乏力及食欲减退等全身症状。此时如用结核菌素作皮肤试验(详见下述),可呈阳性反应。注射局部组织充血水肿,并有大量致敏的T淋巴细胞浸润。人体对结核菌及其代谢产物的此种细胞免疫反应,属于第Ⅳ型(迟发型)变态反应。感染结核菌后,尚可发生皮肤结节性红斑、多发性关节炎或疱疹性结合膜炎等,均为结核病变态反应的表现,常发生于原发结核感染患者。
结核菌体的多肽、多糖复合物与反应有关,而其蜡质及结核蛋白则与变态反应有关。引起两者的抗原成分不同,但免疫与变态反应则常同时存在。例如接种卡介苗后可产生免疫力,同时结核菌素反应(变态反应)亦转为阳性。两者的出现亦可能与机体不同T淋巴细胞亚群所产生的淋巴因子有关。免疫对人体起保护作用,而变态反应则通常伴有组织破坏,对细菌亦不利。严重疾病、营养不良或使用免疫抑制药物,均可削弱免疫力,变态反应也同时受到抑制,表现为对结核菌试验的无反应。当全身情况改善或停用抑制免疫反应的药物后,随着免疫与变态反应的恢复,结核菌素反应亦变为阳性。免疫与变态反应有时亦不尽平行,与人体复杂的内外环境、药物的影响,以及感染菌量及毒力等因素有关。总之,入侵结核菌的数量、毒力及人体免疫力、变态反应的高低,决定感染后结核病的发生、发展与转归。人体抵抗力处于劣势时,结核病常易于发展;反之,感染后不易发病,即使发病亦比较轻,且易治愈。
(二)初感染与再感染
给豚鼠安次接种一定量的结核菌,最初几天可无明显反应,约10~14天之后,注射局部发生红肿,逐渐形成溃疡,经久不愈,结核菌大量繁殖,到达局部淋巴结,并沿淋巴结及血液循环向全身播散,豚鼠易于死亡,表明豚鼠对结核菌无免疫力。
如将同量结核菌注入4~6周前已受少量结核菌感染的豚鼠体内,则所发生的反应显然与上述不同。注射后,动物高热,2~3天之后,注射局部出现组织红肿、溃疡、坏死等剧烈之反应,但不久即可愈合、结痂、局部淋巴结并不肿大,不发生全身性结核播散,亦不致死亡。这种由于再感染引起的局部剧烈变态反应,通常易愈合,亦无全身播散,均为豚鼠对结核菌已具有免疫力的结果。机体对结核菌再感染与初感染所表现出不同反应的现象,称为科赫(Koch)现象。
肺部首次(常为小儿)感染结核菌后(初感染),细菌被吞噬细胞携至肺门淋巴结(淋巴结肿大),并可全身播散(隐性菌血症),此时若机体免疫力低下,可能发展为原发性进行性结核病。但在成人(往往在儿童时期已受过轻度结核感染,或已接种卡介苗),机体已有定的免疫力,此时的再感染,多不引起局部淋巴结肿大,亦不易发生全身播散,而在再感染局部发生剧烈组织反应,病灶多渗出性,甚至干酪样坏死、溶化而形成空洞。
一、结核病的基本病理变化
人体免疫力及变态反应性、结核菌入侵的数量及其毒力,与结核病变的性质、范围,从一种病理类型转变为另一类型的可能性与速度均有密切关系。因此病变过程相当复杂,基本病理变化亦不一定全部出现在结核患者的肺部。
(一)渗出为主的病变
表现为充血、水肿与白细胞浸润。早期渗出性病变中有嗜中性粒细胞,以后逐渐被单核细胞(吞噬细胞)所代替。在大单核细胞内可见到吞入的结核菌。渗出性病变通常出现在结核炎症的早期或病灶恶化时,亦可见于浆膜结核。当病情好转时,渗出性病变可完全消散吸收。
(二)增生为主的病变
开始时可有一短暂的渗出阶段。当大单核细胞吞噬并消化了结核菌后,菌的磷脂成分使大单核细胞形态变大而扁平,类似上皮细胞,称“类上皮细胞”。类上皮细胞聚集成团,中央可出现朗汉斯巨细胞。后者可将结核菌抗原的信息传递给淋巴细胞,在其外围常有较多的淋巴细胞,形成典型的结核结节,为结核病的特征性病变,“结核”也因此得名。结核结节中通常不易找到结核菌。增生为主的病变多发生在菌量较少、人体细胞介导免疫占优势的情况下。
(三)变质为主的病变(干酪样坏死)
常发生在渗出或增生性病变的基础上。若机体抵抗力降低、菌量过多、变态反应强烈,渗出性病变中结核菌战胜巨噬细胞后不断繁殖,使细胞混浊肿胀后,发生脂肪变性,溶解碎裂,直至细胞坏死。炎症细胞死后释放蛋白溶解酶,使组织溶解坏死,形成凝固性坏死。因含多量脂质使病灶在肉眼观察下呈黄灰色,质松而脆,状似干酪,故名干酪样坏死。镜检可见一片凝固的、染成伊红色的、无结核的坏死组织。
上述三种病变可同时存在于一个肺部病灶史,但通常有一种是主要的。例如在渗出性及增生性病变的中央,可出现少量干酪样坏死;而变质为主的病变,常同时伴有程度不同的渗出与结核结节的形成。
二、结核病变的转归
干酪样坏死病灶中结核菌大量繁殖引起液化,与中性粒细胞及大单核细胞浸润有关。液化的干酪样坏死物部分可被吸收,部分由支气管排出后形成空洞,或在肺内引起支气管播散。当人体免疫力增强及使用抗结核药物治疗,病灶可逐渐愈合。渗出性病灶通过单核-吞噬细胞系统的吞噬作用而吸收消散,甚至不留瘢痕,较小的干酪样坏死或增生性病变亦可经治疗后缩小、吸收,仅留下轻微纤维瘢痕。病灶在愈合过程中常伴有纤维组织增生,形成条索状瘢痕。干酪样病灶亦可因失水、收缩及钙盐沉着,最终形成钙化灶而愈合。
三、结核病灶的播散与恶化
人体初次感染结核菌时,结核菌可被细胞吞噬,经淋巴管带至肺门淋巴结,少量结核菌可进入血循环播散至全身,但可能并无显著临床症状(隐性菌血症)。若坏死病灶侵蚀血管,结核菌可通过血循环,引起包括肺在内的全身粟粒型结核,如脑膜、骨、肾结核等。肺内结核菌可沿支气管播散,在肺的其他部位形成新的结核病灶。吞入大量含结核菌的痰进入胃肠道,亦可引起肠结核、腹膜结核等。肺结核可直接扩展至胸膜引起结核性胸膜炎。
结核病理改变的演变与机体全身免疫功能及肺局部免疫力的强弱有关。纤维化是免疫力强的表现,而空洞形成则常表示其免疫力低下。