概述
結核分枝杆菌(M.tuberculosis)，俗稱結核杆菌，是引起結核病的病原菌。可侵犯全身各器官，但以肺結核為最多見。結核病至今仍為重要的傳染病。估計世界人口中1/3感染結核分枝杆菌。據WHO報道，每年約有800萬新病例發生，至少有300萬人死于該病。我國建國前死亡率達200-300人/10萬，居各種疾病死亡原因之首，建國後人民生活水平提高，衛生狀态改善，特别是開展了群防群治，兒童普遍接種卡介苗，結核病的發病率和死亡率大為降低。但應注意，世界上有些地區因艾滋病、吸毒、免疫抑制劑的應用、酗酒和貧困等原因，發病率又有上升趨勢。對人類緻病的有人型結核杆菌和牛型結核杆菌，非典型分枝杆菌也可引起類似結核樣病變，但少見。
生物學性狀
形态染色
結核杆菌細長略彎曲，端極鈍園，大小約1～4×0.4um ，呈單個或分枝狀排列，有莢膜、無鞭毛、無芽胞。在陳舊的病竈和培養物中，形态常不典型，可呈顆粒狀，串球狀，短棒狀，長絲形等。結核杆菌一般常用齊-尼式鈉氏(Ziehl-Neelsen)抗酸性染色法染色，結核杆菌染成紅色，其他非抗酸性細菌及細胞漿質等呈藍色。結核杆菌的抗酸性取決于胞壁内所含分枝菌酸殘基和胞壁固有層的完整性有關。
培養特性
結核杆菌為專性需氧菌。營養要求高，在含有蛋黃、馬钤薯、甘油和天門冬素等的羅氏固體培養基上才能生長。最适ph 6.5～6.8 ，最适溫度為37℃，生長緩慢，接種後培養3～4周才出現肉眼可見的“菜花樣”菌落。菌落為幹燥、堅硬、表面呈顆粒狀、乳酪色或黃色，形似菜花樣。在液體培養内呈粗糙皺紋狀菌膜生長，若在液體培養基内加入水溶性脂肪酸，如Tween～80，可降低結核杆菌表面的疏水性，使呈均勻分散生長，此有利于作藥物敏感試驗等。
抵抗力
結核杆菌對某些理化因子的抵抗力較強。在幹痰中存活6～8個月，若粘附于塵埃上，保持傳染性8～10天。在3%HCI或NaOH溶液中能耐受30分鐘，因而常以酸堿中和處理嚴重污染的檢材，殺死雜菌和消化粘稠物質，提高檢出率。抗染料，在培養基中，加入孔雀綠可抑制雜菌生長。但對濕熱、紫外線、酒精的抵抗力弱。在液體中加熱62～63℃15分鐘，直射日光下2～3小時，75%酒精内數分鐘即死亡。
變異性
結核杆菌對鍊黴素、利福平、異煙肼等抗結核藥物較易産生耐藥性。耐藥菌菌株常伴随活力和毒力減弱，如異煙肼耐藥菌株對豚鼠的毒力消失，但對人們仍有一定的緻病性。卡～～介（Calmette-Gerine）二氏将牛型結核杆菌培養于膽汁、甘油、馬鈴薯培養基中，經230次傳代，曆時13年，使其毒力發生變異，成為對人無緻病性，而仍保持良好免疫性的菌苗株，稱為卡介菌(Bacilli Calmette-Giierin,BCG)。卡介菌接種人體後，可獲得抗結核受疫力。1921年第一次臨床試驗。1928年世界範圍内推廣使用。
菌體成份與作用
結核杆菌無内毒素，也不産生外毒素和侵襲性酶類，其緻病作用主要靠菌體成份，特别是胞壁中所含的大量脂質。脂質含量與結核杆菌的毒力呈平行關系，含量愈高毒力愈強。
1．脂質（Lipide）：脂質占菌體幹的20～40%，占胞壁幹重的60%，主要是磷脂、脂肪酸和蠟質，它們大多與蛋白質或多糖質結合成複合物存在。
① 磷脂能刺激單核細胞增生，并可抑制蛋白酶的分解作用，使病竈組織溶解不完全，形成幹酷樣壞死。
② 脂肪酸在脂質中比重較大，其中6,6～二分枝酰～a,a'～海澡糖(6,6～DiMYCOcyl～a,a'～D～trehalose)具有破壞細胞線粒體膜，毒害微粒體酶類，抑制中性粒細胞遊走和吞噬作用，引起慢性肉牙腫。具有該物質的結核杆菌毒株，在液體培養基中能緊密粘成索狀，故稱為索狀因子(cordfactor)。
③ 蠟質D為胞壁中的主要成分，是一種肽糖脂(Piptidoglycolipids)與分枝菌酸(My-colic acid)複合物，能引起遲發型變态反應，并具有佐劑作用。
④ 硫酸腦苷脂(salfatides)和硫酸多酰基化海澡糖(Multiasiylated trehalose salfate)在結核杆菌毒株胞壁中含有，能抑制吞噬細胞中的吞噬體與溶酶體融合，使結核杆菌在細胞内存活。這一類糖脂能結合中性紅染料。産生中性紅反應，借此可鑒定結核杆菌有無毒力。
2．蛋白質（Protein）：結核杆菌菌體内都含有數種蛋白質，其中重要的蛋白質是結核菌素(tuberculin)。結核茵素與蠟質D結合，能引起較強的遲發型變态反應。其他蛋白質可引起機體産生相應的抗體，但無保護作用。
3．多糖質（Polysuccharides）：多糖質常與脂質結合存在于胞壁中，主要有半乳糖，甘露醇、阿拉拍糖等。多糖質可使中性粒細胞增多，引起局部病竈細胞浸潤。
4．核酸(Nucleic acid)：結核杆菌的核糖體核糖核酸(Ribonucleie acid ribosonic, rRNA)是本菌的免疫原，刺激機體産生特異性細胞免疫。
緻病性
結核杆菌的緻病作用可能是細菌在組織細胞内頑強增殖引起炎症反應，以及誘導機體産生遲發型變态反應性損傷有關。
原發感染
原發感染是首次感染結核杆菌，多見于兒童。結核杆菌随同飛沫和塵埃通過呼吸道進入肺泡，被巨噬細胞吞噬後，由于細菌胞壁的碳酸腦苷脂抑制吞噬體與溶酶體結合，不能發揮殺菌溶菌作用，緻使結核杆菌在細胞内大量生長繁殖，最終導緻細胞死亡崩解，釋放出的結核杆菌或在細胞外繁殖侵害，或被另一巨噬細胞吞噬再重複上述過程，如此反複引起滲出性炎症病竈，稱為原發竈。原發竈内的結核杆菌可經淋巴管擴散在肺門淋巴結，引起淋巴管炎和淋巴結腫大，X線胸片顯示啞鈴狀陰影，稱為原發綜合征。
随着機體抗結核免疫力的建立，原發竈大多可纖維給的鈣化而自愈。但原發竈内可長期潛伏少量結核杆菌，不斷刺激機體強化已建立起的抗結核免疫力，也可作為以後内源性感染的來源。隻有極少數免疫力低下者，結核杆菌可經淋巴、血流擴散至全身，導緻全身粟粒性結核或結核性腦膜炎。
繼發感染
繼發感染也稱原發後感染，多見于成年人。大多為内源性感染，極少由外源性感染所緻。繼發性感染的特點是病竈局限，一般不累及鄰近的淋巴結，主要表現為慢性肉芽腫性炎症，形成結核結節，發生纖維化或幹酪樣壞死。病變常發生在肺尖部位。
免疫與變态反應
結核杆菌的免疫原rRNA和變應原結核菌素可誘發機體産生由T淋巴細胞介導的兩種免疫應答反應，即細胞免疫和遲發型變态反應。
（一）免疫性
人類對結核杆菌的感染率很高，但發病率卻較低，這表明人體感染結核杆菌可獲得一定的抗結核免疫力。抗結核免疫力的持久性，依賴于結核杆菌在機體内的存活，一旦體内結核杆菌消亡，抗結核免疫力也随之消失，這種免疫稱為有菌免疫或傳染性免疫（Infection immunify）。抗結核免疫主要是細胞免疫，包括緻敏的T淋巴細胞和被激活的巨噬細胞。緻敏的T淋巴細胞可直接殺死帶有結核杆菌的靶細胞，同時對釋放多種作用于世噬細胞的淋巴因子，使巨噬細胞聚集在病竈周圍形成以單核細胞為主的增生性炎症。被激活的巨噬細胞極大地增強對結核杆菌的吞噬消化，抑制繁殖，阻止擴散，甚至消毀的能力，充分分揮細胞免疫的作用。
（二）免疫與變态反應的關系
在結核杆菌感染時，細胞免疫與遲發型變态反應同時存在，此可用郭霍氏現象（Koch's phenomenton）說明：
① 在健康豚鼠皮下首次注射一定量結核杆菌，10～14天後注射部位緩慢地出現潰瘍，深而不易愈合，鄰近淋巴結腫大，細菌擴散至全身，此時結核菌素測試為限性。
② 用相同等量的結核杆菌注入曾感染已康複的豚鼠皮下，在1～2天内即迅速發生潰瘍，但潰瘍淺而易愈合，鄰近淋巴結不腫大，細菌也很少擴散，結核菌素測試為陽性。
③ 在康複的豚鼠皮下注射大量結核杆菌，則引起注射局部及全身嚴重的遲發型變态反應，甚至導緻動物死亡。
上述三種現象表明，首次感染出現的炎症反應偏重于免疫預防，潰瘍淺而愈合，細菌不擴散，說明機體尚未建立起抗結核免疫力；再次感染發生的炎症發應則偏重于免疫預防，潰瘍當淺而愈合，細菌不擴散，說明機體對結核杆菌已具有一定的細胞免疫力，而潰瘍迅速形成，則說明在産生免疫的同時有遲發型變态反應，表現出對機體有利的一面；用過量的結核杆菌進行再次感染，則引起劇烈的遲發型變态反應，說明遲發型變态反應對機體不利的一面。人類的原發性肺炎結核，繼發性肺結核，嚴重而惡化的肺結核，相當于郭霍氏現象的三種情況。
近年來，實驗研究證明結核杆菌細胞免疫與遲發型變态反應是由不同的T淋巴細胞亞群介導和不同的淋巴因子承擔的，是獨立存在的兩種反應。
① 從小鼠實驗表明，結核杆菌感染的細胞免疫應答為Lytl+-2和Lytl--2T淋巴細胞，而遲發型變态反應則為Lytl+2T淋巴細胞。
② 取結核杆菌rRNA免疫小鼠的T淋巴細胞與rRNA共育的上清中不含巨噬細胞移動抑制結核杆菌繁殖抑制因子（Myco IF）；但用結核杆菌減毒活菌标（H37RV）免疫小鼠的T淋巴細胞與PPD共育，其上清中則含有MIF，而與H37RV共育的上清液不僅含有MIF而且含有Myco IF。這兩種免疫小鼠都用結核杆菌強毒株攻擊，他們都獲得相等程度的免疫力，故認為抗結核細胞免疫是由Myco IF承擔，而與MIF無關。
本試驗用于測定機體對結核杆菌有無變态反應。将一定是結核菌素注入皮内，如受試者曾感染結核杆菌，則在注射部位出現遲發型變态反應炎症，是為陽性，未感染結核杆菌則為陰性。此法可用檢測可凝病人曾否感染結核菌，接種卡介苗後是否陽轉以及檢則機體細胞免疫功能。結核菌素試驗一般使用舊結核菌素（Old-tubercein簡稱OT），是結核杆菌在肉汽中培養物經加熱濃縮的濾液。主要成分是結核蛋白，也含有結核杆菌的其他代謝和培養基成分。稀釋1萬倍，0.1毫升内含有1個單位（稀釋1000倍，0.1ml 有10個單位），取OT結核蛋白純化後稱為精制純蛋白衍生物(Purified protein derivative ,簡稱PPD )，取0.00002ml作為一個結核菌素單位，是現今國際制造的标準PPD，稱為PPD-S。
試驗法常規使用5個單位OT（2000倍稀釋0.1ml）或PPD-S0.0001mg注入受試者前臂掌側皮内，48～72小時内出現紅腫硬節直徑大于5毫米者為陽性，雖有紅腫但無硬結或硬結直徑不到5毫米者為陰性。應注意受拭者處于原發感染早期，變态反應尚未發生，或正患嚴重的結核病如全身粟粒性結核和結核性腦膜炎時機無反應能力，或患其他嚴重疾病（麻疹、結節病、惡性腫瘤），如用過兔疫抑制劑時，結核菌素反應均可轉為陰性。
微生物診斷
根據結核菌感染的類型，應采取病竈部位的适當标本。如肺炎結核有采取咯痰（最好取早晨第一次咯痰，挑取帶血或膿痰）；腎或膀胱結核以無菌導尿或取中段尿液；腸結核采取糞便标本，結核性腦膜炎進行腰脊穿刺采取腦脊液；膿胸、肋膜炎、腹膜炎或骨髓結核等則穿刺取膿汁。
(一)直接塗片染色
咯痰可直接塗片。用萋～納氏法染色，若鏡檢找到抗酸性杆菌，可能是結核杆菌，但通常應報告：“查到抗酸性杆菌”，因标本中可能混雜有非緻病性抗性抗酸杆菌，單憑形态染色不能确定是結核杆菌，需進一步分離培養鑒定。如标本中結核杆菌量少，雜菌和雜質多時，直接塗片不易檢出（一般需要每毫升痰液含有結核杆菌10萬個以上才能檢出），應濃縮集菌後，再塗片染色鏡檢，以提高檢出陽性率。無菌直接采取的腦脊液、導尿或中段尿可直接用離心沉澱集菌。咯痰和糞便标本濃縮集菌因含雜功菌多，需用4%NaOH或3%HCL或6%H2SO4處理，然後，用離心沉澱法将結核杆菌濃縮聚集于管底，再取沉澱物塗片作抗酸染色檢查、分離培養或動物試驗。
(二)分離培養
結核杆菌生長緩慢，培養期長，當以酸堿中和濃縮集菌的沉澱物，接種于固體培養基上，以蠟封口防止幹燥。37℃培養4～6周後檢查結果。根據生長緩慢，菌落幹燥、顆粒狀、乳酪色象菜花狀，菌體染色抗酸性強，多數為結核杆菌。如菌落、菌體染色都不典型，則可能為非典型分枝杆菌，應進一步作鑒别試驗。
（三）動物試驗
常用豚鼠或地鼠鑒别凝似結核杆菌的分離培養物和毒力測定。取經濃縮集菌處理的标本1.0毫升注射于豚鼠腹股溝皮下，經3～4周飼養觀察，如出現局部淋巴結腫大，消瘦或結核菌素試驗陽性，可及時剖檢：若觀察6～8周後，仍未見發病者，也要剖檢。剖檢時應注意觀察淋巴結、肝、脾、肺等髒器有無結核病變。
治療
結核病的治療在于控制疾病，促使病竈愈合，消除症狀和防止複發。抗痨藥物有制菌作用，但它們仍須通過體内免疫機理而起作用。常用的藥物有異菸肼（INH）、鍊黴素、對氨水楊酸鈉（PAS）、利福平、乙胺丁醇等。各種抗痨藥物如合并應用，有協同作用，且能降低耐藥性的産生，減少毒性。因耐藥菌株出現較多，因此由病人體内人分離的結核菌株在治療過程中應作藥敏試驗，以測定耐藥性的産生情況。
預防接種
卡介苗接種是預防結核病的有效措施之一，廣泛接種卡介苗能大大地降低結核病的發病率。根據統計調查未接種組的發病率比接種組高4～5倍，嬰兒因免疫力低，為卡介苗接種的主要對象。6個月以内健康兒童可直接接種，較大兒童須作結核菌素試驗，陰性者接種。一般在接種後6～8周如結核菌素試驗轉陽，則表示接種者已産生免疫力。試驗陰性者應再行接種。皮内接種卡介苗後，結素試驗轉陽率可達96～99%，陽性反應可維護5年左右。
