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医学微生物学

第二十章 病原性真菌
作者: 发布日期:2020/10/03 点击量:


真菌(Fungus)在生物学分类上属于藻菌植物中真菌超纲,具真核细胞型的微生物,它们在自然界分布广泛,绝大多数对人有利,如酿酒、制酱,发酵饲料,农田增肥,制造抗生素,生长蘑茹,食品加工及提供中草药药源(如灵芝、茯苓、冬虫夏草等,都是真菌的产物或本身或利用真菌的作用所制备的)。对人类致病的真菌分浅部真菌和深部真菌,前者侵犯皮肤、毛发、指甲,为慢性,对治疗有顽固性,但影响身体较小,后者可侵犯全身内脏,严重的可引起死亡。此外有些真菌寄生于粮食、饲料、食品中,能产生毒素引起中毒性真菌病。

第一节 病原性真菌概述

一、生物学性状

(一)形态结构

真菌形态分单细胞和多细胞两类;单细胞真菌主要为酵母和类酵母菌(如隐球菌、念珠菌)呈圆形或椭圆形。多细胞真菌由菌丝和孢子组成,菌丝分枝交织成团形成菌丝体(Mycelium),并长有各种孢子,这类真菌即一般称为霉菌(Mold)。

真菌细胞结构比细菌复杂,细胞壁缺乏构成细菌胞壁的肽聚糖,其坚韧性,主要依赖于多聚N-乙酰基葡萄糖构成的甲壳质(Chitin)。并含葡聚糖,甘露聚糖及蛋白质,某些酵母菌还含类脂体。细胞内有较为典型的核结构和细胞器。

(二)培养特性

真菌能分泌酶使有机物降解成可溶性营养成分,吸收至细胞内进行新陈代谢。大多数真菌营养要求不高,在沙保氏培养基(Sabouraud's smedium 含4%葡萄糖 1.0%蛋白胨 pH4.0~6.0 ),22~28℃生长良好。大多于1~2周出现典型菌落。真菌菌落一般有三种类型。

1.酵母型菌落,为单细胞真菌的菌落,形态与一般细菌菌落相似,以出芽形式繁殖,如新型隐珠菌。

2.类酵母型菌落,外观似酵母菌落,但可见伸入培养基中的假菌丝,它是由伸长的芽生孢子形成,如白色念珠菌。

3.丝状菌落,为多细胞真菌的菌落,由许多菌丝体组成。菌丝多数有隔分成多个细胞称有隔菌丝,有的菌丝无隔,称无隔菌丝。部分菌丝伸入培养基中吸收营养和水分,称营养菌丝;另一部分菌丝向空间生长称气中菌丝,能产生孢子的气中菌丝称生殖菌丝。有些真菌的气中菌丝形状特殊,呈球拍状、螺旋状、鹿角状等是各种皮肤丝状菌鉴别的依据之一。(见图20-1)丝状菌落呈棉絮状、绒球状、粉末状或石膏粉样,在下面和背面可显示各称不同色素。

皮肤丝状菌的孢子及菌丝形态

图20-1 皮肤丝状菌的孢子及菌丝形态

有些真菌在不同寄生环境和培养条件下出现两种形态,称二相性真菌,即在机体内或含血培养中37℃孵育,呈现酵母型菌落,而在沙保氏培养基上室温孵育,则形成丝状菌落。如荚膜组织胞浆菌、皮炎芽生菌等。

病原性真菌大多以出芽,分枝和断裂或形成无性孢子等无性生殖方式进行繁殖。近年发现不少病原性真菌除无性生殖外,具有性生殖阶段,如孢子丝菌,皮炎芽生菌,荚膜组织胞浆菌、石膏样小孢子菌等。孢子含有性孢子和无性孢子两类。有性孢子是通过不同细胞配合(质配或核配)后生长发育形态的。可分为卵孢子(oospore)、子囊孢子(Ascospore)、接合孢子(Zygospore)、担子孢子(Basidiospoe)。无性孢子是病原性真菌传播和延续后代的主要方式,无性孢子分叶状孢子和分生孢子二个类别,叶状孢子系从菌丝细胞直接形成的孢子,如芽生孢子(Blastosporne)、厚膜孢子(Chlamydospore)、及关节孢子(Arthrospore)。分生孢子由生殖菌丝末端分裂收缩而成,如大分生孢子(Marcroconidia)、小分生孢子(Microconidia)及孢子囊孢子(Sporagiospore)(见20-2、20-1)不同真菌产生不同形态的孢忆是鉴定真菌的依据之一。

真菌的无性孢子 真菌的无性孢子 叶状孢子
分生孢子 孢子囊孢子 孢子囊孢子
图20-2 真菌的无性孢子
1. 分生孢子 2. 叶状孢子 3. 孢子囊孢子

(三)变异

真菌易发生变异,在人工培养基中多次传代或孵育过久,可出现形态结构,菌落性状,色素及毒力等改变,用不同的培养基或不同温度培养真菌,其性状都有改变。

(四)抵抗力

真菌对干燥、阳光、紫外线及一般化学消毒剂有耐受力,但充分暴露于阳光,紫外线及干燥情况下大多数真菌可被杀死,且对2.5%碘酒,10%福尔马林都敏感,一般可用福尔马林薰蒸被真菌感染的房间。对热敏感,一般60℃1小时可杀死真菌菌丝和孢子。

二、致病性与免疫性

(一)致病性

真菌引起的疾病大致包括

1.真菌性感染主要是外源性感染,浅部真菌有亲嗜表皮角质特性,侵犯皮肤、指甲及须发等组织,顽强繁殖,发生机械刺激损害,同时产生酶及酸等代谢产物,引起炎症反应和细胞病变。溶部真菌,可侵犯皮下,内脏及脑膜等处,引起慢性肉芽肿及坏死。

2.条件性真菌感染主要是内源性感染(如白色念珠菌),亦有外源性感染(如曲霉菌),此类感染与机体抵抗力,免疫力降低及菌落失调有关,常发生于长期应用抗生素、激素、免疫抑制剂、化疗和放疗的患者。

3.过敏性真菌病系在各种过敏性或变态反性疾病中,由真菌性过敏原(如孢子抗原)引起过敏症,如哮喘,变态反应性肺泡炎和癣菌疹等。

4.真菌毒素中毒症(Mycotoxicosis)真菌毒素已发现100多种,可侵害肝、肾、脑、中枢神经系统及造血组织。如黄曲霉素可引起肝脏变性,肝细胞坏死及肝硬化,并致肝癌。实验证明,用含0.045PPM黄曲霉素饲料连续喂养小白鼠,豚鼠、家兔等可诱生肝癌,桔青霉素可损害肾小管,肾小球发生急性或慢性肾病。黄绿青霉素引起中枢神经损害,包括神经组织变性,出血或功能障碍等。某些镰刀菌素和黑葡萄穗素主要引起造血系统损害,发生造血组织坏死或造血机能障碍,引起白细胞减少症等。

(二)免疫性

1.非特异性免疫人类对真菌感染有天然免疫力。包括皮肤分泌短链脂肪酸和乳酸的抗真菌作用,血液中转铁蛋白(Transferrin)扩散至皮肤角质层的抑真菌作用;中性粒细胞和单核巨噬细胞的吞噬作用,以及正常菌群的拮抗作用。且许多真菌病受生理状态影响,如婴儿对念珠菌病易感,学龄前儿童易患头癣。

2.特异性免疫真菌感染中细胞免疫是机体排菌杀菌及复原的关键,T细胞分泌的淋巴因子对加速表皮角化和皮屑形成,随皮屑脱落,将真菌排除;以T细胞为主导的迟发型变态反应引起免疫病理损伤能局限和消灭真菌,以终止感染;一般DTH反应强度与体内菌量呈反比,如DTH阴性则菌量增加,病情严重,而经治疗又转阳性,说明治疗见效,预后良好。体液免疫对部分真菌感染有一定保护作用,如特异性抗体可阻止真菌转为菌丝相以提高吞噬细胞的吞噬率;抗白色念珠菌抗体与菌表面甘露醇蛋白质复合物结合,阻止本菌粘附宿主细胞;全身性白色念珠菌感染,尽管其迟发型变态反应阳性,或通过被动转移致敏淋巴细胞,还必须同时输入特异抗体才起保护作用。而DTH阴性者即使有抗体,不能引起保护作用,表明抗体须在具有良好的细胞免疫基础的机体内才发生保护作用。

三、微生物学诊断

(一)直接检查

是最简单而重要方法,浅部感染真菌的病变标本如毛发、皮屑、甲屑置玻片上,滴加10%KOH,覆盖玻片微热熔化角质层,再将玻片压紧,用吸水纸吸去周围多余碱液,在显微镜下观察,见皮屑甲屑中有菌丝,或毛发内部或外部有成串孢子,即可初步诊断为癣菌感染,但不能确定菌种。深部感染真菌标本如痰,脑脊液亦可做涂片用革兰氏染色(白色念珠菌)或愚汁负染色(隐球菌)观察形态特征。

(二)培养检查

本法可确定菌种,辅助直接检查不足,通常用沙保氏培养基(22~28℃),深部真菌可用血琼脂或脑心葡萄糖血琼脂37℃培养,或根据不同菌种运用不同培养基,如孢子丝菌可用胱氨酸血液葡萄糖琼脂,必要时运用鉴别培养基和生化反应,同化试验等进行鉴定。

(三)免疫学试验

近年来有许多方法用于检测深部感染真菌的抗体,作辅助诊断荚膜组织胞浆菌、念珠菌、曲霉菌。但系统性感染患者常因免疫功能降低不出现抗体;而且许多真菌间抗原性有交叉反应;有的产生抗体后维护时间较长,正常人群中有一定比例的阳性率,则必须结合临床情况分析结果才能作出恰当的诊断。

由于上述检测抗体受到许多因素的限制,及深部真菌感染时,早期培养阳性率甚低,晚期则多于失去治疗时机,因此用免疫学方法从血清或其他部位检测真菌抗原,对早期诊断具有重要意义。如乳胶凝集法检测新型隐球菌病患者的荚膜多糖抗原,ELISA法检测白色念珠菌感染者的甘露聚糖抗原及免疫荧光法检测孢子丝菌病患者的可溶性抗原等,均为早期,快速、特异的诊断方法。

(四)动物试验

其些真菌对实验动物有致病性,如皮炎芽生菌,球孢子菌可在小白鼠,豚鼠体内生长,白色念珠接种家兔小白鼠可发生肾脏脓肿致死。

四、防治原则

真菌感染尚无特异预防,主要注意公共卫生和个人卫生,碘化物治疗孢子丝菌病、毛霉菌病有一定疗效。制霉素、灰黄霉素、克霉唑(三苯甲霉唑)等外用或内服过癣症和白色念珠菌病等有较好疗效。近年服道5-氟胞嘧啶(5-FC)治疗单细胞真菌感染疗效显着。二性霉素B可用于深部全身真菌感染。

第二节 浅部真菌

浅部真菌主要为皮肤丝状菌(Dermatophytes),侵犯皮肤、毛发、指甲等角化组织引起癣症,又称癣菌(Ringworm),分为三属,共37个种。(表20-1)

癣症病灶可见有隔菌丝和关节孢子,菌丝深入角化组织内生成营养菌丝体,纵横交织成网状,孢子可排列成链状或零散分布,在病发上可见孢子在毛干外排成厚鞘(毛外型感染)或毛干内排列成串(毛内型感染)。在沙保氏培养基孵育1~3周,可生成丝状型菌落,产生各种孢子和菌丝。根据菌落形态与色泽,菌丝的构造与形态,大分生孢子的形态和小分生孢子的有无及排列形式等,可作为鉴别种属的重要依据(见表20-2、图20-1)。

表20-1 癣菌的种类及侵犯部位

属 名 种数 侵犯部位
皮肤 指甲 毛皮
毛癣菌属(Trichophyfon)

表皮癣菌属(Epidermophyfon)

小孢子癣菌属(Microsporum)

21

1

15

+

+

+

+

+

-

+

-

+

表20-2 癣菌的培养特征

属名 肉眼菌落外观 镜检培养的真菌
性 状 颜 色 大分子孢子 小分子孢子 厚膜孢子 菌丝特殊形态
毛癣菌 绒絮状粉粒状或蜡样 灰白、淡红、红、紫、黄、橙、棕 细长棒状,壁较薄,数目少或无 丛生呈葡萄状、梨状、棒状,较常见 有时可见 螺旋状、球拍状、结节状、鹿角状
表皮癣菌 绒絮状

粉粒状

黄绿色 卵形或粗棒状壁较薄,数目多 数目较多 球拍状
小孢子癣菌 绒絮状粉粒状石膏样 灰白、橘红、棕黄 纺锤状,壁较厚,数目多或少不一定 卵形或棒状,不呈葡萄状,不常见 比较常见 结节状、梳状、球拍状

癣菌主要由孢子散播传染,常由于接触患癣的人或动物(狗、猫、牛、马等)及染菌物体而感染。在临床上同一种癣症可由数种不同癣菌引起,而同一种癣菌因侵害部位不同,又可引起不同的癣症。(见表20-3)

表20-3 癣菌与癣病的关系

病名 癣 菌
发癣 铁锈色毛癣菌,堇色毛癣菌,断发毛癣菌,石膏样毛癣功菌,奥杜盘氏小孢子癣菌
须癣 红色毛癣菌,堇色毛癣菌,须毛癣菌,狗小孢子癣菌
体癣 红色毛癣菌,铁锈色毛癣菌,堇色毛癣菌小孢子癣菌属
股癣 絮状表皮癣菌,红色毛癣菌,须毛癣菌,狗小孢子癣菌
脚癣 絮状表皮癣菌、红色毛癣菌、须毛癣菌
黄癣 许兰氏毛癣菌,堇色毛癣菌,石膏样小孢子癣菌
甲癣 絮状表皮癣菌,红色毛癣菌(白色念珠菌)
叠癣 同心性毛癣菌

我国头癣的病原菌:农村主要是许兰氏毛癣菌、断发毛癣菌等;城市为堇色毛癣菌,铁锈色癣菌等。手足癣、体癣股癣及甲癣的病原菌以红色毛癣菌最常见,其次为石膏样小孢子菌、絮状表皮癣菌等。

此外如足癣抓破时,癣菌成份入血,可传至其他部位(如上肢),引起变态反应,在皮肤上呈现丘疹水泡。在病损处找不到癣菌,称癣菌疹,是一种变态反应疾病。

癣病患者可出现迟发型变态反应,用毛癣菌素(Trichphytin)作皮肤试验,出现阳性。

第三节 溶部真菌

溶部真菌是侵犯皮下组织和内脏,引起全身性感染s的真菌,包括下列四大类(表20-4)。其中3类为致病性真菌,能感染正常人,有地域性;孢子丝菌在我国先后有数例报告,球孢子菌和荚膜组织胞浆菌国内个别病例报告都为归国华侨。1、2、4类为条件致病性真菌,常感染免疫功能低下,菌群失调等特殊状态患者,近年来因广谱抗生素、激素及免疫抑制剂大量应用,本类真菌感染有所增多。且临床上恶性肿瘤、糖尿病、血液病、严重营养不良,大面积烧伤及器官移植等也常继发条件致病性真菌感染。因此已成为医学实践中一个重要问题。

表20-4 侵害人体深部真菌的种类及侵害部位




侵害人体部位
菌类 菌属 菌种名称 脑膜 淋巴结 口鼻粘膜 阴道 皮肤 指甲
1.类酵母菌 念珠菌属 (1)白色念珠菌(Monilia albicans) +

+ + +

+ + + +
2.酵母菌类 隐球菌属 (2)新型隐球菌(Cryptococcus neoformans) +



+ + +

+
3.二相真菌 球孢子菌属 (3)厌酷球孢子菌(Coccidioides immitis) +



+
+

+
组织胞浆菌属 (4)荚膜组织胞浆菌(Histoplasma capsulatum) + + + + +
+ + +
+
孢子丝菌属 (5)申克氏孢子丝菌(Sporotrichum schenckii) +




+ +



芽生菌属 (6)皮炎芽生菌(Blastomyces dermatitidis) + + +
+ + + +

+
地丝菌属 (7)白色地丝菌(Geotrichum candidum) +

+



+


4.霉菌类(丝状菌) 曲霉菌属 (8)烟色曲霉菌(Aspergillus fumigatus) +



+
+ +
+
毛霉菌属 (9)丛生毛霉菌(Mucor corymbifer)




+

+


青霉菌属 (10)某些青霉菌(Penicillium,sp.) +










一、白色念珠菌

白色念珠菌(Monilia albican 或 canidia Albicans)通常存在于正常人口腔,上呼吸道,肠道及阴道,一般在正常机体中数量少,不引起疾病,当机体免疫功能或一般防御力下降或正常菌群相互制约作用失调,则本菌大量繁殖并改变生长形式(芽生菌丝相)侵入细胞引起疾病。

本菌细胞呈卵圆形,很象酵母菌,比葡萄球菌大5~6倍,革兰氏染色阳性,但着色不均匀。在病灶材料中常见菌细胞出芽生成假菌丝,假菌丝长短不一,并不分枝,假菌丝收缩断裂又成为芽生的菌细胞(图20-3)。

白色念珠菌患者痰液直接涂片革兰氏染色

图20-3 白色念珠菌患者痰液直接涂片革兰氏染色

本菌在血琼脂或沙保氏琼脂上,37℃或室温孵育2~3日后,生成灰白乳酪样菌落,涂片镜检,可看到表层为卵圆形芽生细胞,底层有较多假菌丝。若接种于4%玉蜀黍琼脂上,室温孵育3~5日可见假菌丝,芽生孢子,厚膜孢子(图20-4)。

白色念珠菌

图20-4 白色念珠菌

白色念珠菌可侵犯人体许多部位,可引起:1.皮肤念珠菌病,好发于皮肤皱褶处(腑窝、腹股沟,乳房下,肛门周围及甲沟,指间),皮肤潮红、潮湿、发亮,有时盖上一层白色或呈破裂状物,病变周围有小水泡。2.粘膜念珠菌病,以鹅口疮、口角炎、阴道炎最多见,在粘膜表面盖有凝乳大小不等的白色薄膜,剥除后,留下潮红基底,并产生裂隙及浅表溃疡。3.内脏及中枢神经念珠菌病,可由粘膜皮肤等处病菌播散引起,有肺炎、肠胃炎、心内膜炎、脑膜炎、脑炎等,偶而也可发生败血症。

采取检材直接检查可见卵园形细胞,有芽生孢子和假菌丝,接种沙保氏基可长出类酵母型菌落。与其他念珠菌鉴别有1.王蜀黍或米粉培养基上可产生厚膜孢子(图20-4),2.在动物血清或人血清中37℃1-3小时形成芽管。3.发酵葡萄糖麦芽糖产酸不产气,不发酵乳糖,4.静脉接种家兔或小白鼠致死,在肾皮质上许多小脓疡。

念珠菌病预防主要是个人清洁,合理使用抗生素、激素,增强机体免疫功能。治疗浅表感染可擦龙胆紫,雷琐辛或制霉素,二性霉素B或咪唑药物局部应用,全身性感染可滴注二性霉素B,口服5-氟胞嘧啶,克霉唑,及大蒜素静脉滴注等。

二、新型隐球菌

新型隐球菌(Cuyitococcus Neofonmans )又名溶组织酵母菌(Torula Histolytica ),是土壤,鸽类,牛乳、水果等的腐生菌,也可存在人口腔中,可侵犯人和动物,一般为外源性感染,但也可能为内源性感染,对人类而言,它通常是条件致病菌。

本菌在组织液或培养物中呈较大球形,直径可达5-20um,菌体周围有肥厚的荚膜,折旋光性强,一般染料不易着色难以发现,称隐球菌,用墨汁阴性显影法镜检,可见到透明荚膜包裹着菌细胞,菌细胞常有出芽,但不生成假菌丝。

在沙保氏琼脂及血琼脂培养基上,于25及37℃不能生长,而非病原性隐球菌在37℃不能繁殖。培养数日后生成酵母型菌落,初呈白色,1周后转淡黄或棕黄、湿润粘稠,状似胶汁。本菌能分解尿素,以此与酵母菌和念珠菌鉴别。

本菌大多由呼吸道转入,在肺部引起轻度炎症,或隐性传染。亦可由破损皮肤及肠道传入。当机体免疫功能下降时可向全身播散,主要侵犯中枢神经系统,发生脑膜炎、脑炎、脑肉芽肿等,此外可侵入骨骼、肌肉、淋巴结、皮肤粘膜引起慢性炎症和脓肿。

实验检查从脑脊液中可见圆形厚壁并围以厚荚膜的酵母样细胞。在沙保氏培养基上形成棕黄色粘液样菌落。脑内或腹腔注射小白鼠可导致死亡。用血清学方法检出隐球菌荚膜多糖抗原,对该病诊断可提供重要帮助,在已确诊的隐球菌脑膜炎患者,94%CSF和70%血清标本中可检出该菌抗原。

预防本菌感染,除应增强机体免疫力外,避免创口感染土壤及鸟粪等。治疗药物可用碘化钾或碘化钠,大蒜精、二性霉素B,亦可二性霉素B与5-氟胞嘧啶联合应用,慢性肺损害或骨病损则可辅以外科切除。

三、曲霉菌

曲霉菌(Aspergillus)在自然界分布广泛很广,为条件致病性真菌,常由许多因素降低机体免疫力时,继发传染引起疾病,最常见的有烟曲霉菌(A.fumigatus)、黑曲霉菌 (A.niger) ,黄曲霉菌 (A.flavus)等。本菌生长迅速,形成丝状菌落,开始为白色,随孢子的产生呈绿色或暗红色,镜检见分生孢子柄顶端有包囊(Vesicle) ,在包囊表面有带着成串孢子的擎丝。

曲霉菌病原发的常局限于耳、眼睛与肺部,继发的见于肿瘤、结核等病人。成年男性多见,特别在灰尘环境中工作者及家禽饲养员等。最多见的肺曲霉菌病主要表现为慢性气喘,局限性浸润性损害,或形成肉芽肿样的真菌球(Fungus Ball))。此外皮肤,外耳道,鼻窦、眼眶及骨和脑膜等,也可发生炎症性肉芽肿,伴有组织坏死与脓肿,在病变组织中可找到有隔菌丝,长短不一呈杆状,有分枝。并有园形小孢子散在或堆积成团。

诊断可取病人痰、体液或组织用KOH处理制成片子镜检找菌丝和孢子,或培养鉴定。

治疗局部曲霉菌病可用龙胆紫溶液,碘化钾、制霉素等;过敏性肺曲霉菌病可用皮质类固醇,全身性的用二性霉素-B和-5-氟胞嘧啶。曲霉菌肉芽肿瘤可作外科手术疗法。

四、毛霉菌

由毛霉菌(mucor)引起的疾病,主要菌种为丝生毛霉菌 (M.corymbifer)可侵犯血管壁,引起血栓,组织坏死。多继发于糖尿病或其他慢性消耗病,病程急性;症状严重者可以致死。依据临床表现分1.脑型毛霉菌病系毛霉菌从鼻腔,付鼻窦沿小血管到达脑部,引成血栓及坏死。2.肺毛霉菌病主要表现为支气管肺炎,亦有肺梗塞及血栓形成。3.胃肠道毛霉菌病,多见于回肠末端、盲肠及结肠、食道及胃亦可累及。

取病变组织直接镜检,可见无隔菌丝,与曲霉菌比较,菌丝较粗大,分枝少,孢子亦不多,标本接种于沙保氏培养基上生长的菌落,开始为白色,以后渐变灰黑色,菌丝体可长出孢子柄,末端生有孢子囊孢子,有时偶可看到接合孢子。治疗可用二性霉素B,有时并结合外科切除或引流。