第一篇 结核病基础
第一章 病原学——分枝杆菌概述
1882年Koch发现了结核杆菌，1883年Zopf将结核杆菌命名为bacterial tuberculosis。1896年Lehman 与Neuman将结核杆菌正式命名为结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）。此后100多年陆续发现了许多新的分枝杆菌菌种。除结核分枝杆菌复合群（Mycobacterium tuberculosis complex），包括结核分枝杆菌、牛分枝杆菌（Mycobacterium bovis）、非洲分枝杆菌（Mycobacterium africanum）、田鼠分枝杆菌（Mycobacterium microti）及麻风分枝杆菌（Mycobacterium leprae）外，其他分枝杆菌合称非结核分枝杆菌（nontuberculous mycobacteria，NTM）。
一、分枝杆菌分类
在微生物分类中，分枝杆菌属于原核生物界、厚壁菌门、放线菌纲、放线菌目、分枝杆菌科、分枝杆菌属。分枝杆菌属内菌种繁多，其分类以《伯杰系统细菌学手册》（Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology）分类法和Runyon 分类法为国际广泛公认和采用。
（一）《伯杰系统细菌学手册》分类法
《伯杰系统细菌学手册》所确认的分枝杆菌有54种，根据生长速度将分枝杆菌属分为两大类：一是在营养丰富的培养基内，适宜温度下接种的培养物，7天以内肉眼可见生长菌落者，称为快速生长分枝杆菌，常见的如偶然分枝杆菌、草分枝杆菌、脓肿分枝杆菌、龟分枝杆菌等；二是在7天以上生长者为缓慢生长分枝杆菌，如结核分枝杆菌、鸟分枝杆菌、胞内分枝杆菌、海分枝杆菌等。麻风分枝杆菌虽也属于后一类，但尚难以用人工方法在体外分离培养。
（二）Runyon 分类法
除立足于生长速度外，还根据菌落有无色素与光反应的关系，Runyon 分类法将NTM分为四群。
RunyonⅠ群——光产色菌（photochromogents）：慢生长分枝杆菌，在以鸡蛋为基础的培养基上，菌落不见光时为淡黄色，可见光照射后变为黄或橙色。常见的有堪萨斯分枝杆菌（Mycobacterium kansasii）、海分枝杆菌（Mycobacterium marinum）、猿猴分枝杆菌（Mycobacterium simiae）、亚洲分枝杆菌（Mycobacterium asiaticum）。
RunyonⅡ群——暗产色分枝杆菌（scot-ochromogents）：慢生长分枝杆菌，接种后在无光处培养，菌落产生黄色、橘黄色或红色，若一直曝光培养，颜色可逐渐加深，又称兼性产色分枝杆菌。常见的有瘰疬分枝杆菌（Mycobacterium scrofulaceum）、苏加分枝杆菌（Mycobacterium szulgai）、戈登分枝杆菌（Mycobacterium gordonae）、产鼻疽分枝杆菌（Mycobacterium farcingogenes）。
RunyonⅢ群——不产色分枝杆菌（non-photochromogents）：慢生长分枝杆菌，光照与否都不产生色素，可呈灰色或淡黄色。常见的有鸟分枝杆菌（Mycobacterium avium）、胞内分枝杆菌（Mycobacterium intracellulare）、蟾蜍分枝杆菌（Mycobacterium xenopi）、溃疡分枝杆菌（Mycobacterium ulcerans）等。
RunyonⅣ群——快速生长分枝杆菌（rapid growers）：不论培养于25℃或37℃，一般3～5天即有菌落出现。常见的有偶然分枝杆菌（Mycobacterium fortuitum）、龟分枝杆菌（Mycobacterium abcsessus）、脓肿分枝杆菌（Mycobacterium chelonae）、草分枝杆菌（Mycobacterium phlei）等。
二、MTB生物学特性
结核分枝杆菌是引起人类结核病的主要病原体，少数为牛分枝杆菌和非洲分枝杆菌，田鼠分枝杆菌对人类无致病性。另外，一些NTM也能引起人类疾病。分枝杆菌引起的疾病可侵犯全身各组织器官，但以肺部感染最多见。骨结核主要也是由结核分枝杆菌感染引起，土地分枝杆菌（Mycobacterium terrae）和胞内分枝杆菌也能侵犯骨关节，引起骨结核。
（一）形态
1.基本型 结核分枝杆菌正常形态是直或稍弯曲、两端钝圆的杆菌。菌体长1～4μm，宽0.3～0.6μm，无芽孢、无包膜、无鞭毛、无毒素，生长发育区间有分枝生长倾向。相比较其他类型分枝杆菌，牛分枝杆菌则比较粗短。经抗酸染色菌体呈红色杆状，单个散在或呈人、V、T、Y形排列，菌体多时扭集一起呈绳索状、束状或丛状，菌体堆积一团时类似“菊花冠”状杆菌团。
2.变异型 除典型形态外，往往发现长度、弯曲度各异的多种杆菌形态，甚至串珠状、丝状体、棒状等形态，尤其是化疗过程中多见L型。结核分枝杆菌在体内外经青霉素、环丝氨酸或溶菌酶诱导可影响细胞壁中肽聚糖的合成，异烟肼影响分枝菌酸的合成，巨噬细胞吞噬结核分枝杆菌后溶菌酶的作用可破坏肽聚糖，均可导致其细胞壁受损，呈L型变异。异烟肼影响分枝菌酸的合成，MTB可变为抗酸染色阴性。这种形态多形染色多变在肺内外结核感染标本中常能见到。临床结核性冷脓肿和痰标本中甚至还可见有非抗酸性革兰阳性颗粒，过去称为Much颗粒。该颗粒在体内或细胞培养中能变回为抗酸性杆菌，故亦归为L型。
（二）细微结构
在电子显微镜下观察菌体超薄切片，可见其微细结构，结核分枝杆菌由细胞壁、细胞膜、细胞质、核物质组成。
1.细胞壁 分枝杆菌外面由细胞壁包裹，分枝杆菌细胞壁较一般细菌细胞壁厚，且含有大量的脂类，约占干重的60%，具有坚韧性和疏水性，起到保护菌体固有形态与保护细胞膜抵抗细胞质强大渗透压的作用，并抵抗酸、碱以及宿主对细菌大的破坏及杀伤作用。特别是有大量分枝菌酸（mycolic acid）包围在肽聚糖层的外面，可影响染料的穿入。结核分枝杆菌在细胞壁外部包有界限不清楚的被包物质或称黏液层。
2.细胞膜 细胞膜位于细胞壁内层，是围绕于细胞质外的一层具有柔软性和富于弹性的半透膜，主要成分是脂类和蛋白质，脂类物质构成细胞膜的脂质双分子层，蛋白质镶嵌在液态的脂质双分子层或附着在脂质双分子层的内表面上。这些蛋白质多是酶类，在细菌与外界环境进行物质交换与引起细胞内一系列代谢活动中起重要作用。
3.细胞质 为黏滞性液体，充满细胞膜内整个空间。胞质中富含大小不等的颗粒。核糖体是其中的小颗粒，是合成蛋白质的场所，每个细胞含数万核糖体。细胞质内还含有多种颗粒，内含多糖、脂类、无机盐等成分，是营养储存的场所。颗粒大小与多少，在不同环境和不同生长发育期不尽相同。在营养物质充足的培养条件下，胞内颗粒增多，营养缺乏时，颗粒减少或消失。细胞质是细胞合成蛋白质和RNA生命活性物质的场所，也是细菌对营养物质进行同化和异化作用的场所。
4.核质 菌细胞无核膜、核仁等，仅有核质作为遗传载体。核质由单一双股DNA或称染色体组成，电子显微镜下可见由极细的丝状物质组成，与细胞质分不开。一个菌细胞内一般有1～2个核质，多位于菌体中部。核分裂先于细胞分裂，菌细胞分裂、核质复制靠简单的分裂，而不是靠有丝分裂。
（三）染色特性
结核分枝杆菌革兰染色呈阳性，但因胞壁脂质体多，极不易着色。其中的分枝菌酸与染料结合后，能抵抗酸性脱色剂，此种特性称为抗酸性。妻-尼（Ziehl- Neelsen）染色法为最常用的一种抗酸染色法。以5% 石炭酸复红加温染色，用3%盐酸乙醇（酸性）脱色，再加亚甲蓝（碱性）复染后，分枝杆菌呈红色，而其他杂菌呈蓝色。
（四）生长特性
结核分枝杆菌生长缓慢，在人工固体培养基中每分裂1代需15～20小时，在静脉感染小鼠肺中约需15小时，在巨噬细胞内需15～20小时，在家兔角膜内需20～22小时，营养丰富时只需5小时。早期理论认为结核分枝杆菌生长缓慢与其疏水性表层有关，因其使营养物质难以进入细胞内。但有研究使用表面活性剂破坏疏水层后，并未明显增加生长速度。近年来研究表明：结核分枝杆菌生长缓慢可能与其菌体依赖DNA的RNA多聚酶缺陷有关。结核分枝杆菌依赖DNA的RNA多聚酶缺陷限制了特异性mRNA从DNA上的转录，转录过程低效率，蛋白质合成也呈低效率，是结核分枝杆菌生长缓慢的主要原因，这一观点已经实验证实。生长缓慢是结核分枝杆菌的遗传属性，因此多年来快速培养结核分枝杆菌的努力均未获得满意结果。
结核分枝杆菌为专性需氧菌，培养时如供给5%～10%的CO2可刺激其生长。生长温度为35～40℃，低于30℃不生长，最适温度为35～37℃。生长时需要一定的湿度，固体培养基培养时，需要适量的凝固水以保证培养基的湿度。在pH 5.5～7.2培养基上能生长，最适pH是6.8～7.2。
结核分枝杆菌细胞壁的脂质含量高，会影响营养物质的吸收，故对培养基要求较高且特殊。初次从患者或感染动物体内分离培养时，常用改良罗氏（Lowenstein-Jensen）固体培养基，内含蛋黄、甘油、马铃薯、无机盐和孔雀绿等。孔雀绿可抑制杂菌生长，便于分离和长期培养。蛋黄含脂质生长因子，能刺激生长。根据接种菌多少，一般2～4周可见菌落生长，极少数需8周以上才有菌落生长。在改良罗氏培养基、小川鸡蛋培养基上菌落呈粗糙型，菌落粗糙、凸起、厚、呈结节或花菜、颗粒状，边缘薄且不规则，乳白色或米黄色，不透明，无可溶性色素。在不含表面活性剂的液体培养基中结核分枝杆菌呈膜样生长，且随着菌龄增加，菌膜逐渐加厚，皱褶，有毒株在液体培养基呈索状生长。在Dubos吐温蛋白培养基内可呈均匀分散生长。在半流体培养基内形成菌膜，中层有颗粒状生长。在液体培养基内，细菌生长较为迅速，一般1～2周即可生长。临床标本检测时，液体培养比固体培养的阳性率高数倍。
（五）生化反应
结核分枝杆菌不发酵糖类。与牛分枝杆菌的区别在于结核分枝杆菌可合成烟酸和还原硝酸盐，而牛分枝杆菌不能。热触酶（过氧化氢酶）试验对区别结核分枝杆菌与NTM有重要意义：结核分枝杆菌热触酶试验阴性，NTM呈阳性反应。热触酶试验是将浓的细菌悬液置68℃水浴加温20分钟，然后加入H2O2，观察产生气泡者为阳性，否则为阴性。
（六）结核分枝杆菌变异性
结核分枝杆菌随着环境改变易发生菌落形态、毒力、免疫原性、耐药性及L型等变异。
1.菌落形态变异 当MTB毒力减弱或失去毒力时，菌落将由粗糙型变为光滑型，称为菌落变异。
2.毒力变异 MTB在人工培养基上反复传代，可产生变异而毒力降低。卡介苗（BCG）就是Calmette和Guerin 1908年将牛分枝杆菌在含甘油、胆汁、马铃薯的培养基中经13年330次传代而获得的毒力极弱、无致病性，但仍保持免疫原性的变异菌株。另外，MTB在接触抗结核药物后毒力也会有所减弱。高度耐INH菌株对豚鼠致病力弱。
3. L型变异 MTB在加有诱导剂的培养基上可诱导形成L型变异，在体内由于抗结核药物影响及机体免疫因子作用亦可诱导产生L型变异菌。L型菌由于细胞壁结构缺损或丧失，故其生物学特性也发生了许多改变：①菌体形态多形性，大小不一，可呈球形体、长丝体、巨球体等形态；②抗酸染色后可见菌体着色能力不同程度减退或消失；③在普通分枝杆菌培养基上不能生长，只能在渗透压适宜的特殊培养基如琼脂综合培养基或胰胨大豆蛋白胨琼脂培养基上生长，菌落微小，呈油煎蛋样，菌体可穿入琼脂层内生长；④毒力、对外界环境抵抗力及免疫原性与野生型MTB相比均有所减弱；⑤对药物敏感性发生明显变化，对作用部位为细胞壁的药物不敏感，而抑制蛋白合成的药物，因无细胞壁阻挡，易进入细胞内，故对L型细菌有较强杀菌力。MTB的L型能在宿主体内长期存在，具有潜在危险性。当机体免疫功能低下时，细菌复活，返祖为亲代MTB，能够大量生长繁殖，使结核病复发或恶化。
4.药物耐受性变异 耐药是微生物对药物抵抗性增加的一种变异现象，在机体内及试管内均能产生，并可传代。野生型MTB对异烟肼（isoniazide，INH）、链霉素（streptomycin，SM）、利福平（rifampicin，RFP）、乙胺丁醇（ethambutol，EMB）和吡嗪酰胺（pyrazinamide，PZA）等抗结核药物敏感，但单用时极易产生变异即耐药。目前国内外的研究表明：MTB的耐药性可由自发突变产生（原发性耐药）或由用药不当经突变选择产生（继发性耐药），而多耐药或耐多药的产生主要由于后者。药物作用的靶位基因位点突变是其产生耐药变异的根本机制。
（七）抵抗力
MTB细胞壁中含有大量脂类，尤其是蜡样物质，具有疏水性，对物理和化学因素的抵抗作用均较一般细菌强。
MTB生存力强，在室温和阴暗处干燥痰内可存活6～8个月，黏附在飞扬的空气尘埃中可保持传染性8～10天。MTB耐低温，在-8～-6℃能存活4～5年，故常用低温保持菌株和收集标本。干热对MTB杀伤力弱，痰内MTB在100℃下需4～5小时被杀灭。湿热对MTB杀伤力强，在60℃30分钟、70℃10分钟、80℃5分钟和90℃1分钟可将其杀死，所以煮沸和高压蒸汽消毒是最有效的方法。
MTB对紫外线敏感，在阳光下直射2～7小时死亡。结核患者衣服、书籍等物品在强阳光下直晒半日基本可达到消毒目的。
各种消毒剂对MTB的杀灭效果不同。乙醇使细菌蛋白质变性凝固，MTB直接接触70%～75%乙醇5～30分钟可被杀死，可用于皮肤消毒等。但由于乙醇能凝固蛋白，使痰形成膜把菌体包裹起来，短时间内不能杀死细菌，故不用于痰标本的消毒。苯酚主要是通过破坏菌细胞膜使细胞质内物质漏出，使菌体蛋白变性凝固，抑制菌体脱氢酶和氧化酶等酶系统，杀死MTB。2%苯酚5分钟、5%苯酚1分钟能杀死MTB培养物，痰液可增强MTB的抵抗力，5%苯酚和痰标本等量混合，24小时才能杀死MTB。甲醛使细胞蛋白变性凝固，丧失代谢功能致细菌死亡。1%甲醛处理MTB 5分钟，可使细菌死亡。5%甲醛和痰标本等量混合，处理12小时以上才能达到杀菌的作用。“84”消毒液是以氯为主要成分的消毒剂，氯是一种氧化剂，能使菌体的酶失活，还能与蛋白质的氨基结合，使菌体蛋白氯化，代谢功能障碍，细菌死亡。0.5%“84”消毒液15分钟可杀死MTB培养物，但对在蛋白质混合液中的MTB几乎无消毒作用。
MTB对酸、碱抵抗力强，在4%NaOH、3%H2SO4中30分钟仍能存活。临床将强酸或碱加入痰液标本，消化其中的蛋白质及杀灭杂菌，以此分离出MTB。MTB对染料如1∶13 000孔雀绿和1∶75 000甲紫有抵抗力，通常在结核菌培养基内加入一定量的孔雀绿或甲紫抑制其他杂菌生长。而对普通细菌有较强杀菌作用的新洁尔灭，对MTB几乎无消毒作用。
（八）致病性
MTB可通过多种途径，如呼吸道、消化道、皮肤黏膜损伤处等侵入人体，可侵犯肺、肠、肾、骨、关节、淋巴系统、神经系统、泌尿生殖系统等全身各器官组织，临床以肺结核最为常见。
MTB对动物，如豚鼠、小鼠及猴等哺乳动物有致病性。牛分枝杆菌对家兔能引起进行性病变，MTB则较弱，根据对家兔致病性的特点，可鉴别MTB和牛分枝杆菌。
MTB不产生内毒素和外毒素，也无侵袭性酶类。迄今为止，其致病性或毒力的物质基础未完全明确。多认为可能与菌体表面结构及某些菌体成分有关。尽管经过以往多年的研究发现了多种与致病性有关的MTB成分，但并未完全搞清其所有病原性物质及其致病作用。近年来，研究MTB毒力相关基因及其与致病的作用成为结核病基础研究热点之一。
（九）化学成分及其生物活性
1.脂类（lipid） 是MTB的重要成分，细胞壁内含量最高，约占细胞壁干重的60%。脂类含量与细菌毒力相关，毒力强的MTB含脂量最高，约占细胞干重24%，而毒力较弱的牛分枝杆菌含脂量为13%。脂类主要含磷脂、脂肪酸和蜡质等成分，多与蛋白质、多糖以结合形式存在。
（1）磷脂（phospholipid）：以结合形式存在于分枝杆菌细胞壁中，主要有磷酰肌醇甘露醇、磷脂酰乙烷胺、磷脂酰肌醇和心脂等。磷脂能促使单核细胞增生，增强菌体成分诱导机体致敏作用，抑制蛋白酶对组织的分解，使病灶组织不能完全溶解，产生结核病理特征性干酪样坏死改变。
（2）索状因子（cord factor）：化学成分为6，6'-双分枝菌酸海藻糖（6，6'-dimycolate-α-α-D-trehalose）是分枝菌酸和海藻糖结合的一种糖脂。能使细菌在液体培养基中呈蜿蜒索状排列。此因子与MTB毒力密切相关。它能破坏细胞线粒体膜，影响细胞呼吸，抑制白细胞游走和引起慢性肉芽肿。若将其从细菌中提出，则细菌丧失毒力。
（3）硫脂（sulfatide）：含硫酸脑苷脂（sulfatides）和硫酸多酰基化海藻糖（multiacylaeld trehalose），这类糖脂能结合中性红使有毒菌株菌落呈红色，并抑制吞噬细胞中吞噬体与溶酶体的结合，使MTB能在吞噬细胞中长期存活。
（4）蜡质（waxiness）：是脂质的重要组成成分，占脂质总量的48%，占MTB干重的11%。蜡质A是结核菌醇及饱和或不饱和脂肪酸相结合组成的脂肪酸脂；蜡质B是由结核菌醇、甘油、脂肪酸和分枝菌酸相结合组成的复合物；蜡质C是分枝菌酸结合形成的脂肪酸脂，对机体细胞产生毒性作用，动物实验产生结核性变态反应；蜡质D是分枝菌酸阿拉伯半乳聚糖和黏肽的复合体，具有佐剂作用，能刺激机体产生免疫球蛋白，尤其是IgG2和诱发引起迟发型变态反应，对结核性病变的干酪性病灶的液化、坏死、溶解和空洞的形成起重要作用。
（5）结核菌酸（phthioic acid）：存在于脂肪酸中，具有促进机体组织形成结核结节的作用。
（6）分枝菌酸（mycolic acid）：为高级脂肪酸，是分枝杆菌特有的菌体成分之一。大部分以结合形式存在于细胞壁和蜡质D中的肽基糖脂中，小部分呈游离形成存在于菌体内，分枝菌酸是抗酸染色时显示抗酸性的物质基础之一。
2.多糖类（polisaccharides） 是MTB细胞中重要组成物质，由阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯甘露聚糖、甘露聚糖和葡聚糖等组成。多糖类物质在菌细胞中多以与脂类、蛋白质和核酸等结合形式存在，是免疫反应的重要抗原物质，能引起免疫血清沉淀反应形成抗体，能引起机体嗜中性粒细胞的化学性趋向反应，增强骨髓内嗜酸性细胞增殖反应。
3.蛋白质（protein） MTB含有多种蛋白质组分，由不同菌体蛋白及活菌分泌于细胞外的多种分泌蛋白组成。
蛋白质是良好的抗原，由MTB培养滤液制备的结核菌素和PPD为多种蛋白质的复合抗原，结核菌素和PPD反应的化学物质便是蛋白质或是肽类，参与机体迟发型变态反应，并可刺激机体免疫应答产生抗体。由于结核菌素和PPD与BCG和NTM存在相同的蛋白质交叉抗原，以PPD为抗原进行血清学诊断亦可产生交叉反应，因而降低了其作为皮肤和血清学诊断抗原的特异性，但目前仍未完全搞清楚MTB对机体的保护性和损伤性抗原。
近几年来随着分子生物学技术和研究方法的进展，人们应用基因工程技术几乎实现了所有MTB蛋白基因在真核系统和原核系统的克隆表达。正在深入研究其作为皮肤和血清学诊断试剂的应用价值。
4.核酸（nucleic acid） 核糖核酸（RNA）含量比脱氧核糖核酸（DNA）高4～5倍，RNA分布于胞质内，DNA存在于核质中。DNA是遗传的物质载体，将遗传信息复制后传给子代，并指导RNA的合成；而RNA又是蛋白质与其他细胞成分合成必需的物质。
5.盐类（salt） 钙、钾、镁、铁、磷等，约占菌体成分的6%。
6.菌体成分/佐剂活性（adjuvant activity） 抗原物质进入机体后刺激B淋巴细胞产生抗体。同抗原物质一起能够增加刺激机体产生抗体的附加物称佐剂。加热杀死的MTB菌体与液状石蜡组成的混合物，称弗氏完全佐剂（Freund’s complete adjuvant），具有佐剂活性的物质不仅是全菌体，细胞壁、肽聚糖脂、蜡质D、索状因子等细菌组分同样具有佐剂活性。
7.菌体成分/抗肿瘤活性（antineoplastic activity） MTB细胞壁富含脂质、多糖及黏肽等。人们曾试用卡介苗（BCG）细胞壁作为黑色素瘤、肺癌、膀胱癌及白血病的免疫疗法，试管内细胞培养及动物体内实验证明有效。BCG菌苗抗肿瘤作用机制为：机体在BCG菌苗刺激下，于病变部位产生强烈慢性肉芽肿样炎症反应，聚集大量的淋巴细胞、巨噬细胞和激活的组织细胞，其中淋巴细胞释放多种淋巴因子，对肿瘤细胞产生非特异性毒性杀伤作用或抑制作用，达到抗肿瘤目的。
三、结核分枝杆菌基因组研究进展
1998年，英国Sanger中心和法国Pasteur研究所的科学家联合报道了结核分枝杆菌H37Rv株全基因序列图，为研究结核病病原菌生物学功能及其与宿主之间相互关系的本质提供了分子遗传学基础。
MTB基因组序列由4 411 529bp组成，GC含量平均为65.6%，其中含有3924个编码蛋白质的基因和50个编码稳定RNA的基因。编码蛋白质的基因40%功能明确，44%功能部分清楚，16%功能不清楚，有可能是分枝杆菌特有的功能基因。MTB复合群各菌种在DNA水平上同源性＞99.95%。
MTB基因组明显特征之一，是含有9%的基因编码富含甘氨酸的蛋白新家族：富含甘氨酸-丙氨酸的新蛋白和富含甘氨酸—天门冬氨酸的新蛋白，它们可能在MTB抗原变异、免疫逃逸中起作用。另一特征是含有大量脂肪酸代谢酶的编码基因，是大肠埃希菌的5倍。脂肪酸合成酶参与合成的蜡质—结核菌醇双分枝菌酸酯，在致病性分枝杆菌细胞壁内含量丰富。
目前应用双向凝胶电泳-质谱分析技术，从细菌体外培养物中共检测到2600种蛋白质，如果这些都是不同的蛋白质，则相当于基因组学预测蛋白质总数的65%，进一步进行其功能学研究将有极大的应用价值。
基因组水平检测细菌毒力相关的表型主要通过建立突变菌种库、评价突变菌株在动物模型中的生长情况来实现，现报道的毒力相关基因：分泌重复蛋白质（ERP）、溶血素（TlyA）、Virs蛋白质、过氧化氢酶—过氧化物酶（katG）、sigma因子家族（包括sigF）等。毒力相关基因的研究是搞清MTB致病性的有效途径。
目前尚无完整的脂类分析图谱。MTB至少释放5种不同的细胞壁的糖脂成分进入巨噬细胞内吞网络。这些成分的释放可影响细胞内及细胞间的生理过程。因此分枝杆菌脂类的研究对阐明分枝杆菌的致病机制至关重要。
四、非结核分枝杆菌
非结核分枝杆菌（nontuberculous mycobacteria，NTM）是于1865年由Villemin 发现的，早于结核分枝杆菌的发现。1887年Nocard 和Roux发现了鸟分枝杆菌。1954年Timpe和Runyon提出了NTM病的概念，从临床及基础上为NTM的研究奠定了基础。NTM在自然界广泛分布，包括致病性和非致病性NTM。致病性NTM是引起人类NTM病的病原体，而非致病菌占大多数。
（一）形态与染色
NTM与结核分枝杆菌、牛分枝杆菌和麻风分枝杆菌一样，抗酸染色阳性，但某些NTM形态有其特点。与结核分枝杆菌相比，堪萨斯分枝杆菌（Mycobacterium kansasii）、蟾蜍分枝杆菌菌体较长，呈长杆状，蟾蜍分枝杆菌可见丝状体。猿猴分枝杆菌、瘰疬分枝杆菌、鸟分枝杆菌、胞内分枝杆菌、马尔摩分枝杆菌（Mycobacterium malmoense）、亚洲分枝杆菌、嗜血分枝杆菌（Mycobacterium haemophilum）、偶然分枝杆菌、龟分枝杆菌或菌体较小，或呈多形性。猿猴分枝杆菌为短杆状、球杆状，也可见长杆状或丝状体；马尔摩分枝杆菌为短杆状，球状；亚洲分枝杆菌为球杆状；嗜血分枝杆菌为短杆状；偶然分枝杆菌长1～3μm，多呈球或短杆状；龟分枝杆菌呈从细长至短粗至球状的多形态。部分NTM的抗酸性不稳定，易丧失，尤以快生长菌突出，如龟分枝杆菌、脓肿分枝杆菌、偶然分枝杆菌在幼龄菌为抗酸性，5天后培养菌逐渐失去抗酸性。
（二）生长特性
NTM与结核分枝杆菌、牛分枝杆菌相比，一般发育较快，2～3周可见生长，尤其是Runyon Ⅳ群快速生长菌。但某些菌生长极为缓慢，如溃疡分枝杆菌，10～12周才形成菌落，嗜血分枝杆菌4～8周可见生长。传代培养时细菌生长比初代培养快，快速培养菌3天即生长。
分枝杆菌对温度的要求不同，如结核分枝杆菌、牛分枝杆菌只在37℃生长，28℃及45℃不生长，而绝大部分NTM在28℃和37℃均能生长。只有蟾蜍分枝杆菌在28℃不生长，鸟分枝杆菌、胞内分枝杆菌、蟾蜍分枝杆菌在45℃也能生长，溃疡分枝杆菌、海分枝杆菌在28℃生长，37℃生长受抑制。
在固体培养基上，分枝杆菌菌落形态分为R型和S型两种。结核分枝杆菌、牛分枝杆菌一般为R型，牛分枝杆菌亦可见S型。NTM以S型多见，也有R型者。RunyonⅡ、Ⅲ群中菌种绝大多数为S型，RunyonⅠ、Ⅳ群中依菌种不同分为R型和S型。
在液体培养基内结核分枝杆菌形成索条状生长，RunyonⅠ群亦有形成松散的索条状，其他NTM一般不形成索条状。
菌落的颜色是NTM鉴别的指标之一。结核分枝杆菌、牛分枝杆菌菌落呈灰白色或微黄色，许多NTM可产生黄色、橙黄色甚或微红色色素。
（三）生化反应
分枝杆菌不分解糖类，但各菌种代谢过程中产生的某些酶，如触酶（过氧化氢酶）、硝酸盐还原酶、酯酶、芳香硫酸酯酶和尿素酶等活性以及烟酸产量具有差异，利用各种NTM生化反应的差异可对分枝杆菌进行菌种鉴定。
（四）致病性
对人类致病的NTM有10余种，多为条件致病菌，其特点如下。
（1）通常对人类的致病性比结核分枝杆菌低。可与结核分枝杆菌发生混合感染，所造成的原发性疾病一般较局限，病灶小，进展缓慢。
（2）一般在机体免疫功能低下的情况下，继发或伴发于原有疾病。感染具有较强的机会性是此菌致病性的一个显著特点，往往在慢性阻塞性肺病者、老年人、恶性肿瘤、HIV/AIDS者，或血液透析、脏器移植术后、免疫抑制药以及肾上腺皮质激素治疗者体内发病。因此，多年来被称为机会或条件分枝杆菌。
（3）一般对抗结核药物多呈天然耐受，因而疾病往往迁延多年成为难治之症。
（4）HIV/AIDS感染NTM中最多见的是鸟-胞内分枝杆菌（MAC），还可见堪萨斯分枝杆菌、蟾蜍分枝杆菌、瘰疬分枝杆菌、苏加分枝杆菌、龟分枝杆菌、脓肿分枝杆菌及偶然分枝杆菌等，并常为播散性感染。
【思考题】
1. MTB菌体中含量最多的成分是什么？这些成分对MTB的致病有何影响？
2. NTM分几群？各有何生长特点？
（张灵霞）