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(一)发病原因
厌氧菌尚无公认的确切定义，通常认为这是一类只能在低氧分压的条件下生长，而在二氧化碳浓度为10%的空气中(含氧18%)无法在固体培养基表面生长的细菌。大多数厌氧菌不含过氧化氢酶(catalase)而无法降解过氧化氢，通常也无法破坏超氧化基团。但是，临床意义大的厌氧菌常含有少量超氧化歧化酶(SOD);并且，这些厌氧菌对氧的耐受程度和SOD的含量有关。按厌氧菌对氧的耐受程度的不同，可分为专性厌氧菌、兼性厌氧菌和微需氧厌氧菌。后者指那些在有氧环境中生长较差或不生长，但是在二氧化碳浓度低于10%的空气中或者无氧条件下生长较好的一类厌氧菌。厌氧菌包括有芽孢和无芽孢两类，后者亦能以芽孢的形式存在于体外。引起感染的常见致病性厌氧菌有下列几种。
1.革兰阴性杆菌
(1)类杆菌属(Bacteroides)：如脆弱类杆菌(B.fragilis)、口腔类杆菌(B.oralis)、腐蚀类杆菌(B.corrodens)、吉氏类杆菌(B.distasonis)、普通类杆菌(B.vulgatus)、多形类杆菌(B.thetaiotaomicron)、卵形类杆菌(B.ovatus)、解脲类杆菌(B.ureolyticus)和纤维类杆菌(B.gracilis)等。
(2)梭形杆菌属(Fusobacterium)：如核梭形杆菌(F.nucleatum)、坏死梭形杆菌(F.necrophorum)、易变梭形杆菌(F.varium)、致死梭形杆菌(F.mortiferum)等。
(3)卟啉单胞菌属(Porphyromonas)：如非解糖卟啉单胞菌(P.asaccharolytica)、牙髓卟啉单胞菌(P.endodontalis)、牙龈卟啉单胞菌(P.gingivalis)。
(4)普氏菌属(Prevotella)。
①产黑色素普氏菌：栖牙普氏菌(P.dentis)、中间普氏菌(P.intermedia)、洛氏普氏菌(P.loescheii)、产黑色普氏菌(P.melarinogenicus)、躯体普氏菌(P.copporis)和变黑普氏菌(P.nigrescens)等。
②非产黑色素普氏菌：口普氏菌(P.oris)、颊普氏菌(P.buccae)、口腔普氏菌组(P.oralisgroup)、二路普氏菌(P.bivia)、解糖胨普氏菌(P.disiens)等。
(5)嗜胆菌属(Bilophila)：如华德嗜胆菌(B.wadsworthia)。
(6)华德萨特菌(Sutterellawadsworthensis)。
2.革兰阳性球菌
(1)消化链球菌属(Peptostreptococcus)：如大消化链球菌(P.magnus)、厌氧消化链球菌(P.anaerobius)、中间型消化链球菌(P.intermedius)、微小消化链球菌(P.micros)、不解糖消化链球菌(P.acaccharolyticus)、普氏消化链球菌(P.prevotii)等。
(2)微需氧链球菌(Microaerophilicstreptococci)。
3.革兰阴性球菌主要有韦荣球菌属(Veillonella)等。
4.革兰阳性产芽孢杆菌主要为厌氧芽孢梭菌属(Clostridium)，如产气荚膜梭菌(C.perfringenes)、败毒梭菌(C.septicum)、诺维梭菌(C.novyi)、溶组织梭菌(C.histolyticum)、产芽孢梭菌(C.sporogenes)、索氏梭菌(C.sordellii)、破伤风梭菌(C.tetani)、肉毒梭菌(c.botulinum)、艰难梭菌(C.difficile)、多枝梭菌(C.ramosum)、双酶梭菌(C.bifermentans)、梭状样梭菌(C.clostridioforme)、谲诈梭菌(C.fallax)和无害梭菌(C.innocuum)等。
5.革兰阳性非产芽孢杆菌
(1)放线菌属(Actinomyces)：如衣氏放线菌(A.israelii)、奈氏放线菌(A.naeslundii)、溶齿放线菌(A.odontolyticus)、黏稠放线菌(A.viscosus)、纽氏放线菌(A.neuii)、麦氏放线菌(A.meyerii)、A.radingae和A.turicensis等。
(2)短棒菌苗属(Propionibacterium)：主要有痤疮短棒菌苗(P.acnes)和丙酸短棒菌苗(P.propionicum)等。
(3)乳酸杆菌属(Lactobacillus)。
(4)双歧杆菌属(Bifidobacterium)：如齿双歧杆菌(B.dentium)等。
(5)优(真)杆菌属(Eubacterium)：如迟缓优杆菌(E.lentum)、黏性优杆菌(E.limosum)、缠结优杆菌(E.nodatum)等。综上所述，厌氧菌感染中最常见的为下列五种菌群*：①脆弱类杆菌组(Bacteroidesfragilisgroup)，主要为脆弱类杆菌;②普氏菌和卟啉单胞菌;③核梭形杆菌;④消化链球菌;⑤产气荚膜梭菌和多枝梭菌。口腔、鼻腔、口咽、鼻咽隐藏着复杂的菌群，他们在不同的部位各不相同，通常称为微生态环境。唾液中的细菌含量约108/ml，其中一半为厌氧菌，主要是韦荣球菌。牙垢和牙周袋含厌氧菌1011～1012/g。在胃肠道中厌氧菌量自上而下递增，胃内仅含少量乳酸杆菌;回肠下端肠液含细菌约108/ml，其中厌氧和需氧菌数量相等;结肠中大便含细菌1011～1012/g，99.9%为厌氧菌，厌氧菌的种类繁多，包括消化链球菌、类杆菌、厌氧芽孢梭菌、双歧杆菌、真杆菌和乳酸杆菌等。在上呼吸道中较主要的致病厌氧菌为消化链球菌、梭杆菌和类杆菌等。在阴道和宫颈部细菌含量变化相当大，可在105～1011/ml之间波动，并受月经周期的影响。主要的厌氧菌为乳酸杆菌，而各种厌氧球菌、类杆菌、普氏菌和梭菌也较常见。皮肤含大量痤疮短棒菌苗，但会阴部皮肤和下肢的一些部位的皮肤有结肠菌群中的部分细菌，如类杆菌和梭状杆菌。需要指出的是，厌氧菌普遍存在于皮肤、口腔、鼻腔和咽部等暴露于空气的部位，分析其原因有两方面：①存在于这些部位的需氧菌和兼性厌氧菌消耗了氧;②牙缝、扁桃体隐窝和皮肤毛囊等部位氧化还原电势低，有利于组织内厌氧菌的繁殖。此外，分布在消化道不同部位的厌氧菌含量和类型存在很大差异。由于胃酸的存在，胃内的含菌量较少。肠蠕动使绝大多数细菌被送入下段肠道，因而可以解释小肠内菌量较少的现象。末端回肠和结肠的活动性相对较差，且氧化还原电势较低，所以细菌含量高，且99.9%是厌氧菌。由此可见，大量的厌氧菌分布在人体皮肤和黏膜表面。在一定条件下，厌氧菌即易入侵而引起感染，约2/3的厌氧菌感染为混合性。人体内正常菌群分布及不同部位厌氧菌的分布见表1，表2。
(二)发病机制
1.人体的防御功能完整的皮肤和黏膜是预防感染的天然屏障，抗体、补体系统、中性粒细胞和细胞免疫反应在预防厌氧菌感染中同样也具有相当重要的地位。某些革兰阴性厌氧杆菌可被血清抗体直接杀死。中性粒细胞可以通过氧化和非氧化机制杀灭厌氧菌。此外，厌氧菌可能更容易被巨噬细胞所杀灭。实验证实，在循环抗体和补体可防御和腹腔感染有关的菌血症，而T细胞可以防止脓肿形成。
2.厌氧菌的致病性与细菌的黏附、侵袭力、产生的毒素和酶，以及细菌表面成分等毒力因素相关。某些厌氧菌可借其毒素、荚膜、黏附因子(如菌毛可黏附宿主上皮细胞)、酶或代谢产物而使其致病力增高，如产气荚膜梭菌能产生多种强力的外毒素和侵袭性酶，并有荚膜，因而有强大的侵袭力，并可通过水解胞膜磷脂酰胆碱产生溶血、肌肉坏死等致死作用。某些菌株尚产生溶血素、弹力纤维素、明胶酶、脱氧核糖核酸酶等。革兰阴性厌氧杆菌和需氧菌相同，亦产生内毒素，某些还产生神经氨酸酶、纤溶酶、硫化氢、吲哚、氨和β-葡萄糖醛酸酶等。脆弱类杆菌胞壁上存在脂多糖(LPS)，但其LPS的核心多糖部分缺少2-酮基-3脱氧辛烷酸和庚糖，类脂部分缺少β-羟基肉豆蔻酸。由于此三者为内毒素的主要活性部分，故其LPS活性较一般革兰阴性杆菌为弱。脆弱类杆菌能产生β-内酰胺酶、肝素酶、透明质酸酶、DNA酶和神经氨酸酶等，此类酶与致病力密切相关，如β-内酰胺酶能降解β-内酰胺类抗生素，不仅可保护自身，同时可保护对β-内酰胺类抗生素敏感的共生菌，从而协同致病;肝素酶可降解肝素，促进凝血，易形成细菌栓子;透明质酸酶等能增强细菌的侵袭和播散能力。产黑色素普氏菌(Prevotellamelarinogenica)和其他一些厌氧菌菌株具高度蛋白质分解活性，对多种蛋白质，包括酪蛋白、纤维蛋白、胶原、免疫球蛋白等均有作用，能分解结缔组织建立厌氧病灶。能在血和渗出物中产生大量氨，后者能溶解黏膜上皮，因而是牙周病的诱发因素之一。韦荣球菌、双歧杆菌、真杆菌、短棒菌苗、乳酸杆菌等菌属为致病性较弱的条件致病菌。
3.厌氧菌感染的发病机制
(1)皮肤黏膜屏障功能破坏:如手术、外伤或某些疾病状态下。
(2)正常菌群定植位置的改变。
(3)厌氧菌的致病性和菌量。
(4)氧化还原电势降低(pH降低)：有利于组织内厌氧菌的繁殖。造成pH降低的原因主要为供血不足、组织坏死，或同时存在需氧菌或兼性厌氧菌。常见于影响血供的血管性疾病(包括动脉硬化)、恶性肿瘤(如淋巴组织增生性或邻近黏膜面的肿瘤等因易引起局部阻塞、缺血缺氧、组织坏死以及黏膜破损而有利于厌氧菌的繁殖)、冷冻、休克、水肿、外伤(特别是腹部、盆腔和牙齿的外伤)、外科操作(如拔牙等)、异物、产气菌的存在等情况。
(5)人体防御功能的下降：可见于某些病理情况下，此外，厌氧菌可进一步削弱体液免疫和细胞免疫功能。某些厌氧菌结合或消耗调理素，防止后者和非厌氧菌(包括耐氧厌氧菌、微需氧厌氧菌和兼性厌氧菌)结合，从而影响吞噬细胞对其吞噬作用。噬二氧化碳细胞菌属(Capnocytophaga)可引起可逆的获得性中性粒细胞趋化功能缺陷。体外实验证实，在特定条件下，厌氧菌可直接抑制中性粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞的功能。在低pH条件下，由类杆菌和其他革兰氏阴性厌氧杆菌产生的短链脂肪酸可抑制中性粒细胞的杀伤性。而且，脆弱类杆菌和腹膜巨噬细胞的相互作用可诱导其促凝活性;感染部位的纤维素沉积，使细菌清除减少。总之，除厌氧芽孢梭菌感染外，多数厌氧菌感染为内源性，且致病菌常为复数性，例如腹部感染平均存在五种不同细菌，其中三种为厌氧菌，两种为需氧或兼性厌氧菌。如前述，凡降低pH的情况均有利于厌氧菌感染的发生。同样，患有糖尿病、严重肝病肝硬化、尿毒症、血过氧化氢酶缺乏症、褥疮溃疡、人或动物咬伤、肢体坏疽等疾病，以及长期接受免疫抑制剂、氨基糖苷类抗生素、血过氧化氢酶缺乏症肾上腺皮质激素、抗代谢药物、放射治疗和器官移植等患者，发生厌氧菌感染的机会增加。