尽管有预防措施和宿主防御功能，但细菌感染性疾病经常发生。因此，快速、准确地作出病原学诊断，有助于制定正确的防治方案。根据临床症状与体征，采集合适的临床标本，进行细菌学和血清学检验，在确诊病因上极为重要。特异性防治是应用获得性免疫的原理，给机体注射病原微生物的抗原（包括类毒素）、抗原编码基因或特异性抗体血清等，使其获得特异性免疫力，以达到有效防治感染性疾病的目的。细菌感染性疾病的特异治疗主要是采用抗菌药物，但细菌的耐药性问题已日趋严重。

实验室诊断主要包括以检测致病菌及其抗原、产物或核酸为目的的细菌学诊断，以及检测患者血清中特异性抗体为目的的血清学诊断。

一、细菌学诊断

（一）标本采集

细菌感染性疾病的实验室检查结果主要取决于临床标本的质量、采集时间及方法、实验人员的技术熟练程度及经验。临床医生应该知道何时和怎样采取标本，需作哪些实验室检查，以及如何解释结果。为提高致病菌检出率，避免诊断错误或漏检，标本采集与送检过程应遵循下列原则：

1．严格执行无菌操作，尽量避免患者正常菌群或外界环境中杂菌污染标本。采取局部病变标本处，不可用消毒剂，必要时宜以无菌生理盐水冲洗，拭干后再取材。从呼吸道、消化道、泌尿生殖道、伤口或体表分离可疑致病菌时，应与其特定部位的正常菌群及临床表现一并加以考虑，因为目前内源性感染呈不断上升趋势。

2．根据致病菌在患者不同病期的体内分布和排出部位，采集不同的标本（表7-1）。例如流行性脑膜炎患者取脑脊液、血液或出血瘀斑；伤寒患者在病程第1～2周内取血液，第2～3周时可取粪便。尽可能采集病变明显部位的材料。

临床标本	常见病原菌
血液	金黄色葡萄球菌、肠球菌、肺炎链球菌、甲型链球菌、脑膜炎奈瑟菌、大肠埃希菌、肺炎克氏菌、铜绿假单胞菌、伤寒沙门菌、流感嗜血杆菌
咽拭子	A群溶血性链球菌、白喉棒状杆菌、百日咳鲍特菌
痰	结核分枝杆菌、肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克氏菌、铜绿假单胞菌、百日咳鲍特菌、嗜肺军团菌、流感嗜血杆菌、肺炎支原体
脑脊液	脑膜炎奈瑟菌、肺炎链球菌、流感嗜血杆菌、大肠埃希菌
粪便	志贺菌、沙门菌、空肠弯曲菌、大肠埃希菌、霍乱弧菌、副溶血弧菌、艰难梭菌、脆弱类杆菌
尿	大肠埃希菌、凝固酶阴性葡萄球菌、变形杆菌、肠杆菌、铜绿假单胞菌、肠球菌
生殖道分泌物	淋病奈瑟菌、沙眼衣原体、梅毒螺旋体、阴道加德纳菌、白假丝酵母菌
伤口及脓肿	金黄色葡萄球菌、A群溶血性链球菌、铜绿假单胞菌、大肠埃希菌、产气荚膜梭菌、脆弱类杆菌
胃窦和胃体粘膜	幽门螺杆菌

3．应在疾病早期和使用抗菌药物之前采集标本，否则可能需停药数天后采集，或者在分离培养时加入药物拮抗剂。

4．标本必须新鲜，采集后尽快送检，尤其是检测抵抗力弱的细菌。若不能立即送检，应将标本置于特殊的转运培养基中，低温保存，以减缓致病菌的死亡，阻止杂菌的过度生长。送检过程中，除不耐寒冷的脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌等要保温外，多数菌可冷藏送运。

（二）致病菌的检验程序

主要有直接涂片染色镜检、分离培养、生化试验、血清学试验等，有的尚需作动物试验等。细菌学快速诊断新技术主要有核酸杂交nucleic acid hybridization）和聚合酶链反应polymerase chain reaction, PCR）等。敏感性、特异性和检测效率是影响临床诊断程序选择的重要因素。（（

1．直接涂片染色镜检 直接涂片染色镜检法可在显微镜下直接观察致病菌的形态、大小、排列方式和染色特点。凡在形态和染色性上具有特征的致病菌，直接涂片染色后镜检有助于初步诊断。例如痰中查见抗酸性细长杆菌，脑脊液或淤血点中查到肾形成双排列的革兰阴性球菌，脓液中发现革兰阳性葡萄串状球菌，或咽喉假膜中有异染颗粒的棒状杆菌时，可分别初步诊断为结核分枝杆菌、脑膜炎奈瑟菌、葡萄球菌或白喉棒状杆菌。此外，尿沉渣中发现优势菌类，或长期腹泻患者粪便中发现革兰阳性球菌和真菌等优势菌，均有重要的诊断价值。在某些情况下，也可在直接涂片后，以特异性荧光抗体染色，在荧光显微镜下观察，若出现有发荧光的菌体就是欲检验的细菌。例如粪便中的志贺菌、霍乱弧菌，以及呼吸道标本中的嗜肺军团菌和百日咳鲍特菌等可用此技术快速检出。

染色或不染色标本的形态学检查法较为简便、快速、价廉，为临床检验所常用，特别是有的细菌尚不易进行人工培养，或培养时周期较长，只能通过直接涂片染色并结合临床确诊。但是，直接涂片镜检法的敏感性不及分离培养法。

2．分离培养 有很多种类的细菌在形态、排列方式和染色性上不能区分，需进行细菌的分离培养，这是确诊细菌感染性疾病最可靠的方法（金标准），并有助于选用抗菌药物及评价疗效。由于各种细菌的生物学特性有所差异，所采用的培养基和培养方法也不尽相同。

从无菌部位采取的血液、脑脊液等标本，可直接接种至营养丰富的液体或固体培养基；从正常菌群存在部位采取的标本，应接种至选择或鉴别培养基。接种后置37℃孵育，一般需氧菌经16～20小时大多可形成菌落（colony），厌氧菌和微需氧菌通常需2～3天才形成菌落。少数菌如布氏菌、结核分枝杆菌生长缓慢，分别需培养3～4周和4～8周才长成可见菌落。根据细菌所需要的营养、生长条件、菌落特征可作初步鉴别，确诊还需对纯培养物进行形态特征、生化试验和血清学试验鉴定。分离培养法的阳性率要比直接涂片镜检高，但需时较久。因此，遇白喉、气性坏疽等急性传染病时，可根据患者临床表现和直接涂片镜检结果作出初步诊断并及时治疗，不必等待分离培养报告，以免贻误治疗时间。

3．生化试验 细菌的代谢活动依靠一系列酶的催化作用。不同细菌具有不同的酶系，对营养物质的分解能力及其代谢产物不尽相同。检测细菌对各种基质（如糖类和蛋白质）的代谢作用和代谢产物的差异，借以区别和鉴定细菌，称之为细菌的生化试验（biochemical testing）。例如幽门螺杆菌产生极强的尿素酶，可分解尿素产生氨，使培养液呈碱性，pH指示剂则改变颜色。生化试验对菌体形态、革兰染色反应和菌落特征相同或相似的细菌（如肠道杆菌）的鉴定尤为重要。

现代临床细菌学已普遍采用微量、快速、半自动化或自动化的细菌生化鉴定和细菌药敏分析系统，使细菌检出水平明显提高，所需时间大为缩短，推进了相关标本鉴定的准确性与时效性。其中，VITEK-AMS系统可鉴定细菌和真菌200～300多种及近100种不同抗菌药物的敏感性测试。细菌鉴定原理是根据不同细菌的理化性质不同，采用光电比色法，测定细菌分解底物导致pH改变而产生的不同颜色，来判断反应的结果。

4．血清学试验 在许多情况下，难以从患者的临床标本中分离出致病菌，特别是在发病早期已用抗生素等药物治疗过的患者，因致病菌的生长被抑制或杀死，可明显影响致病菌的检出率。但是，采用血清学试验serological testing），即用含有已知的特异性抗体的免疫血清，可快速、准确地检出临床标本中极微量的致病菌特异抗原，亦可鉴定分离培养出的未知纯种细菌，并可确定致病菌的种或型，有助于确定病因。常用方法有凝集试验（如玻片凝集试验、协同凝集试验、乳胶凝集试验、反向间接血凝试验）、免疫荧光技术、酶联免疫吸附（ELISA）等。（

5．动物试验 利用动物实验，可进行致病菌的分离与鉴定、细菌毒力的检测等。常用实验动物有小鼠、豚鼠和家兔等。应根据实验目的，选用一定体重或年龄的高度易感性的健康动物。接种途径有注射（皮内、皮下、腹腔、肌肉、静脉、脑内）和灌胃等。接种后应仔细观察动物的食量、精神状态和局部变化等。若动物出现特有的症状或死亡，应立即解剖，检查病变，或作细菌分离培养，证实由何种致病菌所致。动物实验一般不作为常规细菌学诊断。

6．基因诊断技术 核酸杂交和PCR技术不需分离培养，只需检测标本中致病菌的特异性核酸片段，即可鉴定出致病菌，具有特异性强、敏感度高、快速等特点，尤其适用于检测难以或不能培养的致病菌（如梅毒螺旋体），以及培养时间较长或培养条件苛刻的致病菌（如立克次体、衣原体、结核分枝杆菌、幽门螺杆菌、空肠弯曲菌、嗜肺军团菌和无芽胞厌氧菌等）。

（1）核酸杂交技术：原理是应用放射性核素或生物素、地高辛、辣根过氧化物酶、荧光素等非放射性物质标记的已知序列单链核酸（如16SrRNA编码基因中的保守序列）作为探针（probe），在一定条件下，根据碱基配对原则，与待测标本的同源或部分同源核酸单链退火，形成双链杂交体。然后，通过杂交信号的检测，鉴定临床标本（如血清、尿、粪便或活检组织）中有无相应的病原体特异基因。

核酸杂交过程可在溶液中进行（液相杂交），也可使探针DNA结合到固相载体（如硝酸纤维膜）上，或使组织中DNA双链打开，然后进行杂交（固相杂交）。固相核酸杂交较为常用，有原位杂交（in situ hybridization）、斑点杂交（dot blot）、Southern印迹、Northern印迹等。核酸杂交可直接检出标本中的致病菌，不受标本中的杂质干扰，对尚不能或难分离培养的致病菌尤为适用，亦可同时检出多种致病菌。

（2）PCR技术：是一种体外扩增特异性DNA片段的技术，具有快速、灵敏度高和特异性强等特点。其基本步骤是，从标本中提取DNA作为扩增模板，选用一对人工合成的特异寡核苷酸作为引物，在热稳定DNA聚合酶作用下，经不同温度的变性、退火、延伸，多次循环后，即可在数小时内获得数百万个特异性DNA序列的拷贝。扩增产物作琼脂糖凝胶电泳和溴乙锭染色后，即可确定要扩增的目的DNA存在与否。若需进一步鉴定，可从凝胶中分离和回收PCR产物，再用标记的特异探针确定，或直接测序分析。目前，PCR技术和由此发展而来的逆转录PCR（reverse transcriptase PCR, RT-PCR）、定量实时荧光PCR（real-time PCR）等技术已广泛用于感染性疾病的基因诊断。

（3）DNA芯片（DNA array）技术：又称基因芯片（gene chip）技术，由核酸杂交技术衍生而来。其基本原理是：首先，将大量的特异寡核苷酸探针有序地、高密度地点布并固定在硅片、玻片等固相支持物上，组成DNA微点阵（microarray），即DNA芯片；然后，抽提待检样本中的DNA或mRNA，用荧光染料标记后，与DNA芯片上的探针杂交，应用激光共聚焦显微扫描技术，记录杂交结果；最后，应用分析软件，对杂交位点及其信号强弱进行分析，找出差异表达的基因，判别标本中的特异性致病菌。应用致病菌基因组、耐药基因、毒力基因等重要基因的芯片，通过单一杂交即可完成致病菌的基因分型与菌种鉴定、耐药性快速诊断、致病菌与非致病菌鉴定等，为临床治疗提供可靠的理论依据。该技术可将许多不同类型的探针同时固定于一张芯片上，一次可对样品中可能存在的多种致病菌进行系统检测分析。

二、血清学诊断（serological diagnosis）

人体受到致病菌感染后，免疫系统可发生免疫应答而产生特异性抗体。抗体的量常随感染过程而增多，表现为效价（titer）或称滴度的升高。因此，采用已知的细菌或其特异性抗原，检测患者血清或其他体液中有无相应特异性抗体及其效价的动态变化，可作为某些传染病的辅助诊断。一般采取患者的血清进行试验，故这类方法通常称为血清学诊断。血清学诊断主要适用于抗原性较强、生化试验不易区别、难以培养或不能培养的致病菌，以及病程较长的感染性疾病。

在血清学诊断中，最好采取患者急性期和恢复期双份血清标本。因为在传染病流行区内，患者血清中出现某种抗体，除患有与该抗体相应的疾病外，亦可因受过该菌隐性感染或近期预防接种所致。因此，必须有抗体效价明显高于健康人群的水平或随病程递增才有诊断价值。当恢复期的抗体效价比急性期升高≥4倍时，即可区别既往感染或现症感染。若患者在疾病早期应用抗菌药物，致病菌在体内繁殖不多，抗体效价可以无明显升高。可见，细菌学诊断和血清学诊断在细菌感染的确立上是互为辅助的。

常用于细菌性感染的血清学诊断方法列于表7-2。其中，酶联免疫吸附试验（ELISA）比细菌分离培养快速，而且灵敏度高、特异性较强，已有各种商品化试剂盒可自动化检测大量标本，有逐渐替代其他血清学诊断方法之势。已广泛应用于流行病学调查和多种病原体的抗原、相应抗体、可溶性毒素等检测，尤其是对病毒感染的诊断更为适合。

人工免疫包括人工主动免疫（artificial active immunization）和人工被动免疫（artificial passive immunization）（表7-3），是预防细菌感染的有效措施。人工主动免疫方法通常称为预防接种prophylactic inoculation）或疫苗接种vaccination）。人工被动免疫主要用于急性传染病的治疗或紧急预防。（（

一、人工主动免疫

人工主动免疫是将疫苗vaccine）接种于人体，使之产生获得性免疫力的一种防治微生物感染的措施。疫苗接种可有效地降低感染性疾病的发生率和死亡率。传统的疫苗主要有灭活疫苗、减毒活疫苗和类毒素，但对于某些抗原性弱且易于发生免疫逃避的病原体，传统疫苗往往难以获得有效的免疫应答及保护性。对于一些免疫保护机制不清、可能诱导免疫病理反应和不易培养的病原体，则难以用传统方法生产疫苗。（

现代疫苗学的发展策略主要有：①将病原微生物保护性抗原基因克隆到合适的载体，再导入适宜的表达系统中表达，制成亚单位疫苗；②选择缺失基因的减毒病原体（如卡介苗）、非致病性病毒（如腺病毒、金丝雀痘病毒）或人体生理性细菌（如乳杆菌）等作为载体，插入致病菌抗原基因或导入携带致病菌抗原基因的重组质粒，构建成活载体疫苗，高效表达目的抗原以刺激宿主免疫系统；③预防多种疾病、接种次数少的多价抗原联合疫苗；④利用质粒DNA诱导免疫应答的核酸疫苗；⑤疫苗的免疫增强物及对免疫系统的调节；⑥特定免疫原或免疫调节剂投递的新型微粒载体系统。因此，疫苗的形式从过去较单一的灭活疫苗、减毒活疫苗，发展到现代的基因工程重组蛋白质疫苗、化学合成多肽疫苗（包括表位疫苗）及核酸疫苗等新型疫苗；疫苗的功能从预防发展到预防与治疗。疫苗总的发展趋势是增强免疫效果，简化接种程序。

（一）灭活疫苗（inactivated vaccine）

选用免疫原性强的病原体，经人工大量培养后，用理化方法杀死，但仍保留抗原性而制成的生物制品，称之为灭活疫苗。常用的灭活疫苗有百日咳、伤寒、霍乱、钩端螺旋体病、斑疹伤寒、Q热、鼠疫等疫苗。灭活疫苗制造工艺相对简单，免疫原性稳定性高，易于制备多价疫苗，疫苗安全性高，易于保存，一般4℃可保存1 年左右。缺点主要是：①接种剂量大；②注射局部和全身的不良反应较大；③免疫维持时间短，需接种多次。为减少接种手续，可将不同种类的死疫苗适当混合组成联合疫苗，例如伤寒和副伤寒甲、乙混合的三联疫苗，多个型别钩端螺旋体组成的多价钩端螺旋体疫苗等；④灭活疫苗不能模拟病原体在宿主中的自然感染过程，主要刺激宿主产生体液免疫，粘膜免疫和细胞免疫应答不强。

（二）减毒活疫苗（live-attenuated vaccine）

从自然界发掘，或通过人工培育筛选，或通过基因突变或重组，将病原体的毒力降低到足以产生模拟自然发生隐性感染，诱发理想的免疫应答而又不产生临床症状的疫苗，称之为减毒活疫苗。例如，牛结核分枝杆菌在人工培养基上经13年230次传代后获得的卡介苗（BCG）。

与灭活疫苗相比，减毒活疫苗的最大优点是：能模拟自然感染过程，诱发全面、稳定、持久的体液免疫、细胞免疫和粘膜免疫应答，不需要佐剂；剂量较小，免疫力持久，一般只需接种1次，即可达到预防目的；可采用口服、喷鼻或气雾途径免疫，避免一些因注射免疫而引起的局部反应或合并征。活疫苗的缺点是：存在毒力回复突变危险；需冷藏保存，且保存期短，但此不足可用冻干法改进剂型来克服。免疫缺陷者和孕妇一般不宜接受活疫苗接种。

（三）亚单位疫苗（subunit vaccine）

亚单位疫苗是指不含病原体核酸，仅含能诱发宿主产生中和抗体的微生物蛋白或表面抗原的疫苗。其突出优点是已除去病原体中不能激发机体保护性免疫和对宿主有害的部分，只保留有效的免疫原成分，因而免疫作用明显增强而稳定，可消除减毒活疫苗的回复突变和灭活疫苗的感染性复活作用，对机体引起的不良反应越来越小。亚单位疫苗可分为：

1．非重组的亚单位疫苗 是由单个蛋白或寡糖组成的疫苗，采用化学方法将这些免疫原物质予以抽取、纯化。例如肺炎链球菌、脑膜炎奈瑟菌、流感嗜血杆菌的主要保护性免疫原是荚膜多糖，白喉棒状杆菌和破伤风梭菌是外毒素；钩端螺旋体和疏螺旋体是外膜蛋白等。荚膜多糖疫苗的免疫原性较弱，需与佐剂或免疫原性强的抗原（如破伤风类毒素、白喉类毒素）等结合成偶联疫苗（conjugate vaccine），以增强多糖免疫原的应答反应。细菌外毒素经0.3%～0.4%甲醛处理后，失去毒性但仍保持免疫原性，成为类毒素（toxoid）。加入适量磷酸铝或氢氧化铝等吸附型佐剂则成为精制的类毒素。它们在机体内吸收缓慢、能较长时间刺激机体，可以增强免疫效果，诱导机体产生抗毒素。常用的白百破三联疫苗是将灭活的百日咳鲍特菌与白喉、破伤风两种类毒素混合而成。优点是不仅可减少接种次数，且百日咳鲍特菌是有效的佐剂，能增强白喉和破伤风类毒素的免疫效果。

2．基因重组亚单位疫苗 是将病原体保护性抗原基因克隆至载体质粒，在合适的表达系统（如大肠埃希菌、毕氏酵母菌）中获得高效表达，将免疫原分离纯化而制成的疫苗。最成功的是乙型肝炎基因工程疫苗。近年来，以微生物基因组学为平台，应用生物信息学、蛋白组学和体内表达技术（in vivo expression technology）等，预测和寻找致病菌毒力或毒力相关抗原、分泌蛋白抗原和外膜蛋白抗原等，对上述抗原的编码基因进行高通量表达，再对纯化重组蛋白进行体外和体内免疫学分析，筛选出有效的保护性抗原，可大大加快疫苗的研究进程。此外，采用细菌表面展示技术（surface display in bacteria），将外源性抗原肽或蛋白与细菌表面的细胞壁蛋白或外膜蛋白融合，以正确的构象和方向插入并锚定在细胞壁或外膜表面，可构建成重组亚单位疫苗。

（四）核酸疫苗（nucleic acid vaccine）

核酸疫苗，又称DNA疫苗（DNA vaccine）或基因疫苗（gene vaccine），是指将病原体保护性抗原基因片段克隆到真核表达质粒上，然后直接导入宿主体内，以持续表达目的免疫原，进而诱发保护性体液免疫和细胞免疫的新型疫苗。核酸疫苗与传统疫苗的最大差异在于所使用抗原类型的不同。传统疫苗一般是灭活或减毒活病原体，或病原体的亚单位蛋白。核酸疫苗仅仅是病原体某种抗原的基因片段，直接在宿主体细胞内完成表达和后加工，可提供与天然构象极为接近的目的蛋白，提呈给宿主免疫系统，与自然感染过程相似。因此，核酸疫苗兼有重组亚单位疫苗的安全性和减毒活疫苗诱导全方位免疫应答的高效力。核酸疫苗可在机体内不断翻译表达，较长时间维持较高的蛋白水平，免疫具有连续性，一次接种可获得长期或终身免疫力。目前，对核酸疫苗的确切作用机制，以及接种人体的安全性等问题正在继续深入研究之中。

（五）转基因植物疫苗（plant vaccine）

转基因植物疫苗，又称植物疫苗，是指将有效免疫原编码基因导入植物细胞并在其中表达和积累，人食用已表达目的抗原的转基因植物后，可诱发宿主产生特异性免疫应答的新型疫苗。已尝试用于多种重组疫苗的研制，有一定的应用前景。转基因植物生产疫苗有两种方法：一是建立稳定的整合抗原基因的表达植株，并可通过无性或有性繁殖生产大量的转基因植物；二是建立瞬时表达植株，如用烟草花叶病毒作为表达载体转染植物细胞，目的抗原随病毒在植物细胞内复制增殖而得以高效表达。

（六）治疗性疫苗（therapeutic vaccine）

早在20世纪初期，Wright等尝试采用灭活疫苗治疗慢性细菌性疾病，如葡萄球菌性皮肤病和慢性淋病，取得较好的效果。但是，随着抗生素的问世和迅速发展，治疗性疫苗用于传染病治疗的研究进入低潮。近年来，由于对病原微生物的致病机制和机体抗感染免疫应答的认识不断加深，以及耐药菌感染日益严重，治疗性疫苗重新受到关注。

预防性疫苗的接种对象是健康人群，一般为微生物的保护性抗原，成分较单纯，主要用于免疫预防作用，对机体无明显的病理损伤，使用安全可靠，已在世界范围内广泛用于传染病的预防接种。治疗性疫苗的接种对象是持续性感染患者或带菌者，其组分不像预防性疫苗那样单纯，可根据需要进行组合和调整，如用微生物抗原基因与不同细胞因子基因组成并表达的嵌合性疫苗。治疗性疫苗旨在打破机体的免疫耐受，提高对病原体特异性免疫应答水平，故特别强调佐剂的选用。治疗性疫苗可用于慢性感染性疾病、肿瘤和过敏性疾病的治疗。由于治疗性疫苗属于免疫治疗，可能伴有免疫损伤而有一定的不良反应。

二、人工被动免疫

当宿主已受感染，采用人工主动免疫已为时过晚，此时宜行人工被动免疫。人工被动免疫是注射含有特异性抗体的免疫血清、纯化免疫球蛋白、细胞因子或致敏的免疫细胞等，使机体立即获得特异性免疫，因而作用及时。但这些免疫物质不是患者自己产生的，故维持时间不长（表7-3）。

（一）抗毒素（antitoxin）

一般用细菌类毒素或外毒素多次免疫马，待马产生高效价抗毒素后采血，分离出血清并提取其免疫球蛋白，精制成抗毒素制剂。抗毒素能中和相应的外毒素，阻断其毒性作用。目前，我国的白喉、破伤风和肉毒中毒的抗毒素均用马来制造，因而使用这种异种抗毒素时，应避免Ⅰ型超敏反应的发生。注射前务必先做皮肤试验，必要时可采用脱敏疗法。应用人源性免疫球蛋白可避免发生超敏反应。此外，外毒素毒性强，与靶细胞的结合为不可逆的，故抗毒素只能中和游离的外毒素，用抗毒素作人工被动免疫时，应尽可能早期、足量注射。

（二）抗菌免疫血清（antibacterial immune serum）

抗菌免疫血清是指用细菌免疫动物而制成的含有特异性抗体的血清。曾用于治疗肺炎链球菌、鼠疫耶氏菌、炭疽芽胞杆菌、百日咳鲍特菌等细菌感染性疾病。自磺胺类和抗生素等抗菌药物问世后，因抗菌免疫血清制备较繁、菌型又复杂，以及异种血清可能引发超敏反应等，目前已基本淘汰。只是某些多重耐药菌（如铜绿假单胞菌）感染时，仍可考虑抗菌血清治疗。

（三）免疫球蛋白（immunoglobulin）

免疫球蛋白包括胎盘丙种球蛋白placetal gamma globulin）和血清丙种球蛋白serum gamma globulin），前者是从健康产妇的胎盘和婴儿脐带血中提取而制成，后者是从正常成人血清中提取的。因大多数成人经历过多种常见致病菌的隐性感染及疫苗接种，有的曾患过某些传染病，故其血清中含有抗多种病原体的特异性抗体。这种制剂源自人血清球蛋白，对患者虽有同种抗原问题存在，但由于免疫原性较弱，一般不会发生超敏反应。免疫球蛋白主要用于麻疹、甲型肝炎、脊髓灰质炎等病毒性疾病的紧急预防，也可治疗丙种球蛋白缺乏症患者，以及经长期化疗或放疗的肿瘤患者，以预防常见致病菌的感染。因这类制剂不是专门针对某一特定病原体的特异性抗体，故其免疫效果不如高效价的特异性免疫球蛋白。（（

（四）细胞因子制剂(cytokine)

参与细胞免疫的有关细胞和细胞因子较多，相互间的调控关系复杂。因此，细胞因子制剂是近年来研制的新型免疫治疗剂，但在抗细菌感染免疫中的应用不多，主要是用于一些病毒感染性疾病。常用的有转移因子transfer factor, TF）、干扰素、IL-2等。（

1941年青霉素投入临床使用，细菌感染性疾病的治疗从此进入抗生素时代。到了20世纪80年代，越来越多的细菌对抗生素产生耐药性，抗菌治疗面临严重问题。了解抗菌药物的杀菌机制和细菌耐药性的产生机制，有助于正确地使用抗菌药物和指导开发新型抗菌药物，控制细菌耐药性的产生和扩散。

一、抗菌药物杀菌机制

临床应用的抗菌药物包括抗生素antibiotic）和化学合成抗菌药物。抗生素是某些微生物在代谢过程中产生的一类抗菌物质，极微量即能选择性地抑制或杀死某些病原微生物。抗生素大多由放线菌和丝状真菌产生。在抗生素母核中加入不同侧链或通过母核结构改造而获得的为半合成抗生素，完全化学合成的为化学合成抗菌药物。抗菌药物的杀菌机制主要包括（图7-1）：（

图7-1 抗菌药物作用靶位

（一）阻碍细胞壁的形成

肽聚糖是细菌细胞壁的主要组份。许多抗菌药物能干扰肽聚糖的合成，使细菌不能合成完整的细胞壁，可导致细菌死亡。其中糖肽类抗生素，如万古霉素（vancomycin）和替考拉宁（teicoplanin），可与UDP-胞壁酰五肽末端的D-Ala-D-Ala结合，形成复合物，可能抑制肽聚糖链延伸或肽链交联；β-内酰胺类抗生素能与细菌竞争性抑制参与肽聚糖合成所需的转肽酶和羧肽酶等，抑制四肽侧链上D-Ala与五肽交联桥之间的联结或侧链直接相连。被β-内酰胺类抑制的酶具有与青霉素结合的能力，故称之为青霉素结合蛋白。

β-内酰胺类抗生素含有一个β-内酰胺环，主要种类有：①青霉素类：如青霉素G（penicillin G）、甲氧西林（methicillin）、氨苄西林（ampicillin）、阿莫西林（amoxicillin）、哌拉西林（piperacillin）等；②头孢菌素类：包括第一代如头孢拉定（cefradine）、第二代如头孢克洛（cefaclor）、第三代如头孢他啶（ceftazidime）、头孢曲松（ceftriaxone）和第四代如头孢匹罗（cefpirome）头孢菌素；③单环β-内酰胺类：如氨曲南（aztreonam）；④碳青霉烯类：如亚胺培南（imipenem）、比阿培南（biapenem）；⑤头霉素：如头孢西丁（cefoxitin）、头孢美唑（cefmetazol）。

（二）抑制蛋白质的合成

细菌核糖体由50S和30S亚基组成，许多抗菌药物能干扰细菌核糖体的功能，抑制蛋白质合成，使细菌丧失生长繁殖的物质基础，导致细菌死亡。主要种类有：①氨基糖苷类：如链霉素（streptomycin）、庆大霉素（gentamicin）、妥布霉素（tobramycin）、阿米卡星（amikacin）、地贝卡星（dibekacin）等，其杀菌机制主要是与核糖体30S亚基不可逆地结合，将已接上的甲酰蛋氨酰-tRNA解离，抑制蛋白质合成起始过程；亦可阻止核糖体与释放因子结合，阻断蛋白质的释放；②四环素类：如四环素（tetracycline）、多西环素（doxycycline）、替加环素（tigecycline），可特异性地与核糖体30S亚基A位结合，影响蛋白质合成初始阶段和释放；③大环内酯类：如红霉素（erythromycin）、螺旋霉素（spiramycin）、克拉霉素（clarithromycin）、阿齐霉素（azithromycin），可与核糖体50S亚基结合，阻断转肽作用和mRNA位移，故而抑制蛋白质合成；④林可霉素（lincomycin）和克林霉素（clindamycin）：抗菌机制与大环内酯类相似；⑤氯霉素（chloramphenicol）：可与核糖体50S亚基结合，使肽链延伸受阻。

（三）抑制核酸的合成

主要药物有：①喹诺酮类：如诺氟沙星（norfloxacin）、环丙沙星（ciprofloxacin）、氧氟沙星（ofloxacin）、吉米沙星（gemifloxacin）等，通过与DNA解旋酶-DNA复合体相结合，抑制DNA的断裂-重接循环，干扰DNA双螺旋形成，阻碍遗传信息的复制，发挥杀菌作用；②利福霉素类：如利福平（rifampicin）、利福布丁（rifabutin）等，可与细菌的DNA依赖性RNA多聚酶β亚单位结合，抑制mRNA的合成；③磺胺类药物：如磺胺甲噁唑（sulfamethoxazole，SMZ），通过阻断核苷酸前体物质四氢叶酸的合成，抑制核酸的合成；④硝基咪唑类：如甲硝唑（metronidazole），产生中介化合物，引起DNA链断裂，干扰DNA复制。

（四）影响细胞膜的功能

细菌细胞膜具有选择性屏障作用，并具有多种酶系统，参与生化代谢过程。多粘菌素（ploymycin）作用于革兰阴性杆菌的磷脂，使细胞膜受损，细胞浆内容物漏出，引起细菌死亡。

二、细菌耐药性

细菌耐药性（bacterial resistance）可分为：①固有耐药(intrinsic resistance)：代代相传的天然耐药性；②获得性耐药(acquired resistance)：是指致病菌因各种不同原因对抗菌药物产生了抵抗力，即由原来敏感变为不敏感，致使疗效降低或治疗失败。获得性耐药产生的分子机制有基因突变和耐药基因转移，后者可通过质粒（plasmid）、转座子（transposon）和整合子（integron）所介导。多重耐药性（multiple-drug resistance，MDR）是指细菌同时对多种作用机制不同（或结构完全各异）的抗菌药物具有耐性。

（一）临床常见的耐药菌

1．金黄色葡萄球菌 20世纪50年代最早出现耐青霉素金黄色葡萄球菌。随着耐酶青霉素和头孢菌素的广泛应用，60年代出现耐甲氧西林金黄色葡萄球菌methicillin resistant S.aureus, MRSA）。目前MRSA检出率占全部金黄色葡萄球菌分离株的20%～50%。有些MRSA菌株对几乎所有常用β-内酰胺类耐药，仅万古霉素有效。2002年，在美国发现万古霉素耐药金黄色葡萄球菌（vancomycin resistant S.aureus, VRSA）。（

2．革兰阴性杆菌 主要包括大肠埃希菌、肺炎克氏菌、铜绿假单胞菌、阴沟肠杆菌、粘质沙雷菌、不动杆菌、嗜麦芽黄单胞菌等，其中最为重要的是产超广谱β-内酰胺酶（extended-spectrum β-lactamase, ESBL）、AmpC酶（ampicillin cephamycinase, AmpC）、金属β-内酰胺酶（metallo-β-lactamase, MBL）和多重耐药的菌株。ESBL能灭活青霉素类、第一至第三代头孢菌素和单环β-内酰胺类，仅对头霉素和碳青霉烯类敏感。在重症监护病房（ICU），革兰阴性杆菌的耐药性问题尤为突出。

3．肠球菌 1987年，在英国最先发现耐万古霉素肠球菌（vancomycin resistant enterococcus, VRE）。VRE常呈多重耐药性，已在全球蔓延，暴发流行多发生在ICU，患者病死率高。

4．结核分枝杆菌 多重耐药结核分枝杆菌（MDR-TB，通常指至少耐异烟肼和利福平）检出率高。随着艾滋病的蔓延和流动人口的增加，多重耐药结核分枝杆菌的发生及传播将更为严重。

5．肺炎链球菌 20世纪40年代，肺炎链球菌对最常用的青霉素高度敏感。70年代末发现高水平青霉素耐药株（penicillin resistant S.pneumoniae, PRSP）。近年来，PRSP（包括中度敏感菌株）检出率呈明显上升趋势，在多个国家已超过10%，

6．流感嗜血杆菌 20世纪70年代初，氨苄西林取代氯霉素和四环素成为治疗流感嗜血杆菌感染的首选药物。近20多年来，氨苄西林耐药流感嗜血杆菌检出率逐年增加，遍布全球。

7．淋病奈瑟菌 青霉素一直是治疗淋病的首选药物，但到20世纪70年代中期，发现产青霉素酶的淋病奈瑟菌（penicillinase-producing N.gonorrhoeae, PPNG）。80年代又出现不产青霉素酶的染色体介导的青霉素和四环素耐药菌株。PPNG流行率最高的是东南亚。由于淋病奈瑟菌对青霉素和四环素出现耐药性，使得在治疗不复杂的淋病时不得不选用广谱头孢菌素和诺氟沙星等。

8．志贺菌属 1959年在日本发现多重耐药痢疾志贺菌感染暴发。1990年，布隆迪暴发流行的痢疾志贺菌对该国所有口服抗生素均呈耐药。志贺菌对以前常用的呋喃唑酮、庆大霉素、氨苄西林、氯霉素、磺胺甲噁唑/甲氧苄啶的耐药率呈逐年上升趋势。

（二）耐药的生化机制

细菌对某一抗菌药物可能存在多种耐药机制。

1．灭活作用 这是细菌产生耐药性的最重要方式。细菌被诱导产生灭活酶，通过修饰或水解作用破坏抗生素，使之转化为无活性的衍生物。常见的灭活酶有β-内酰胺酶、超广谱β-内酰胺酶、氨基糖苷类修饰酶（乙酰转移酶、磷酸转移酶、核苷酸转移酶）、红霉素酯酶和氯霉素乙酰转移酶等。β-内酰胺酶可破坏β-内酰胺环而使β-内酰胺类的活性失去或减低，这是大多数致病菌耐β-内酰胺类的主要机制。氨基糖苷类修饰酶能将氨基糖苷类抗生素的游离氨基乙酰化，将游离羟基磷酸化、核苷化，使药物不易进入菌体内，也不易与细菌内靶位-核糖体30S亚基结合，从而失去抑制蛋白质合成的能力。

2．靶位改变 细菌通过产生诱导酶对抗生素的作用靶位进行化学修饰，或通过基因突变造成靶位改变，使抗菌药物不能与靶位结合或亲和力下降，失去杀菌作用。例如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）能产生一种新的青霉素结合蛋白PBP-2＇（或PBP2a），对所有β-内酰胺类具有低亲和性。在β-内酰胺类抗生素存在的条件下，虽然该菌正常的5种PBP被抑制，不能发挥正常生理功能，但PBB-2＇不被抑制，可作为转肽酶等完成细胞壁的合成，故该菌对β-内酰胺类从敏感转呈耐药。又如核糖体30S亚基S12蛋白发生构象变化，链霉素失去结合受体而不能发挥抑菌作用。

3．减少药物吸收 由于细胞壁的有效屏障或细胞膜通透性的改变，阻止药物吸收，使抗生素难以或无法进入菌体内发挥作用。例如分枝杆菌的细胞壁存在异常紧密的结构，通透性极低；铜绿假单胞菌外膜上由孔蛋白构成的蛋白通道较特殊，通透能力比大肠埃希菌低100多倍，加之生物膜的形成而使抗菌药物不易进入菌体内，故分枝杆菌和铜绿假单胞菌对众多的抗菌药物呈现明显的多重耐药性。此外，在接触抗生素后，细菌可改变外膜孔蛋白的组成、关闭孔蛋白或减少其数量（如OmpF和OmpC的表达减少），降低外膜通透性，产生耐药性。例如，鼠伤寒沙门菌因缺乏蛋白通道而产生多重耐药性。

4．增加药物排出 细菌具有能量依赖性的主动外排系统，可将不同种类的抗生素同时泵出体外，使菌体内的抗生素浓度明显降低，不足以杀死细菌。这是细菌产生多重耐药性的主要原因。主动外排系统通常由外排转运蛋白、外膜通道蛋白和连接蛋白（或辅助蛋白）组成。

（三）抗菌药物应用与耐药性的产生

细菌可通过基因突变或“耐药基因”转移而成为耐药菌株，但耐药菌株在菌群中仅占极少部分，在自然环境下难以与占有压倒优势的敏感菌竞争，其生长规模必然受到正常菌群的拮抗。然而，抗生素的广泛应用提供了对耐药突变株的选择环境。例如当给患者长期使用抗生素，尤其是广谱抗生素时，正常菌群中敏感菌株将迅速被抑制或“淘汰”，使得患者对医院流行的耐药菌株变得更加易感，耐药菌株乘机侵入并大量繁殖成为新的优势菌，最终取代敏感菌株的地位。可见，抗生素在耐药菌产生过程中起到筛选作用。

细菌耐药性的产生与变迁与临床上抗生素广泛或过度应用有绝对关系。医院是抗生素使用集中的地方，医院内的细菌耐药检出率明显高于社区。对于同一种细菌，医院内分离株耐药性较强和较广谱。对某一特定药物耐药率的波动与医院抗生素使用规定的变化密切相关。在绝大多数病历，在致病菌及其药敏结果出来前已开始凭经验选择用药，待药敏报告再作调整，而有的可能始终无药敏结果。从某种意义上讲，这是细菌产生耐药性的主要原因。此外，一些医生不顾抗菌药物使用限制的有关规定，继续开出过量或不适当的抗菌药物。在很多发展中国家，许多抗生素不需处方随便可以买到，无指征滥用现象严重。

耐药菌株产生和扩散速度还与兽医学、畜牧业、农业和水产养殖泛用抗生素有密切关系。畜牧业长期大量应用亚治疗量抗生素作为生长促进剂，必然导致动物体内耐药菌的出现。动物耐药菌可将耐药基因传递给人类致病菌，导致耐药性不断扩散。

（四）控制细菌耐药性的策略

1．科学合理用药 防止耐药菌株的产生 近年来，根据耐药性变迁特点，通过限制某些抗生素的应用或改变抗生素的应用种类，有计划地定期或划区停用某种抗生素，或循环使用抗生素，对遏制细菌耐药性已显示出良好的前景。合理用药包括以下几个方面：

（1）严格掌握抗菌药物应用的适应证：病毒性感染和发热原因不明者，除并发细菌感染外，不宜轻易采用抗菌药物。但对病情危重者，抗生素的使用可适当放宽。

（2）正确选择抗菌药物和配伍：在使用抗生素前，除危重患者外，原则上应先从患者体内分离培养出致病菌，并作细菌药敏试验，选择敏感的抗生素治疗。对于严重感染患者，可考虑采用“降阶梯治疗”，即第一阶段使用广谱的抗菌药物，以尽量覆盖可能导致感染的致病菌；第二阶段：根据细菌药敏结果，降级换用相对窄谱的抗菌药物，以减少耐药菌发生的可能，并优化治疗的成本效益。

联合用药可降低耐药性突变频率，从不同环节控制产生耐药性，但必须有明确的指征。

（3）正确掌握剂量、疗程和给药方法：用药量应保证血液或感染组织达到有效抑菌或杀菌浓度，及时杀灭致病菌。避免剂量过大或疗程过长而造成微生态失调；又要注意由于剂量不足而致病情迁延，转为慢性、复发，诱发细菌耐药性。疗程应尽量缩短。

2．严格执行消毒隔离制度，防止耐药菌的交叉感染 加强医院感染控制措施，预防耐药菌的暴发流行。医务人员检查患者时必须正确、及时洗手，对与患者接触较多的医生、护士和护工，应定期检查带菌情况。发现携带耐药性致病菌时应暂时调离病房，以免传播耐药菌感染。

3．寻找新型抗菌药物和新的抗感染方法 主要策略有：

（1）改良现有抗生素：①发展耐酶抗生素，如碳青霉烯类和青霉烯类；②寻找灭活酶抑制剂，如β-内酰胺酶抑制剂克拉维酸（clavulanate）、舒巴坦（sulbactam）、他唑巴坦（tazobactam），与抗生素联用，如由阿莫西林和克拉维酸组成奥格门汀（angmentin）、哌拉西林和他唑巴坦组成他唑西林（tazocillin）；③抑制耐药菌外排系统，如经化学改造的新一类四环素-甘氨环素类（glycylcycline）不易被排出菌体外；④增加与靶位亲和力，如研制与PBP2a有高度亲和力的β-内酰胺类抗生素，如新型碳青霉烯类。

（2）寻找细菌内抗菌作用的新靶子：要以致病菌（或耐药菌）为目标，利用细菌基因组学、生物信息学和体内基因表达技术，寻找对致病菌生存必不可少，感染过程又常常优先表达的因子（如涉及细胞分裂、蛋白质合成、代谢物转运、毒力，以及宿主细胞凋亡等），作为药物筛选的新靶标，采用超高通量药物筛选系统，发展新型抗菌药物。

（3）开发抗菌中药复方、天然抗微生物肽和微生态制剂：中药复方成份复杂，杀菌机制和环节多，不易产生耐药性，并能调节机体免疫功能。来源于动物的抗微生物肽，如杀菌肽（cecropin）、爪蟾抗菌肽（magainin）、防御素defensin）、鲨胺（qualamine）等，具有广谱的抗菌活性，不易诱导耐药菌株的产生。微生态制剂如益生菌能通过生物拮抗等多种机制抑制某些致病菌。（

（4）发展疫苗：这是解决较难治疗的耐药菌的最好办法。疫苗接种可降低细菌感染发生率，从而减少抗生素用量，延缓耐药性的出现。