概述
結核桿菌結核分枝桿菌(M.tuberculosis)，俗稱結核桿菌，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感染結核分枝桿菌。據WHO報導，每年約有800萬新病例發生，至少有300萬人死於該病。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，衛生狀態改善，特別是開展了群防群治，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，世界上有些地區因愛滋病、吸毒、免疫抑制劑的套用、酗酒和貧困等原因，發病率又有上升趨勢。對人類致病的有人型結核桿菌和牛型結核桿菌，非典型分枝桿菌也可引起類似結核樣病變，但少見。
生物學性狀
形態染色
結核桿菌細長略彎曲，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。在陳舊的病灶和培養物中，形態常不典型，可呈顆粒狀，串球狀，短棒狀，長絲形等。結核桿菌一般常用齊-尼式鈉氏(Ziehl-Neelsen)抗酸性染色法染色，結核桿菌染成紅色，其他非抗酸性細菌及細胞漿質等呈藍色。結核桿菌的抗酸性取決於胞壁內所含分枝菌酸殘基和胞壁固有層的完整性有關。
培養特性
結核桿菌菌落-羅氏培養基結核桿菌為專性需氧菌。營養要求高，在含有蛋黃、馬鈐薯、甘油和天門冬素等的羅氏固體培養基上才能生長。最適ph 6.5～6.8 ，最適溫度為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。菌落為乾燥、堅硬、表面呈顆粒狀、乳酪色或黃色，形似菜花樣。在液體培養內呈粗糙皺紋狀菌膜生長，若在液體培養基內加入水溶性脂肪酸，如Tween～80，可降低結核桿菌表面的疏水性，使呈均勻分散生長，此有利於作藥物敏感試驗等。
抵抗力
結核桿菌對某些理化因子的抵抗力較強。在乾痰中存活6～8個月，若粘附於塵埃上，保持傳染性8～10天。在3%HCI或NaOH溶液中能耐受30分鐘，因而常以酸鹼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%酒精內數分鐘即死亡。
變異性
結核桿菌對鏈黴素、利福平、異煙肼等抗結核藥物較易產生耐藥性。耐藥菌菌株常伴隨活力和毒力減弱，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致病性。
卡～～介（Calmette-Gerine）二氏將牛型結核桿菌培養於膽汁、甘油、馬鈴薯培養基中，經230次傳代，歷時13年，使其毒力發生變異，成為對人無致病性，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年世界範圍內推廣使用。
菌體成份與作用
掃描電子顯微鏡下的結核桿菌結核桿菌無內毒素，也不產生外毒素和侵襲性酶類，其致病作用主要靠菌體成份，特別是胞壁中所含的大量脂質。脂質含量與結核桿菌的毒力呈平行關係，含量愈高毒力愈強。
1．脂質（Lipide）：脂質占菌體乾的20～40%，占胞壁乾重的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，並可抑制蛋白酶的分解作用，使病灶組織溶解不完全，形成乾酷樣壞死。
② 脂肪酸在脂質中比重較大，其中6,6～二分枝醯～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。具有該物質的結核桿菌毒株，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，能引起遲髮型變態反應，並具有佐劑作用。
④ 硫酸腦苷脂(salfatides)和硫酸多醯基化海澡糖(Multiasiylated trehalose salfate)在結核桿菌毒株胞壁中含有，能抑制吞噬細胞中的吞噬體與溶酶體融合，使結核桿菌在細胞記憶體活。這一類糖脂能結合中性紅染料。產生中性紅反應，藉此可鑑定結核桿菌有無毒力。
2．蛋白質（Protein）：結核桿菌菌體內都含有數種蛋白質，其中重要的蛋白質是結核菌素(tuberculin)。結核茵素與蠟質D結合，能引起較強的遲髮型變態反應。其他蛋白質可引起機體產生相應的抗體，但無保護作用。
3．多糖質（Polysuccharides）：多糖質常與脂質結合存在於胞壁中，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，引起局部病灶細胞浸潤。
4．核酸(Nucleic acid)：結核桿菌的核糖體核糖核酸(Ribonucleie acid ribosonic, rRNA)是本菌的免疫原，刺激機體產生特異性細胞免疫。
致病性
結核桿菌的致病作用可能是細菌在組織細胞內頑強增殖引起炎症反應，以及誘導機體產生遲髮型變態反應性損傷有關。
原發感染
原發感染是首次感染結核桿菌，多見於兒童。結核桿菌隨同飛沫和塵埃通過呼吸道進入肺泡，被巨噬細胞吞噬後，由於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，致使結核桿菌在細胞內大量生長繁殖，最終導致細胞死亡崩解，釋放出的結核桿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，如此反覆引起滲出性炎症病灶，稱為原發灶。原發灶內的結核桿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，稱為原發綜合徵。隨著機體抗結核免疫力的建立，原發灶大多可纖維給的鈣化而自愈。但原發灶內可長期潛伏少量結核桿菌，不斷刺激機體強化已建立起的抗結核免疫力，也可作為以後內源性感染的來源。只有極少數免疫力低下者，結核桿菌可經淋巴、血流擴散至全身，導致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，多見於成年人。大多為內源性感染，極少由外源性感染所致。繼發性感染的特點是病灶局限，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，發生纖維化或乾酪樣壞死。病變常發生在肺尖部位。
免疫與變態反應
結核桿菌的免疫原rRNA和變應原結核菌素可誘發機體產生由T淋巴細胞介導的兩種免疫應答反應，即細胞免疫和遲髮型變態反應。
（一）免疫性
人類對結核桿菌的感染率很高，但發病率卻較低，這表明人體感染結核桿菌可獲得一定的抗結核免疫力。抗結核免疫力的持久性，依賴於結核桿菌在機體內的存活，一旦體內結核桿菌消亡，抗結核免疫力也隨之消失，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，包括致敏的T淋巴細胞和被激活的巨噬細胞。致敏的T淋巴細胞可直接殺死帶有結核桿菌的靶細胞，同時對釋放多種作用於世噬細胞的淋巴因子，使巨噬細胞聚集在病灶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桿菌的吞噬消化，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）免疫與變態反應的關係
在結核桿菌感染時，細胞免疫與遲髮型變態反應同時存在，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桿菌，10～14天后注射部位緩慢地出現潰瘍，深而不易癒合，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 用相同等量的結核桿菌注入曾感染已康復的豚鼠皮下，在1～2天內即迅速發生潰瘍，但潰瘍淺而易癒合，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 在康復的豚鼠皮下注射大量結核桿菌，則引起注射局部及全身嚴重的遲髮型變態反應，甚至導致動物死亡。
上述三種現象表明，首次感染出現的炎症反應偏重於免疫預防，潰瘍淺而癒合，細菌不擴散，說明機體尚未建立起抗結核免疫力；再次感染髮生的炎症發應則偏重於免疫預防，潰瘍當淺而癒合，細菌不擴散，說明機體對結核桿菌已具有一定的細胞免疫力，而潰瘍迅速形成，則說明在產生免疫的同時有遲髮型變態反應，表現出對機體有利的一面；用過量的結核桿菌進行再次感染，則引起劇烈的遲髮型變態反應，說明遲髮型變態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，相當於郭霍氏現象的三種情況。
近年來，實驗研究證明結核桿菌細胞免疫與遲髮型變態反應是由不同的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，結核桿菌感染的細胞免疫應答為Lytl+-2和Lytl--2T淋巴細胞，而遲髮型變態反應則為Lytl+2T淋巴細胞。
② 取結核桿菌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桿菌繁殖抑制因子（Myco IF）；但用結核桿菌減毒活菌標（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桿菌強毒株攻擊，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。
本試驗用於測定機體對結核桿菌有無變態反應。將一定是結核菌素注入皮內，如受試者曾感染結核桿菌，則在注射部位出現遲髮型變態反應炎症，是為陽性，未感染結核桿菌則為陰性。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），是結核桿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，也含有結核桿菌的其他代謝和培養基成分。稀釋1萬倍，0.1毫升內含有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製純蛋白衍生物(Purified protein derivative ,簡稱PPD )，取0.00002ml作為一個結核菌素單位，是現今國際製造的標準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內，48～72小時內出現紅腫硬節直徑大於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。應注意受拭者處於原發感染早期，變態反應尚未發生，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，應採取病灶部位的適當標本。如肺炎結核有採取咯痰（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；腸結核採取糞便標本，結核性腦膜炎進行腰脊穿刺採取腦脊液；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，若鏡檢找到抗酸性桿菌，可能是結核桿菌，但通常應報告：“查到抗酸性桿菌”，因標本中可能混雜有非致病性抗性抗酸桿菌，單憑形態染色不能確定是結核桿菌，需進一步分離培養鑑定。如標本中結核桿菌量少，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桿菌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。
無菌直接採取的腦脊液、導尿或中段尿可直接用離心沉澱集菌。咯痰和糞便標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，用離心沉澱法將結核桿菌濃縮聚集於管底，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
結核桿菌生長緩慢，培養期長，當以酸鹼中和濃縮集菌的沉澱物，接種於固體培養基上，以蠟封口防止乾燥。37℃培養4～6周后檢查結果。根據生長緩慢，菌落乾燥、顆粒狀、乳酪色象菜花狀，菌體染色抗酸性強，多數為結核桿菌。如菌落、菌體染色都不典型，則可能為非典型分枝桿菌，應進一步作鑑別試驗。
（三）動物試驗
常用豚鼠或地鼠鑑別凝似結核桿菌的分離培養物和毒力測定。取經濃縮集菌處理的標本1.0毫升注射於豚鼠腹股溝皮下，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周后，仍未見發病者，也要剖檢。剖檢時應注意觀察淋巴結、肝、脾、肺等臟器有無結核病變。
治療
結核病的治療在於控制疾病，促使病灶癒合，消除症狀和防止復發。抗癆藥物有制菌作用，但它們仍須通過體內免疫機理而起作用。常用的藥物有異菸肼（INH）、鏈黴素、對氨水楊酸鈉（PAS）、利福平、乙胺丁醇等。各種抗癆藥物如合併套用，有協同作用，且能降低耐藥性的產生，減少毒性。因耐藥菌株出現較多，因此由病人體內人分離的結核菌株在治療過程中應作藥敏試驗，以測定耐藥性的產生情況。
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個月以內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，則表示接種者已產生免疫力。試驗陰性者應再行接種。皮內接種卡介苗後，結素試驗轉陽率可達96～99%，陽性反應可維護5年左右。
