一大群能引起动植物和人特定传染病或造成组织损伤的细菌。病原菌的致病能力称病原性, 有的对某些动植物有病原性, 有的对人有病原性,有的对人畜均有病原性,从这个意义讲, 病原性系细菌“种”的特征。病原菌的病原性强弱称毒力, 毒力可因环境条件不同而改变, 同一种病原菌的毒力可因菌株不同而异, 即强毒株、弱毒株和无毒株等; 毒力的大小, 多用易感动物的最小致死量(MLD)和半数致死量(LD50)表示。一种病原菌的致病性, 除决定于病原菌的毒力外, 还与动物的易感性和外界环境条件等有关。
病原性 构成病原菌病原性的物质基础, 主要是侵袭力、粘着素和毒素。
侵袭力 病原菌突破机体防御屏障, 经血流扩散到全身或在局部增殖引起组织损伤的能力。构成细菌侵袭力的因素主要有: ①表面结构。包括荚膜、脂类成分、A蛋白和K抗原等。有荚膜的炭疽芽胞杆菌和肺炎链球菌等, 具有抵抗吞噬细胞的吞噬及体液中杀菌物质的作用。结核分枝杆菌表面含有特殊的脂类成分, 被嗜中性粒细胞等吞噬后, 能在其中增殖引起损伤。金黄色葡萄球菌表面上的A蛋白, 能封闭吞噬细胞表面的Fc受体, 使其不能与结合了抗体的细菌附着, 从而抑制吞噬细胞的吞噬作用。大肠埃希氏菌的K抗原, 不仅具有抗吞噬作用, 且有抵抗补体和抗体的作用。②毒性酶。病原菌的代谢产物,一般无毒性,但具有抗吞噬作用, 有利于细菌在体内扩散, 如致病性葡萄球菌产生的血浆凝固酶, 能促使纤维蛋白原变为纤维蛋白, 沉积在菌体表面及病灶周围, 形成蛋白质性屏障,阻碍吞噬细胞吞噬及体液杀菌物质的作用;溶血性链球菌产生的链激酶和透明质酸酶, 有利于细菌在体内扩散蔓延, 加剧疾病过程, 链激酶能使血浆中的纤维蛋白原转变为纤维蛋白溶酶, 促使纤维蛋白凝块溶解, 加速细菌及其毒性产物突破感染组织局部的纤维蛋白屏障, 向外扩散; 透明质酸酶具有分解结缔组织的作用, 使其变疏松, 增加通透性, 有利于细菌在组织中扩散: 产气荚膜梭菌产生的胶原酶, 能分解皮下结缔组织及肌肉中的胶原蛋白, 使组织软化坏死, 有利于细菌向周围组织散播。
粘着素 存在于菌体表面一种具有特异性粘附能力的纤毛, 已发现许多革兰氏阴性细菌都具有这种构造。致病性大肠埃希氏菌的粘着素为蛋白质, 系由75~135千碱基对(kb)的大质粒编码。猪源性产肠毒素大肠埃希氏菌纤毛抗原有K88、F41、987p三种,K88包括K88ab、K88ac、K88ad, 中国以K88ac最常见;牛及羊源性产肠毒素大肠埃希氏菌主要是K99。粘着素能与小肠绒毛上皮细胞特异性受体相结合, 使细菌在绒毛上定居繁殖, 抵抗肠蠕动对细菌的清除作用, 为细菌发挥致病作用创造条件。
毒素 一些病原菌的重要致病因子,按其来源、性质和作用机理等的不同, 可以分为外毒素和内毒素两类。①外毒素。是某些革兰氏阳性菌及少数革兰氏阴性菌在生长繁殖过程中,向菌体外分泌的一种有毒性作用的可溶性蛋白质, 分子量2.7万~90万, 不耐热,60~80℃30分钟遭破坏,或明显减弱毒性,可为蛋白酶分解,遇酸发生变性,可被紫外线和氧化剂破坏,在0.4%甲醛作用下,可脱毒成类毒素,仍保持抗原性,能刺激机体产生相应的抗毒素。外毒素毒性强大,如1毫克提纯的破伤风外毒素,可杀死100万只小鼠。各种细菌外毒素对机体有选择性的毒性作用,引起的临床症状各异,如动物感染破伤风后,使神经系统的抑制性调节遭破坏,运动神经异常兴奋,引起骨骼肌强直痉挛;产毒性大肠埃希氏菌感染仔猪后,肠毒素作用于肠粘膜上皮细胞,激活腺苷酸环化酶,使肠壁细胞内腺苷环磷酸的浓度上升,从而阻止钠离子从肠内进入血液,氯离子被迫从血液进入肠管,引起肠管内氯化钠的积累,渗透压增加,使血液水分大量渗入肠管,造成仔猪腹泻和脱水。②内毒素。是革兰氏阴性菌细胞壁最外层的脂多糖,只有在细菌死亡溶崩后才能从菌体游离出来。各种细菌内毒素的成分基本相同,但有质和量的微小差异。分子量为10万,耐热性强,100℃加热2小时不被破坏,必须以180℃处理4小时或用强酸、强氧化剂煮沸30分钟才能破坏其毒性;经甲醛处理,虽可降低毒性,但不能变成类毒素,也不能刺激机体产生抗毒素,但能产生针对其中多糖成分的特异性抗体,该抗体不能中和内毒素的毒性作用。内毒素的毒性低,如马流产沙门氏菌的粗制内毒素需0.5毫升才能致死小鼠。各种革兰氏阴性菌内毒素无特异性致病作用,引起的基本病理反应大致相同,主要表现发热、血糖代谢障碍、血管扩张机能紊乱、弥散性血管内凝血和休克等。
致病条件 病原菌能否致病,除决定于病原菌本身的毒力因素外,还与病原菌的数量、入侵动物体的途径、动物的易感性及外界环境条件等密切相关。
数量 病原菌引起感染所需病原菌的数量取决于菌株毒力强弱、机体敏感性及感染途径,有些病原菌由于毒力强,机体又具有高度的易感性,极少量的病原菌即引起感染,如禽多杀巴氏杆菌对鸡的感染量约为5个细菌,土拉弗朗西丝菌对小鼠的感染量约为10个细菌;但大多数病原菌则需较多数量才能引起感染,数量不够则易被机体的防御机能消灭。
入侵途径 病原菌只有通过适当途径、进入机体的适当部位才能致病。如破伤风梭菌必须侵入深而窄的污染创,在厌氧条件下才能在局部组织生长增殖并产生外毒素,引起感染。但也有一些病原菌可经多途径感染,如炭疽芽胞杆菌经消化道、呼吸道、皮肤粘膜创伤及吸血昆虫叮咬等途径,均能引起感染。病原菌的感染途径及定居部位,还与发生的临床症状、主要的病理变化及排菌途径密切相关。如定居于肠道内的致病性大肠埃希氏菌等,通过粪便排菌;定居于呼吸道的肺炎链球菌等,随痰液、鼻汁分泌物排菌。
动物的易感性 动物机体对病原菌的感受性是能否引起机体感染发病的重要条件,由于动物种类不同,对各种病原菌易感性存在明显差异,不同发育阶段的动物对同一种病原菌的易感性也不一样,如幼畜对产肠毒素大肠埃希氏菌易感,成年畜则不易感等。动物机体对病原菌的感受性是种属遗传特征,是长期演化发展的结果。
外界环境条件的影响 外界环境在病原菌致病过程中的主要作用有:①影响动物机体的抵抗力;②影响病原菌的生命力和毒力;③影响病原菌接触和侵入动物机体的可能性。环境因素包括饲养管理和卫生措施,季节、气候、干湿度与地域差异等,均对传染的发生发展有明显影响,如夏季温度湿度适宜,病原菌容易滋生,河水泛滥,病原菌易借机扩散,炎热季节和地区吸血昆虫活动猖獗,容易引起传染病的传播蔓延,冬季气候寒冷,动物往往缺乏营养,运动不足,机体抵抗力下降,对病原菌的敏感性明显提高。