第171节感染性疾病的生物学

微生物无处不在，如土壤中、淡水中、海水中，乃至海底下、空气中均有。每天我们都在吃入、饮入和吸入微生物。但是，尽管微生物似乎是到处都有，人体却罕有被其侵犯并繁殖后引起感染的。甚至当他们引起了感染，有时因感染十分轻微而不引起任何症状。

相对较少的微生物能直接引起疾病。而大多微生物存在于人体皮肤、口腔、呼吸道、肠道和生殖道（特别是阴道）。一种微生物是否为宿主的无害伴侣或侵犯机体引起疾病取决于微生物本身的特点和人体的防御能力。

常住菌群

一个健康人同在其身体的特别部位上固定的正常微生物群协调地共同生活。这种占据在人体特定部位的正常菌群，被称为常住菌群。不仅不引起疾病，常住菌通常还保护人体免受病原菌的侵犯。如果这种协调被打乱，常住菌能努力重建其自身的位置定殖。微生物定殖在宿主数小时或数周而不能永久性定居者，称为暂住菌。

环境因素——如膳食、环境状况、空气污染和卫生习惯可影响一些菌种成为人体常住菌。例如，乳酸杆菌是摄入大量乳制品的人肠道中普遍生活的常住菌，而流感嗜血杆菌则通常定植在有慢性阻塞性肺疾患病人的气道。

在某种情况下，作为机体常住菌的一些微生物亦可引起疾病，如化脓性链球菌可以寄居在咽喉部而不引起危害，但当机体防御能力减弱或链球菌为特别的毒株，它就可引起链球菌咽峡炎（喉部感染）。类似地另外的一些常住菌亦可因宿主的防御屏障被破坏而得以侵犯机体引起疾病。例如，患有结肠癌的病人，就易于受到正常生活在肠道的细菌的侵犯，这些微生物能经血播散和感染心脏瓣膜。接触大剂量的射线亦能引起这些微生物侵入机体并引起全身性感染。

感染是如何发生的

多数感染性疾病是由侵入机体并进行繁殖的微生物所引起。而多数微生物的入侵又是当它们粘附于人体细胞开始的。粘附是一个非常特别的过程，包括了人体细胞和微生物间的密切连接（见第167节）。是否微生物留在侵入原位附近或扩散至远处取决于它们是否产生毒素、酶或其他物质等因素。

某些侵入机体的微生物产生对其附近或远距离的机体细胞有毒的毒素，多数毒素成分特异性连接到特定细胞（靶细胞）上的某些分子上，并由此引起疾病。由这种毒素起主导作用所致的疾病包括破伤风、中毒性休克综合征和霍乱。少数感染性疾病是由微生物在体外产生的毒素所引起，由葡萄球菌引起的食物中毒就是一个很好的例子。

微生物入侵以后必须要繁殖才引起感染。然后可能出现下述三种情况之一。首先，微生物能继续繁殖并能克服机体的防御系统，这个过程能引起足够的损害甚至导致死亡；其次，能达到一种平衡状态，引起一种慢性感染，在这种争斗中，无论微生物或者病人均未获胜。最后，机体不管有或无药物治疗，能消除入侵的微生物。这时机体可重建健康并常能提供对相同微生物引起的另一次感染的持久免疫状态。

很多致病微生物具有增加疾病的严重性（毒力）和耐受机体防御机制的特点。例如某些细菌产生破坏组织的酶，使感染扩散得更快。

某些微生物具有阻断人体防御机制的方法，如某些微生物能干扰机体抗体的产生或能特异性地攻击它们的一种白细胞——T细胞的发展。另一些微生物具有外壳（包囊）能耐受白细胞的消化。隐球菌在侵入肺部后可形成一种较厚的囊膜，其发生的理由为这种较厚的囊膜形成是在二氧化碳环境下，而肺内较之真菌正常生长的土壤中有更多CO2，这样，当肺部受隐球菌感染时，机体防御机制就没法起到作用。某些细菌能耐受血流循环中某些物质的分解（溶解），某些微生物甚至能产生对抗抗生素作用的化学物质。

感染对机体的影响

某些感染引起血液、心脏、肺、脑、肾、肝和肠道的变化。医生通过确定这些变化能够判定人体有某种感染。

血液的变化

白细胞作为机体防御感染的一部分，计数是增加的。这种白细胞增高可出现在感染发生的数小时内，是白细胞从贮存的骨髓中释放的结果。白细胞中之中性粒细胞首先增高。如感染持续存在，则单核细胞和其他种类的白细胞亦增加。在其他的白细胞中，如嗜酸性粒细胞主要在过敏反应和寄生虫侵袭时增加，但细菌感染时通常不高。

某些感染，如伤寒，白细胞实际上是减少的，白细胞减少亦可能发生在骨髓受到明显抑制不能快速产生足够白细胞去替代为战胜感染而损失的白细胞。

贫血可能出现于感染所致的出血，红细胞破坏，或骨髓受抑制。严重感染时可以导致广泛的血管内淤血，称为弥漫性血管内凝血（见第155节）。纠正这种情况的最好方法是治疗基础疾病，具体在此即是感染。只有血小板的减少而没有其他改变时，可能也是来自感染（指示有基础感染）。

心脏、肺和脑的变化

感染时可能有的心脏变化包括心率加快和心输出量增加或减少。虽然多数感染脉搏增高，但某些感染如伤寒可引起较之其发热严重程度相对较缓的脉率。血压可下降。在全身性感染，血管的广泛扩张可导致血压严重下降（败血性休克）（见第176节）。

感染和发热通常引起机体呼吸加快（呼吸率增加）。意味着更多的CO2被从血中转运和由肺呼出，使得血更带酸性。肺的硬度可能增加，这将影响呼吸和导致一种称为急性呼吸窘迫综合征的状况（见第33节）。胸部的呼吸肌也呈现易于疲劳。

无论微生物是否直接侵入大脑，严重感染时可出现大脑功能异常，老年人特别容易出现意识障碍，高热亦能导致惊厥。

肾、肝和肠道的变化

肾脏的变化可能从尿中微量的蛋白丢失到急性肾衰竭。由于心功能减弱，包括血压下降，或者由微生物对肾脏的直接损伤都可以引起肾脏病变。

很多感染可以改变肝功能。尽管微生物并不直接攻击肝脏。最常见的症状是因胆汁返流造成的黄疸（胆汁淤积性黄疸）（见第116节）。当黄疸是由感染引起时，它是一个令人担忧的体征。

严重的感染可以引起上消化道应激性溃疡而导致出血，通常出血量不大，但在少数人亦可出现大出血。

人体对感染的防御

人体对抗感染的防御系统包括：自然屏障如皮肤，非特异性机制，如某些种类的白细胞和发热，以及特异性的机制，如抗体。通常，如一种微生物得以通过机体的自然屏障，则由非特异和特异的防御机制在其繁殖前将其消灭。

自然屏障

一般地讲，皮肤能保护机体免于很多微生物的侵袭，除非它的完整性受到损伤。例如由外伤、昆虫叮咬或烧伤。还有例外的情况出现，如人乳头瘤病毒可直接感染皮肤形成疣。

其他的有效自然屏障是粘膜，如机体呼吸道和肠道表面层粘膜。典型的粘膜都覆盖一层分泌物，这层分泌物能抵抗微生物。例如眼睛的粘膜是由泪液浸泡，泪液含有一种称为溶菌酶的酶，这种酶能溶解细菌使眼免受感染。

呼吸道粘膜能有效地滤掉吸入空气中的颗粒。在鼻腔中的弯曲道壁上覆盖的粘膜，有助于将吸入异物的多数去除。如果一种微生物达到了下呼吸道，覆盖于粘膜表面的细毛样结构（纤毛）会将其从肺中排出来，而咳嗽进一步帮助清除这些微生物。

胃肠道亦有一系列有效的屏障，包括胃酸、以及胰酶、胆汁和肠道分泌物的抗菌活性。肠道的收缩（蠕动）和肠道上皮细胞的正常脱落帮助排除有害的微生物。

人体的泌尿生殖道是由一定长度的尿道所保护（约20cm长），因为有这种保护机制，细菌很少能进入尿道，除非无意中被外科器械带入。女性则受阴道的酸性环境所保护，冲洗作用如膀胱的排空是另一种男女两性均有的保护机制。

机体防御机制受损的人更易受感染（见第188节）。例如，无胃酸的人特别易感染结核病和沙门菌。在肠道常住菌间的平衡对维持机体防御也是重要的。有时，人体因某处的感染摄入某种抗生素能打乱这种常住菌间的平衡，而造成致病菌的数量增多。

非特异的防御机制

任何一种损伤包括细菌的入侵能引起炎症反应。炎症部分地是处理损伤和感染部位直接的防御机制。通过炎症过程，血供增加，白细胞通过血管进入发炎部位更容易，白细胞在血流中的数量亦增加，骨髓从贮存中释放大量的白细胞，使之成为新的成员。

在这种情况下首先出现的白细胞是嗜中性白细胞，它们开始吞噬入侵的微生物并试图将感染局限在小的范围（见第167节）。如果感染持续存在，白细胞的另一种类型（具吞噬能力的单核细胞）将以增加的数量到达。然而，这些非特异性的防御机制能被数量巨大的微生物或其他减低机体防御能力的因素，如空气污染（包括吸烟）所压倒（超过）。

发热

发热是指体温升高达38℃以上（以口表测试）。发热实际上是对感染和损伤的一种保护性反应。体温的上升能增强机体的防御机制而仅引起相对小的不适。

正常情况下，体温每日均有上下波动，最低是在早上6点，最高约在下午4～6点。虽然常规正常体温是37℃，而实际上在早上6点正常最高可达37.2℃，下午4点可达37.6℃。

大脑的下丘脑部分控制着体温，发热实际上来自下丘脑恒温调节中心调整的结果。人体通过将血液从皮肤表面移到身体内部（分流），减少热的散失，将其体温升高达到一个新的较高的恒温水平。由肌肉收缩引起的发抖可以增加热的产生。机体努力保存和产热直到血流使下丘脑达到新的较高的体温。这样体温再按正常的方式维持，稍后，当体温调节在建立它的正常水平时，机体通过出汗和让血液流向皮肤来消除过量的热，当体温被降低时，可以发生寒战。

发热可以是一种每日有高峰又回到正常的形式，亦可相反出现稽留热，此时虽有体温波动，但不能降到正常。某些人，如嗜酒者、高龄老人或幼儿，对严重感染的反应亦可以出现体温下降。

引起发热的物质叫热原，热原可以来自体内或体外。作为体外热原的一个代表就是微生物，及其产物称为毒素。来自体内的热原实际是由其刺激机体使其释放自身的热原。体内形成的热原通常是由称为单核细胞的白细胞类型所引起。然而，感染并非引起发热的唯一原因，所有的炎症过程、癌症或过敏反应亦可引起发热。

发热原因的确定

通常发热均有确定的原因，如像流感或肺炎。但有时发热的原因是错综复杂的，如心内膜的感染（细菌性心内膜炎）。当某人有至少38℃发热时，经全面检查未发现原因，医生常称之为不明原因发热（见第263节）。这种发热的潜在原因包括任何一种引起发热的疾病。但至少在成人最常见的是感染、由人体自身组织引起的疾病（自身免疫性疾病）和一种未发现的肿瘤（特别是白血病和淋巴瘤）。

为了确定病因，医生可从询问病人现在和过去的症状和疾病、近期的用药情况、接触感染情况、近期旅游情况等开始。发热的类型通常对诊断没有帮助。然而，有某些例外情况，如隔日出现和每三日出现一次的发热是疟疾的典型表现。

近期旅游，特别是到国外，或接触某种物质或动物，可以提供病因线索。美国的西南部是球孢子菌病的流行区，而俄亥俄州和密西西比河谷有组织胞浆菌病流行。某人饮用了污染的水（或由污染的水制作的冰制品）有可能感染伤寒。而在肉食品加工厂工作的人可能感染布氏菌病。

询问上述有关问题后，医生进行仔细的身体检查以发现感染的来源和疾病的证据。在医务室或在医院进行体检，视病人发热和病情的严重程度而定。

血液检查能用于检测对抗微生物的抗体，直接培养微生物和测定白细胞数量，某种特异抗体的水平增高能帮助确定入侵的微生物。白细胞增高通常提示感染。白细胞区别计数（各类白细胞比例）可给予进一步的思路，如中性白细胞增高提示有急性细菌性感染，酸性白细胞的增加提示寄生虫感染，如绦虫或蠕虫。

超声、计算机体层摄影（CT）和磁共振成像（MRI）扫描对诊断有帮助。标记白细胞扫描能用于确定感染或炎症的部位。做此实验时，注入人体一种用放射活性标记的白细胞，因为白细胞被吸引至感染区和注入的白细胞已放射活性标记，扫描时就能确定感染部位。如试验结果为阴性，医生需要从肝、骨髓或其它怀疑的部位取活检。活检标本再用显微镜进行检查诊断。

发热的处理

因为发热具有潜在的好处，因而对是否需要常规的处理发热存在着争论。然而，如一个过去有发热引起惊厥（发热惊厥）的儿童，发热应予治疗。有心肺疾病的成人发热也应予类似的治疗，因为发热会增加氧耗，每增高0.5℃耗氧增加7％（指体温上升到37℃以上时）。

用以降低体温的药称为退热药，应用最广泛和有效的解热药为醋氨酚和非类固醇抗炎药，如阿司匹林。然而，阿司匹林不能用于儿童和少年的发热，因可以增加发生雷耶（Reye）综合征的危险，它是可致命的。

特异的防御机制

一旦感染发生，则免疫系统全力进入动员（见第167节），免疫系统产生能针对攻击入侵微生物的各种物质。例如，抗体吸附于入侵的病原体以帮助固定它们不再扩散，抗体亦可直接杀死病原体或使其更容易被白细胞攻击和消灭。此外，免疫系统可提供杀伤T细胞（还有其他类型的白细胞）以特异性地攻击入侵微生物。

抗感染的药物如抗生素、抗真菌药或抗病毒药能协助人体自然防御系统。因此，如机体的免疫系统严重受损，这些药物亦常常失去作用。