(一)细菌附着在黏膜表面
细菌的致病过程,从细菌与机体发生关系开始,其中的第一步,就是附着在机体细胞,通常是黏膜上皮细胞的表面。这种过程是一种物理吸附过程,但必须保证细菌能在细胞表面停留一定的时间,并与机体细胞表面的一些结构接近到足够的距离,疾病过程才会发生。决定这种附着能力的细菌表面结构,称为黏附素;而决定附着过程的机体细胞表面结构,称为黏附受体。
一些疾病只限于细菌的附着过程,例如霍乱。霍乱弧菌的黏附素使细菌附着在小肠上皮细胞的表面,使霍乱弧菌分泌的霍乱毒素足够接近细胞表面的毒素受体(神经节苷脂GMD,毒素便通过受体进入细胞,引起小肠上皮细胞的大量分泌。毒素引起的分泌过程造成水和电解质的大量丧失,就是霍乱疾病的根本原因。在整个过程中,霍乱弧菌都停留在肠腔中,并不进入机体的内环境。
(二)侵袭过程
细菌侵入宿主细胞的过程,称为侵袭过程。侵袭过程是在黏附的基础上实现的,只有侵入机体的细胞(通常是黏膜上皮的细胞),细菌才有可能真正地进入人类机体,并引发后面的疾病过程。
侵袭过程是一种机体细胞主动的过程。当细菌附着在人类上皮细胞表面的时候,细胞内弯誉衫就会发生细胞骨架虚碰的重组,导致细菌附着部分的细胞膜凹陷,细菌逐渐深入细胞内,最终被细胞膜所包围,形成悬浮在胞浆中的,被细胞膜包裹的囊泡。
进入细胞的细菌可能离开囊泡而真正进入细胞内,并发挥对细胞的致病作用,导致细胞功能失常甚至细胞的坏死。细菌可以通过细胞膜侵入相邻的上皮细胞,造成大片的细胞坏死,甚至侵蚀血管造成出血,如细菌性痢疾;也可能穿过上皮细胞,埋腔进入机体更深层的组织,从而引起全身性的感染,如伤寒沙门菌、耶尔森菌等能引起全身疾病的肠道感染
在细菌中,促发进入上皮细胞过程、导致上皮细胞疾病甚至死亡的结构和物质,称为侵袭素。
(三)细菌在机体内增殖
在一些细菌引起的疾病,疾病过程的前面两个阶段并不存在,这样的细菌,没有主动的侵入人类机体的能力,它们必须通过皮肤或黏膜上的伤口,或者通过吸血节肢动物的叮咬,才可能进入人类的机体。
细菌进入人体之后,就开始了增殖过程。
细菌的增殖本身也是一种致病过程。增殖需要营养,细菌夺取了机体所必须的营养物质;细菌的生长产生各种各样的代谢产物,大量的细菌代谢产物打乱了机体的生理平衡;甚至细菌的体积也成为致病的因素,在有些疾病,细菌大量增殖以后,机体的重要器官中几乎充满了细菌,压迫器官中的细胞,干扰和破坏细胞的功能,因此,在一些疾病仅细菌的增殖就造成致命的后果。
细菌的增殖还是细菌其他致病机制的条件。所有的有害成分都需要一定的数量,而细菌的增殖造成大量产生这类成分的条件。
(四)干扰机体的防卫机制
细菌进入机体后,便会遭遇机体的防御机制。只有能够对抗这种机制的细菌,才有可能在机体的内环境中持续存在,引起全身性的疾病过程。
细菌进入机体的早期,非特异性的免疫是主要的防卫机制,对于细菌,主要是吞噬细胞和补体的作用;而进入机体一段时间之后,还将遇到特异性免疫,主要是抗体的杀伤。
细菌对抗吞噬细胞的杀伤主要通过三种形式:在吞噬细胞内产生代谢改变,从而能够在吞噬细胞中存活;产生细胞毒性物质,干扰吞噬细胞功能,损伤、破坏甚至杀死吞噬细胞,并从吞噬细胞中逃逸;在细菌的表面产生抗吞噬物质,阻止吞噬细胞的吞入。
细菌对抗补体的形式是:在细菌的表面产生抗补体物质,激活补体但阻止补体的终末复合物产生杀菌作用,从而造成补体的大量消耗。
细菌对抗特异性免疫的主要形式有:发生抗原转化,逃避抗体的作用;消耗补体,以至抗体产生后不能结合补体产生杀菌作用。
(五)毒素
细菌产生的,能够造成机体损伤或功能破坏的物质,称为细菌的毒素。细菌的毒素主要指以下三类物质:
1.外毒素,通常是蛋白质,在细菌的生活过程中不断释放,对机体造成特异性的伤害。霍乱毒素、炭疽毒素、白喉毒素、破伤风毒素、肉毒毒素等,都是典型的外毒素。
2.内毒素,主要指细菌表面的脂多糖结构。内毒素是细菌细胞的固有结构,在细菌生活的条件下并不释放,只有在细菌死亡崩解时才大量释放出来。内毒素是引起细菌性疾病发热的主要原因,称为“热原质”。大量的细菌内毒素集中释放,可以造成内毒素休克,使用抗生素大量杀死细菌是触发内毒素休克的重要原因。
3.细菌毒性膜蛋白,既不是外毒素也不是内毒素。毒性膜蛋白作为一种蛋白质,并不释放到细菌以外,单独产生致病作用;也不需要等到细菌死亡崩解才释放。毒性膜蛋白需要活的细菌支持其作用,通过细菌与机体细胞的直接接触、将这类蛋白质与细胞表面的受体相作用,或直接递送进入宿主细胞,产生杀伤或破坏机体细胞功能的作用。鼠疫菌的鼠毒素和耶尔森菌外膜蛋白YOPs,就是这种类型的毒素。
(六)免疫损伤
微生物感染能够诱发机体的免疫反应,免疫反应可以是机体的防卫机制,保护机体摆脱感染;也可能成为致病机制,对机体产生杀伤和破坏作用。细菌性疾病引起的免疫损伤,主要有以下形式:
细菌与机体的细胞具有共同的抗原性,因而细菌的感染诱生了针对机体细胞的“自身抗体”,导致免疫反应对机体自身细胞的杀伤作用。目前认为链球菌引起的风湿病和肾小球肾炎属于这种致病形式。
细菌侵袭机体的细胞,寄生于细胞之内或在细胞表面留下了“异体”物质,导致免疫细胞的杀伤。这种免疫同时杀死了机体的细胞和存在于细胞之内的微生物,既是抗感染又是致病的机制。细菌侵入的细胞少时,免疫导致疾病的康复;而侵染的细胞数量巨大时,则会产生严重疾病甚至致命的后果。这类免疫损伤在结核病、布氏菌病等疾病中是重要的致病机制。细胞免疫在这种免疫损伤中起决定性的作用,测定淋巴因子如白细胞介素能够反映这种免疫损伤的强度。