第33章真菌学概述.docx

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第33章真菌学概述

第33章真菌学概述

真菌（fungus）是一个庞大的生物群体，自然界大约有10万余种。

大多数真菌不仅对人类无害，甚至有益。

它们分解有机物，在自然界的物质循环中发挥重要作用；它们被广泛用于食品发酵、酿酒、制酱、生产抗生素和免疫抑制剂等药物。

但有些真菌可感染植物和动物组织。

1895年Bassi最早证明蚕白菌病是由真菌引起。

真菌引起的人类疾病称为真菌病（mycosis）。

目前发现在一定条件下引起人类疾病的真菌只有数百种，而且人类真菌病中的约百分之九十仅由数十种真菌引起。

近年来，由于抗生素、激素、抗癌药物等的大量使用，造成机体内正常菌群失调或免疫功能低下，真菌感染明显增多。

真菌属于真核细胞生物。

不同于细菌等原核生物，它有较完整的细胞结构：

有核膜和核仁，有DNA和组蛋白组成的线状染色体；细胞浆中有内质网、高尔基体和线粒体；细胞壁不含肽聚糖。

也不同于植物，它不含叶绿素，不能进行光合作用，无根、茎、叶的分化，细胞壁的主要成分为几丁质，而植物则为纤维素。

真菌和动物一样是异养型生物，它们必须从外界环境中吸取有机物质才能生存。

但真菌与动物获取营养物质的方式有所不同。

动物一般是先摄取，再消化，称为消化型生物；而真菌却释放多种水解酶至体外，先把各种底物降解成小分子，然后再把它们吸收至体内，称为吸收型生物。

第一节真菌的生物学性状

一、真菌的形态与结构

真菌可分为单细胞的酵母（yeast）和多细胞的霉菌（mold）两大类。

此外真菌还包括一类宏观的实质性结构如木耳、蘑菇等，但由于它们与医学关系不甚密切，故不在本书中讨论。

酵母呈圆形或卵圆形。

外形与细菌相似，但较大，其直径为葡萄球菌的数倍，约5～8μm。

霉菌由菌丝和孢子组成，故又称为丝状菌（filamentousfungus）。

有些真菌可因环境条件改变而发生丝状菌或酵母两种形态的互变，称为二相性真菌（dimorphicfungus）。

如组织胞桨菌、皮炎芽生菌等，它们在普通培养基上环境温度培养时一般呈丝状菌形态，在体内或在液体中生长时则常常呈现酵母状态。

（一）菌丝（hypha）

大多数霉菌在适宜培养基上生长时能长出中空、细长的微管（横径约2~10μm），称菌丝，菌丝又能长出许多分枝，交织成团，称菌丝体（mycelium）．伸入培养基中吸取营养的部分称营养菌丝体（vegetativemycelium），突出于培养基表面生长部分称气生菌丝体（aerialmycelium），其中产生孢子的则称为生殖菌丝体（reproductivemycelium）。

气生菌丝体常带有许多孢子。

大部分菌丝间隔一定空间距离有横隔，称隔膜（septum）。

隔膜中有小孔，可允许胞浆通过。

隔膜将一条菌丝分隔为数个细胞，横隔之间为一个细胞，可含一至数个核。

有隔膜的菌丝称为有隔菌丝（septatehypha），如皮肤癣菌、曲霉等。

有些真菌菌丝中无横隔，一条菌丝即为一个细胞，其中可含多个细胞核，无隔膜的菌丝称为无隔菌丝（nonseptatehypha），如毛霉和根霉等（图33-1、图33-2）。

图33-1叶片上的真菌菌丝

图33-2无隔菌丝及有隔菌丝示意图

1.无隔菌丝2.有隔菌丝

不同的霉菌可有不同形态的菌丝，如球拍状、结节状、梳状、鹿角状等，菌丝的形态有助于鉴别不同种类的霉菌．如黄癣菌有鹿角状菌丝，羊毛状小孢子菌可产生球拍状菌丝。

但有时不同的霉菌也能产生相同的菌丝。

（二）孢子（spore）

孢子是真菌的繁殖器官，一条菌丝上可长出多个孢子，在环境条件适宜时，孢子又可伸出芽管，发育成菌丝体。

真菌孢子易于传播，它们对不利环境的抵抗力要强于菌丝体，因此孢子大大增强了真菌的生存能力。

但真菌孢子的抵抗力又明显弱于细菌的芽胞，它们于60～70℃短时间加热即可死亡。

真菌孢子可分为有性孢子和无性孢子。

有性孢子是指真菌通过同一菌体或不同菌体上两个细胞融合，并经减数分裂而形成的孢子，如接合孢子（zygospore）、子囊孢子（ascospore）和担子孢子（basidiospore）。

接合孢子是一种体积较大、胞壁较厚的孢子。

子囊孢子在一种称为子囊的结构内形成。

担子孢子通常在一种称为孢子台的基座顶端形成。

无性孢子不发生细胞间融合，它们一般由真菌菌丝通过有丝分裂方式产生，因此在遗传形状上与其前代完全相同。

真菌产生的无性孢子主要有以下几种：

1．分生孢子（conidium）由菌丝末端细胞分裂形成，也可在菌丝侧面出芽形成，它又可分为体积较大，由多个细胞组成的大分生孢子和体积较小，只含一个细胞的小分生孢子。

2．孢子囊孢子（sporangiospore）菌丝末端膨大形成孢子囊，囊内细胞经有丝分裂产生许多孢子，孢子成熟则破囊而出。

3．芽生孢子（blastospore）由菌丝体细胞出芽生成，常见于单细胞真菌。

一般芽生孢子长到一定大小即与母体脱离，若不脱离则形成假菌丝,如假丝酵母。

4．厚膜孢子（clamydospore）可由菌丝细胞分化形成。

在不利环境下菌丝细胞内胞浆浓缩，胞壁增厚，抵抗力增强。

当环境有利时，厚膜孢子又可出芽繁殖,如假丝酵母。

5．关节孢子（arthrospore）在陈旧的培养物中，菌丝细胞壁变厚，形成长方形的节段，呈链状排列,如球孢子菌（图33-3）。

图33-3真菌的无性孢子（Brooksetal,2004）

A.厚膜孢子B.关节孢子C.孢子囊孢子（根霉）

D.小分生孢子（曲霉）E.小分生孢子和大分生孢子F.芽生孢子

大多真菌可通过产生有性孢子和无性孢子两种不同方式进行繁殖。

如子囊菌（ascomycetes）既可通过有性繁殖方式产生子囊孢子，也可经出芽方式产生分生孢子；接合菌（zygomycetes）既可通过有性繁殖方式产生接合孢子，也可经无性繁殖方式产生孢子囊孢子。

病原性真菌大多形成无性孢子，无性孢子的形状、颜色和排列有助于真菌的鉴别。

还有些真菌至今尚未发现有性繁殖期，这类真菌称为未知菌类（Deutermycotina）或不完全真菌（imperfectfungi），如白假丝酵母、粗球孢子菌等。

孢子从母体真菌释放可具有主动和被动两种方式。

在风和水等外力作用下，使孢子同母体脱离的方式称为被动释放方式。

菌丝的某些部位变得脆弱，内部压力却明显增加，最终导致孢子的释放，称为主动释放方式。

真菌细胞壁和细胞膜的结构特点在医学上具有重要意义。

真菌细胞壁中不含肽聚糖，其主要成分为几丁质（一种由N-乙酰葡糖胺长链组成的多糖）和葡聚糖，因此真菌对青霉素或头孢菌素不敏感，但对作用于葡聚糖的抗真菌药caspofungin敏感。

另外，真菌细胞膜中主要含麦角固醇（ergosterol），这不同于人类细胞膜中的胆固醇，因此它们对两性霉素B和某些唑类药物如氟康唑、酮康唑等敏感。

二、真菌的生长

真菌的营养方式主要有3种。

腐生方式：

利用死的动、植物和微生物残体生存；

寄生方式：

寄生在动、植物的活组织内，同时对被寄生物产生不利影响；

共生方式：

寄生在动、植物的活组织内，同时对被寄生物产生有益影响。

大多真菌主要以腐生方式生长，但许多在医学上有重要意义的真菌均为寄生菌，如白假丝酵母、新生隐球菌等均为人体条件致病菌。

大多数真菌是需氧菌。

少数真菌可利用发酵旁路途径在低氧环境中生存，它们属兼性厌氧菌。

另在污水和污物的处理器中还发现了一些厌氧性真菌。

真菌的营养要求不高，在一般培养基上均能生长。

实验室常用沙保（Sabouraud）培养基。

此培养基主要含有蛋白胨、葡萄糖和琼脂。

由于该培养基的pH较低（pH5.0～6.0），并常含有氯霉素和放线菌酮，可抑制细菌生长而有利于真菌的生长。

有些病原性真菌如白假丝酵母、组织胞浆菌、新生隐球菌等需先用血琼脂平板培养，待生长后移种沙保培养基，并同时做玻片小培养，以观察自然状态下的形态结构。

培养浅部真菌的最适温度为22～28℃，但某些深部真菌在37℃生长最好。

真菌培养亦需较高的湿度与氧。

真菌的繁殖能力强，但生长速度比细菌慢，常需1～4周才能形成菌落。

真菌的菌落有三种类型。

1．酵母型菌落（yeasttypecolony）多数单细胞真菌的菌落特征，类似细菌菌落，但菌落体积较大。

一般为光滑、湿润、柔软、边缘整齐、不透明、乳白色的圆形菌落，如新生隐球菌菌落。

2．类酵母型菌落（yeast-liketypecolony）外观类似酵母型菌落，但有假菌丝伸入培养基中。

如白假丝酵母落（图33-4）。

3．丝状菌落（filamentoustypecolony）为多细胞真菌的菌落特征。

菌落较大，由许多疏松的菌丝体构成。

菌落可呈棉絮状、绒毛状或粉末状等。

丝状菌落的形态、结构和颜色在鉴定真菌时有重要参考价值（图33-5）。

三、真菌的抵抗力

真菌的菌丝和孢子均不耐热，一般于60～70℃一小时即可被杀死。

对干燥、紫外线和多种化学消毒剂耐受性较强，但对1%~3%石碳酸、2.5%碘酒、2％结晶紫和10％甲醛液则较敏感。

真菌对常用的抗生素如青霉素、链霉素及磺胺类药物不敏感，但制霉菌素、两性霉素B、酮康唑等对多种真菌有抑制作用。

图33-4类酵母型菌落（白假丝酵母）

图33-5丝状菌落

四、真菌的分类

真菌的分类主要根据它们有性繁殖的方式，同时也结合形态学以及无性繁殖的方式。

与医学有关的真菌主要有四个亚门。

通过有性繁殖方式分别产生子囊孢子、接合孢子和担子孢子的真菌分别称为接合菌亚门（Zygomycotina）、子囊菌亚门（Ascomycotina）和担子菌亚门（Basidiomyotina），此外是因未发现其有性阶段而人为划分的半知菌亚门（Deutermycotina或fungusimperfecti）。

真菌各亚门的代表菌及其主要性状见表33-1。

表33-1真菌的分类及其主要性状

亚门

代表菌

有性孢子

菌丝

生长地

致人类疾病

子囊菌

链孢霉菌，组织胞浆菌

子囊孢子

有隔

土壤，腐烂植物

癣，组织胞浆菌病，芽生菌病

接合菌

毛霉，根霉

接合孢子

无隔

土壤，腐烂植物

毛霉病，根霉病

担子菌

新生隐球菌，蘑菇，伞菌

担子孢子

有隔

土壤，腐烂植物

隐球菌病，蘑菇中毒

半知菌

青霉，白假丝酵母，曲霉

不明

有隔

土壤，腐烂植物，动物体表面

念珠菌病，毛孢子菌病，表皮癣菌病，球孢子菌病等

第二节真菌的致病性

与细菌、病毒相比，真菌的致病力一般较弱，但它们也能通过多个途径、多种机制使机体患病。

由致病性真菌和条件致病性真菌引起的疾病统称真菌病（mycoses）。

真菌产生的一些毒素进入人体还可导致全身或某些脏器的中毒症状，有的甚至可能致癌。

此外，真菌感染还可能引发各类超敏反应。

一、致病性真菌感染

主要是外源性侵袭机体而致病，包括皮肤、皮下组织真菌感染和全身或深部真菌感染。

浅部真菌如皮肤癣菌等有嗜角质性，能产生角蛋白酶和脂酶分解角蛋白和细胞脂质，并在局部大量繁殖后通过机械刺激和代谢产物的作用，引起局部炎症和病变。

二相性真菌如荚膜组织胞浆菌、皮炎芽生菌等进入机体后转换成酵母型，它们在巨噬细胞中不被杀灭反而繁殖扩散，从而引起慢性组织肉芽肿和组织溃疡坏死。

二、条件致病性真菌感染

主要是一些内源性真菌引起，如假丝酵母、新生隐球菌、曲霉、毛霉等。

感染多发生在机体免疫力降低时，如长期应用广谱抗生素、皮质激素、放化疗患者，肿瘤、糖尿病、艾滋病、免疫缺陷患者等。

例如白假丝酵母属于人体的正常菌群，但抗生素使用不当时可大量生长引起疾病。

三、真菌中毒症

某些真菌污染作物、粮食、饲料和餐品后，可产生真菌毒素（mycotoxins），动物和人摄入后可引起急性或慢性中毒，称为真菌中毒症（mycotoxicosis）。

不同真菌毒素作用的靶组织不同，例如杂色曲霉毒素主要为肝脏，赭曲霉毒素主要为肾脏，展青霉毒素主要为神经系统。

黄曲霉毒素对肝、脑、肾均有明显毒性作用。

在我国真菌毒素所致人畜中毒常有发生，如霉变甘蔗中节菱孢菌可产生毒素3-硝基丙酸，食入后可引起抽搐、昏迷等神经系统病变症状；食用含有镰刀菌毒素的赤霉麦可引起肝、肾、脑中毒等。

真菌中毒和一般细菌性或病毒性感染有所不同，它是在粮食和食物中产生毒素，因而受环境条件及饮食习惯等因素的影响，发病有地区性与季节性，但没有传染性。

四、真菌毒素与肿瘤

已证实某些动物和人类肿瘤与真菌毒素有关，如已证明赭曲霉毒素（ochratoxin）可致小鼠肾癌，镰刀菌T-2毒素可诱发大鼠胃癌、胰腺癌、垂体和脑肿瘤，展青霉素经皮下注射可引起大鼠肉瘤等。

在所有真菌毒素中对环境污染最严重，对人畜危害最大的是黄曲霉毒素（aflatoxin,AF），它主要由黄曲霉、寄生曲霉等少数曲霉产生，以污染玉米、花生、坚果等农作物及其制品为主。

AF是一类结构相似的化合物的总称，其基本结构都含有一个二呋喃环和一个氧杂萘邻酮（香豆素），其中以AFB1的产量和毒性为最大，动物试验已证明它是已知致癌化学物质中毒性最强的一种。

AF能诱导p53抑癌基因突变，导致p53蛋白缺失，使肝细胞生长失控，引发肝癌。

此外它也能引起肾、胃、支气管、腺体和皮下组织的癌肿。

五、真菌超敏反应性疾病

真菌孢子常散布于空气中，敏感患者吸入或食入时，可引起各种类型超敏反应性疾病，如荨麻疹、变态反应性皮炎、鼻炎、哮喘等。

临床上常见的“皮真菌疹（dermatophytids）”就是一种真菌抗原刺激机体产生的超敏反应。

第三节抗真菌感染免疫

机体的抗真菌感染免疫同其他抗病原微生物感染一样，也包括天然免疫和获得性免疫，两者互相补充，共同配合，缺一不可。

一、天然免疫

完整的皮肤粘膜屏障可有效阻挡真菌及其孢子的侵入。

皮脂腺分泌的脂肪酸有杀真菌的作用。

儿童头皮脂肪酸分泌量比成人少，故易患头癣。

手足汗较多而掌跖部缺乏皮脂腺的人，易患手足癣。

正常菌群也有拮抗真菌的作用，如果滥用广谱抗生素引起菌群失调，内源性真菌就会大量生长而造成感染。

中性粒细胞具有吞噬和杀灭真菌的作用。

一种促癣吞噬肽（tuftsin）可结合到中性粒细胞膜上，提高其吞噬和杀灭真菌的活性。

中性粒细胞杀灭真菌的机制是吞噬过程触发呼吸爆发，形成H2O2、次氯酸等，以及释放颗粒中的防御素等。

中性粒细胞减少患者，易患播散性念珠菌病和侵袭性烟曲霉病。

巨噬细胞在抗真菌感染中也有一定作用，但不如中性粒细胞。

NK细胞有抑制新生隐球菌和巴西副球孢子菌生长的作用。

真菌组分是补体替代途径的强激活剂，但真菌能抵抗补体攻膜复合物（membraneattackcomplex,MAC）的杀伤。

补体活化产生的C3a、C5a可招引炎性细胞至感染部位。

二、获得性免疫

真菌感染可诱导机体产生特异性细胞免疫和体液免疫，其中又以细胞免疫为主。

特异性抗体可阻止真菌与宿主细胞或组织的粘附，并提高吞噬细胞对真菌的吞噬率。

特异性细胞免疫中CD4+T细胞产生并释放IFN-γ和IL-2等细胞因子，激活巨噬细胞、NK细胞和CTL等，参与对真菌的杀灭。

AIDS、肿瘤患者和长期使用免疫抑制剂者的细胞免疫功能低下，故易受播散性真菌感染。

第四节真菌感染的实验室诊断

与细菌的检查方法相类似,真菌感染的实验室诊断方法包括直接显微镜检查真菌形态、真菌的分离培养与鉴定、检测真菌的抗原与抗体及真菌毒素检测等。

可根据不同的标本种类和检查目的采用相应的检查方法。

一、标本的采集

应在用药前采集标本，浅部感染真菌的检查可用70％乙醇棉球擦拭局部后取皮屑、毛发、指（趾）甲屑等标本。

深部感染真菌的检查可根据病情取痰，血液、脑脊液、淋巴结穿刺液等标本，液体标本可用离心方法富集待检菌，取材时注意无菌操作，及时送检。

二、直接显微镜检查

直接镜检对于真菌病的诊断较细菌更为重要。

将皮屑、毛发、指（趾）甲屑等标本置载玻片上，滴加10％KOH少许，加盖玻片后在火焰上微微加热，使被检组织溶解，角质软化，标本显得清晰透明。

真菌细胞壁中因含几丁质和各种复杂多糖，因而可耐受碱处理。

然后在低倍或高倍镜下检查菌丝和孢子。

皮肤癣检查常用湿标本，不需染色；疑是假丝酵母可用革兰法染色；隐球菌感染可墨汁负染后镜检。

三、分离培养

直接镜检不能确诊时应做真菌培养。

由于真菌在不同培养条件下形成的菌落及菌体形态会有较大差别，故鉴定时应用统一的沙保培养基，并控制好其他各种实验条件。

皮肤、毛发、甲屑等标本先经70％乙醇或2％石碳酸浸泡2～3分钟以杀死杂菌，用无菌盐水洗净后接种于含放线菌酮（抑制腐生真菌生长）和氯霉素（抑制细菌生长）的沙保培养基（隐球菌对这两种药物敏感，应避免使用）。

培养时放置25～28℃温箱数日至数周，然后观察菌落特征。

为观察自然状态下真菌的形态结构，必要时可做玻片小培养，即是在无菌玻片上放置一小块沙保培养基，在培养基边缘接种待检真菌，盖上盖玻片后置温箱培养约一周，直接于镜下或用乳酚棉蓝染色后置显微镜下观察真菌的形态、结构和排列等特征。

此外也可利用真菌不同生化反应特性，应用鉴别培养基鉴定不同的真菌，目前在临床上已用于假丝酵母的检测。

四、真菌抗原和抗体的检测

深部感染真菌的辅助诊断。

常用方法有凝集试验、沉淀试验、补体结合试验、ELISA和放射免疫测定等。

例如可用乳胶凝集试验检测病人血清和脑脊液中荚膜多糖抗原。

对于抗体的检测，被检者血清中抗体的效价须较正常效价有明显升高才有诊断意义。

五、核酸检测

检测真菌核酸可进行快速诊断。

可用PCR检测临床标本（血液、痰液等）中的特异真菌DNA，也可将PCR与核酸多态性分析结合的方法，如PCR限制性酶切片段长度多态性分析（PCR-RFLP）和随机扩增多态性DNA（RAPD等）方法。

此外还可用DNA探针检测与鉴定真菌核酸序列，测定DNA中G+Cmol％以对真菌分类鉴定等。

六、真菌毒素检测

检测真菌毒素有生物学毒性检查法、薄层层析法、高效液相法和间接竞争ELISA法等。

其中间接竞争ELISA法具有安全、快速、灵敏、经济等优点，适用于大批量标本中黄曲霉素B1等真菌毒素的快速检测。

第五节真菌感染的防治原则

真菌感染目前尚缺乏特异性预防方法。

皮肤癣预防主要是注意清洁卫生，避免与患者及污染的物品直接接触。

保持鞋袜干燥，防止真菌孳生。

引起深部感染的真菌多为条件致病菌，故预防措施主要是提高机体抵抗力，应避免滥用抗生素、激素和免疫抑制剂。

对肿瘤、糖尿病、先天性或继发性免疫缺陷患者、免疫抑制剂使用者和年老体弱者更应防止真菌感染。

另对医院真菌感染也应重点预防。

由于真菌是真核细胞型微生物，要找到一种对宿主细胞无毒的抗真菌药物十分不易。

当前使用的抗真菌药物主要针对真菌壁、膜中的一些特殊结构，如针对细胞膜麦角固醇的药物主要有：

多烯类药物两性霉素B（amphotericinB）和制霉菌素（nystatin），它们通过与麦角固醇结合干扰其代谢，增加胞膜通透性而导致真菌死亡；唑类药物较多如酮康唑（keteconazole）、克霉唑（clotrimazole）、咪康唑（miconazole）、氟康唑（fluconazole）、伊曲康唑（itraconazole）等，它们都作用于真菌依赖细胞色素P450的14α-固醇去甲基酶，抑制麦角固醇的生物合成；丙烯胺类药物如特比萘芬（terbinafine），它通过特异性地抑制角鲨烯环氧化酶的活性来减少麦角固醇的合成。

也有的药主要针对真菌细胞的细胞壁结构，如尼克霉素（Nikkomycin），它通过竞争性抑制真菌细胞壁上的几丁质合成酶Ⅰ、Ⅱ的活性而破坏真菌细胞壁；又如卡泊芬净（caspofungin），它对真菌1，3-β-葡聚糖有明显抑制作用。

此外有核苷类药物如5-氟胞嘧啶（5-flucytosine）等，它们可干扰真菌DNA和RNA合成。

但目前的抗真菌药都有这样或那样的缺点，如抗菌谱较窄、对某些组织的渗透力较弱、副作用大等。

一些新的有潜力的抗真菌药物正在研制开发中，并已有多个广谱、高效、低毒的新药进入了临床试验。

此外有效的抗真菌中草药也有待于开发。