真菌、真菌感染和皮肤病

真菌在自然界是一种进化比较高等的生物,既具有动物界的细胞核、核仁、细胞器等,又具有动物细胞的细胞膜,还具有人类细胞所没有的细胞壁。所以在生物进化树上,它与动物界、植物界并列,迄今已发现150余万种真菌,其中很多与动物有关。而引起人类致病的病原真菌则仅发现几百种。不过,随着科学的发展,尤其是分子生物学研究的逐渐深入,有些一直认为是原虫的生物如卡氏肺孢子虫,随着16SRNA的研究深入,已明确其也应该归入真菌界。

皮肤是人体的一大器官,由于它的特殊位置,真菌感染人类常先表现在皮肤上,同时也是因为皮肤位于人体的最表层,既便于及早发现真菌的入侵,又便于及早检查到真菌。随着光学显微镜的诞生,最早发现的是一些最易感染人类的皮肤癣菌。在1835年发现的蚕的白僵菌病不久,就于1845年最早发现了感染人类的一些毛癣菌的报道。传统的真菌病实验室研究常是由皮肤科医生进行。人体是一个统一的整体,目前更不断发现真菌既可侵犯人类,同时也可侵犯其他动物,一如目前甚嚣尘上的禽流感,因为其既可侵犯禽类,又可侵犯人类,而被归类为众所周知的人兽共患病。在同一目、科、属、种的生物之间尚可如此,在一个人体中也可以发生,很多真菌既可侵犯外胚叶原的皮肤黏膜,也可侵犯人类其他系统。所以,尽管本书是一部皮肤科的专著,但一些既可涉及皮肤黏膜,又可波及人体各系统的真菌感染也均稍做介绍,以便临床医生见微知著,将真菌感染控制在早期。如近来发现,很多艾滋病患者早期常可见念珠菌感染,为及时检测HIV而确诊艾滋病提供了帮助。

医学真菌学(medical mycology)是研究由真菌引起的皮肤黏膜、皮下组织和其他组织器官感染的学科。在感染性皮肤病中,真菌病(mycoses)的病原菌种类最多,发病率最高,流行也最广。

真菌具有真正的细胞核和细胞器,是异养生物。不具有叶绿素,不能进行光合作用,行寄生或腐生以从外界获取碳源。大多数真菌为多细胞的丝状分枝结构,少数类群为单细胞。细胞壁含甲壳质、纤维素及其他葡聚糖。在整个生活史中,能产生各种形态的孢子,进行有性或无性繁殖或两者都有。

真菌是生物界中的一大类群。数目至少在150万种以上。但能引起人或动物感染的仅占极少部分,约400种左右,其中约100种在临床中常见致病。真菌按菌落形态可分为两大类:霉菌(mold)和酵母(yeast)。但这种划分并无分类学上的意义。霉菌为多细胞结构,有菌丝和孢子,可形成各种颜色、质地和形态的毛样菌落;酵母为单细胞,菌落呈乳酪样。酵母又可分为酵母菌(yeast)和酵母样菌(yeast-like)。酵母菌系单细胞、芽生孢子,无菌丝,有子囊(真酵母)或无子囊(假酵母)。酵母样菌似酵母菌,无子囊但有菌丝,包括真菌丝与假菌丝。部分真菌的形态会因温度、营养或氧与二氧化碳浓度的改变而由霉菌型变为酵母型或由酵母型变为霉菌型,这些真菌称为双相型真菌(dimorphic fungi),都可以致病。

引起人或动物感染的真菌分为病原真菌和条件致病真菌两大类。病原真菌本身具致病性,而条件致病真菌一般情况下不致病,只有在一定条件下,即当机体免疫状态降低时才可能致病,如长期使用广谱抗生素、糖皮质激素和免疫抑制剂,以及有代谢障碍、血液病、尿毒症、慢性消耗性疾病、获得性免疫缺陷综合征(艾滋病)、外伤和行大手术、器官移植、放射治疗、化学治疗等都是重要的诱发因素。

真菌的最基本结构为菌丝(hypha)和孢子(spore)。菌丝为细微的管状结构,具有细胞壁、胞质和细胞核。分枝或不分枝,分隔或不分隔,着色或不着色,粗细不一。一般致病性真菌的菌丝较细而且分隔,只有接合菌纲中的致病菌如毛霉、根霉、犁头霉等菌丝粗而不分隔。不分隔的菌丝可有多个细胞核,又称管状多核体。孢子是真菌繁殖的最小单位,也是抵抗不良环境时形成的结构。真菌除了每一个微小的片段都能繁殖外,一般通过有性或无性孢子进行繁殖。很多真菌可以产生一种以上的孢子。不通过两性细胞的结合,即细胞核的配合而形成的孢子称无性孢子,这一繁殖过程称无性繁殖。常见的无性孢子有关节孢子、厚壁孢子、孢子囊孢子、芽孢子和分生孢子。分生袍子又分为大分生孢子(多细胞)和小分生孢子(单细胞)两种。分生孢子的数目、形状、大小、颜色、排列方式、表面纹饰及产孢细胞和产孢方式是半知菌亚门真菌分类和鉴定的主要依据。真菌的有性孢子有卵孢子、接合孢子、担孢子和子囊孢子。其繁殖方式称为有性繁殖。与医学有关的有性孢子是接合孢子和子囊孢子,而以后者最为多见,形态也最为复杂。

真菌没有叶绿素,只能从外界获取碳源。一般非致病真菌对营养的要求较低,可以在任何含有有机物的表面生长,如各种污染菌就是这样。致病性真菌则对营养要求较严格,有些不仅需要特殊的营养,如玫瑰色毛癣菌生长繁殖需要组氨酸,断发毛癣菌和紫色毛癣菌需要维生素B,而且还需要活的原生质。肺孢子菌、鼻孢子菌和链状芽生菌等至今尚不能人工培养,只能在活上生长。培养分离真菌要根据菌种不同而选择不同的培养基。医学真菌的初代培养和分离应使用沙保(Sabouraud)琼脂,加或不加抗生素的通用标准培养基。真菌的形态一般也根据沙保琼脂上培养的菌落进行描述。

温度最能影响真菌的生长和繁殖。一般允许真菌生长的最低温度为0~5℃,最高温度为45℃。浅部真菌最适宜生长温度为22~28℃,深部真菌为37℃。能在37℃生长的真菌就一定能在25℃生长,而能在37℃生长的真菌就有可能在人体内存活、繁殖,所以凡是能在37℃生长的真菌都应视为病原菌或条件性致病菌。在理论上,所有的真菌对人类皆有潜在的感染能力,且日益为实践所证实。

真菌在生长过程中有从中心向四周等距离生长形成圆形菌落的倾向。也正因为真菌具有这种特点,使体癣、股癣、叠瓦癣等皮损表现为环形或多环形,而可能与人体免疫相关。

真菌的命名和分类自1969年由Whittaker提出了五界系统。将地球上所有的生物划归为五个界,即原核生物界(Kingdom monera)、原生生物界(Kingdom protista)、植物界(Kingdom plantae)、真菌界(Kingdom fungi)和动物界(Kingdom animalia)。1978年我国陈世骧加上病毒界使之更加完整。在这个系统中,真菌因其吸收营养的方式作为自然界的分解者而被认为是一个独立的界。植物具有光合作用,被看作自然界的生产者;动物则因其以摄食方式获取营养而被视作自然界的消费者。

按Ainsworth 1973年的真菌分类系统,真菌界分为黏菌门和真菌门。真菌门又分为五个亚门:鞭毛菌亚门(Mastigomycotina)、接合菌亚门(Zygomycotina)、子囊菌亚门(Ascomycotina)、担子菌亚门(Bosidiomycotina)、半知菌亚门。在这五个亚门中,与医学关系密切的为接合菌亚门、子囊菌亚门和半知菌亚门。

接合菌亚门中的毛霉目包括毛霉科、小克银汉霉科、被孢霉科等,其中的一些真菌是条件性致病菌,所引起的感染统称接合菌病(zygomycosis)。其中毛霉科引起的感染称毛霉病(mucormycosis)。而虫霉科中的固孢蛙粪霉和冠状耳霉所致的皮肤和皮下组织感染称为虫霉病(entomophthoromycosis)。

子囊菌亚门最主要的特征是有性繁殖产生子囊和子囊孢子。其中半子囊菌纲的内孢霉科和酵母菌科中的少数种被认为是致病性真菌。另一个纲即不整囊菌纲中则包含了许多重要的病原真菌和条件致病菌。多数病原菌分布于裸囊菌科和散囊菌科中,包括青霉、曲霉、小孢子菌属,以及毛癣菌属和组织胞质菌等的有性阶段。

半知菌亚门是个形式亚门,包纳所有不具有或未发现有性阶段的真菌,包括酵母、酵母样菌和霉菌。现已发现的大多数致病性真菌都属于半知菌亚门。所以这个亚门在医学上有重要的意义。绝大多数病原酵母或条件致病性酵母属于芽孢纲中的隐球酵母科的隐球菌属、念珠菌属、红酵母属、丝孢酵母属等。人类或动物的多数病原性或条件致病性及产生真菌毒素的真菌,如皮肤癣菌、青霉、曲霉和部分双相型真菌则属于丝孢纲中的丛梗孢科。一些具天然棕色的真菌称暗色真菌,如枝孢霉、交链孢等属于暗色孢科,又称暗色孢科真菌。其中一些种能产生真菌毒素或引起人或动物的感染。

放线菌类不属于真菌,而属于原核生物界。其中放线菌科放线菌属中一些种能引起人放线菌病和足菌肿。奴卡菌科奴卡菌属中的一些种则可引起奴卡菌病和足菌肿。放线菌类中还有一些种也能引起足菌肿如链霉菌。其他还有细菌引起的腋毛癣、红癣、窝状角质松解症、嗜皮菌病等,因为这些病的临床表现酷似真菌感染,所以传统上一直将这些疾病归入真菌病范畴内描述,本书已分别在第三篇皮肤病临床第三章杆菌感染性皮肤病中介绍。

无绿藻的分类地位尚未解决。一般认为无绿藻是植物而不是真菌。可能是绿藻的变种,因在进化途中失去了叶绿素而行寄生或腐生生活。所引起的人或动物的感染称无绿藻病(protothecosis)。

按国际分类法,真菌按界、门、亚门、纲、目、科、属、种这个次序排列。这样,自然界中任何一种真菌都有了一个特定的位置以避免混乱,便于交流。也利于研究分析每一个菌种的基本特征及其相互间的亲缘关系。

真菌的命名采用林奈的双名制,即属名加种名,构成学名。用拉丁文拼写。属名第一个字母必须大写,用拉丁语名词。种名第一个字母小写,用拉丁语形容词。

门的词尾为-mycota;纲的词尾为-mycetes;目的词尾为-ales;科的词尾为-aceae;属和种没有固定的词尾。其他亚门、亚纲、亚目、亚科的词尾分别是-mycotina、-mycetidae-lneae和-oideae

实验室检查 真菌学检查是诊断真菌病的根本依据,包括直接镜检、真菌培养、血清学试验、组织病理检查等。供检查用的标本有皮屑、毛发、甲板、黏膜、耵聍、角膜、血液、尿液、脑脊液、腹水等各种体液、痰、脓、骨髓、组织等。其中最为重要的是直接镜检、真菌培养和组织病理检查。直接检查即对临床标本作直接涂片检查,所用的载液以5%~10%的K0H液最为常用(图3-7-1)。印度墨水则主要用于检查脑脊液中的新生隐球菌。

K0H溶液真菌直接镜检见大量的孢子和菌丝

图3-7-1 K0H溶液真菌直接镜检见大量的孢子和菌丝

直接检查的意义如下:

  1. 直接检查阳性有诊断意义,一般可确定有真菌感染,但阴性不能除外诊断;
  2. 根据真菌镜下形态可确定少数病原菌的种,如新生隐球菌、黄癣菌、花斑癣菌、鼻孢子菌等。有些可确定属,如念珠菌属等;
  3. 直接检查所见的真菌形态,代表该菌在组织内的形态即组织相;
  4. 真菌镜下形态有时可提示该菌的活动性,如念珠菌出现真菌丝和假菌丝、皮肤癣菌的菌丝肥大粗长多分枝、胞质浓都表示该菌处于活跃状态。

真菌培养的目的在于从临床标本中分离病原菌,确定是否有真菌感染及感染真菌的种类,以弥补直接检查的不足,同时在培养鉴定的过程中对其形态、镜下结构、生理特点和分子结构生化特征等进行充分的研究,以了解全部生活史并据以推断其应归隶的属和种,指导临床治疗。此外,分离的菌种可保存以便交流和继续研究。除肺孢子菌、鼻孢子菌和链状芽生菌等少数菌种外,大多数病原菌目前都已能人工培养。

取自人体任何部位的标本都可进行培养。常用的培养基为沙保琼脂、脑心浸膏琼脂、米粉吐温琼脂、察培克培养基、马铃薯葡萄糖琼脂等,其中沙保琼脂适用于分离绝大多数真菌,应用广泛。

自无菌部位采取的标本(如脑脊液和血)分离出的任何真菌除非是操作时污染所致都应视为有诊断意义。对一些与外界相通的腔口如口腔、阴道、气管等部位获取的标本中分离出的真菌应结合临床,慎重判断。既不能轻易认为是“污染菌”而予以丢弃,也不能随便断定为病原菌。有些菌如白念珠菌可为人体正常菌群,在正常人的痰和阴道分泌物中也可分离出。对此类标本单纯培养阳性多数并无临床意义。相比之下,如果这些标本直接检查发现大量菌丝,尤其是假菌丝,说明白念珠菌处于致病状态。当然也还需要结合临床作综合考虑。若在全身多个组织和器官中同时分离出同一种真菌或从同一部位反复分离出同一菌种,一般应视为具有病理意义。血清学试验可用于检测血液、脑脊液、尿液及其他体液,对确定真菌病的病原体,诊断皮下和系统性真菌感染有一定作用。对一些疾病如隐球菌病已建立了稳定的方法并也适于曲霉病、念珠菌病、组织胞质菌病和球孢子菌病等的诊断。检测对象为抗原或抗体的存在及滴度的变化。

关于真菌病的组织病理学,本书主要讨论的是深部真菌病的组织病理。真菌病的组织病理和其他感染疾病的组织病理极其相似,很多真菌病的临床表现也与其他疾病相似,所以往往只是在仔细研究了病理切片并发现了真菌之后,才考虑到真菌病的诊断。而在这种情况下,标本已被固定,培养已不可能进行。组织病理切片就成了诊断真菌感染的最主要依据。故标本在送病理检查的同时,只要怀疑有真菌感染的可能,就应同时采取标本送真菌实验室进行真菌检查和培养,这样处理常有意想不到的益处。

真菌感染的组织病理变化与引起感染的菌种和受感染的部位有关,也随病程的不同而异。同一种菌在不同组织内,或虽在同一组织内但病期不同,组织反应也不一定相同。一般病变早期多为化脓性反应,晚期多为肉芽肿性改变。

真菌感染可以没有炎症反应,如花斑癣(花斑糠疹)、浅部真菌病和一些深部真菌病如隐球菌性脑膜炎等;也可以是急性或化脓性改变,如念珠菌病、奴卡菌病及足菌肿等;或慢性化脓性炎症和肉芽肿,如链状芽生菌病、鼻孢子菌病、新生隐球菌病等;孢子丝菌病、芽生菌病、球孢子菌病、着色真菌病、副球孢子菌病、曲霉病等可表现为化脓性结核样肉芽肿,除具有一般炎症反应特点外,在真皮内还可见到上皮样细胞、淋巴细胞及大量朗格汉斯巨细胞浸润,但一般无干酪样坏死。

真菌感染有时表现为异物肉芽肿。蛙粪霉虫霉病则表现为嗜酸性肉芽肿。曲霉病、毛霉病、青霉病、孢子丝菌病和足菌肿等常引起血管炎病理改变。而毛霉科真菌则常累及血管而引起血栓性改变,导致组织出现凝固性坏死。

真菌感染的组织反应不具特异性。所以病理检查所见的组织反应对真菌感染的诊断仅具参考意义,只有在病变组织中发现真菌才能确诊。深部真菌在组织内的形态基本与该菌在37℃培养时的形态相同,但也并不完全一样。直接检查所见的真菌形态则代表真菌的组织相。

真菌在组织内表现为5种形态:

  1. 孢子:酵母型和双相型真菌在组织内表现为孢子。应注意孢子的大小,有无着色,分隔情况,有无出芽。若有出芽应观察芽颈的粗细、芽孢的数目和排列,有无内孢子等。
  2. 菌丝:许多真菌在组织中只表现为菌丝。组织中发现无色、分隔、分枝的菌丝多为念珠菌和曲霉。粗大、不分隔、少分枝或不分枝的菌丝为接合菌,多为毛霉,还有根霉和犁头霉等。虫霉菌丝虽粗大、分枝少但有隔。棕色菌丝为暗色丝孢霉病,由暗色孢科真菌引起。
  3. 组织内同时出现真菌丝和假菌丝及芽孢为念珠菌。
  4. 颗粒:颗粒分放线菌性、真菌性和细菌3种。真菌性颗粒的大小、颜色、形状和颗粒内结构各与引起颗粒的菌种相对应。颗粒实际上是一种菌丝团。
  5. 球囊(spherule):球囊又称孢子囊或内孢囊。球囊内含有内孢子(endospore)。球囊为球孢子菌和鼻孢子菌在组织内的特征性结构。

组织病理检查中根据形态就能确定的菌种为:荚膜组织胞质菌、杜波伊斯组织胞质菌、副球孢子菌、皮炎牙生菌、链状牙生菌、粗球孢子菌、新生隐球菌、鼻孢子菌、肺孢子菌等。

组织病理检查中根据形态能确定属,因而能确定病但不能确定种的真菌为:放线菌、奴卡菌、无绿藻、念珠菌等。

多个属的真菌引起相同的临床表现,组织病理检查中形态也一样的真菌病为:皮肤着色芽生菌病、暗色丝孢霉病、接合菌病、皮肤癣菌病和足菌肿。足菌肿的颗粒若染色适当,很易确定为放线菌性、真菌性抑或细菌性。真菌性颗粒中的菌丝又分无色和暗色两大类。每种真菌基本上形成其独特质地、大小、形状、颜色和结构的颗粒。仔细研究可以区别,但最后确定必须依靠真菌培养。

总之,组织病理对真菌病的诊断具参考意义。只有在病理组织中发现真菌才能确定为真菌感染。除少数单依靠病理组织真菌的形态可确定其种名外,大多数真菌必须依靠从临床标本中培养分离出病原菌才能确定。

HE染色对大多数真菌都适用而且不掩盖真菌本身的颜色,还能显示组织反应和Splendore-Hoeppli现象,是真菌组织病理检查必不可少的染色方法,尤其对曲霉和接合菌(毛霉、根霉等)染色较好。但大多数真菌HE染色后,真菌的颜色和组织的颜色接近,不易分辨,特别是当组织中真菌数目较少时,极易被忽略。为了能清楚地显示组织中的真菌,除HE染色外,还应根据需要采用其他染色方法,包括革兰染色、抗酸染色、GF染色(Gridley-fungusstain)、嗜银染色(GMS)、过碘酸锡夫、(Schiff)染色(PAS)、Giemsa染色、黏蛋白卡红染色(MMS)等,其中以GMS和PAS最常使用。

免疫荧光和其他免疫化学染色法可特异性地确定组织病理中的真菌成分,尤其适用于组织中真菌量少,形态非典型或有混合感染的标本,主要用于曲霉病、毛霉病、隐球菌病、念珠菌病、芽生菌病、球孢子菌病、组织胞质菌病、无绿藻病等的诊断。

真菌病的分类一般传统上将真菌病分为四大类,即浅表真菌病、皮肤真菌病、皮下组织真菌病和系统性真菌病。浅表真菌病和皮肤真菌病又称为浅部真菌病,而深部真菌病则包括皮下组织真菌病和系统性真菌病。有些真菌如念珠菌,既能侵犯浅部又能累及深部。

  1. 浅表真菌病(superficial mycoses):感染仅局限于皮肤角质层的最外层,极少或全无组织反应,感染毛发亦只累及毛发表面,很少损伤毛发。浅表真菌病有掌黑癣、花斑癣、毛结节病等。
  2. 皮肤真菌病(cutaneous mycoses):感染皮肤角质层和皮肤附属器如毛发、甲板和羽毛等。能广泛破坏这些组织的结构并伴有不同程度的宿主免疫反应。皮肤真菌病包括皮肤念珠菌病、皮肤癣菌病和表皮真菌病。表皮真菌病(keratimomycoses)专指皮肤癣菌外的真菌所引起的上述部位的感染,如马拉色菌。
  3. 皮下组织真菌病(subcutaneous mycoses):感染皮肤和皮下组织,包括皮肤着色芽生菌病、足菌肿、皮下组织暗色丝孢霉病、鼻孢子菌病、孢子丝菌病、链状芽生菌病、皮下组织接合菌病如蛙粪霉虫霉病、冠状耳霉病和毛霉病等。
  4. 系统性真菌病(systemic mycoses):除侵犯皮肤和皮下组织外,还累及组织和器官,引起系统性感染。包括念珠菌病、隐球菌病、曲霉病、芽生菌病、球孢子菌病、组织胞质菌病、副球孢子菌病、系统性暗色丝孢霉病、系统性接合菌病、马尔尼菲青霉病等。若累及多个系统,称播散性真菌病。此外,一些细菌和藻类引起的感染也纳入真菌病中,包括放线菌病、奴卡菌病、无绿藻病等。
  5. 侵袭性真菌病(invasive mycoses):有时在患者免疫力降低时可爆发真菌感染而引起侵袭性真菌病(invasive mycoses)。

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