细菌内毒素的致病机制及检测控制技术

（保定贺阳衡水一中高级中学，河北保定 071000）

0.引言

细菌内毒素（Endotoxin）是革兰氏阴性菌所特有的、具有生物学活性的物质，它在热环境下较为稳定，只有在细菌受到外部损伤后才会释放出来，因而称为内毒素[1]。其主要成分为脂多糖，具有致热性、致死性等毒性，人体暴露后有可能出现白细胞减少、血压降低的情况，严重时可能产生施瓦兹曼反应、细胞坏死、休克等现象。所以明确细菌内毒素的潜在健康危害、开发新的毒性控制技术对于人体的生命安全十分重要。本文从以上两方面出发，对现有危害和控制技术做出综述。

1.细菌内毒素的致病机制

除直接作用于靶细胞引起致病外，通常情况下，细菌内毒素分子进入体内后，会被生物体内的巨噬细胞吞噬，引发免疫反应，进而诱导巨噬细胞产生多种信号分子，这些信号分子随内环境在机体内散布出去，并传递信息，改变某些正常生理活动，进而导致生物体出现病症。通常情况下，不同的革兰氏细菌产生的内毒素表面蛋白质等识别物质的不同，其引发的症状也不相同，如：李氏杆菌溶血素导致脑膜脑炎等[2]。

细菌内毒素的作用过程由以下几步构成：第一步，与细胞膜受体结合；第二步，完成其跨膜的内在化过程，通常细菌毒素的内在化主要依靠吸附或浓缩内吞作用，也叫受体介导的内吞作用（简称RME）；第三步，与细胞质中的受体或底物结合，完成其生理活动，诱发病症[3]。

通常，细菌内毒素和相应效应细胞识别是诱发机体对革兰氏阴性菌反应的必要条件，目前认为这种识别涉及了血清蛋白、效应细胞及受体等多类物质。大多研究认为细菌内毒素和吞噬细胞的受体识别过程可能不止一种方式。通常内毒素诱导效应细胞产生大量炎症因子等介质，借助这些介质造成对多器官、系统的破坏以及一系列连锁炎症反应及其并发症[3]。

2.细菌内毒素的检测技术

目前，细菌内毒素的检测方法较为多元化，根据其实验原理、检测技术主要包括以下3种：

2.1 热原检测法

热原作为一种较为常见的杂质，会污染药品，严重危害药品安全性。目前，常用具体检测方法为 RPT和BET。

（1）RPT法。RPT 主要采用静脉注射家兔耳缘的方式，通过判断体温是否升高，也称家兔热原试验法。由于家兔属于哺乳动物，对热原的反应与人较为相似，所以广泛应用于人体细菌内毒素的检测。RPT对控制药品的安全性在很长一段时间内起到必不可少的作用，但是存在很多缺点，如：不能定量检测热原、需要使用动物实验、检测周期长、灵敏度低等，其最大弊端是并不能真实反映人体对热原的反应机制，因此家兔热原试验法正被逐步取代[4]。

（2）BET法。BET也称为鲎试剂法，鲎试剂可与细菌内毒素特异性结合后显色，所以可用来检测细菌内毒素。鲎试剂法是目前检查细菌内毒素的常用标准，已先后被多国认可。鲎血液的变性细胞通过外力方式破裂后可提取一种可以能够与内毒素发生特异性凝胶反应的细胞溶解物，进而制备鲎试剂。鲎试剂的具体反应过程如图1所示：首先内毒素诱导C因子、B因子先后活化，并促使凝固酶生成，催化凝固蛋白原转化为凝胶，进而进行识别。鲎试剂法操作较为简单、相关研究较为完善，并且反应灵敏、结果准确，适用于多种不同类别的场合检测，但该方法在检测复合药品时存在很多干扰因素，且与家兔热原试验法一样仍不能反映人体对热原的反应机制，仅能检测特定细菌内毒素是否存在。同时，现如今鲎资源逐渐枯竭，生物和医学界急需能够很好地取代鲎试剂法的方法[4]。

常用的鲎试验方法比较如表1所示。

表1 不同鲎试验方法比较

2.2 微量凝胶法

微量凝胶法与经典凝胶法的操作步骤类似，但其试剂用量只需经典凝胶法的一成左右，能够极大程度节省鲎试剂，并且由于加样量很少，所需反应容器和结果判断方法也较简单。微量凝胶法的本质是经典凝胶法的一种改良方法，除了用量更精细之外，两者的反应容器也有较大的不同。微量凝胶法的反应容器为平面，而经典凝胶法（鲎试剂）的反应容器为反应瓶。而且两者在结果判断上也存在区别。微量凝胶法需使用染料滴在凝胶样品上，根据颜色变化判断凝胶的紧实程度，若凝胶未发生变色，则说明凝胶状态紧实，颜色物质无法进入内部，只能在表面留存或通过后续步骤被冲洗掉，此时结果可标记为阳性；若凝胶出现变色情况，则结果可标记为阴性。而经典凝胶法（鲎试剂）则需通过旋转反应瓶判断凝胶的坚实程度，从而标记阴阳性[5]。

2.3 重组C因子法

C因子是鲎试剂检测中重要的反应前体物，可以与细菌内毒素发生特定反应，最终产生凝胶，引起浊度或者颜色的变化。所以C因子具有检测细菌内毒素的潜质。重组C因子是一种人工合成的C因子，两者功能上存在一定的相似性，均可与细菌内毒素反应，生成荧光物质。荧光物质的产生量与底物含量存在一定的线性关系，可根据荧光强度判断底物浓度。终点荧光法即是利用该荧光信号的变化确定细菌内毒素含量。近年来，国际上针对重组C因子替代以往对于细菌内毒素的检查法进行了专门的研究，尤其是资源保护方面。重组C因子法的优点在于反应简单、特异性强、防干扰性强。

3.细菌内毒素的去除方法

细菌内毒素具有多种特性，比如耐高温、体量小、易被吸附、不易挥发等物理特性，也具有易溶于水、易与多种物质发生反应的化学特性，但是最明显的特征便是依附细菌生存。所以去除细菌是去除内毒素最有效的方式，目前常见的除菌方式包括放射照射、湿热灭菌、干热灭菌、化学消解等，从源头上减少细菌内毒素的产生。而且也可以依据物理方法去除内毒素，如利用其易被吸附的特点采用大分子吸附剂可实现去除、依据不同物质沸点的不同采用蒸馏法去除、依据其不耐酸碱的特性采用强酸或强碱去除[6]。

由于内毒素在细菌细胞破裂后才会释放，所以往往不能通过使用抗生素来达到抗菌的目的，故要使用一些特殊的物质。目前，针对其脂多糖的化学本质，主要有四种方式可以去除细菌内毒素：溶菌酶对蛋白质、脂质等的溶解作用去除内毒素；杀菌通透性增加蛋白；阳离子抗微生物多肽；NK细胞溶素[1]。除此之外，生物学界和医学界等领域对细菌内毒素的控制技术仍在进行不断地探索和尝试。

4.结语

目前细菌内毒素的相关研究还不够系统、全面，多为针对某类毒素的实验分析，所以本文就细菌内毒素的致病机制、检测方法、控制方法进行概括，进一步明晰了不同层级之间的内在联系和递进关系，以期为相关研究提供理论参考。细菌内毒素与人体健康和生命安全息息相关，相关的研究方法也有待进一步发展，具有较高的发展前景和应用前景。