一、結核菌 屬放線菌目，分枝桿菌科的分枝桿菌屬，其中引起人類結核病的主要為人型結核菌，牛型感染少見。結核菌為需氧菌，不易染色，經品紅加熱染色后，即使用酸性酒精沖洗亦不能脫色，故稱為抗酸桿菌；鏡檢呈細長、略彎的桿菌。對外界抵抗力較強，在陰濕處能生存5個月以上；但在陽光曝曬2小時，5％～12％甲酚皂（來蘇）溶液接觸2～12小時，70％酒精接觸2分鐘，或煮沸1分鐘，即可被殺滅。最簡便的滅菌方法是直接焚毀帶有病菌的痰紙。結核菌生長緩慢，增殖一代需15～20小時，生長成可見的菌落一般需4～6周，至少亦需3周。 結核菌菌壁為含有高分子量的脂肪酸、脂質、蛋白質及多糖類組成的復合成分，與其致病力、免疫反應有關。在人體內，脂質能引起單核細胞、上皮樣細胞及淋巴細胞浸潤而形成結核結節；蛋白質可引起過敏反應，中性粒細胞及單核細胞浸潤；多糖類則參與某些免疫反應（如凝集反應）。結核菌分為人型、牛型及鼠型等種類。前兩型（尤以人型，標準菌株H37Rv）為人類結核病的主要病原菌，人型與牛型菌形態相似，對豚鼠均有較強致病力，但人型菌對家兔免疫致病力則遠較牛型菌為強。人型菌可產生煙酸，而牛型菌的煙酸試驗多呈陰性。飲用未經消毒的帶有牛型結核菌的牛服，可能引起腸道結核感染。 病灶中菌群常包括數種生長速度不同的結核菌（圖1）。A群：生長繁殖旺盛，存在于細胞外，致病力強，傳染性大，多在疾病的早期活動性病灶內、空洞壁內或人洞內，易被抗結核藥物所殺滅，尤以異煙肼效果最好，起主要殺菌作用，鏈霉素及利福平亦有效，但不及前者。B群：為細胞內菌，存在于巨噬細胞內，細菌得到酸性細胞質的保護能夠生長，但繁殖緩慢，吡嗪酰胺在pH<5.5時，殺菌效果較好。C群：為偶爾繁殖菌，存在于干酪壞死灶內，生長環境對細菌不利，結核菌常呈休眠狀態，僅偶爾發生短暫的生長繁殖，僅對少數藥物如利福平敏感。B群與C群菌為頑固菌，常為日后復發的根源，僅暫時休眠，可能存活數月、數年。亦稱“持續存活菌”。D群：為休眠菌，病灶中有少量結核菌完全處于休眠狀態，無致病力及傳染性，對人體無害。任何藥物對其作用，多數自然死亡或被吞噬殺滅，很少復發。

　　上述按細菌生長繁殖分組對藥物選擇有一定指導意義。 在繁殖過程中，結核菌由于染色體基因突變而產生耐藥性。耐藥性是結核菌的重要生物學特性，關系到治療的成敗。天然耐藥菌繼續生長繁殖，最終菌群中以耐藥菌為主（敏感菌被藥物淘汰），抗結核藥物即失效，此種因基因突變而出現的極少量天然耐藥菌（自然變異），通常不致引起嚴重后果。另一種發生耐藥性的機制是藥物與結核菌接觸后，有的細菌發生誘導變異，逐漸能適應在含藥環境中繼續生存（繼發耐藥）。在固體培養基中每毫升含異煙肼（INH）1μg，鏈霉素（SM）10μg或利福平（RFP）50μg能生長的結核菌分別稱為各該藥的耐藥菌。耐INH菌株對動物的致病力是顯著減弱，耐SM菌的致病力一般不降低，耐RFP菌有不同程度降低，對RFP及INH同時耐藥的結核菌，其致病力降你較單一耐INH者更顯著。 患者以往未用過某藥，但其痰菌對該藥耐藥，稱原始耐藥菌感染。長期不合理用藥，經淘汰或誘導機制出現耐藥菌，稱繼發耐藥。復治患者中很多為繼發耐藥病例。近年來對多種藥物耐藥結核菌日漸增多，成為臨床上很難治愈的病例。任何藥物聯合錯誤、藥物劑量不足、用藥不規則、中斷治療或過早停藥等，均可導致細菌耐藥。發生耐藥的后果必然是近期治療失敗或遠期復發。因此避免與克服細菌耐藥，是結核病化學治療成功的關鍵。 臨床上的陽性痰菌培養中約有5％為非結核分枝桿菌（除結核分枝桿菌與麻風分枝桿菌以外的分枝桿菌），亦是抗酸桿菌，廣泛存在于自然界，當機體免疫受損時，可引起肺內及肺外感染，其臨床表現酷似結核病，但多數對抗結核藥耐藥。此種非結核分枝桿菌的生物學特性與結核菌不盡相同，例如能在28℃生長，菌落光滑，煙酸試驗陰性，耐藥接觸試驗陽性，對豚鼠無致病力等。

　　二、感染途徑 呼吸道感染是肺結核的主要感染途徑，飛沫感染為最常見的方式。傳染源主要是排菌的肺結核患者（尤其是痰涂片陽性、未經治療者）的痰液。健康人吸入患者咳嗽、打噴啑時噴出的飛沫而受感染。小于10μg的痰滴可進入肺泡腔，或因其重量輕而飄浮于空氣中較長時間，在室內通風不良環境中的帶菌飛沫，亦可被吸入引起感染。感染的次要途徑是經消化道進入體內。少量、毒力弱的結核菌多能被人體免疫防御機制所殺滅。僅當受大量毒力強的結核菌侵襲而機體免疫力不足時，感染后才能發病。其他感染途徑，如經皮膚、泌尿生殖系統等，均很少見。

　　三、人體的反應性

　　（一）免疫與變態反應

　　人體對結核菌的自然免疫力（先天免疫力）是非特異性的。接種卡介菌或經過結核菌感染后所獲得的免疫力（后天性免疫力）則具有特異性，能將入侵的結核菌殺死或嚴密包圍，制止其擴散，使病灶愈合。獲得性免疫顯著強于自然免疫，但二者對防止結核病的保護作用是相對的。人體感染結核菌后，因具有免疫力而不發展成結核病。鍛煉身體有助于增強免疫；反之，麻疹、糖尿病、矽肺、艾滋病及其他慢性疾病營養不良或使用糖皮質激素、免疫抑制劑等，減低人體免疫功能，容易受結核菌感染而發病，或使原先穩定的病灶重新活動。年齡可影響人對結核感染的自然抵抗力，老人與幼兒是易感者，與老年時細胞免疫低下及幼兒的細胞免疫系統尚不完善有關。 結核病的免疫主要是細胞免疫，表現為淋巴細胞的致敏與吞噬細胞功能的增強。入侵的結核菌被吞噬細胞吞噬后，經加工處理，將抗原信息傳遞給T淋巴細胞，使之致敏。當致的T淋巴細胞再次接觸結核菌，可釋出多種淋巴因子（包括趨化因子、巨噬細胞移動抑制因子、巨噬細胞激活因子等），使巨噬細胞聚集在細菌周圍，吞噬并殺滅細菌，然后變成類上皮細胞及朗漢斯（Langhans）巨細胞，最終形成結核結節，使病變局限化。 結核菌侵入人體后4～8周，身體組織對結核菌及其代謝產物所發生的敏感反應稱為變態反應，與另一亞群T淋巴細胞釋放的炎性介質、皮膚反應因子及淋巴細胞毒素等有關。局部出現炎性滲出，甚至干酪壞死，常伴有發熱、乏力及食欲減退等全身癥狀。此時如用結核菌素作皮膚試驗（詳見下述），可呈陽性反應。注射局部組織充血水腫，并有大量致敏的T淋巴細胞浸潤。人體對結核菌及其代謝產物的此種細胞免疫反應，屬于第Ⅳ型（遲發型）變態反應。感染結核菌后，尚可發生皮膚結節性紅斑、多發性關節炎或皰疹性結合膜炎等，均為結核病變態反應的表現，常發生于原發結核感染患者。 結核菌體的多肽、多糖復合物與反應有關，而其蠟質及結核蛋白則與變態反應有關。引起兩者的抗原成分不同，但免疫與變態反應則常同時存在。例如接種卡介苗后可產生免疫力，同時結核菌素反應（變態反應）亦轉為陽性。兩者的出現亦可能與機體不同T淋巴細胞亞群所產生的淋巴因子有關。免疫對人體起保護作用，而變態反應則通常伴有組織破壞，對細菌亦不利。嚴重疾病、營養不良或使用免疫抑制藥物，均可削弱免疫力，變態反應也同時受到抑制，表現為對結核菌試驗的無反應。當全身情況改善或停用抑制免疫反應的藥物后，隨著免疫與變態反應的恢復，結核菌素反應亦變為陽性。免疫與變態反應有時亦不盡平行，與人體復雜的內外環境、藥物的影響，以及感染菌量及毒力等因素有關。總之，入侵結核菌的數量、毒力及人體免疫力、變態反應的高低，決定感染后結核病的發生、發展與轉歸。人體抵抗力處于劣勢時，結核病常易于發展；反之，感染后不易發病，即使發病亦比較輕，且易治愈。

　　（二）初感染與再感染 給豚鼠安次接種一定量的結核菌，最初幾天可無明顯反應，約10～14天之后，注射局部發生紅腫，逐漸形成潰瘍，經久不愈，結核菌大量繁殖，到達局部淋巴結，并沿淋巴結及血液循環向全身播散，豚鼠易于死亡，表明豚鼠對結核菌無免疫力。 　　 如將同量結核菌注入4～6周前已受少量結核菌感染的豚鼠體內，則所發生的反應顯然與上述不同。注射后，動物高熱，2～3天之后，注射局部出現組織紅腫、潰瘍、壞死等劇烈之反應，但不久即可愈合、結痂、局部淋巴結并不腫大，不發生全身性結核播散，亦不致死亡。這種由于再感染引起的局部劇烈變態反應，通常易愈合，亦無全身播散，均為豚鼠對結核菌已具有免疫力的結果。機體對結核菌再感染與初感染所表現出不同反應的現象，稱為科赫（Koch）現象。

　　肺部首次（常為小兒）感染結核菌后（初感染），細菌被吞噬細胞攜至肺門淋巴結（淋巴結腫大），并可全身播散（隱性菌血癥），此時若機體免疫力低下，可能發展為原發性進行性結核病。但在成人（往往在兒童時期已受過輕度結核感染，或已接種卡介苗），機體已有定的免疫力，此時的再感染，多不引起局部淋巴結腫大，亦不易發生全身播散，而在再感染局部發生劇烈組織反應，病灶多滲出性，甚至干酪樣壞死、溶化而形成空洞。