【病原体科普】2026-07-31 厌氧菌感染详解

一、概述

厌氧菌（Anaerobic bacteria）是指在低氧分压条件下才能生长繁殖的一大类细菌，其种类和数量在人体正常菌群中占绝对优势。厌氧菌可感染人体几乎所有解剖部位，所致疾病谱从局部脓肿到致命性全身感染不等[1]。据估计，厌氧菌参与约 60%–70% 的腹腔感染、90% 以上的牙源性感染及 50% 以上的肺脓肿病例。随着人口老龄化和侵入性诊疗增多，厌氧菌感染的临床负担持续受到关注。

二、形态学与分类特征

2.1 定义与分类

根据对氧的耐受程度，细菌可分为三类[2]： - 兼性厌氧菌：在有氧或无氧条件下均可生长 - 微需氧菌：需低浓度氧（2%–10%），多数需高浓度 CO₂（如 10%） - 专性厌氧菌：不能进行有氧代谢，仅能在氧化还原电位低的部位（如坏死、缺血的疏松组织）中繁殖

专性厌氧菌按氧耐受程度进一步分为严格厌氧菌（耐受 ≤0.5% 氧）、中度厌氧菌（耐受 2%–8% 氧）和耐氧厌氧菌（可在空气中有限存活）。引起临床感染的专性厌氧菌通常在空气中至少可耐受 8 小时，最长可达 72 小时[2]。

2.2 主要临床厌氧菌属

革兰阴性厌氧菌： - 拟杆菌属（Bacteroides）：最常见的临床厌氧病原体，革兰阴性杆菌，无芽胞，在厌氧血平板上形成灰白色菌落。其中 脆弱拟杆菌（B. fragilis） 虽是肠道拟杆菌群中数量最少的（约 1%–2%），但却是腹腔感染中最常被分离的厌氧菌[3] - 梭杆菌属（Fusobacterium）：细长的革兰阴性梭形杆菌，包括具核梭杆菌和坏死梭杆菌两个主要致病种 - 卟啉单胞菌属（Porphyromonas）：革兰阴性球杆菌，主要定植口腔 - 普雷沃菌属（Prevotella）：口腔和肠道的正常菌群，参与头颈部、腹腔及妇科感染

革兰阳性厌氧菌： - 梭菌属（Clostridium）：革兰阳性粗大杆菌，能形成芽胞。包括产气荚膜梭菌、破伤风梭菌、肉毒梭菌和艰难梭菌等重要致病种[2] - 消化链球菌属（Peptostreptococcus）：革兰阳性球菌，参与口腔、呼吸道及腹腔感染 - 放线菌属（Actinomyces）：革兰阳性丝状杆菌，致放线菌病 - 痤疮皮肤杆菌（Cutibacterium acnes）：革兰阳性杆菌，常见于异物相关感染及痤疮[2]

三、毒力因子与致病机制

3.1 脆弱拟杆菌的毒力因子

脆弱拟杆菌是研究最深入的厌氧菌致病模型，其毒力因子包括[3,4]：

• 荚膜多糖（Capsular Polysaccharide, CPS）：最主要毒力因子，可抗吞噬、诱导脓肿形成。B. fragilis 的 CPS 具有独特的两性离子电荷特征，能通过 TLR2 依赖途径激活宿主免疫反应，促进腹腔脓肿形成
• 肠毒素/脆弱拟杆菌毒素（BFT）：一种锌依赖的金属蛋白酶，作用于肠上皮细胞的 E-钙黏蛋白，破坏细胞间连接，增加肠道通透性，导致炎症性腹泻。研究发现肠产毒 B. fragilis（ETBF）定植与结直肠癌发生相关[5]
• 菌毛与黏附素：介导对宿主上皮细胞的黏附与生物膜形成
• 超氧化物歧化酶和过氧化氢酶：使 B. fragilis 能在中度有氧环境中存活，这是其医院感染和术后腹腔感染中的重要生存优势[4]
• β-内酰胺酶：多数 B. fragilis 携带 cepA 或 cfiA 基因编码的 β-内酰胺酶，对青霉素产生高水平耐药

3.2 梭菌属的毒素

梭菌属以产生强烈的外毒素著称[2]： - 产气荚膜梭菌 α 毒素：一种磷脂酶 C，能水解细胞膜磷脂，导致溶血、血管通透性增高和组织坏死，是气性坏疽的核心致病因子 - 破伤风梭菌破伤风痉挛毒素（Tetanospasmin）：一种锌依赖的金属蛋白酶，阻断脊髓和脑干中抑制性神经递质（GABA 和甘氨酸）的释放，导致全身性肌肉强直和痉挛 - 肉毒梭菌肉毒毒素（Botulinum toxin）：阻断神经肌肉接头处乙酰胆碱释放，导致对称性下行性弛缓性麻痹 - 艰难梭菌毒素 A（TcdA）和毒素 B（TcdB）：两种大分子糖基转移酶，使肠上皮细胞 Rho GTPases 失活，导致细胞骨架破坏、细胞凋亡和紧密连接断裂，引起抗生素相关性腹泻和假膜性肠炎

3.3 混合感染特征

多数厌氧菌感染为多菌种混合感染，兼有需氧菌和多种厌氧菌[2]。这种多微生物协同作用的典型表现是： - 需氧菌消耗局部氧气，创造有利于厌氧菌生长的低氧化还原电位环境 - 不同细菌分泌的多种组织降解酶（胶原酶、透明质酸酶、DNAse 等）协同破坏宿主组织屏障 - 厌氧菌感染的特征性表现包括：化脓性炎症、脓肿形成、组织坏死，有时伴气性形成和化脓性血栓静脉炎

四、所致临床疾病

4.1 非侵袭性感染

• 轻中度牙源性感染：牙周炎、牙龈脓肿、冠周炎
• 细菌性阴道病：以阴道加德纳菌和多种厌氧菌过度繁殖为特征
• 小范围软组织感染

4.2 侵袭性/严重感染

腹腔感染：厌氧菌最常见感染部位。外伤、手术或肠道穿孔后，肠道厌氧菌（主要是 B. fragilis 群）进入腹腔，形成腹腔脓肿和继发性腹膜炎。术后腹腔感染中厌氧菌分离率可达 60%–70%[3]

脑脓肿：厌氧菌是脑脓肿中最常被分离的病原体（占 40%–60%），常源于邻近结构感染扩散（中耳炎、鼻窦炎、牙源性感染）或血行播散。常见菌种包括厌氧链球菌、拟杆菌属和梭杆菌属[1]

胸部感染： - 吸入性肺炎和肺脓肿：口腔厌氧菌（普雷沃菌、卟啉单胞菌、消化链球菌）是社区获得性吸入性肺炎的核心病原体 - 坏死性肺炎和脓胸

女性生殖道感染：阴道内源性厌氧菌（拟杆菌、普雷沃菌、消化链球菌）参与盆腔炎、输卵管卵巢脓肿、产褥感染和败血症流产等

头颈部感染： - 牙源性脓肿和颌面部间隙感染 - 扁桃体周围脓肿 - Lemierre 综合征：由 Fusobacterium necrophorum 引起，表现为口咽部感染后颈内静脉化脓性血栓静脉炎，伴菌血症和转移性脓肿（典型为肺部）。抗生素前时代常见，近年来发病率回升，可能与上呼吸道感染抗生素使用减少有关[6]

皮肤和软组织感染： - 坏死性筋膜炎（Fournier 坏疽）：多种厌氧菌参与的严重软组织感染 - 气性坏疽（梭菌性肌坏死）：以产气荚膜梭菌为主（占 95%），创伤后急骤发病，肌坏死伴气体形成，死亡率高达 14.8%–30%[7]

菌血症： - 厌氧菌菌血症总体发生率较低但病死率高。B. fragilis 群菌血症归因死亡率约为 20%[8] - 梭杆菌属菌血症总体年均发病率约 0.55/10 万（F. nucleatum 0.34/10 万，F. necrophorum 0.14/10 万），F. necrophorum 主要影响年轻健康成人（中位年龄 21 岁），F. nucleatum 则多见于合并基础疾病的老年人[9]

4.3 高危人群

• 胃肠道或妇科手术/操作后
• 免疫抑制患者（器官移植、肿瘤化疗、HIV/AIDS）
• 糖尿病、外周血管疾病
• 创伤（含咬伤）、异物植入
• 老年人和新生儿

五、流行病学

厌氧菌是人体黏膜表面正常菌群的核心成分，尤其在口腔（龈沟、扁桃体隐窝）、下消化道和阴道。然而，当黏膜屏障受损时，内源性厌氧菌即可侵入深部组织致病。

• 腹腔感染：B. fragilis 群（B. fragilis、B. thetaiotaomicron、B. ovatus 等）是最常被分离的厌氧菌
• 菌血症：厌氧菌菌血症占所有菌血症的 5%–10%，近年来由于广谱抗菌药物使用和人口老龄化，比例可能上升。REDONDO 等（Clin Infect Dis, 1995）研究显示，B. fragilis 群菌血症的归因死亡率为 19.3%（95% CI: 12.4%–26.2%）[8]
• 气性坏疽：美国一组 54 例病例研究统计年发病率为 1.8 例/医院，C. perfringens 占 95%，C. novyi 占 8%，C. septicum 占 4%，综合死亡率 14.8%[7]
• 破伤风：全球破伤风发病率和死亡率自 1990 年以来显著下降，但低 SDI 地区仍然是新生儿破伤风的高发区，高 SDI 地区 70 岁以上老年人占病例的一半[10]
• 梭杆菌菌血症：加拿大 Calgary 地区流行病学研究结果显示，梭杆菌菌血症总体发病率为 0.55/10 万/年，F. nucleatum 中位年龄 53.5 岁（IQR 36.7–72.0），F. necrophorum 中位年龄 21 岁（IQR 18.1–23.4），提示两种菌种具有不同的患者人群[9]

六、实验室诊断

6.1 标本采集

厌氧培养的核心原则：从正常无菌部位采集，避免正常菌群污染。推荐方法为穿刺或活检。采集后尽快送至微生物实验室，转运需用厌氧预还原半固体 Cary-Blair 转运培养基等专用培养基，在 CO₂/H₂/N₂ 无氧环境中转运[2]。

6.2 涂片镜检

• 革兰染色：快速、价廉，可直接观察细菌形态、染色特征和多菌种混合存在
• 涂片见大量细菌而需氧培养无菌生长，是厌氧菌感染的重要线索（>50% 的病例）

6.3 培养

• 标本接种于预还原厌氧血平板、苯乙醇血琼脂（PEA）和卡那霉素-万古霉素血琼脂（KVLB）
• 厌氧罐/厌氧培养箱：在 80% N₂、10% CO₂、10% H₂ 条件下 35–37°C 培养 ≥48 小时
• 阳性培养后用快速 ID 系统、MALDI-TOF MS 或 16S rRNA 测序进行菌种鉴定

6.4 分子诊断

• 16S rRNA 基因测序：对难培养或缓慢生长菌种的鉴定价值大
• mNGS（宏基因组二代测序）：可用于混合感染或多菌种检测的快速筛查，尤其适用于重症和已使用抗生素的患者
• PCR 检测：针对特定毒素基因（如 B. fragilis bft 基因、C. difficile tcdA/tcdB）有重要的临床价值

6.5 血清学

• 破伤风、肉毒中毒：毒素中和试验、ELISA 检测血清抗体或毒素

6.6 临床线索

• 感染部位靠近厌氧菌正常定植的黏膜表面
• 脓液或感染组织有腐臭气味
• 组织坏死和/或气体形成
• 涂片见细菌但需氧培养阴性的"无菌性脓液"[2]

七、治疗与抗生素耐药

7.1 治疗原则

厌氧菌感染的治疗需结合三方面：外科清创引流 + 适当的抗感染治疗 + 支持治疗。

7.2 经验性抗感染治疗

甲硝唑仍是目前抗厌氧菌的"金标准"药物之一，对所有临床重要的专性厌氧菌保持良好体外活性，生物利用度高，组织穿透性好[11]。

7.3 抗生素耐药问题

脆弱拟杆菌群的耐药现状[3,4]： - 青霉素：>95% 的 B. fragilis 产 β-内酰胺酶，青霉素耐药率极高 - 克林霉素：全球耐药率 10%–30%，美国约 25%，欧洲 5%–30% 不等 - 甲硝唑：仍保持 >99% 敏感率，但 nim 基因介导的耐药在各国（尤其欧洲）有散发报告 - 碳青霉烯类：cfiA 基因（金属 β-内酰胺酶）介导的碳青霉烯耐药率约 1%–3% - 莫西沙星：耐药率呈上升趋势（10%–15%）

产气荚膜梭菌：对青霉素和克林霉素普遍敏感，但已有 β-内酰胺耐药罕见报道。

7.4 特殊感染的抗毒素治疗

• 破伤风：人破伤风免疫球蛋白（HTIG）中和未结合的毒素
• 肉毒中毒：七价肉毒抗毒素
• 艰难梭菌感染：口服万古霉素或非达霉素，贝佐单抗免疫治疗

八、预防与控制

8.1 疫苗

已有疫苗： - 破伤风类毒素疫苗（TT/V）：含百白破疫苗（DTP）—— 全球计划免疫核心成分。WHO 建议所有人从婴儿期至青春期共接种 6 剂含破伤风类毒素疫苗。新生儿破伤风消除（MNTE）在全球大多数国家已取得重大进展[10]

尚无疫苗的厌氧菌： - 其他梭菌（产气荚膜梭菌、肉毒梭菌、艰难梭菌） - 拟杆菌属、梭杆菌属等

8.2 暴露后预防

• 破伤风：污染伤口 → 清创 + HTIG（未完整接种者）+ TTCV 加强
• 气性坏疽高风险：充分清创 + 青霉素或头孢类预防
• 人/动物咬伤：含抗厌氧菌活性的方案（阿莫西林/克拉维酸）

8.3 一般预防

• 围手术期抗生素预防（尤其结直肠手术——公认需覆盖厌氧菌）
• 严格无菌操作
• 伤口彻底清创
• 控制基础疾病（如糖尿病血糖控制可降低深部感染风险）

九、总结

厌氧菌作为人体正常菌群的重要组成，在黏膜屏障破坏时可导致从局部脓肿到气性坏疽、破伤风等各系统的严重感染。Bacteroides fragilis 群和 Clostridium 属是临床最重要的两类厌氧病原体。耐药问题在 B. fragilis 群中日益突出，而甲硝唑仍保持高敏感率。破伤风疫苗是预防厌氧菌疾病最成功的手段之一，然而许多厌氧菌（如艰难梭菌）尚无有效疫苗。面对老龄化和多重耐药菌的增加趋势，加强厌氧菌感染的诊断意识、合理选择抗感染方案以及完善外科清创策略仍是临床实践的核心。

参考文献

[1] Sears CL. Anaerobic bacterial infections[EB/OL]. UpToDate, 2024-03-13. (Literature review current through Nov 2025).

[2] Merck & Co., Inc. Overview of Anaerobic Bacteria[EB/OL]. Merck Manual Professional Version. https://www.merckmanuals.com/professional/infectious-diseases/anaerobic-bacteria/overview-of-anaerobic-bacteria

[3] Ghotaslou R, Bannazadeh Baghi H, Yekani M, et al. To resist and persist: Important factors in the pathogenesis of Bacteroides fragilis[J]. Anaerobe, 2021, 68: 102361. DOI: 10.1016/j.anaerobe.2020.102361.

[4] Patrick S. A tale of two habitats: Bacteroides fragilis, a lethal pathogen and resident in the human gastrointestinal microbiome[J]. Microbiology (Reading), 2022, 168(4): 001156. DOI: 10.1099/mic.0.001156.

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[8] Redondo MC, Arbo MD, Grindlinger J, et al. Attributable mortality of bacteremia associated with the Bacteroides fragilis group[J]. Clin Infect Dis, 1995, 20(6): 1492-1496. DOI: 10.1093/clinids/20.6.1492.

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