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细菌的分布与消毒灭菌

第十二章细菌的分布与消毒灭菌

种类繁多的细菌在自然界的分布极为广泛,它们与外界环境及宿主一起构成相对平衡的生态体系,大多数细菌对人体是无害的,但有些细菌侵入人体或因某些原因导致人体内微生态平衡失调时,可以引起疾病。因此,了解细菌在自然环境及正常人体的分布,认识正常菌群的作用及微生态平衡与失调的关系,对加强无菌观念、正确使用消毒灭菌方法、防止医院感染、传染病及菌群失调的发生均有十分重要的意义。

第一节细菌的分布

一细菌在自然界的分布

土壤含有细菌生长繁殖必需的营养物质、水分、适宜的pH及气体环境。因此,细菌的种类和数量很多,一般离地面10cm~20cm耕作层的土壤中,细菌含量最多。土壤中的细菌多数为非病原菌,在自然界的物质循环中起着重要的作用。土壤中的病原菌可来自人和动物的排泄物以及死于传染病的人畜尸体,多数病原菌在土壤中容易死亡。但有一些能形成芽胞的细菌,如破伤风梭菌、产气荚膜梭菌、炭疽芽胞杆菌等,它们在土壤中可存活几年或几十年,并能通过伤口感染,因此,当伤口被泥土污染时,应采取清创等必要的措施进行预防和治疗。

水也是细菌生存的天然环境,水中的细菌主要来自土壤和人、动物的排泄物等,水中细菌的数量通常是地面水多于地下水,静止水多于流动水,沿岸水多于中流水,由于水容易受人和动物的粪便及多种排泄物的污染,所以水中可含有伤寒沙门菌、痢疾志贺菌、霍乱弧菌等病原菌。水源被污染可引起多种消化系统传染病的流行,因此,保护水源,加强水和粪便的管理,是预防和控制肠道传染病的重要环节。

空气中缺乏营养物质与水分,且受日光照射,细菌不易繁殖。但由于人群和各种动物的呼吸道及口腔中的细菌可随唾液、飞沫散布到空气中。土壤中的细菌也随尘埃飞扬在空气中,因此空气中可存在不同种类的细菌。尤其在人口密集的公共场所或医院,空气中细菌种类和数量显著增多。常见的病原菌有金黄色葡萄球菌、链球菌、结核分枝杆菌、白喉棒状杆菌及脑膜炎奈瑟菌等,可引起伤口或呼吸道感染。此外,空气中的非病原菌,常可造成生物制品、药物制剂及培养基的污染。因此,医院的手术室、病房、制剂室、实验室等要经常进行空气消毒,并应严格按照有关制度进行消毒隔离和无菌操作,以防止疾病的传播及手术后的感染。

二细菌在正常人体的分布

人的体表及其与外界相通的腔道,如口腔、鼻咽腔、肠道、泌尿生殖道等腔道中都存在着不同种类和数量的微生物(表12-1)。应当指出,正常人体的血液、内脏、骨骼、肌肉等部位是无菌的。

细菌的分布与消毒灭菌

三人体正常菌群及其意义

(一)正常菌群

正常人体的体表以及与外界相通的腔道黏膜上存在着不同种类和一定

数量的细菌,这些细菌通常对人体是无害的,称为正常菌群(normal flora)。

(二)正常菌群的生理意义

正常情况下,人体与正常菌群之间,互相制约、互相依存,构成一种生态平衡,主要生理作用有:

1.生物拮抗作用正常菌群通过竞争营养或产生细菌素等方式拮抗病原菌,从而构成一个防止外来细菌侵入与定居的生物屏障。如肠道中大肠埃希菌产生的大肠菌素能抑制痢疾志贺菌的生长。

2.营养作用正常菌群参与物质代谢、营养转化和合成。有的菌群还能合成宿主所必需的维生素。如大肠埃希菌、乳链球菌等能合成维生素B、维生素K等,供机体利用;双歧杆菌产酸造成的酸性环境,可促进机体对维生素D和钙、铁的吸收。

3.免疫作用正常菌群具有免疫原性和促免疫细胞分裂作用,能刺激机体产生抗体,从而促进机体免疫系统的发育和成熟,限制了正常菌群本身对宿主的危害。以及抑制或杀灭具有交叉抗原的病原菌。

此外,正常菌群有利于宿主的生长、发育和长寿,若菌群失调易使宿主衰老。正常菌群还有一定的抗癌作用,其机制可能是与激活巨噬细胞,促进其吞噬作用和降解某些致癌物质(如亚硝胺基胍)有关。

(三)条件致病菌

寄居在人体一定部位的正常菌群相对稳定,但在特定条件下,正常菌群与宿主之间,正常菌群中的各种细菌之间的生态平衡可被破坏而使机体致病,这类在正常条件下不致病,在特殊情况下能引起疾病的细菌,称为条件致病菌或机会致病菌(opportunistic bacterium)。

这种特定的条件通常是:①机体免疫功能低下:如大面积烧伤患者,慢性消耗性疾病以及使用大剂量的皮质激素、抗肿瘤药物等而造成机体免疫功能低下时正常菌群中的某些细菌可引起自身感染而出现各种疾病;②寄居部位发生变迁:如外伤或手术、留置导尿管等医疗措施的介入使局部免疫力受损,而使细菌进入腹腔、泌尿道或血液等可引起相应病症;③不适当的抗菌药物治疗所导致的菌群失调。

(四)菌群失调及菌群失调症由于某种原因使正常菌群的种类、数量和比例发生较大幅度的改变,导致微生态失去平衡称为菌群失调(flora disequilibrium)。由于严重菌群失调而使宿主发生一系列临床症状,则称为菌群失调症(dysbacteriosis)。因菌群失调症往往是在抗菌药物等治疗原有感染性疾病过程中产生的另一种新感染,故临床上又称二重感染。引起二重感染的细菌以金黄色葡萄球菌、革兰阴性杆菌和白假丝酵母菌为多见。临床表现为肠炎、鹅口疮、肺炎、尿路感染或败血症等。若发生二重感染,

应停用原来的抗生素,选用合适的敏感药物。同时,亦可使用有关的微生态制剂,协助调整菌群,以恢复正常菌群的生态平衡。

第二节消毒与灭菌

细菌的生命活动与环境有着密切的关系。适宜的环境,能促进细菌的生长繁殖;不适宜环境则可抑制细菌生长、引起细菌变异甚至杀灭细菌。因此掌握细菌与外界环境的关系,利用对细菌的不利因素进行消毒灭菌,是非常重要的。现将与之有关的概念简介如下。

消毒(disinfection)杀死物体上病原微生物的方法,称为消毒。用以消毒的化学药物称为消毒剂。一般消毒剂的常用浓度,只对细菌的繁殖体有效。要杀灭细菌芽胞则需要提高消毒剂的浓度和延长消毒时间。

灭菌(sterilization)杀灭物体上所有微生物(包括病原菌、非病原菌的繁殖体及芽胞)的方法,称为灭菌。

无菌(asepsis)物体上没有活的微生物存在,称为无菌。防止微生物进入机体或物体的操作技术,称为无菌操作。进行外科手术、医疗技术操作及微生物学实验过程等,均需进行严格的无菌操作。

防腐(antisepsis)防止或抑制微生物生长繁殖的方法,称为防腐。用于防腐的化学药物称为防腐剂。它在医学中常用于延长生物制品及口服制品的保存期。许多化学制剂在低浓度时是防腐剂,在高浓度时则为消毒剂。

卫生清理(sanitation)将微生物污染了的无生命表面还原为安全水平的处理过程,称为卫生清理。如病人衣物换洗、用具、房间的卫生处理等。

消毒灭菌的方法有物理法和化学法。

一物理消毒灭菌法

用于消毒灭菌的物理学方法主要有热力、紫外线、电离辐射、滤过除菌等。

(一)热力灭菌法

热力灭菌法分湿热灭菌和干热灭菌两类。在同一温度下湿热的灭菌效果比干热好。原因是:①湿热比干热穿透力强,能较快提高灭菌物品内部的温度。②湿热中细菌易吸收水分,使菌体蛋白质易于凝固变性。③热蒸气接触

被灭物品时变为液态可放出大量的潜热,能迅速提高灭菌物品的温度。

1.湿热灭菌法:最常用的湿热灭菌有以下几种:

(1)高压蒸气灭菌法:是一种最常用、最有效的灭菌方法。利用密闭的蒸气锅,加热产生蒸气,不使之外溢,容器内随着蒸气压力的不断增加,温度也会随之提高。通常压力在103.4kpa(1.05Kg/cm2)时,容器内温度可达121.3℃,经15~30min,可杀死所有的细菌繁殖体和芽胞。凡耐高温、不怕潮湿的物品,如手术器械、敷料和一般培养基等,均可用此法灭菌。灭菌时,必须将锅内冷空气排尽,并应注意放置的物品不宜过于紧密,否则会影响灭菌效果。

(2)煮沸法:水温100℃经5min可杀死细菌繁殖体,常用于消毒食具、刀剪、注射器等,杀灭细菌芽胞需煮沸1~3h。若水中加入2%碳酸氢钠,可提高沸点达105℃,既可促进杀灭芽胞,又能防止金属器械生锈。如在高原地区海拔每增加300m,消毒时间应延长2min。

(3)流通蒸气法:利用蒸笼或阿诺蒸锅进行消毒。流通蒸气法温度不超过100℃,经15~30min可杀死细菌繁殖体,如果把流通蒸气加热的物品放置37℃孵箱过夜,使其中芽胞发育成繁殖体,次日再经流通蒸气加热,如此重复3次,可达到灭菌的目的,称为间歇灭菌法。此法常用于不耐高温的营养丰富的培养基的灭菌。

(4)巴氏消毒法:由巴斯德创用而得名。是用较低温度杀灭液体中的病原菌或特定微生物,可延长食品的贮存时间,并且不影响被消毒物品的营养成分及香味。加热温度为61.1℃~62.8℃30min或71.7℃15~30s。常用于不耐高温如牛奶、酒类、饮料等食品的消毒。

2.干热灭菌法:干热是通过脱水干燥和使大分子变性的作用进行灭菌。

(1) 焚烧与烧灼:废弃的物品或尸体可焚烧。实验用的接种环、试管口、瓶口等可通过火焰烧灼灭菌。

(2) 干烤:利用电热干烤箱灭菌,通常加热至160℃~170℃维持2h,可达到灭菌的目的。适用于高温下不变质、不损坏、不蒸发的物品,如玻璃器皿、瓷器等灭菌。

(二)紫外线与电离辐射灭菌法

1.日光与紫外线:日晒是有效的杀菌方法。病人的衣服、被褥、书报等经日光直接曝晒数小时,可杀死大部分微生物。日光的杀菌作用主要靠紫外线。紫外线的波长在200~300nm时,具有杀菌作用,其中以265~266nm杀菌力最强,此波长与DNA吸收波峰一致,易被细菌DNA吸收,使一条DNA链

上相邻的两个胸腺嘧啶共价结合形成二聚体,干扰DNA的复制与转录,导致细菌的死亡或变异。但紫外线穿透力弱,玻璃、纸张、尘埃等均能阻挡紫外线,故只适用于手术室、病房、实验室等的空气消毒及物品的表面消毒。应用人工紫外线灯进行空气消毒时,有效距离为2m~3m,照射时间1~2h。杀菌波长的紫外线对人体皮肤、眼睛有损伤作用,使用时应注意防护。

2.电离辐射:包括高速电子、X射线和γ射线等。在足够剂量时,辐射粒子与某些分子撞击后,可激发这些分子产生离子或其他活性分子和游离基,破坏DNA。对各种细菌均有致死作用。电离辐射因有较高的能量和穿透力,常用于一次性医用塑料制品的消毒,亦可用于食品的消毒,而不破坏其营养成分。

(三)滤过除菌法

滤过除菌法是用物理阻留的方法将液体或空气中的细菌去除,以达到无菌的目的。主要用于不耐高温的血清、抗毒素、抗生素、药液等的消毒。所用的器具是一种带有滤孔装置的滤菌器。其除菌的效能与滤菌器滤孔的大小,滤器电荷等因素有关。常用的滤菌器有蔡氏、玻璃、薄膜滤菌器和高效颗粒空气滤器四种。现代医院的手术室,烧伤病房以及无菌制剂室,已逐步采用高效颗粒空气滤器以除去空气中直径小于0.3μm的微粒,从而保持室内的无菌环境。

(四)超声波

频率超过20千周/秒而不能被人耳感受的声波,称为超声波,超声波杀菌机制是其通过液体时,发生空化作用破坏了原生质的胶体状态,导致细菌死亡,革兰阴性菌对超声波更为敏感,但往往有残存菌。目前主要用于粉碎细胞以提取细胞组分或制备抗原等。

二化学消毒灭菌法

许多化学药物能影响细菌的化学组成、结构与生理活动,从而发挥防腐、消毒甚至灭菌的作用,常用化学药物的种类有:

(一)消毒剂

消毒剂对细菌和人体细胞都有毒性作用,所以主要用于人体体表和医疗

器械、周围环境的消毒。

1.常用消毒剂的作用机制:消毒剂种类甚多,其作用机制也各不相同,主要通过①使菌体蛋白质变性或凝固。如重金属盐类、醇类、醛类、酸、碱等;②干扰或破坏细菌的酶系统和代谢。如某些氧化剂、重金属盐类与细菌酶蛋白中的巯基(-SH)结合,使酶失去活性,引起细菌代谢障碍;③改变细菌细胞壁或细胞膜的通透性,使胞质内重要代谢物质逸出,导致细菌死亡。如新洁尔灭、酚类、表面活性剂等。

2.常用消毒剂的种类、性质与用途见表12-2。

3.影响消毒剂灭菌效果的因素:消毒剂灭菌作用的效果受环境、微生物种类及消毒剂本身等多种因素的影响。

(1)消毒剂的性质、浓度和作用时间:各种消毒剂的理化性质不同,对微生物的作用大小也有差异。如表面活性剂对革兰阳性菌的杀菌效果要比对革兰阴性菌的杀菌效果强。一般而言,消毒剂浓度越大,作用时间越长,消毒效果也愈强(醇类例外)。

(2)细菌的种类、数量与状态:不同的细菌对消毒剂抵抗力不同。细菌的芽胞比繁殖体抵抗力强;有荚膜的细菌抵抗力强;幼龄菌比老龄菌对消毒剂敏感;细菌数量越大,所需消毒时间越长。

(3)环境因素的影响:环境中有机物的存在,能影响消毒剂的消毒效果。病原菌常随同排泄物、分泌物一起存在,这些物质对细菌有保护作用,并与消毒剂发生化学反应,因而影响消毒效果。故消毒皮肤和器械时,需洗净后再消毒,对痰、粪便等的消毒,宜选择受有机物影响较小的消毒剂,如漂白粉及酚类化合物为宜,也可使用高浓度的消毒剂或适当延长消毒时间。

(4)温度和酸碱度:升高温度可提高消毒剂的杀菌效果,例如2%戊二醛杀灭104/ml炭疽芽胞杆菌,20℃时需15min,40℃时为2min,56℃时仅1min即可。另外,消毒剂的杀菌效果还受pH的影响,例如戊二醛本身呈中性,其水溶液呈弱酸性,不具有杀芽胞的作用,只有在加入碳酸氢钠后才能发挥杀菌作用。其他影响消毒效果的因素还有湿度、穿透力及拮抗物质等。

(二)防腐剂某些低浓度的消毒剂可用做防腐剂。在生物制品中,如疫苗、类毒素等常加入防腐剂,以防杂菌生长。常用的防腐剂有0.01%硫柳汞、0.5%石碳酸和0.1%~0.2%甲醛等。

(三)化学疗剂用于治疗由微生物等所引起疾病的化学药物称为化学疗剂。其特点是能选择性地干扰病原体新陈代谢的某些环节,导致病原体死

亡,一般对人体的毒性很小或无毒性,可内服或注射。常用的化学疗剂有磺胺类药、呋喃类药、异烟肼等。

细菌的分布与消毒灭菌

细菌的分布与消毒灭菌