厌氧芽胞杆菌只有一个属，称梭状芽胞杆菌属（Clostridium），简称梭菌属，革兰氏染色阳性，都能产生芽胞，芽胞直径大多比菌体宽，使菌体膨大成梭形，故得名。芽胞的形状和位置在鉴别上有意义。
大多数须在严格厌氧条件下才能生长，少数可在微氧环境中繁殖。
一、破伤风梭菌
破伤风梭菌（Clostridium tetani）是引导起破伤风的病原菌，大量存在于人和动物肠道中，由粪便污染土壤，经伤口感染引起疾病。
（一）生物学性状
破伤风梭菌菌体细长，长4～8um，宽0.3～ 0.5um ，周身鞭毛，芽胞呈圆形，位于菌体顶端，直径比菌体宽大，似鼓槌状，是本菌形态上的特征。繁殖体为革兰氏阳性，带上芽胞的菌体易转为革兰氏阴性。破伤风梭菌为专性厌氧菌，最适生长温度为37℃pH7.0～7.5，营养要求不高，在普通琼脂平板上培养24～48小时后，可形成直径1mm 以上不规则的菌落，中心紧密，周边疏松，似羽毛状菌落，易在培养基表面迁徒扩散。在血液琼脂平板上有明显溶血环，在疱肉培养基中培养，肉汤浑浊，肉渣部分被消化，微变黑，产生气体，生成甲基硫醇（有腐败臭味）及硫化氢。一般不发酵糖类，能液化明胶，产生硫化氢，形成吲哚，不能还原硝酸盐为亚硝酸盐。对蛋白质有微弱消化作用。本菌繁殖体抵抗力与其他细菌相似，但芽胞抵抗力强大。在土壤中可存活数十年，能耐煮沸40～50分钟。对青霉素敏感，磺胺类有抑菌作用。
（二）致病性
破伤风梭菌芽胞广泛分布于自然界中可由伤口侵入人体，发芽繁殖而致病，但破伤风梭菌是厌氧菌，在一般伤口中不能生长，伤口的厌氧环境是破伤风梭菌感染的重要条件。窄而深的伤口（如剌伤），有泥土或异物污染，或大面积创伤、烧伤、坏死组织多，局部组织缺血或同时有需氧菌或兼性厌氧菌混合感染，均易造成厌氧环境，局部氧化还原电势降低。有利于破伤风杆菌生长。破伤风梭菌能产生强烈的外毒素，即破伤风痉挛毒素（Tetanospasmin）或称神经毒素(Neurotoxin)。破伤风毒痉挛毒素是一种神经毒素，为蛋白质，由十余种氨基酸组成不耐热，可被肠道蛋白酶破坏，故口服毒素不起作用。在菌体内的痉挛毒素是单一和一条多肽链，分子量15万。破伤风毒素的毒性非常强烈，仅次于肉毒毒素。破伤风梭菌没有侵袭力，只在污染的局部组织中生长繁殖，一般不入血流。当局部产生破伤风痉挛毒素后，引起全身横纹肌痉挛。毒素在局部产生后，通过运动终板吸收，沿神经纤维间隙至脊髓前角神经细胞，上达脑干，也可经淋巴吸收，通过血流到达中枢神经。毒素能与神经组织中的神经节工苷脂结合，封闭了脊髓抑制性突触末端，阻止释放抑制冲动的传递介质甘氨酸和γ氨基丁酸，从而破坏上下神经原之间的正常抑制性冲动的传递，导致超反射反应（兴奋性异常增高）和横纹肌痉挛（图14-1）。
图14-1 破伤风痉挛毒素作用的机制
破伤风多见于战伤。平时除创伤感染外，分娩时断脐不洁，手术器械灭菌不严，均可引起发病。新生儿破伤风（俗称脐风）尤为常见。破伤风潜伏期不定，短的1～2天，长的达2个月，平均7～14天。潜伏期越短，病死率越高。发病早期有发热、头痛、不适、肌肉酸痛等前驱症状，局部肌肉抽搐，出现张口困难，咀嚼肌痉挛，患者牙关紧闭，呈苦笑面容。继而颈部、躯干和四肢肌肉发生强直收缩，身体呈角弓反张，面部紫钳、呼吸困难，最后可因窒息而死。病死率约50%，新生儿和老年人尤高。
（三）检验诊断
破伤风梭菌分布广泛，如果病人无临床症状，即使伤口找到破伤风梭菌也不能作为诊断的依据。故破伤风的诊断主要根据有无创伤病史和临床症状，一般不需要作微生物检验，仅在必要时才进行检验。取创伤渗出物或坏死组织镜检，或加热80℃经20分钟以杀死无芽胞杂菌，接种血液琼脂培养基或疱肉培养基中，在厌氧条件下培养24～48小时，挑选可疑菌落进行鉴定，也可取培养滤液0.1毫升接种小白鼠，作毒力和毒力保护试验。
（四）特异防治
破伤风一旦发病，治疗困难，应以预防为主。
1．人工自动免疫平时对战士、建筑工人等接种吸附精制破伤风类毒素全程基础免疫，以刺激机体自动产生抗毒素。儿童则注射白喉、破伤风类毒素混合制剂。当受伤后有可能感染时，应加强免疫一次吸附精制破伤风类毒素。
2．人工被动免疫
（1）紧急预防如遇严重污染创伤或受伤前未经全程基础免疫者，除用类毒素加强免疫外，可再注射破伤风抗毒素（Tetanus antitoxin,TAT）。即在一臂注射抗毒素，另一臂注射类毒素，6～12周后再注射一针类毒素。实践证明，同时注射抗毒素和类毒素，预防效果好，且互不干扰。
（2）特异治疗一旦发现病人，应立即注射破伤风抗毒素，要早期足量，每次可肌肉或静脉注射6～10万单位，注射前必须作皮肤试验，防止马抗毒素血清过敏性休克的发生。国外已开始用人的破伤风丙种球蛋白（Teatanus immunoglobulin, TIG）进行治疗，既可避免过敏反应，还可提高疗效。
大剂量的青毒素（或四环毒）能有效地抑制破伤风梭菌在局部病灶中繁殖，并且对混合感染的其他细菌也有作用，故亦可用于治疗。
若已确诊为破伤风时，应及时采取给予适当的镇静剂和肌肉解痉剂等措施，以减轻病人的痛苦和预防病人呼吸肌痉挛而窒息死亡。
二、产生荚膜梭菌（Cl.perfringens）
产气荚膜梭菌（Cl.perfringens)是气性坏疽的主要病原菌。气性坏疽是战时多见的一种严重的创伤感染，以局部水肿、产气、肌肉坏死及全身中毒为特征。病原菌约有6～9种之多，常为混合感染。以产气荚膜梭菌为最多见（约占60～90%），其次是水肿梭菌和败毒棱菌，其他还有产芽胞梭菌、溶组织梭菌和双酶酸菌等。
（一）生物学性状
为革兰氏阳性粗大梭菌，3～4×1～1.5um。单独或成双排列，有时也可成短链排列。芽胞呈卵圆形，芽胞宽度不比菌体大，位于中央或末次端。培养时芽胞少见，须在无糖培养基中才能生成芽胞。在脓汁、坏死组织或感染动物脏器的涂片上，可见有明显的荚膜，无鞭毛，不能运动。
厌氧程度不如破伤风梭菌要求高。在血液琼脂平板上菌落较大、灰白色、不透明，边缘呈锯齿状，多数菌株有双层溶血环，内环是θ毒素的作用，而外环不完全溶血是a毒素所致。在疱肉培养基中肉渣不被消化，有时呈肉红色。在牛乳培养基中能分解乳糖产酸，使酪蛋白凝固，同时生成大量气体，将凝固的酪蛋白冲成海棉状碎块。管内气体常将覆盖在液体上的凡士林层向上推挤，这种现象称为“汹涌发酵”，是本菌的特点之一。能分解多种糖类，如葡萄糖、麦芽糖、蔗糖和乳糖，产酸产气，不发酵甘露糖或水杨苷，能液化明胶，产生硫化氢，不能消化已凝固的蛋白质和血清。
（二）致病物质和所致疾病
致病条件与破全国各地风梭菌相似。产气荚膜梭菌既能产生强烈的外毒素，又有多种侵袭性酶，并有荚膜，构成其强大的侵袭力，引起感染致病。毒素的毒性虽不如肉毒毒素和破伤风毒素强，但种类多，外毒素有α、β、γ、δ、ε、η、θ、ι、κ、λ、μ、ν等12种，和具有毒性作用的多种酶，如卵磷脂酶、纤维蛋白酶、透明质酸酶、胶原酶和DNA酶等，构成强大的侵袭力。根据细菌产生外毒素的种类差别，可将产气荚膜梭菌分成A、B、C、D、E5个型。对人致病的主要是A型，引起气性坏疽和食物中毒。C型则引起坏死性肠炎。在各种毒素和酶中，以α毒素最为重要，α毒素是一种卵磷脂酶，能分解卵磷脂，人和动物的细胞膜是磷脂和蛋白质的复合物，可被卵磷脂酶所破坏，故α毒素能损伤多种细胞的细胞膜，引起溶血、组织坏死，血管内皮细胞损伤，使血管通透性增高，造成水肿。此外，θ毒素有溶血和破坏白血球的作用，胶原酶能分解肌肉和皮下的胶原组织，使组织崩解，透明质酸酶能分解细胞间质透明质酸，有利于病变扩散。
本菌能引起人类多种疾病，其中最重要的是气性坏疽。
1．气性坏疽
以局部剧痛、水肿、胀气、组织迅速坏死、分泌物恶臭，以伴有全身毒血症为特征的急性感染。潜伏期较短，一般只有8～48小时。芽胞出芽大量繁殖，形成荚膜能抵抗吞噬，产生多种毒素及侵袭酶，损害肌肉组织引起厌氧性肌炎。由于本菌分解组织中的肌糖，产生大量气体充塞组织间隙，造成气肿，挤压软组织，阻碍血液循环，进一步促使肌肉坏死。同时毒素还可引起血管壁通透性增高，浆液渗出，形成扩散性水肿，以手触压肿胀组织可发生“捻发音”。疼痛剧烈，蔓延迅速，最后形成大块组织坏死。细菌一般不侵入血流，局部细菌繁殖产生的各种毒素以及组织坏死产生的毒性物质被吸收入血，引起毒血症而死。
2．食物中毒
某些A型菌株能产生肠毒素，食其污染的食物后，可引起食物中毒。潜伏期短，约8～22小时，发生腹痛、腹泻、便血等症状，较少呕吐，一般不发热，1～2日内可自愈。中毒机理类似霍乱肠毒素，激活小肠粘膜细胞的腺苷酸环化酶，导致cAMP浓度增高，使肠粘膜分泌增加，肠腔大量积液，引起腹泻。
3．急性坏死性肠炎
由C型产气荚膜梭菌引起，致病物质可能为β毒素。潜伏期不到24小时，发病急，有剧烈痛、腹泻、肠粘膜出血性坏死，粪便带血；可并发周围循环衰竭、肠梗阻、腹膜炎等，病死率达40%。
（三）检验诊断
气性坏疽发病急剧，后果严重，及早诊断甚为重要。由于本菌分布广泛，所以单凭创口发现此菌还不足以诊断。尚需结合临床表现，才能确诊。
1．直接涂片镜检从伤口深部取材涂片，革兰氏染色镜检，可见革兰氏阳性大杆菌，并有荚膜，常伴有其他杂菌，白细胞甚少，形态不规则，这是气性坏疽标本涂片的特点。
2．分离培养与鉴定取坏死组织制成悬液，接种于血球脂平板上或疱肉培养基中，厌氧培养，观察生长情况。取细菌培养物涂片镜检，并进一步用生化反应鉴定。
3．动物实验 取培养液0.5～1ml给小鼠或家兔静脉内注射，10分钟后杀死动物，置37℃5～8小时。如动物躯体膨胀，即行解剖，可见脏器和肌肉内有大量气泡，尤以肝脏最为明显，称“泡沫肝”。取内脏或心血涂片镜检或分离培养，可发现有革兰氏阳性大杆菌，并有明显荚膜。
（四）防治原则
气性坏疽病原菌种类多，大多是数种细菌混合感染，所产生毒素型别多，抗原复杂，目前尚缺乏有将效的预防制剂。预防的办法主要是早期扩创，清洁伤口，局部用双氧水冲洗，以破坏厌氧环境。
除早期应用多价抗毒素外，应配合手术、抗生素及支持疗法等。近年来，临床用高压氧治疗气性坏疽，可使血液和组织中氧含量大于正常15倍左右，不利于厌氧细菌生长，有一定的疗效。
三、肉毒梭菌
肉毒棱菌（Cl.botulinum）为腐物寄生菌，广泛分布于土壤和动物粪便中。革兰氏阳性粗大杆菌。单独或成双排列，有时可见短链状。有周身鞭毛，无荚膜。芽胞椭圆形，大于菌体，位于次极端，使菌体似网球拍状，芽胞抵抗力甚强。严格厌氧，在普通琼脂培养基上形成直径3～5mm不规则的菌落，血液琼脂平板上有β溶血。能消化肉渣，使之变黑，有腐败恶臭。分解葡萄糖、麦芽糖及果糖，产酸产气。液化明胶，产生HzS，不形成吲哚。
肉毒梭菌的外毒素是已知毒素中最强的一种，它比氰化钾毒力还大一万倍，人服0.1微克即可致命，纯化的肉毒毒素1mg能杀死2亿只小鼠。与典型的外毒素不同，并非由生活的细菌释放，而是在细菌细胞内产生无毒的前体毒素，待细菌死亡自溶后游离出来，经肠道中的胰蛋白酶或细菌产生的蛋白激酶作用后方具有毒性，且能抵抗胃酸和消化酶的破坏。根据毒素抗原性不同，可分为A～G个型。其中主要引起人类食物中毒的为A、B、E型。各型之间抗原性不同，其毒性只能被相应的抗毒素所中和。内毒毒素是一种嗜神经毒素，经肠道吸收后进入血液，作用于脑神经核、神经接头处以及植物神经末梢，阻止乙酰胆碱的释放。妨碍神经冲动的传导而引起肌肉松驰性麻痹。肉毒中毒的发生，主要由于豆类、肉类、腊肠及罐头食品等被肉毒梭菌或芽胞污染，在厌氧条件下繁殖产生外毒素，被人食入所引起。表现为全身无力、视力模糊不清、吞咽及呼吸困难，严重者可因呼吸衰竭或心力衰竭而死亡。因毒素不直接刺激肠粘膜，故无明显的消化道症状。
婴儿肉毒病是由于婴儿肠道内缺乏能拮抗肉毒梭菌的正常菌群，食用被肉毒梭菌污染的食品后，芽胞在这情况下定居于盲肠，繁殖产生毒素引起的感染性中毒。表现为便秘、吮乳无力、吞咽困难，眼睑下垂，全身矶张力减退。严重者因呼吸肌麻痹而造成婴儿猝死。主要见于一岁以下儿童。
诊断的依据主要是检测毒素，标本为食品、病人粪便或血清，用已知抗肉毒血清在小白鼠体内作中和试验，或用反向间接血凝试验。
预防的原则是加强食品卫生的管理，多价抗毒素血清可作紧急预防和治疗。