感染的机理.pptx

第四章第四章 细菌的感染与致病机理细菌的感染与致病机理 第一节第一节 细菌的致病性和毒力细菌的致病性和毒力第二节第二节 细菌的毒力因子及分泌系统细菌的毒力因子及分泌系统第一节 细菌的致病性和毒力1.致病性（致病性（pathogenicity）一定种类的病原菌在一定的条件下，能在宿主体内引起感一定种类的病原菌在一定的条件下，能在宿主体内引起感染的能力称为致病性。染的能力称为致病性。致病性是细菌种的特征之一致病性是细菌种的特征之一 2.毒力（毒力（virulent）病原菌致病力的强弱程度，是量的概念，同一细菌的不同病原菌致病力的强弱程度，是量的概念，同一细菌的不同菌株，其毒力不一样，因此，菌株，其毒力不一样，因此，毒力是菌株的特征。毒力是菌株的特征。利用利用柯赫法则柯赫法则 1.经典柯赫法则经典柯赫法则1)1)特殊的病原菌应在同一疾病中查见，在健康者不存在特殊的病原菌应在同一疾病中查见，在健康者不存在 2)2)此病原菌能被分离培养而得到纯种此病原菌能被分离培养而得到纯种 3)3)此纯培养物接种易感动物，能导致同样病症此纯培养物接种易感动物，能导致同样病症 4)4)自实验感染的动物体内能重新获得该病原菌的纯培养自实验感染的动物体内能重新获得该病原菌的纯培养 一、细菌致病性的确定一、细菌致病性的确定柯赫法则的局限性在确定细菌致病性方面具有重要意义，特别是鉴定一种新的病原体时非常重要。但是，它也具有一定的局限性局限性，某些情况并不符合该法则。如健康带菌或隐性感染，有些病原菌迄今仍无法在体外人工培养有的则没可用的易感动物。该法则只强调了病原微生物一方面，忽略了它与宿主的相互作用，是不足之处。基因水平柯赫法则1.应在致病菌株中检出某些基因或其产物，而无毒力菌中无。2.如有毒力菌株的某个基因被损坏，则菌株的毒力应减弱或消除。或者将此基因克隆到无毒菌株内，后者成为有毒力菌株。3.将细菌接种动物时，这个基因应在感染的过程中表达。4.在接种动物中，能检测到这个基因产物的抗体，或产生免疫保护。（该法则也适用于细菌以外的微生物，如病毒）。1.半数致死量半数致死量（median lethal dose,LD50）是指能使接种的实验动物在感染后一定时限内死亡一半所需的微生物量是指能使接种的实验动物在感染后一定时限内死亡一半所需的微生物量或毒素量。或毒素量。2.半数感染量半数感染量（median infectious dose,ID50）某些病原微生物只能感染实验动物、鸡胚或细胞，但不引致死亡，可用某些病原微生物只能感染实验动物、鸡胚或细胞，但不引致死亡，可用ID50来表示其毒力。来表示其毒力。3.细菌载量（细菌载量（Bacterial Load）感染动物不同组织脏器的细菌数量。优点是克服了LD50和ID50的缺陷（需要大量动物），可以精确定量，还还以比较不同菌株毒力的差异。二、细菌毒力的测定二、细菌毒力的测定 粘附因子（菌毛等）菌体表面结构 侵袭力 荚膜、微荚膜或类似结构 血浆凝固酶 侵袭性酶（胞外酶）透明质酸酶 毒力 链激酶 外毒素 毒 素 内毒素第二节 细菌的毒力因子毒力毒力：病原菌致病力的强弱程度。毒力因毒力因子子：构成细菌毒力的因子（一）定殖（一）定殖（colonization）细菌感染的第一步。细菌感染的第一步。1.粘附素（粘附素（adhesin）：）：凡具有粘附作用的细菌结构成份。凡具有粘附作用的细菌结构成份。2.受体（受体（receptor）：）：细胞或组织表面与粘附素相互作用细胞或组织表面与粘附素相互作用 的成份。的成份。一、侵袭力（一、侵袭力（invasiveness）定义：是指病原菌在机体内定殖、突破机体的防御屏障及内化作用，在体内繁殖和扩散的能力。侵袭力侵袭力可以导致病原菌在体内定定殖殖、干扰或逃避宿主的防御干扰或逃避宿主的防御机制机制、内化内化、在体内增殖在体内增殖、在体内扩散在体内扩散。单核细胞增多性李斯特菌与细胞受体E.coli with fimbriae黏附素受体(Receptor)定义：细胞或组织表面与黏附素相互作用的成分。1.细胞表面糖蛋白糖蛋白:其中的糖残基往往是黏附素直接结合部位，如大肠杆菌1型菌毛结合D甘露糖、霍乱弧菌的4型菌毛结合岩藻糖及甘露糖、大肠杆菌的F5(K99)菌毛结合唾液酸和半乳糖。2.蛋白质蛋白质:最有代表性的是细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)等，如胶原蛋白（Collagen）、层黏蛋白(Laminin)、纤黏蛋白(Fibronectin)等。(1)不与吞噬细胞接触（如链球菌，通过外毒素破坏细胞骨不与吞噬细胞接触（如链球菌，通过外毒素破坏细胞骨架）架）(2)抑制吞噬细胞的摄取（如荚膜、菌毛）抑制吞噬细胞的摄取（如荚膜、菌毛）(3)在吞噬细胞内生存在吞噬细胞内生存 （如结核分枝杆菌、单增李斯特菌）（如结核分枝杆菌、单增李斯特菌）(4)杀死或损伤吞噬细胞杀死或损伤吞噬细胞 （细菌分泌外毒素或蛋白酶破坏（细菌分泌外毒素或蛋白酶破坏宿主细胞的细胞膜）宿主细胞的细胞膜）（二（二）微生微生物的干物的干扰或逃避宿主的防御机制扰或逃避宿主的防御机制1.抗吞噬作用抗吞噬作用(1)抗原伪装或抗原变异抗原伪装或抗原变异 （如金葡菌的（如金葡菌的SPA伪伪装成抗原与抗体结合）装成抗原与抗体结合）(2)分泌蛋白酶降解免疫球蛋分泌蛋白酶降解免疫球蛋白（如嗜血杆菌可以分泌白（如嗜血杆菌可以分泌IgA蛋白酶，破坏蛋白酶，破坏黏膜表面的黏膜表面的IgA）(3)逃避逃避补体补体，抑制抗体产生，抑制抗体产生 (如脂多糖如脂多糖LPS、荚膜、荚膜、S-layer)。2.抗体液免疫机制抗体液免疫机制补体补体(complement)：是存在于正常人和动物血清与组织液中的一组经活化后具有酶活性的蛋白质。可辅助和补充特异性抗体，介导免疫溶菌、溶血作用，故称为补体。某些细菌粘附于细胞表面之后，能进入吞噬细胞或非某些细菌粘附于细胞表面之后，能进入吞噬细胞或非吞噬细胞内部的过吞噬细胞内部的过程（如单增李斯特菌、结核分枝杆菌等）程（如单增李斯特菌、结核分枝杆菌等）。意义意义:宿主细胞为进入其内的细菌提供了一个增殖的小环宿主细胞为进入其内的细菌提供了一个增殖的小环境和庇护所，使细菌逃避宿主免疫机制的。也可随吞噬细境和庇护所，使细菌逃避宿主免疫机制的。也可随吞噬细胞的游走而扩散至其他部位，造成广泛病变。胞的游走而扩散至其他部位，造成广泛病变。（三）内（三）内化作用化作用李斯特菌的内化作用李斯特菌的内化作用plcAplcB （五）在体内扩散（五）在体内扩散 细菌分泌的胞外蛋白酶(外毒素的一种)，破坏宿主细胞膜。如：透明质酸酶、胶原酶、神经氨酸酶、磷脂酶、卵磷脂酶、激酶、凝固酶。（四）（四）在体内增殖在体内增殖 是是感染的核心问题，增殖速度对致病感染的核心问题，增殖速度对致病性极性极其重要其重要。（宿主内无游离铁、细菌需要特殊的获铁系统摄取。（宿主内无游离铁、细菌需要特殊的获铁系统摄取。赤藓醇赤藓醇为布鲁氏菌生长所必须，但在体内只存在生殖为布鲁氏菌生长所必须，但在体内只存在生殖系统，所以感染系统，所以感染.）（一）外毒素（一）外毒素（exotoxin）某些病原菌在生长繁殖过程中所产生的对宿主细胞有某些病原菌在生长繁殖过程中所产生的对宿主细胞有毒性的可溶性蛋白质。大多数外毒素在菌体内合成后必须毒性的可溶性蛋白质。大多数外毒素在菌体内合成后必须分泌于胞外分泌于胞外 。1.化学性质：化学性质：蛋白质蛋白质2.产生：产生：G+、G-均产生，分泌至胞外均产生，分泌至胞外二、毒素（毒素（toxin）（1）毒性作用极强）毒性作用极强 （2）有高度的特异性）有高度的特异性 （3）不耐热，多数在）不耐热，多数在6080经经1080min即失去毒性即失去毒性 （4）对宿主不致热）对宿主不致热 （5）抗原性强，刺激机体产生中和抗体）抗原性强，刺激机体产生中和抗体抗毒素抗毒素 ：外毒素刺激机体产生特异性的抗体，可用于紧急治疗外毒素刺激机体产生特异性的抗体，可用于紧急治疗和预防。和预防。类毒素类毒素 ：外毒素在外毒素在0.4%甲醛溶液作用下，经过一段时间可以甲醛溶液作用下，经过一段时间可以脱毒，但仍保留原有抗原性脱毒，但仍保留原有抗原性 。3.特性：特性：菌种特异性菌种特异性A亚单位：亚单位：毒素的活性中心，决定毒素的毒性效应。毒素的活性中心，决定毒素的毒性效应。B亚单位：亚单位：结合单位，协助结合单位，协助A亚单位。亚单位。B亚单位可单独与细胞膜受体结合，从而阻断完整毒素结亚单位可单独与细胞膜受体结合，从而阻断完整毒素结合细胞。刺激机体产生相应的抗体，可作为良好的亚单位疫合细胞。刺激机体产生相应的抗体，可作为良好的亚单位疫苗苗。如：霍乱毒素如：霍乱毒素 4.外毒素组外毒素组成成（二）内毒素（二）内毒素（endotoxin）内毒素：内毒素：指革兰氏阴性菌外膜中的脂多糖（指革兰氏阴性菌外膜中的脂多糖（LPS）成分，）成分，细菌在死亡后破裂或用人工方法裂解菌体后才释放。细菌在死亡后破裂或用人工方法裂解菌体后才释放。1.化学性质：化学性质：脂多糖（脂多糖（LPS）2.特征：特征：革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌 产生、不能产生类毒素。产生、不能产生类毒素。3.特性特性(1)毒性弱，很少致死毒性弱，很少致死(2)致发热、腹泻、呕吐致发热、腹泻、呕吐 (3)耐热，加热耐热，加热100经经1h仍不被破坏，必须加热仍不被破坏，必须加热160经经24h，或用强酸、强碱或强氧化剂煮沸，或用强酸、强碱或强氧化剂煮沸30min才失活。才失活。(4)抗原性较弱，免疫应答不足以中和毒性抗原性较弱，免疫应答不足以中和毒性 （1）O特异性多特异性多糖侧糖侧链链（O抗原）抗原）（2）非特异性核非特异性核心多糖心多糖（3）类脂类脂A：主要的毒性部：主要的毒性部分，由磷酸化的分，由磷酸化的N乙酰葡萄糖胺双体和乙酰葡萄糖胺双体和6-7个饱和脂肪酸组成，个饱和脂肪酸组成，它将它将LPS固固定在外膜上。定在外膜上。检检测方法：测方法：鲎试验鲎试验（内毒素（内毒素激激活鲎活鲎变变形细胞溶形细胞溶解物，使凝固蛋白聚集成凝胶状态）解物，使凝固蛋白聚集成凝胶状态）4.内毒素组内毒素组成成内毒素在革兰氏阴性菌上的分布内毒素与外毒素的比较内毒素与外毒素的比较种类种类内毒素内毒素外毒素外毒素来源来源革兰阴性菌革兰阴性菌革兰阳性菌部及分革兰阴性菌革兰阳性菌部及分革兰阴性菌存在部位存在部位细胞壁成分、细菌裂解后释出细胞壁成分、细菌裂解后释出活菌分泌或细菌溶解后散出活菌分泌或细菌溶解后散出化学成分化学成分脂多糖脂多糖蛋白质蛋白质稳定性稳定性好、好、160 2-4小时破坏小时破坏差、差、60-80 30分钟破坏分钟破坏毒性作用毒性作用较弱、各种内毒素作用大致较弱、各种内毒素作用大致相同，起休克，发热，等相同，起休克，发热，等强、对机体组织器官有选择性，强、对机体组织器官有选择性，引起特殊临床表现引起特殊临床表现抗原性抗原性弱，能刺激机体形成抗体，弱，能刺激机体形成抗体，但无中和作用，但无中和作用，甲醛处理后不能形成类毒素甲醛处理后不能形成类毒素强，能刺激机体形成抗毒素，强，能刺激机体形成抗毒素，经甲醛脱毒后能形成类毒素经甲醛脱毒后能形成类毒素肉毒素（肉毒杆菌在繁殖过程中分泌的内毒素）肉毒素（肉毒杆菌在繁殖过程中分泌的内毒素）v生物武器（能破坏生物的神经系统，使人出现头晕、呼吸困难、肌肉乏力等症状）。v美容制剂（能阻断神经和肌肉之间的“信息传导”，使过度收缩的肌肉放松舒展（麻痹），皱纹便随之消失）三、细菌的型分泌系统 u型分泌系统型分泌系统（type secretion system，T3SS）是是一个由多组分蛋白复合体形成的跨膜通道一个由多组分蛋白复合体形成的跨膜通道uT3SS与动植物的许多革兰氏阴性病原菌毒力因子的与动植物的许多革兰氏阴性病原菌毒力因子的分泌有关分泌有关u编码编码T3SS的基因通常位于毒力岛上，约有的基因通常位于毒力岛上，约有2030个个 Secreted proteins in diderm(Gram-negative)bacteriaDesvaux M.,Hebraud M.,Talon R.and Henderson I.R.(2009).Secretion and subcellular localizations of bacterial proteins:a semantic awareness issue.Trends Microbiol 17(4):139-145.Standardized nomenclature for secretion systems from type I to type VIII is for Gram-negative bacteria only.机会致病菌（条件致病菌）机会致病菌（Opportunisticpathogen）：某些细菌通常不主动入侵宿主，但当宿主的免疫屏障被打开或免疫功能异常时，这类细菌的就会进入机体的血液或组织，造成感染并致病。正常菌群与宿主之间，正常菌群之间，通过营养竞争，代谢产物的相互制约等因素，维持着良好的生存平衡。在一定条件下这种平衡关系被打破，原来不致病的正常菌群中的细菌可成为致病菌，称这类细菌为机会性致病菌，也称条件致病菌。条件致病菌又称为机会致病菌，在某种特定条件下可致病的细菌，称为条件致病菌。条件致病菌是人体的正常菌群，当其集聚部位改变、机体抵抗力降低或菌群失调时则可致病细菌毒力的增强和减弱细菌毒力减弱的方法（疫苗的制备疫苗的制备）：v长时间体外连续培养传代（如：巴氏杆菌）v在高于最适生长温度条件下培养（如：炭疽疫苗）v在含有特殊化学物质的培养基中生长在含有特殊化学物质的培养基中生长（如：卡介苗在含有胆盐的培养基上传代13年）v在特殊气体条件下培养（如：无荚膜炭疽芽胞苗）v通过非易感动物传代（如猪丹毒疫苗-豚鼠/鸡）v基因工程(毒力基因突变和敲除)细菌毒力增强的方法：v回归易感动物v基因工程复习重点复习重点1.致病性与毒力的概念。致病性与毒力的概念。2.经典的柯赫法则的内容。经典的柯赫法则的内容。3.LD50的概念。的概念。4.何谓内化作用？其意义何在？何谓内化作用？其意义何在？5.外毒素与内毒素的区别。外毒素与内毒素的区别。