微生物感染与致病机制.ppt
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1、微生物感染与致病机制 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望基本概念l细菌的细菌的感染感染(bacterial infection)或传染或传染:指细菌侵入宿主机体后,进行生长繁殖、释放指细菌侵入宿主机体后,进行生长繁殖、释放毒性物质等引起不同程度的病理过程。毒性物质等引起不同程度的病理过程。l致病菌或病原菌致病菌或病原菌(pathogen):能使宿主致病的:能使宿主致病的细菌。细菌。l非致病菌或非病原菌非致病菌或非病原菌 (nonpathogenic b
2、acterium,nonpathogen)11/12/20222少数细菌总有少数细菌总有致病性致病性许多许多细菌具有潜细菌具有潜在致病性在致病性大多大多细菌不具有致病性细菌不具有致病性11/12/20223第一节 正常菌群与条件致病菌 人的体表和同外界相通的口腔、鼻咽腔、人的体表和同外界相通的口腔、鼻咽腔、肠道、泌尿生殖道等腔道中都寄居着不同种类肠道、泌尿生殖道等腔道中都寄居着不同种类和数量的微生物。当人体免疫功能正常时,这和数量的微生物。当人体免疫功能正常时,这些微生物对宿主无害,有些对人还有利,是为些微生物对宿主无害,有些对人还有利,是为正常微生物群,通称正常微生物群,通称正常菌群(正常菌
3、群(normal flora)。11/12/20224l正常菌群的分布正常菌群的分布11/12/20225正常菌群与条件致病菌l正常菌群正常菌群l分布及数量分布及数量人体各部位正常细菌数量人体各部位正常细菌数量 11/12/20226正常菌群生理学意义正常菌群生理学意义:1生物拮抗生物拮抗作屏障作屏障 2营养作用营养作用产营养产营养,合成维生素合成维生素 3免疫作用免疫作用 有免疫,有免疫,SIgA 4抗衰老作用抗衰老作用产生产生SOD,除废物,除废物 5.抗肿瘤作用抗肿瘤作用11/12/20228占位性生物屏障作用11/12/20229生物膜(biofilm,BF)l是指附着于有生命和无生命
4、体表的有组织的共生的微生是指附着于有生命和无生命体表的有组织的共生的微生物群落。物群落。BF中含中含90以上的水分,其余是与微生物有以上的水分,其余是与微生物有关的组成关的组成,其中包括活菌、死菌、代谢产物、细菌分泌其中包括活菌、死菌、代谢产物、细菌分泌的大分子多聚物、吸附的营养物质、代谢产物和微生物的大分子多聚物、吸附的营养物质、代谢产物和微生物的裂解产物。的裂解产物。BF存在着各种生物大分子,如蛋白质、存在着各种生物大分子,如蛋白质、多糖、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂质和磷脂等。显微镜、肽聚糖、脂质和磷脂等。显微镜下显示,下显示,BF呈蘑菇状,形成水道。阴道内的微生物就呈蘑菇状,形成水
5、道。阴道内的微生物就是寄生在这层膜里,从中获得营养,逃避宿主的免疫排是寄生在这层膜里,从中获得营养,逃避宿主的免疫排斥以及抗生素的杀伤。斥以及抗生素的杀伤。11/12/20221011/12/202211 条件致病菌条件致病菌(conditioned pathogen):机体正常菌群与宿主间的平衡状态及正常菌群之间的平衡,在某些特定情况下被打破,使原来不致病的细菌成了致病菌。致病条件致病条件:寄居部位的改变寄居部位的改变 免疫功能低下免疫功能低下 菌群失调菌群失调(dysbacteriosis)菌群失调症或菌群菌群失调症或菌群交替症交替症(microbial selection and sub
6、stitution)二重感染:金黄色葡萄球菌、白假丝酵母菌等二重感染:金黄色葡萄球菌、白假丝酵母菌等二、二、二、二、机会致病菌机会致病菌机会致病菌机会致病菌(opportunitistic pathogen)(opportunitistic pathogen)11/12/202212细菌方面细菌方面机体方面机体方面正常菌群正常菌群/非致病菌非致病菌条件致病菌条件致病菌?寄生部位改变寄生部位改变菌群失调菌群失调免疫功能下降免疫功能下降条件致病菌 opportunistic pathogen 11/12/202213三、微生态平衡与失调l微生态学微生态学(microecology):是研究微生物与
7、微:是研究微生物与微生物、微生物与宿主、以及微生物和宿主与外生物、微生物与宿主、以及微生物和宿主与外界环境相互依存、相互制约的科学。其基本研界环境相互依存、相互制约的科学。其基本研究内容有究内容有微生态平衡微生态平衡(eubiosis)、微、微生态失调生态失调(dysbiosis)和和生态调整生态调整(microecological adjustment)。11/12/202214菌群失调(dysbacteriosis)l正常菌群各菌种间的比例发生大幅度的变化为正常菌群各菌种间的比例发生大幅度的变化为菌群失调菌群失调。l如果引起宿主生理功能紊乱或病理损伤导致出如果引起宿主生理功能紊乱或病理损伤
8、导致出现症状,则称为菌群失调症或菌群交替现症状,则称为菌群失调症或菌群交替(microbial selection and substitution)。l菌群失调时常导致二重感染或重叠感染菌群失调时常导致二重感染或重叠感染(superinfection)。11/12/202215影响微生态平衡的因素环境环境因素因素人体人体微生态平衡微生态平衡分分 娩娩创创 伤伤微生物微生物妊妊 娠娠年年 龄龄月月 经经药药 物物激素激素手手 术术射线射线免免 疫疫11/12/202216肠道的正常菌群肠道的正常菌群健康青年健康青年健康青年健康青年粪便涂片粪便涂片粪便涂片粪便涂片健康壮年健康壮年健康壮年健康壮年
9、粪便涂片粪便涂片粪便涂片粪便涂片健康健康健康健康老年老年老年老年粪便粪便粪便粪便涂片涂片涂片涂片11/12/202217Probiotics定义l是含活菌和是含活菌和(或或)包括菌体组分及代谢产物的死菌的包括菌体组分及代谢产物的死菌的生生物制品物制品,经口或其他黏膜投入,旨在黏膜表面改善微,经口或其他黏膜投入,旨在黏膜表面改善微生物与酶的平衡或刺激特异性与非特异性免疫。生物与酶的平衡或刺激特异性与非特异性免疫。l最近最近FAO对对probiotics定义是:当摄入足够数量时能给定义是:当摄入足够数量时能给宿主带来有益的、健康的影响的活的微生物。宿主带来有益的、健康的影响的活的微生物。l国内学者
10、一般将国内学者一般将probiotics翻译为益生菌或微生态制剂。翻译为益生菌或微生态制剂。11/12/202218Probiotics制剂的要求制剂的要求l能够很好地粘附于局部上皮细胞;能够很好地粘附于局部上皮细胞;l能够定居并繁殖,并形成正常、平衡的菌群;能够定居并繁殖,并形成正常、平衡的菌群;l各种制剂中要含有足量的活菌,以保证每日的各种制剂中要含有足量的活菌,以保证每日的 最低摄入量,乳杆菌每日量不应少于最低摄入量,乳杆菌每日量不应少于10108 8个活菌;个活菌;l能够阻止致病微生物的粘附;能够阻止致病微生物的粘附;l能产酸性物质、能产酸性物质、H2O2、生物活性物质和细胞生物活性物
11、质和细胞 素等物质,抑制致素等物质,抑制致 病微生物的生长;病微生物的生长;l安全,无副作用、无侵袭性和无致癌性。安全,无副作用、无侵袭性和无致癌性。11/12/202219l致病性致病性 (质)(质)l细菌引起疾病的能力细菌引起疾病的能力 l毒力毒力 virulence of bacteria(量)(量)l表示病原菌致病性的强弱程度表示病原菌致病性的强弱程度l半数致死量(半数致死量(L D50)l半数感染量(半数感染量(I D50)第二节第二节 细菌的致病作用细菌的致病作用11/12/202220侵袭力产毒性产毒性 毒力毒力侵入数量侵入数量侵入门径:呼吸道、消化道、皮肤伤口侵入门径:呼吸道、
12、消化道、皮肤伤口病原病原病原病原菌菌菌菌入侵、定居、入侵、定居、繁殖、扩散繁殖、扩散细菌毒素细菌毒素一、细菌的致病机制一、细菌的致病机制 11/12/202221一、细菌的毒力一、细菌的毒力 侵袭力侵袭力 invasiveness 毒素毒素 toxins 11/12/202222(一)、侵袭力(invasiveness)定义:指细菌定义:指细菌突破宿主皮肤、粘膜生理屏障,进入突破宿主皮肤、粘膜生理屏障,进入 机体并在体内定植、繁殖和扩散的能力。机体并在体内定植、繁殖和扩散的能力。粘附因子粘附因子(adhesive factor)或粘附素或粘附素(adhesin)荚膜、微荚膜荚膜、微荚膜(cap
13、sule and microcapsule)侵袭性侵袭性物质物质酶类及侵袭素酶类及侵袭素(invasin)n透明质酸酶透明质酸酶 卵磷脂酶卵磷脂酶 n胶原酶胶原酶 链激酶链激酶 n凝固酶凝固酶 11/12/2022231.粘附与定植(1)黏附现象:)黏附现象:微菌落:微菌落:生物膜:由细菌利用胞外多糖彼此吸附连接形成生物膜:由细菌利用胞外多糖彼此吸附连接形成(2)黏附性结构物质:)黏附性结构物质:黏附素:主要为细菌蛋白质的黏附性物质,可存在黏附素:主要为细菌蛋白质的黏附性物质,可存在与菌毛的顶端或次极端,在与菌毛的顶端或次极端,在G-菌菌为外膜蛋白为外膜蛋白(OMP),在在G+菌菌为为LTA、
14、荚膜多糖。、荚膜多糖。(3)黏附机制:配体与受体作用、静电吸引)黏附机制:配体与受体作用、静电吸引(4)组织趋向性:细菌配体与宿主细胞受体的结合)组织趋向性:细菌配体与宿主细胞受体的结合 是特异性的。是特异性的。11/12/202224粘附因子 adhesive factorl菌毛:细菌通过菌毛与宿主细胞表面的菌毛受菌毛:细菌通过菌毛与宿主细胞表面的菌毛受体结合,从而吸体结合,从而吸 附至宿主靶细胞并定植。主附至宿主靶细胞并定植。主要存在于要存在于G-菌菌,如大肠埃希菌的定植因子抗原,如大肠埃希菌的定植因子抗原(conolization factor antigen,CAF-)、淋病奈瑟菌菌毛
15、等。淋病奈瑟菌菌毛等。l非菌毛粘附素:多存在于革兰阳性菌,如非菌毛粘附素:多存在于革兰阳性菌,如金葡菌的金葡菌的LTA、A群链球菌的群链球菌的LTA-M蛋白复蛋白复合合 物等。物等。11/12/202225细菌的粘附11/12/2022262.荚膜和微荚膜 capsule and microcapsule荚膜和微荚膜均具有抗吞噬、抗有害物质的杀荚膜和微荚膜均具有抗吞噬、抗有害物质的杀伤和粘附作用,从而增强细菌的侵袭力。伤和粘附作用,从而增强细菌的侵袭力。例如炭疽杆菌、肺炎链球菌荚膜;例如炭疽杆菌、肺炎链球菌荚膜;A A群链球菌的群链球菌的M M蛋白、伤寒沙门菌的蛋白、伤寒沙门菌的Vi Vi 抗
16、原、大肠埃希菌的抗原、大肠埃希菌的K K抗原等都是构成微荚膜的组分。抗原等都是构成微荚膜的组分。11/12/2022273.侵袭性物质侵袭性物质l侵袭性酶类侵袭性酶类(invasive enzymes)葡萄球菌凝固酶、葡萄球菌凝固酶、A群链球菌透明质酸酶群链球菌透明质酸酶、链激、链激 酶、酶、DNA酶酶 等。等。l侵袭素侵袭素(invasin):在肠道杆菌中发现,如伤寒沙在肠道杆菌中发现,如伤寒沙门菌、痢疾志贺菌、致病性大肠杆菌等。可通过存门菌、痢疾志贺菌、致病性大肠杆菌等。可通过存在于菌细胞表面的侵袭素入侵肠上皮细胞,并进一在于菌细胞表面的侵袭素入侵肠上皮细胞,并进一步扩散。步扩散。侵袭素由
17、侵袭素由inv 基因编码产生。基因编码产生。11/12/202228(二)、毒素 toxinl是细菌在生长繁殖中产生和释放的毒性成是细菌在生长繁殖中产生和释放的毒性成分。可直接或间接损伤宿主细胞、器官,分。可直接或间接损伤宿主细胞、器官,干扰其生理功能。干扰其生理功能。l内毒素:内毒素:是革兰阴性菌细胞壁中的脂多糖是革兰阴性菌细胞壁中的脂多糖(LPS)组分,只有当细菌死亡裂解或用)组分,只有当细菌死亡裂解或用人工方法破坏菌体后才释放出来。人工方法破坏菌体后才释放出来。l外毒素外毒素:由革兰阳性菌和部分革兰阴性菌:由革兰阳性菌和部分革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放至菌体外的毒性蛋在生长繁殖过程中释
18、放至菌体外的毒性蛋白质。白质。11/12/202229l外毒素特征:外毒素特征:l蛋白质蛋白质l毒性作用强毒性作用强 l选择性强选择性强l理化稳定性差理化稳定性差 l抗原性强抗原性强 1.外外 毒毒 素素 exotoxin活性单位活性单位结合单位结合单位结合单位结合单位AB11/12/202230根据外毒素对靶细胞的亲和性和根据外毒素对靶细胞的亲和性和作用机制的不同可分为三大类作用机制的不同可分为三大类l神经毒素神经毒素(neurotoxins):破伤风痉挛毒素、肉毒毒破伤风痉挛毒素、肉毒毒素素l细胞毒素细胞毒素(cytotoxins):白喉毒素、葡萄球菌表皮剥白喉毒素、葡萄球菌表皮剥脱毒素、
19、葡萄球菌毒性休克综合征毒素、脱毒素、葡萄球菌毒性休克综合征毒素、A群链球菌群链球菌致热外毒素致热外毒素l肠毒素肠毒素(enterotoxins):霍乱肠毒素、霍乱肠毒素、ETEC肠毒素、肠毒素、产气荚膜梭菌肠毒素、葡萄球菌肠毒素产气荚膜梭菌肠毒素、葡萄球菌肠毒素11/12/202231 类毒素类毒素(无毒抗原)(无毒抗原)外毒素外毒素(极毒抗原)(极毒抗原)抗毒素抗毒素(抗毒抗体)(抗毒抗体)免疫动物免疫动物脱毒脱毒0.3-0.4%0.3-0.4%甲醛甲醛外毒素抗原性外毒素抗原性l类毒素类毒素(toxoid):外毒素受甲醛作用可使其:外毒素受甲醛作用可使其蛋白活性灭活而不影响结合蛋白的抗原性。
20、蛋白活性灭活而不影响结合蛋白的抗原性。l抗毒素抗毒素(antitoxin):外毒素刺激机体产生:外毒素刺激机体产生的中和抗体。的中和抗体。11/12/2022322.内毒素内毒素 endotoxin 特性特性v 主要由革兰阴性菌产生。主要由革兰阴性菌产生。v 化学组分是脂多糖化学组分是脂多糖(LPS)、理化稳定性。、理化稳定性。v 毒性作用较弱,无选择性,无组织特异性。毒性作用较弱,无选择性,无组织特异性。v 抗原性弱,不能人工处理为类毒素。抗原性弱,不能人工处理为类毒素。败血症的皮肤表现11/12/202233内毒素的生物学作用:内毒素的生物学作用:致热反应致热反应 pyogenicity:
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