细菌和病毒感染与致病机制.ppt
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1、第五章第五章细菌的感染与致病机制细菌的感染与致病机制 2011-3细菌的感染 细菌侵入机体,在一定部位生长繁殖并产生毒性代谢产物,与机体相互作用而引起病理变化的过程。细菌的感染外源性感染(exogenous infectionexogenous infection)来源于宿主体外病人、带菌者 携带有某些致病菌的健康人,传染病恢复期仍排菌者、病畜和带菌动物内源性感染(endogenous infectionendogenous infection)来源于宿主体内或体表,大多为正常菌群,少数为致病菌。正常菌群在一定条件下可变为机会致病菌。正常菌群与机会致病菌一、正常菌群 正常人的体表和同外界相通的
2、眼结膜、口腔、鼻咽腔、肠道、泌尿生殖道等腔道中都寄居着不同种类和数量对人体无害而有益的微生物,称为正常菌群(normalflora)。人体携带的微生物总重量约为1270g,其中肠道1000g,肺20g,皮肤200g,口腔20g,阴道20g,鼻腔10g。人体细胞总数约1013,而细菌总数为1014。在人体定植的微生物种类超过400种,其中厌氧菌占99.9%,是需氧菌和兼性厌氧菌的1000倍。表表7-1 7-1 人体常见的正常菌群人体常见的正常菌群 部位部位 主要菌类主要菌类 皮肤皮肤 葡葡萄萄球球菌菌、类类白白喉喉棒棒状状杆杆菌菌、铜铜绿绿假假单单胞胞菌菌、丙丙酸酸杆杆菌菌、白白假假丝丝酵酵母母
3、菌、菌、非致病性分枝杆菌非致病性分枝杆菌 口腔口腔葡葡萄萄球球菌菌、甲甲型型和和丙丙型型链链球球菌菌、肺肺炎炎链链球球菌菌、奈奈瑟瑟菌菌、乳乳杆杆菌菌、类类白白喉、棒状杆菌、放线菌、螺旋体、白假丝酵母菌、梭菌喉、棒状杆菌、放线菌、螺旋体、白假丝酵母菌、梭菌 鼻咽腔鼻咽腔 葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎链球菌、奈瑟菌、类杆菌葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎链球菌、奈瑟菌、类杆菌 外耳道外耳道葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、铜绿假单胞菌、非致病性分枝杆菌葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、铜绿假单胞菌、非致病性分枝杆菌 眼结膜眼结膜葡萄球菌、干燥棒状杆菌、奈瑟菌葡萄球菌、干燥棒状杆菌、奈瑟菌 胃胃一般无菌一般无
4、菌 肠道肠道大大肠肠埃埃希希菌菌、产产气气肠肠杆杆菌菌、变变形形杆杆菌菌、铜铜绿绿假假单单胞胞菌菌、葡葡萄萄球球菌菌、肠肠球球菌菌、类类杆杆菌菌、产产气气荚荚膜膜梭梭菌菌、破破伤伤风风梭梭菌菌、双双歧歧杆杆菌菌、真真细细菌菌、乳乳杆菌、白假丝酵母菌杆菌、白假丝酵母菌 尿道尿道葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、非致病性分枝杆菌葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、非致病性分枝杆菌 阴道阴道乳杆菌、大肠埃希菌、类白喉棒状杆菌、白假丝酵母菌乳杆菌、大肠埃希菌、类白喉棒状杆菌、白假丝酵母菌 正常菌群的生理作用1生物拮抗 受体竞争(占位性保护)作用 正常菌群通过其配体与黏膜上皮细胞表面受体结合而黏附,在定植处形成一层膜菌群
5、(membrane flora),发挥屏障和占位性保护作用,使外来病原菌不能定植而通过侵入门户侵袭机体。产生有害代谢产物 厌氧菌等产生乙酸、丙酸、丁酸、乳酸等有机酸,某些细菌产生H2O2,对其他细菌产生抑制作用。某些放线菌、细菌产生抗生素或细菌素,对细菌产生抑制或杀灭作用。(3)营养竞争作用 正常菌群数量处于绝对优势,通过营养竞争可限制致病菌的大量繁殖。营养作用营养作用 参与机体的物质代谢、营养物质转化及参与机体的物质代谢、营养物质转化及 合合成。如肠道脆弱类杆菌和大肠杆菌可以合成。如肠道脆弱类杆菌和大肠杆菌可以合成维生素成维生素K K和和B B,乳杆菌和双歧杆菌可以合乳杆菌和双歧杆菌可以合成
6、尼克酸、叶酸、烟酸和维生素成尼克酸、叶酸、烟酸和维生素B B等。此等。此外,肠道正常菌群还可以营养物质吸收、外,肠道正常菌群还可以营养物质吸收、胆汁代谢、胆固醇代谢等。胆汁代谢、胆固醇代谢等。免疫作用正常菌群能促进宿主免疫器官的发育;正常菌群能促进宿主免疫器官的发育;刺激其免疫系统发生免疫应答,产生的免疫刺激其免疫系统发生免疫应答,产生的免疫物质有限制正常菌群的危害作用,对具有交物质有限制正常菌群的危害作用,对具有交叉抗原组分的致病菌有一定程度的抑制或杀叉抗原组分的致病菌有一定程度的抑制或杀灭作用。灭作用。双歧杆菌能激活双歧杆菌能激活CDCD4 4+T T细胞,产生细胞,产生IFN-IFN-,
7、激活巨噬细胞,使其吞噬杀伤能力增强。激活巨噬细胞,使其吞噬杀伤能力增强。抗衰老作用双歧杆菌、乳杆菌等具有抗衰老作用,其机制之一是细菌产生超氧化物歧化酶(SOD)有关。SOD是一种抗氧化损伤的生物酶,能催化自由基O2-以清除其毒性,使组织细胞免受损伤。抑癌作用抑癌作用 正常菌群如双歧杆菌和乳杆菌产生正常菌群如双歧杆菌和乳杆菌产生产生的多种酶可将某些致癌物或前致癌产生的多种酶可将某些致癌物或前致癌物分解,转变成无害物质。物分解,转变成无害物质。激活巨噬细胞等发挥免疫作用而抑激活巨噬细胞等发挥免疫作用而抑制肿瘤。制肿瘤。二、条件致病菌 正常菌群与宿主间的生态平衡失调,不致病的正常菌群可引起感染而成为
8、条件致病菌(conditional bacterium)。条件致病菌形成的原因主要有:1.寄居部位改变 2.宿主免疫功能低下 3.菌群失调(dysbacteriosis)正常菌群中各菌种间的比例发生较大幅度的变化而引起疾病。包括二重感染或重叠感染(superinfection)。机会性致病菌1.来源 人体皮肤和黏膜寄居的正常菌群2.常见的机会性致病菌 大肠埃希菌、克雷伯菌属、铜绿假单胞菌、变形杆菌属、肠杆菌属、沙雷菌属、葡萄球菌属等。3.主要特点 毒力弱或无明显毒力 常为耐药菌或多重耐药菌 机会性致病菌不断出现与改变细菌的致病机制致病菌的致病机制主要与三方面有关:细菌的毒力侵入宿主机体的菌量合
9、适的侵入部位(一)(一)毒力(毒力(virulence)指细菌致病能力的强弱程度。指细菌致病能力的强弱程度。测定细菌毒力的方法常用测定细菌毒力的方法常用半数致死量半数致死量(median lethal dose,LD50)或或半数感染量半数感染量(median infective dose,ID50)测定法。测定法。构成毒力的物质主要包括构成毒力的物质主要包括侵袭力和毒素侵袭力和毒素侵袭力侵袭力(invasiveness)致致病病菌菌能能突突破破宿宿主主皮皮肤肤、粘粘膜膜生生理理屏屏障障,进进入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1 黏附素黏附素(adhesi
10、n)菌菌毛毛 主主要要存存在在于于G-菌菌,如如肠肠道道杆杆菌菌、淋淋球球菌菌等等多多种种细细菌菌均均有有;菌菌毛毛与与细细胞胞相相应应受受体体结结合合引引起黏附,不同菌感染不同部位起黏附,不同菌感染不同部位。非菌毛黏附素非菌毛黏附素 多存在于多存在于G+菌,如膜磷壁酸、菌,如膜磷壁酸、糖萼、荚膜多糖、纤维粘连素结合蛋白、纤维糖萼、荚膜多糖、纤维粘连素结合蛋白、纤维蛋白原结合蛋白、胶原黏附素等。蛋白原结合蛋白、胶原黏附素等。G-菌的外膜菌的外膜蛋白蛋白黏附机制黏附机制 黏附素作为配体与细胞表面的受体黏附素作为配体与细胞表面的受体结合是黏附形成的最主要原因。菌毛的黏附具结合是黏附形成的最主要原因
11、。菌毛的黏附具有组织选择性。有组织选择性。细菌与细胞的相互作用细菌与细胞的相互作用 细菌载铁蛋白基因表细菌载铁蛋白基因表达、加速生长繁殖、分泌侵袭物质;宿主细胞达、加速生长繁殖、分泌侵袭物质;宿主细胞形态改变、细胞凋亡、分泌细胞因子、黏附分形态改变、细胞凋亡、分泌细胞因子、黏附分子的表达等。子的表达等。2.荚膜与微荚膜具有抗宿主吞噬细胞的吞噬作用和抵抗体液中杀菌物质的作用,使致病菌能在体内大量繁殖,如肺炎球菌荚膜、链球菌的M蛋白、大肠杆菌的K抗原、伤寒杆菌的vi抗原等3.侵袭性物质1 侵袭素 由侵袭基因编码产生的蛋白质,介导细菌侵入黏膜上皮细胞内及向周围组织扩散。如侵袭性大肠杆菌、志贺菌产生的
12、侵袭性蛋白。2 侵袭性酶 抗吞噬、利于细菌扩散、分解抗体等。如透明质酸酶、IgA1酶等4 细菌生物被膜 细菌附着在有生命或无生命的材料表面后,由细菌和分泌的胞外多聚物共同组成的呈膜状的细菌群体。利于黏附、定植在支持物表面;抵抗机体的免疫清除和抗菌药物的作用;增强毒力基因或耐药基因传递;容易引起慢性感染。(二)毒素(二)毒素 (toxin)外毒素(exotoxin)多数革兰阳性菌和少数革多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质多由多由多由多由A A和和和和B B两个亚单位组成,两个亚单位组成,两个亚单位组成,两个亚单位组成,A
13、 A亚单位是外毒素活性亚单位是外毒素活性亚单位是外毒素活性亚单位是外毒素活性部分,部分,部分,部分,B B亚单位是结合亚单位。亚单位是结合亚单位。亚单位是结合亚单位。亚单位是结合亚单位。ETEC不耐热肠毒素霍乱肠毒素破伤风痉挛毒素肉毒毒素A:活性亚单位B:结合亚单位可提纯制疫苗外毒素分子结构:A-B模式 外毒素的特征:外毒素的特征:毒性极强毒性极强选择性强选择性强稳定性差稳定性差抗原性强,可以脱毒抗原性强,可以脱毒外毒素种类神经毒素 破伤风痉挛毒素、肉毒毒素细胞毒素 白喉毒素、溶细胞毒素肠毒素 霍乱肠毒素、ETEC肠毒素、产气荚膜梭菌肠毒素 外毒素经外毒素经0.30.4%甲醛作用后,失去毒甲醛
14、作用后,失去毒性,但保留免疫原性,称为类毒素性,但保留免疫原性,称为类毒素(toxoid)。类毒素和外毒素免疫原性强,刺激机体可类毒素和外毒素免疫原性强,刺激机体可产生抗毒素产生抗毒素(antitoxin)。超超 抗抗 原原 superantigen抗原分子不需抗原提呈细胞加工处理,直接与T细胞和APC的MHC分子的外侧结合,大量激活T细胞释放大量细胞因子,引起免疫病理损伤。葡萄球菌肠毒素、毒性休克综合症毒素、链球菌致热外毒素白喉霍乱破伤风梭菌引起的肌肉痉挛 内毒素(内毒素(endotoxin)革兰阴性菌细胞壁的脂多糖革兰阴性菌细胞壁的脂多糖(lipopolysaccharide,LPS),当
15、细菌死亡裂),当细菌死亡裂解后才能释放出来。解后才能释放出来。脂多糖的分子结构自内向外依次为脂质脂多糖的分子结构自内向外依次为脂质A、核心多糖和特异多糖(见图)。核心多糖和特异多糖(见图)。内毒素对理化因素稳定,耐热,不能用甲醛内毒素对理化因素稳定,耐热,不能用甲醛脱毒;抗原性弱,刺激机体产生相应抗体,脱毒;抗原性弱,刺激机体产生相应抗体,但中和作用较差。但中和作用较差。内毒素 endotoxin脂多糖 LPS 寡糖重复寡糖重复单位单位核心多糖核心多糖核心多糖核心多糖脂质脂质脂质脂质A A A A外膜外膜主要主要毒性毒性成份成份OO抗原抗原决定簇决定簇脂质脂质A决定内毒素的生物决定内毒素的生物
16、活性,无种属特异性。活性,无种属特异性。核心多糖具有属特异性,核心多糖具有属特异性,同一属细菌的核心多糖同一属细菌的核心多糖相同。相同。特异多糖是菌体抗原(特异多糖是菌体抗原(O抗原),决定细菌种或抗原),决定细菌种或型的特异性。型的特异性。内毒素结构模式图内毒素结构模式图 脂多糖 LPS lipopolysaccharidelipopolysaccharidelipopolysaccharidelipopolysaccharide 菌体裂解释放菌体裂解释放化学稳定性化学稳定性不能成为类毒素不能成为类毒素免疫原性弱免疫原性弱GG-菌崩解和内毒素释放过程演示菌崩解和内毒素释放过程演示内毒素 en
17、dotoxin 内毒素的生物学作用内毒素的生物学作用发热反应发热反应白细胞反应白细胞反应内毒素血症与休克内毒素血症与休克Shwartzman现象和弥漫性血管内凝血现象和弥漫性血管内凝血外毒素与内毒素的主要区外毒素与内毒素的主要区别别 细菌入侵的数量细菌入侵的数量与细菌的毒力成反比例与细菌的毒力成反比例毒力越强,引起感染所需的菌量越小毒力越弱,引起感染所需的菌量越大细菌入侵的部位细菌入侵的部位各种致病菌有其特定的侵入部位各种致病菌有其特定的侵入部位与致病菌需要特定的生长繁殖微环境有关细菌的感染途径 感染的来源1 1 外外源源性性感感染染:病病人人 带带菌菌者者 患患病病及及带带菌菌动动物物2 2
18、内源性感染:条件致病菌内源性感染:条件致病菌 潜伏菌的感染潜伏菌的感染3 33 3 医医院院感感染染:交交叉叉感感染染 自自身身感感染染 医医源源性性感染感染感染途径呼吸道感染 气溶胶、飞沫吸入消化道感染 粪-口方式泌尿生殖道感染 性接触、黏膜损伤创伤感染 皮肤、黏膜损伤经血感染 输血、注射等媒介昆虫感染 密切接触、叮咬多途径感染 感染的类型隐隐性性感感染染 inapparent inapparent infectioninfection 当当宿宿主主体体的的抗抗感感染染免免疫疫力力较较强强,或或侵侵入入的的病病菌菌数数量量不不多多、毒毒力力较较弱弱,感感染染后后对对机机体体损损害害较较轻轻,
19、不不出出现现或或出出现现不明显的临床症状,不明显的临床症状,或称亚临床感染或称亚临床感染。特点:机体获得足够的特异免疫力特点:机体获得足够的特异免疫力潜潜伏伏感感染染 病病原原体体与与机机体体处处于于平平衡衡状状态态,病病原原体体在在机机体体的的某某些些组组织织中中不不引引起起疾疾病病,当当机机体体免免疫疫力降低时可大量繁殖而发病。如结核力降低时可大量繁殖而发病。如结核显性感染显性感染显性感染显性感染(apparent infectionapparent infection)宿主细胞受到不同程度的损害,生理功能发生宿主细胞受到不同程度的损害,生理功能发生宿主细胞受到不同程度的损害,生理功能发生
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