第六章 細(xì)菌的感染和致病機(jī)理ppt課件.ppt

第六章細(xì)菌的感染和致病機(jī)理 細(xì)菌的致病性及毒力細(xì)菌的毒力因子及分泌系統(tǒng) 主要內(nèi)容 有關(guān)概念 1 感染 infection 是指病原微生物在宿主體內(nèi)持續(xù)存在或增殖 2 發(fā)病 disease 表示病原微生物感染之后 對(duì)宿主造成明顯的損害 3 病原菌 pathogenicbacteria 是指那些導(dǎo)致機(jī)體發(fā)病的細(xì)菌 是一群高度特化了的微生物 為了自身的生存 已適應(yīng)而且必須在宿主生物體內(nèi)持續(xù)存在或增殖 非致病菌 不能造成宿主感染的為非致病菌 條件致病菌 在正常情況下不致病 在某些條件改變的特殊情況下可以致病 第一節(jié)細(xì)菌的致病性和毒力 一 概念1 致病性 Pathogenicity 一定種類的病原菌在一定的條件下 能在宿主體內(nèi)引起感染的能力 細(xì)菌的致病性是針對(duì)宿主而言 不同的病原菌對(duì)宿主可引起不同的疾病 表現(xiàn)為不同的臨床癥狀和病理變化 如炭疽桿菌引起炭疽 而霍亂弧菌則引起霍亂 因此 致病性是細(xì)菌種的特征之一 2 毒力 virulent 病原菌致病力的強(qiáng)弱程度稱為毒力 同一細(xì)菌的不同菌株 其毒力不一樣 因此 毒力是菌株的特征 二 細(xì)菌致病性的確定 著名的柯赫法則是確定某種細(xì)菌是否具有致病性的主要依據(jù) 其要點(diǎn)是 1 特殊的病原菌應(yīng)在同一疾病中查見(jiàn) 在健康者不存在 2 此病原菌能被分離培養(yǎng)而得到純種 3 此純培養(yǎng)物接種易感動(dòng)物 能導(dǎo)致同樣病癥 4 自實(shí)驗(yàn)感染的動(dòng)物體內(nèi)能重新獲得該病原菌的純培養(yǎng) 近年來(lái)隨著分子生物學(xué)的發(fā)展 基因水平的柯赫法則 應(yīng)運(yùn)而生 取得共識(shí)的有以下幾點(diǎn) 第一 應(yīng)在致病菌株中檢出某些基因或其產(chǎn)物 而無(wú)毒力菌株中無(wú) 第二 如有毒力菌株的某個(gè)基因被損壞 則菌株的毒力應(yīng)減弱或消除 或者將此基因克隆到無(wú)毒菌株內(nèi) 后者成為有毒力菌株 第三 將細(xì)菌接種動(dòng)物時(shí) 這個(gè)基因應(yīng)在感染的過(guò)程中表達(dá) 第四 在接種動(dòng)物檢測(cè)到這個(gè)基因產(chǎn)物的抗體 或產(chǎn)生免疫保護(hù) 該法則也適用于細(xì)菌以外的微生物 如病毒 三 細(xì)菌毒力的測(cè)定 1 半數(shù)致死量 medianlethaldose LD50 是指能使接種的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在感染后一定時(shí)限內(nèi)死亡一半所需的微生物量或毒素量 2 半數(shù)感染量 medianinfectiousdose ID50 某些病原微生物只能感染實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 雞胚或細(xì)胞 但不引致死亡 可用ID50來(lái)表示其毒力 測(cè)定的方法與測(cè)定LD50類似 只不過(guò)在統(tǒng)計(jì)結(jié)果時(shí)以感染者代替死亡者 第二節(jié)細(xì)菌的毒力因子及分泌系統(tǒng) 一 概念1 毒力因子 virulentfactor 構(gòu)成細(xì)菌毒力的物質(zhì)稱為毒力因子 主要有侵襲力和毒素 此外有些毒力因子尚不明確 近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn) 細(xì)菌的許多重要毒力因子的分泌與細(xì)菌的分泌系統(tǒng)有關(guān) 2 侵襲力 invasiveness 病原菌在機(jī)體內(nèi)定殖 突破機(jī)體的防御屏障 內(nèi)化作用 繁殖和擴(kuò)散 這種能力稱為侵襲力 3 定殖 Colonization 細(xì)菌感染的第一步就是在體內(nèi)定殖 或稱定居 實(shí)現(xiàn)定殖的前提是細(xì)菌要黏附在宿主消化道 呼吸道 生殖道 尿道及眼結(jié)膜等處 以免被腸蠕動(dòng) 黏液分泌 呼吸道纖毛運(yùn)動(dòng)等作用所清除 4 黏附素 adhesin 凡具有黏附作用的細(xì)菌結(jié)構(gòu)成分 統(tǒng)稱為黏附素 通常是細(xì)菌表面的一些大分子結(jié)構(gòu)成分 主要是革蘭氏陰性菌的菌毛 其次是非菌毛黏附素 如某些外膜蛋白 OMP 以及革蘭氏陽(yáng)性菌的脂磷壁酸 LTA 等 5 受體 receptor 細(xì)胞或組織表面與黏附素相互作用的成分稱為受體 多為細(xì)胞表面糖蛋白 其中的糖殘基往往是黏附素直接結(jié)合部位 如大腸桿菌1型菌毛結(jié)合D甘露糖 霍亂弧菌的4型菌毛結(jié)合巖藻糖及甘露糖 大腸桿菌的F5 K99 菌毛結(jié)合唾液酸和半乳糖 二 干擾或逃避宿主的防御機(jī)制 病原菌黏附于細(xì)胞或組織表面后 必須克服機(jī)體局部的防御機(jī)制 特別是要干擾或逃避局部的吞噬作用及分泌抗體介導(dǎo)的免疫作用 才能建立感染 1 抗吞噬作用包括以下幾個(gè)方面 1 不與吞噬細(xì)胞接觸 如通過(guò)外毒素破壞細(xì)胞骨架以抑制吞噬細(xì)胞的作用 如鏈球菌溶血素等 2 抑制吞噬細(xì)胞的攝取 如莢膜 菌毛和鏈球菌的M蛋白 3 在吞噬細(xì)胞內(nèi)生存 如沙門氏菌的某些成分可抑制溶酶體與吞噬小體的融合 再如李氏桿菌被吞噬后 很快從吞噬小體中逸出 直接進(jìn)入細(xì)胞質(zhì) 而金黃色葡萄球菌則產(chǎn)生大量的過(guò)氧化氫酶 能中和吞噬細(xì)胞中的氧自由基 4 殺死或損傷吞噬細(xì)胞 細(xì)菌通過(guò)分泌外毒素或蛋白酶來(lái)破壞吞噬細(xì)胞的細(xì)胞膜 或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 或直接殺死吞噬細(xì)胞 2 抗體液免疫機(jī)制 細(xì)菌逃避體液免疫主要通過(guò) 第一 抗原偽裝或抗原變異 前者主要是在細(xì)菌表面結(jié)合機(jī)體組織成分 如金黃色葡萄球菌通過(guò)細(xì)胞結(jié)合性凝固酶結(jié)合血纖維蛋白 或通過(guò)SPA結(jié)合免疫球蛋白 第二 分泌蛋白酶降解免疫球蛋白 嗜血桿IgA酶 第三 通過(guò)LPS OMP 莢膜及S層等的作用 逃避補(bǔ)體 抑制抗體產(chǎn)生 3 內(nèi)化作用 指某些細(xì)菌黏附于細(xì)胞表面之后 能進(jìn)入吞噬細(xì)胞或非吞噬細(xì)胞內(nèi)部的過(guò)程 結(jié)核桿菌等嚴(yán)格的胞內(nèi)寄生菌及大腸桿菌等胞外寄生菌的感染都離不開(kāi)內(nèi)化作用 這些細(xì)菌一旦喪失進(jìn)入細(xì)胞的能力 毒力則顯著下降 內(nèi)化作用對(duì)細(xì)菌的意義在于 細(xì)菌通過(guò)這種移位作用進(jìn)入深層組織 或進(jìn)入血循環(huán) 細(xì)菌借以從感染的原發(fā)病灶擴(kuò)散至全身或較遠(yuǎn)的靶器官 宿主細(xì)胞為進(jìn)入其內(nèi)的細(xì)菌提供了一個(gè)增殖的小環(huán)境和庇護(hù)所 使細(xì)菌逃避宿主免疫機(jī)制的殺滅 鼠傷寒沙門氏菌的內(nèi)化過(guò)程 4 在體內(nèi)增殖 細(xì)菌在宿主體內(nèi)增殖是感染的核心問(wèn)題 增殖速度對(duì)致病性極其重要 如果增殖較快 細(xì)菌在感染之初就能克服機(jī)體防御機(jī)制 易在體內(nèi)生存 反之 若增殖較慢 則易被機(jī)體清除 5 在體內(nèi)擴(kuò)散 細(xì)菌分泌的蛋白酶稱為胞外蛋白酶 它們具有多種致病作用 例如激活外毒素 滅活血清中的補(bǔ)體等 有的蛋白酶本身就是外毒素 此外 最主要的作用是作用于組織基質(zhì)或細(xì)胞膜 造成它們的損傷 增加其通透 有利于細(xì)菌在體內(nèi)的擴(kuò)散性 此類酶常見(jiàn)的有 透明質(zhì)酸酶 舊稱擴(kuò)散因子 分解結(jié)締組織的透明質(zhì)酸 葡萄球菌 鏈球菌等可產(chǎn)生 膠原酶 主要分解ECM中的膠原蛋白 見(jiàn)之于梭菌 氣單胞菌等 神經(jīng)氨酸酶 主要分解腸黏膜上皮細(xì)胞的細(xì)胞間質(zhì) 霍亂弧菌及志賀菌可產(chǎn)生 磷脂酶又名 毒素 可水解細(xì)胞膜的磷脂 產(chǎn)氣莢膜梭菌產(chǎn)生 卵磷脂酶 分解細(xì)胞膜的卵磷脂 產(chǎn)氣莢膜梭菌產(chǎn)生 激酶 能將血纖維蛋白溶酶原激活為血纖維蛋白溶酶 包括鏈球菌產(chǎn)生的鏈激酶和葡萄球菌等產(chǎn)生的激酶 以分解血纖維蛋白 防止形成血凝塊 凝固酶 細(xì)菌在體內(nèi)的擴(kuò)散也可通過(guò)內(nèi)化作用完成 特別是細(xì)胞結(jié)合性凝固酶 可為細(xì)菌提供抗原偽裝外 使之不被吞噬或機(jī)體免疫機(jī)制所識(shí)別 見(jiàn)于致病性金黃色葡萄球菌 6 毒素 toxin 細(xì)菌毒素按其來(lái)源 性質(zhì)和作用等的不同 可分為外毒素和內(nèi)毒素兩大類 在大多數(shù)情況下 外毒素一般簡(jiǎn)稱毒素 1 外毒素 exotoxin 1 概念 是某些病原菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中所產(chǎn)生的對(duì)宿主細(xì)胞有毒性的可溶性蛋白質(zhì) 大多數(shù)外毒素在菌體內(nèi)合成后必須分泌于胞外 故名 外毒素 但也有少數(shù)外毒素存在于菌體細(xì)胞的胞周間隙 只有當(dāng)菌體細(xì)胞裂解后才釋放至胞外 多種細(xì)菌能產(chǎn)生外毒素 革蘭氏陽(yáng)性菌主要有破傷風(fēng)桿菌 炭疽桿菌 肉毒梭菌 產(chǎn)氣莢膜梭菌 溶血性鏈球菌 金黃色葡萄球菌等 革蘭氏陰性菌中有大腸桿菌 霍亂弧菌 銅綠假單胞菌 氣單胞菌 多殺性巴氏桿菌等 1 組成大多數(shù)外毒素由A B兩種亞單位組成 有多種合成和排列形式 A亞單位為毒素的活性中心 稱活性亞單位 決定毒素的毒性效應(yīng) B亞單位稱結(jié)合單位 能使毒素分子特異性地結(jié)合在宿主易感組織的細(xì)胞膜受體上 并協(xié)助A亞單位穿過(guò)細(xì)胞膜 A B亞單位單獨(dú)均無(wú)毒性 A亞單位必須在B亞單位的協(xié)助下 結(jié)合至受體釋放到細(xì)胞內(nèi) 才能發(fā)揮毒性作用 因此毒素結(jié)構(gòu)的完整性是其致病的必備條件 B亞單位可單獨(dú)與細(xì)胞膜受體結(jié)合 并阻斷完整毒素的結(jié)合 B亞單位可刺激機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體 從而阻斷完整毒素結(jié)合細(xì)胞 可作為良好的亞單位疫苗 2 特性 1 外毒素的毒性作用極強(qiáng) 如lmg純化的肉毒毒素能殺死2000萬(wàn)只小鼠 破傷風(fēng)毒素對(duì)小鼠的致死劑量 是馬錢子堿的106倍 2 外毒素的毒性具有高度的特異性 不同細(xì)菌產(chǎn)生的外毒素 對(duì)機(jī)體的組織器官有一定的選擇 3 外毒素具有良好的免疫原性 可刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性的抗體 而使機(jī)體具有免疫保護(hù)作用 這種抗體稱為抗毒素 antitoxin 可用于緊急治療和預(yù)防 4 多數(shù)外毒素不耐熱 一般在60 80 經(jīng)l0 80min即可失去毒性 3 類毒素 外毒素在0 4 甲醛溶液作用下 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間可以脫毒 但仍保留原有抗原性 稱之為類毒素 toxoid 類毒素注人機(jī)體后 仍可刺激機(jī)體產(chǎn)生抗毒素 可作為疫苗進(jìn)行免疫接種 4 毒素的分類目前尚末統(tǒng)一 比較簡(jiǎn)明的是根據(jù)其性質(zhì)分為三類 A B型毒素 攻膜毒素以及超抗原毒素 1 攻膜毒素又名穿孔毒素 其作用機(jī)制是在宿主細(xì)胞膜上形成小孔 造成胞內(nèi)液流失而使細(xì)胞破壞 一些溶血毒素及磷酸酯酶屬于此類 金黃色葡萄球菌的 2 A B型毒素具有典型的A B兩個(gè)亞單位 多數(shù)外毒素均屬此類 例如霍亂毒素 志賀毒素 破傷風(fēng)毒素等 3 超抗原毒素缺乏典型的A B亞單位結(jié)構(gòu) 它與T細(xì)胞結(jié)合 釋放出細(xì)胞因子 金黃色葡萄球菌的毒素休克綜合征毒素屬于此類 2 內(nèi)毒素 endotoxin 內(nèi)毒素特指革蘭氏陰性菌外膜中的脂多糖 LPS 成分 細(xì)菌在死亡后破裂或用人工方法裂解菌體后才釋放 革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁中的脂磷壁酸 LTA 具有LPS的絕大多數(shù)活性 但無(wú)致熱功能 螺旋體 衣原體 立克次體亦含有LPS 2 特性內(nèi)毒素耐熱 加熱100 經(jīng)lh仍不被破壞 必須加熱160 經(jīng)2 4h 或用強(qiáng)酸 強(qiáng)堿或強(qiáng)氧化劑煮沸30min才失活 不能被甲醛脫毒成類毒素 內(nèi)毒素的抗原性較弱 將內(nèi)毒素注人機(jī)體可產(chǎn)生針對(duì)其中多糖抗原的相應(yīng)抗體 但此抗體并無(wú)中和內(nèi)毒素毒性的作用 3 檢測(cè)目前通用鱟試驗(yàn) 東方鱟或美洲鱟均是海洋節(jié)肢動(dòng)物 其血液中的有核變形細(xì)胞能被內(nèi)毒素所裂解 型分泌系統(tǒng) Type secretionsystem 細(xì)菌的分泌系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)是近年為細(xì)菌致病機(jī)制研究的重要進(jìn)展 其中的 型分泌系統(tǒng)與動(dòng)植物的許多革蘭氏陰性病原菌的毒力因子的分泌有關(guān) 在病原菌與宿主細(xì)胞接觸后 這一系統(tǒng)得以啟動(dòng) 具有接觸介導(dǎo)的特征 啟動(dòng)后細(xì)菌分泌與毒力有關(guān)的多種蛋白質(zhì) 與相應(yīng)的伴侶蛋白結(jié)合 從細(xì)菌的胞漿直接進(jìn)入宿主細(xì)胞胞漿 發(fā)揮毒性作用 型分泌系統(tǒng)通常由30 40kbp大小的基因組編碼 以毒力島的形式存在于細(xì)菌的大質(zhì)?；蛉旧w