细菌的致病性与传染细菌的致病性与传染第一节第一节细菌的致病性和毒力细菌的致病性和毒力基本概念细菌致病性：在一定条件下，一定种类的细菌对一定的宿主致 病的能力。（种属遗传特征） 病原菌：引起宿主机体发病的细菌。 毒力：病原菌致病能力的强弱程度。（菌株个体特征）宿主微生物关系与致病过程世界许多地方的人们无法挑剔当地市场的卫生状况。苍蝇，老鼠， 缺乏冷藏设施.这些会造成疾病传播吗？肯定会!如果你觉得下图 中的水果很脏，那么你真该去看看那些鱼摊和肉摊面对这些明显的污染，然而并不是每个人都会被感染。确实，有一些人会因此生病，这也是造成发展中国家居民平均寿命低的原因之一。发生感染的可能性就像是用来称量的托盘天平，天平的两端分别是机体的抵抗力和微生物的致病力。宿主微生物关系共生（symbiosis）是指两种或两种以上的物种的种间关系。 包括互利共生（mutualism）与偏利共生（commensalism）前者是 共同生活两个物种互相共存，缺此失彼都不能正常生存甚至死亡的 一类种间关系。后者只是对其中一方生物体有益，却对另一方没有 影响。 寄生（parasitism）两种生物在一起生活，一方受益，另一方受 害。宿主为寄生物提供住所与营养，通常会影响宿主的正常生活甚 至导致宿主死亡。“大自然的本性就厌恶 任何生物独占世界的现 象，所以地球上绝对不 会有单独存在的生物。 ”琳马古利斯病原体：共生企图失败后的 产物 “然而，在现实生活中，即使 在最坏的情况下，庞大的微 生物世界对我们的兴趣也是 相对较小，致病并不是它们 的初衷，确实，从自然界中 数目巨大的细菌来看，致病 的概率非常之低，致病菌的 种类非常之少，这是一种奇 特的现象。疾病通常是为共 生所做的谈判失败后引发的， 是其中一方越过了边境线， 是对边界的生物学误解” 刘易斯托马斯， 1974正常微生物群微生物与宿主在共同的演化历程中形成的的生态系。正常微生物群 对宿主非但无害，而且有益，并且对宿主是必需的。公共卫生 犰狳：麻风病的培养罐 引起麻风病的微生物很难培养。曾经有人尝试过很多 种培养方法，结果都不尽人意，直到有人试着将这种 微生物接种到九节犰狳的爪垫中。人类感染麻风，在 症状出现前可有长达30年的潜伏期。在用犰狳培养麻 风杆菌前，一直无法验证第三条柯赫定理。使用犰狳 培养麻风杆菌让我们证实了柯赫定理麻风分枝杆 菌是造成麻风病的病原菌。这种细菌是由Hansen在 1878年发现，它是第一个被分离的感染性致病微生物 ，也是最后才被证实符合科赫定理的病原菌。公共卫生细菌致病性的确定依据经典柯赫法则：1、病原菌应在同一疾病中查 出，而健康者不存在。2、病原菌能够体外获得纯培 养。3、此纯培养物接种易感动物 能导致相同的病症。4、自感染动物体内能重新分 离到该病原菌的纯培养。现代基因水平的科赫法则：1、在致病菌中检出某些基因或其 产物，而无毒力菌株中无。2、毒力菌株的某个基因被损害， 则毒株的毒力应减弱或消除，或者 将此基因插入到无毒力菌株中，表 现为有毒力菌株特性。3、将细菌接种动物时，该基因应 在感染的过程得到表达。4、在接种动物检测到该基因表达 产物的抗体或产生免疫保护。衡量毒力的指标MLD:能使特定的动物在感染后一定时限内发生死亡的最小活微 生物量或毒素量。LD50：能使实验动物在感染后一定时限内发生半数死亡的活微 生物量或毒素量。MID:能引起特定实验动物感染的最小活菌量。ID50：能引起半数实验动物感染的最小活菌量。毒力侵袭力毒素病原菌的致病因素是指病原菌突破机体防御 功能，在机体内定居、繁殖和 扩散的能力。是细菌在代谢过 程中合成的有毒性作 用的产物。粘附素荚膜和微荚膜侵袭性酶 外毒素 内毒素侵入数量侵入途径构成病原菌毒力的因素【侵袭力】 指病原性细菌突破机体的防卫屏障，在体内生长、 繁殖、扩散的能力。侵袭性酶：侵袭性酶：属胞外酶, 本身无毒性作用,但可破坏机体内的一些组 织结构,从而在感染过程中协助病原菌在侵入机体后抗吞噬或扩 散。粘附素:菌体表面具有粘附功能的结构成分。型分泌系统：许多G-病原菌毒力因子与此分泌系统有关。通过病 原菌与宿主细胞接触，这一系统得以启动，具有接触介导的特征。 启动后细菌分泌与毒力有关的多种蛋白质直接进入宿主细胞胞浆， 发挥毒性作用。型分泌系统通常由3040kb大小的基因组编码， 以毒力岛的形式存在于细菌的大质粒或拟核区DNA。已确定具有 型分泌系统的细菌有沙门氏菌、铜绿假单胞菌、大肠杆菌等。 粘附素：粘附素：分为分为菌毛菌毛和和非菌毛粘附物质非菌毛粘附物质。 菌毛菌毛 菌毛主要存在于革兰阴性菌，不同的细菌有不同的菌毛。细菌菌毛通过菌毛主要存在于革兰阴性菌，不同的细菌有不同的菌毛。细菌菌毛通过 与宿主表面相应受体相互作用使细菌吸附于细胞表面而定居，故有些菌与宿主表面相应受体相互作用使细菌吸附于细胞表面而定居，故有些菌 毛又称定居因子（毛又称定居因子（colonization factorcolonization factor）。菌毛的粘附作用具有选择）。菌毛的粘附作用具有选择 性，这与宿主细胞表面的特殊受体有关。性，这与宿主细胞表面的特殊受体有关。 非菌毛粘附物质非菌毛粘附物质 某些某些外膜蛋白外膜蛋白与与膜磷壁酸膜磷壁酸。如。如A A群链球菌的膜磷壁酸（群链球菌的膜磷壁酸（LTALTA）等，它们也）等，它们也 与宿主细胞膜上相应受体结合使细菌附于细胞。与宿主细胞膜上相应受体结合使细菌附于细胞。 致病机理：致病机理： 借助粘附，激活被粘附细胞的信号传导系统，使其不同程度释放不同借助粘附，激活被粘附细胞的信号传导系统，使其不同程度释放不同 种类的细胞因子，导致炎性反应性损伤。种类的细胞因子，导致炎性反应性损伤。 某些粘附因子与宿主细胞受体作用，激活细胞程序性死亡（某些粘附因子与宿主细胞受体作用，激活细胞程序性死亡（ programmed cell deathprogrammed cell death，PCDPCD），引起细胞凋亡（），引起细胞凋亡（apoptosisapoptosis）。）。 炎性损伤和细胞凋亡有利于细菌生长、繁殖和扩散。炎性损伤和细胞凋亡有利于细菌生长、繁殖和扩散。其他细菌分泌系统除了型分泌系统之外，现阶段研究比较清楚的还有革兰阴性菌的 、型分泌系统。 型分泌系统可将细菌分泌蛋白直接从胞浆送达细胞表面，如大肠 杆菌溶血素。 型分泌系统则是细菌将蛋白质分泌到周质间隙，经切割加工后通 过微孔道蛋白穿越外膜分泌到细胞外。 型分泌系统是一种主动运输系统，其分泌的蛋白质需剪切加工， 而后形成一个孔道穿越外膜，分泌到细胞外。 注：根据是否依赖信号肽(SignalSequence,Sec)的特点，可将其分 为Sec依赖性和Sec不依赖性两类。、型分泌系统是Sec不依赖 性,、型分泌系统是Sec依赖性。细菌感染诱导机体细胞程序性死亡（细菌感染诱导机体细胞程序性死亡（细菌感染诱导机体细胞程序性死亡（细菌感染诱导机体细胞程序性死亡（PCDPCDPCDPCD）实例：白喉棒状杆菌产生的白喉毒素通过作用于蛋白翻译系统 而抑制蛋白合成, 它可以诱导几种上皮细胞和骨髓细胞凋亡, 运用 基因突变手段已证明白喉毒素抑制蛋白合成是其诱导细胞凋亡所必 需的。 李斯特菌在体内外均可诱导肝细胞的凋亡, 这是由李氏溶菌素O 介 导的,李氏溶菌素也是一类穿孔毒素, 它可直接诱导细胞凋亡, 该 毒素基因突变后就不能诱导凋亡了。 展望：1、进一步揭示细菌的致病机理以便于更好的预防和治疗 各类细菌感染引起的疾病。 2、未来可能通过基因工程改造某些细菌的相关特性制造工程菌， 在肿瘤治疗和自体免疫疾病方面有所突破。（一）侵袭过程1.定殖（又称定居）黏附素2.干扰扰或逃避宿主的防御机制3.内化作用定义义、意义义4.在体内增殖5.在体内扩扩散胞外酶抗吞噬作用荚膜与 微荚膜 抗体液免疫机制透明质酸酶 纤维蛋白酶 血浆凝固酶 卵磷脂酶 作用 胶原酶 DNA酶 不与吞噬细胞接触不与吞噬细胞接触 抑制吞噬细胞摄取抑制吞噬细胞摄取 在吞噬细胞内生存在吞噬细胞内生存 杀死或损伤吞噬细胞杀死或损伤吞噬细胞 抗原伪装或变异抗原伪装或变异 分泌蛋白酶降解分泌蛋白酶降解 IgIg 通过通过LPSLPS、OPMOPM 、荚膜及、荚膜及S S层逃避层逃避 补体，抑制抗体补体，抑制抗体【毒素】细菌生命活动过程中产生的对宿主机体有毒性作用的 化学物质。内毒素：革兰阴性菌细胞壁的结构成分。化学本质是脂多糖。外毒素：大多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌正常代谢产生并分泌到菌体外环境的一类毒性代谢产物。化学本质是蛋白质。（二）内毒素与外毒素的区别要点要 点内 毒 素外 毒 素来 源G菌大多数G+及少数G菌存在部位细胞壁成分，死亡崩解后释放胞浆内合成分泌至菌体外环境化学本质脂多糖 蛋白质热稳定性耐热、80100，1小时被破坏不耐热，6080，30分钟破坏毒性作用较弱 各菌的毒性效应大致相同 致热，白细胞增多， 微循环障碍休克，DIC等强 对组织器官有选择性毒害效应引 起特殊临床表现抗 原 性弱，能使机体产生保护性抗体 尚未制成类内毒素强，能使机体产生抗毒素，可用 甲醛脱毒成为类毒素检测方法鲎血试验及热原试验皮内试验、中和试验 及动物试验鲎血试验鲎试剂是从栖生于海洋的节肢动物“鲎”的兰色血液中提取变形细胞溶解物 ，经低温冷冻干燥而成的生物试剂，专用于细菌内毒素检测。 原理：血液及淋巴液中有一种有核的变形细胞，胞浆内有大量的致密颗粒， 内含凝固酶及凝固蛋白原。当内毒素与鲎变形细胞冻融后的溶解物（鲎试剂 ）接触时，可激活凝固酶原，继而使可溶性的凝固蛋白原变成凝固蛋白而使 鲎变形细胞冻融物呈凝胶状态。 鲎血试验按方法分： 凝胶法，用于定性分析，测定血液或其他样品中的微量内毒素。 动态浊度法 终点浊度法 酶标仪或可见分光光度计进行定量分析 动态显色法 终点显色法 （1）外毒素（Exotoxin）特性：（1）有菌种特异性。（2）毒性强。（3）作用具 有高度的选择性。（4）良好的抗原性。（5） 不耐热。 （6）0.3%0.4%甲醛作用下，可以脱 毒成类毒素。 （2）内毒素（Endotoxin） 特性：（1）毒性较弱。（2）无特异致病作用。（3）抗 原性弱。不能制成类毒素。（4）耐热。 中毒表现基本相同：(A)(A)发热反应发热反应(B)(B)免疫调节作用免疫调节作用 (C)(C)微循环损伤和休克微循环损伤和休克外毒素的组成A亚单位：毒素活性中心，决定毒素的毒性效应B亚单位：结合单位，使毒素分子结合宿主细胞膜受体上，协助A 亚单位穿过细胞膜外毒素的分类按细菌对宿主细胞的亲嗜性作用方式不同，可分成神经 毒素（破伤风痉挛毒素、肉毒毒素等）、细胞毒素（白 喉毒素、葡萄球菌毒性休克综合征毒素1、A群链球菌致 热毒素等）和肠毒素（霍乱弧菌肠毒素、葡萄球菌肠毒 素等）三类。 内毒素的组成 脂质A是内毒素的主要毒性成分类 型细菌外毒素疾病作用机制症状和体征神 经 毒 素破伤风梭菌 痉挛毒素破伤风阻断上下神经元间正常 抑制性神经冲动传递骨骼肌强直肉毒梭菌肉毒毒素肉毒中毒抑制胆碱能运动 神经释放乙酰胆碱肌肉松弛麻痹细 胞 毒 素白喉杆菌白喉毒素白喉抑制细胞蛋白质合成肾上腺出血心肌 损伤、外周神经 麻痹葡萄球菌表皮剥脱毒素烫伤样皮肤综合征表皮与真皮脱离表皮剥脱性病变A 型链球菌 致热外毒素猩红热破坏毛细血管内皮细胞猩红热皮疹常见外毒素类 型细菌外毒素疾病作用机制症状和体征肠 毒 素霍乱弧菌肠毒素 霍乱激活肠黏膜腺苷环化 酶,增高细胞内 cAMP 水平小肠上皮细胞内水 分和Na+大量丢 失、腹泻、呕吐产肠毒素大肠杆 菌肠毒素 腹泻不耐热