細菌的感染和免疫機制研究

1、細菌的感染和免疫機制研究Bacterial Infection 知識要領正常菌群的生理作用條件致病菌致病菌毒力的物質基礎細菌感染的發(fā)生與發(fā)展醫(yī)院內感染的危險因素與控制感 染細菌的感染(bacterial infection)：細菌侵入宿主體內后，在生長繁殖過程中不僅釋放出毒性產物，同時還與宿主細胞之間發(fā)生相互作用，引起宿主出現病理變化的過程。病原菌(pathogen)：能引起感染或宿主疾病的細菌。又稱為致病菌。非病原菌（nonpathogen）：不能造成宿主感染的細菌。條件致病菌（conditional pathogen）：正常條件下不致病，在某些條件改變的特殊機會下可以致病的細菌。第一節(jié) 正

2、常菌群與機會致病菌一、正常菌群（normal flora）及其分布在人體各部位正常寄居而對人無害的細菌人體各部位正常細菌數量 正常菌群 normal flora，正常微生物群 normal microbiota指在人類體表及與外界相通管腔中寄居,在長期歷史進化過程中形成的,對宿主無害而且有益的生理性微生物群(physiological microbiota)。對生理性微生物群的研究，形成了一門新學科-微生態(tài)學 正常菌群的生理作用生物拮抗競爭黏附（占位性保護）產生有害代謝產物營養(yǎng)競爭營養(yǎng)作用促進消化吸收參與營養(yǎng)物質轉化合成維生素供人體利用免疫作用抗衰老作用雙歧桿菌、乳桿菌及腸球菌等產生過氧化物歧

3、化酶（SOD）消除自由基（02-）毒性，抗氧化損傷，抗衰老抗腫瘤作用降解致癌物質激活巨噬細胞抑制腫瘤細胞抗原刺激促進宿主免疫器官發(fā)育成熟持續(xù)刺激免疫系統(tǒng)發(fā)生免疫應答結果限制了它們本身的危害性對有交叉抗原的致病菌抑制殺滅（二） 微生態(tài)平衡與失調 微生態(tài)平衡：指正常微生物群與宿主生態(tài)環(huán)境在長期進化過程中形成的生理性組合的動態(tài)平衡。 微生態(tài)失調：指正常微生物群在宿主之間的平衡，在外界環(huán)境因素影響下被破壞，由生理性組合轉變?yōu)椴±硇越M合。細菌方面機體方面正常菌群/非致病菌條件致病菌？寄生部位改變菌群失調免疫功能下降二、機會致病菌二重感染少數細菌總有致病性許多細菌具有潛在致病性大多細菌不具有致病性第二節(jié)

4、細菌的致病作用細菌體外機體的防御機能體內細菌細菌細菌細菌毒性物質病理變化致病性：細菌對宿主感染致病能力。毒力(virulence):在宿主免疫防御功能一定的情況下，微生物的致病性有強弱之分，稱為微生物的毒力。半數致死量(median lethal dose，LD50)半數感染量(median infective dose，ID50) 在一定條件下能引起50實驗動物死亡或感染的最小微生物或毒素的量。毒力島細菌的毒力侵襲力毒素外毒素(exotoxin)內毒素(endotoxin)莢膜黏附素侵入性物質細菌生物被膜一、細菌的侵襲力：侵襲力(invasiveness)： 致病菌能突破宿主皮膚、黏膜生理屏

5、障等免疫防御機制，進入機體并在體內定居、繁殖和擴散的能力。侵襲力與菌體表面結構和侵襲性物質密切相關。1.黏附素（adhensin）2. 莢膜（capsule）3.侵襲性物質4.細菌生物被膜（bacterial biofilm） （一）黏附素（adhensin）黏附作用需要兩個條件：黏附素和宿主細胞表面的黏附素受體黏附素是一類細菌表面與黏附相關的蛋白質，按其來源分為菌毛黏附素和非菌毛黏附素菌毛黏附素由菌毛分泌并存在于菌毛頂端如的菌毛黏附素非菌毛黏附素來自于細菌表面的其他組分，如G-外膜蛋白（OMP）、G+細胞壁 黏附機制細菌和宿主：靜電吸引及疏水作用、陽離子橋聯作用和配體-受體相互結合黏附素受體

6、多為靶細胞表面的糖類或糖蛋白。細菌黏附素與宿主細胞表面黏附素受體結合的特異性決定了感染的組織特異性。（二）莢膜（capsule）具有抗宿主吞噬細胞和抵抗體液中殺菌物質的作用，使細菌在宿主體內大量繁殖和擴散。莢膜在免疫逃逸現象中起重要作用，避免了被宿主細胞的免疫防御機制殺滅。如肺炎鏈球菌(三)侵襲性酶：利于細菌在組織中擴散，協(xié)助細菌抗吞噬。血漿凝固酶透明質酸酶鏈激酶鏈道酶（四）侵襲素：細菌的侵襲由基因控制,稱為侵襲基因(inv基因) inv基因編碼產生的蛋白,介導細菌能夠侵入敏感細胞內，主要是黏膜上皮細胞。（五）細菌生物被膜（bacterial biofilm） 是細菌附著在有生命或無生命的材料

7、表面后，由細菌及其所分泌的胞外多聚物(主要是胞外多糖)共同組成的呈膜狀的細菌群體，是其為了適應周圍環(huán)境而形成的一種保護性生存方式。圖為定植于靜脈導管表面的表皮葡萄球菌生物膜掃描電鏡照片（6000） 形成微菌落和生物膜的意義 A：增強菌自身的生命力，增強對人的致病力 B：接合傳遞耐藥基因（生物膜）使醫(yī)源性 微生物耐藥性遠遠高于非醫(yī)源性如金葡 C：與難治性慢性感染和醫(yī)院內感染有關 微菌落： 慢性前列腺炎，綠膿（下呼吸道，肺的囊性纖維?。?生物膜： 齲齒，人工器官（表皮葡，綠膿）二、毒素（toxin）按來源、性質和作用特點不同分為外毒素和內毒素 1.外毒素(exotoxin)產生：G+（大多如金葡，

8、鏈，破，肉，白） G-（部分如綠膿，痢疾，霍亂）特點： 蛋白質 分子結構為A-B亞單位：A-毒性；B-介導 毒性強，具有選擇性 ：肉毒毒素 性質不穩(wěn)定，不耐熱，易被熱、酸、蛋白酶分解破壞 抗原性強：刺激機體產生抗毒素。 外毒素種類神經毒素 破傷風痙攣毒素、肉毒毒素特點：毒性強，致死率高細胞毒素 又稱為膜損傷毒素 白喉毒素、葡萄球菌表皮剝脫毒素、葡萄球菌毒性休克綜合征毒素、A群鏈球菌致熱外毒素特點：宿主細胞膜上形成孔結構，導致細胞死亡，有兩種類型。成孔毒素毒素單體插入細胞膜，形成孔道磷脂酶類產生磷脂酶類，分解卵磷脂，破壞膜完整性腸毒素 霍亂腸毒素、ETEC腸毒素、產氣莢膜梭菌腸毒素、葡萄球菌腸毒

9、素細菌外毒素疾病作用機制癥狀和體征破傷風梭菌痙攣毒素破傷風封閉抑制性神經元骨骼肌強直性痙攣 肉毒梭菌肉毒毒素 肉毒中毒阻止乙酰膽堿釋放肌肉松馳性麻痹 神經毒素細菌外毒素疾病作用機制癥狀和體征白喉棒狀桿菌 白喉毒素白喉抑制蛋白質合成腎上腺出血、心肌損傷、外周神經麻痹 細胞毒素細菌外毒素疾病作用機制癥狀和體征霍亂弧菌腸毒素霍亂激活腸粘膜腺苷環(huán)化酶，增高細胞內cAMP水平 腹瀉、嘔吐 產毒型大腸埃希菌腸毒素腹瀉嘔吐、腹瀉金葡菌腸毒素食物中毒刺激嘔吐中樞 嘔吐、腹瀉 腸毒素白喉霍亂破傷風 類毒素（無毒抗原）外毒素（極毒抗原）抗毒素（抗毒抗體）免疫動物脫毒0.3-0.4%甲醛外毒素抗原性 類毒素（tox

10、oid）受甲醛作用可使其活性蛋白滅活而不影響接合蛋白的抗原性抗毒素（antitoxin）外毒素刺激機體產生的中和抗體2.內毒素(endotoxin) 產生：革蘭陰性菌成分：脂多糖LPS特點：菌體破裂后才釋放出來理化性質穩(wěn)定，耐熱毒性相對弱，且無選擇性 脂類A高度保守抗原性弱，不能用甲醛脫毒為類毒素 LPS的生物學作用： 發(fā)熱反應白細胞反應DIC（彌漫性血管內凝血）內毒素血癥與內毒素休克免疫調節(jié)作用特異多糖核心多糖脂質A外膜主要毒性成份O抗原決定簇敗血癥的皮膚表現 發(fā)熱反應： 內毒素激活單核巨噬細胞（釋放IL-1、TNF-） -刺激下丘腦-使其釋放介質作用于體溫調節(jié)中樞-引起發(fā)熱反應。白細胞反應

11、： 內毒素使大量白細胞黏附于血管壁-循環(huán)血中白細胞少-內毒素誘生中性粒細胞釋放因子-刺激骨髓釋放大量白細胞-白細胞增多（傷寒沙門菌例外）內毒素的生物學作用 無選擇性 內毒素血癥與休克 內毒素進入血液-釋放血管活性物質-血管舒縮功能紊亂-微循環(huán)障礙-有效循環(huán)血量減少-血壓降低-供血不足、缺氧、酸中毒 高濃度的內毒素-激活補體替代途徑-高熱、低血壓、活化凝血系統(tǒng)-彌散性血管內凝血（DIC）-以微循環(huán)衰竭和低血壓為特征的內毒素休克或死亡鱟試驗 鱟系海邊棲生的一種大型節(jié)肢動物,屬蜘蛛綱。其多功能血細胞(變形細胞)的溶解物中含有一種可凝性蛋白質,在極微量內毒素存在時可形成凝膠。鱟試劑是 “鱟”的蘭色血液

12、中提取變形細胞溶解物，經低溫冷凍干燥而成的生物試劑，專用于細菌內毒素檢測。鱟試劑安瓿外毒素與內毒素的對比（p60）區(qū)別外 毒 素內 毒 素來源G+菌與部分G-菌G-菌存在部位分泌到菌外，少數是崩解釋出細胞壁組分，菌裂解后釋出化學成分蛋白質脂多糖穩(wěn)定性6080，30分鐘 160，24小時 作用方式與受體結合刺激細胞分泌細胞因子、血管活性物質毒性作用強，對組織器官有選擇性，引起特殊臨床表現較弱，引起發(fā)熱、白細胞增多、微循環(huán)障礙、休克、DIC等抗原性強，刺激機體產生抗毒素；脫毒形成類毒素弱，抗體作用弱 第四節(jié) 感染的發(fā)生與發(fā)展一、細菌感染的來源與傳播 外源性感染（exogenous infectio

13、n）：來自于宿主體外，較強或強毒力 傳染源：病人；帶菌者；病畜和帶菌動物。 帶菌者：恢復期傳染病患者及攜帶某種病原菌而無癥狀的健康人 內源性感染（endogenous infection）：指來自于宿主機體內正常菌群及某些曾感染過而潛伏下來的微生物的重新感染。 條件致病菌 隱伏狀態(tài)存在于體內的致病菌 外源性感染傳播途徑 呼吸道 結核 流腦 肺炎鏈球菌 消化道 糞口 腸道桿菌 皮膚感染 （破傷風 金葡菌） 血液傳播 AIDS 乙肝 梅毒 人畜共患病 節(jié)肢動物 蚊子（鼠疫，乙腦，黃熱） 蒼蠅是細菌庫 性傳播（STD）一只帶3億-5億個菌 6只腳黏附1700萬個菌1ml滅菌牛奶，蒼蠅爬 后再檢查發(fā)現

14、180萬以上細菌一口痰 30-40萬個結核菌,陽光下活3-4小時，手絹中2個月 干痰活2-8個月性傳播疾?。⊿TD） 梅毒，AIDS，淋病，脲原體特點：自然屬性 種類多，傳播快，全球性 致死性 男女生殖系統(tǒng)受破壞不育癥 垂直傳播 女性自然流產或早產社會屬性 以女性傳播為主 耐藥性增加，治療難度大 STD的增加，亦增加AIDS的增加 二、感染的發(fā)生（一）細菌因素細菌的毒力細菌侵入的數量細菌侵入的部位（二）環(huán)境因素對感染的影響季節(jié)、地理條件、氣候、溫度、濕度冬季呼吸道系統(tǒng)疾病易發(fā)夏季消化道系統(tǒng)疾病易發(fā)社會因素戰(zhàn)爭、災荒、動亂三、感染的類型（一）隱性感染(inapparent infection)

15、當宿主的抗感染免疫力較強，或入侵的病菌數量不多、毒力較弱，感染后對機體損害較輕，不出現或出現不明顯的臨床癥狀，又稱亞臨床感染。（二）潛伏感染(latent infection) 宿主機體與病原菌在相互作用過程中暫時處于平衡狀態(tài)時，致病菌潛伏在病灶內或某些特殊組織中一般不排出體外，一旦機體免疫力下降，則潛伏的致病菌大量繁殖而致病，如結核分枝桿菌。（三）顯性感染(apparent infection) 宿主機體抗感染的免疫力較弱，或侵入的致病菌數量較多、毒力較強，以致機體的組織細胞受到不同程度的損害，生理功能也發(fā)生改變，出現一系列的臨床癥狀和體征。顯性感染 (Apparent infection)

16、病情緩急急性感染慢性感染感染部位局部感染 (Local infection)全身感染 (Systemic infection)1.按病情緩急不同分為：急性感染；慢性感染 急性感染(acute infection)：發(fā)作突然，病程較短，一般是數日至數周。病愈后，致病菌從宿主消失。如：腦膜炎球菌；霍亂弧菌； 腸產毒素型大腸桿菌等。胞外菌引起慢性感染(chronic infection)：病程緩慢，常持續(xù)數月至數年。如：結核分枝桿菌胞內菌引起2.按感染部位及擴散程度不同分為：局部感染；全身感染。 局部感染(local infection)： 致病菌侵入宿主體后，局限在一定部位生長繁殖引起病變。如癤

17、、癰全身感染(systemic infection)：感染發(fā)生后，致病菌或其毒性代謝產物向全身播散引起全身性癥狀。 全身細菌性感染多見于胞外菌的急性感染，為感染發(fā)生或發(fā)展后，病原菌及其毒素或毒性代謝產物出現于血液并向全身擴散引起的全身急性癥狀。全身性感染多為重癥，常見有下列幾種情況：毒血癥、膿毒血癥、內毒素血癥、 敗血癥、菌血癥 毒血癥 (toxemia)：產生外毒素的病原菌在局部組織生長繁殖，外毒素進入血循環(huán)，并損害特定的靶器官、組織所出現的特征性毒性癥狀。如白喉、破傷風等。膿毒血癥(pyemia)：化膿性細菌侵入血流后，在其中大量繁殖，并通過血流擴散至宿主體的其他組織或器官，產生新的化膿性

18、病灶所引起的癥狀。內毒素血癥(endotoxemia)：革蘭陰性菌在宿主體內感染使血液中出現內毒素引起的癥狀。敗血癥(septicemia)：致病菌侵入血流后，在其中大量繁殖，產生的毒性產物所引起的全身性中毒癥狀。菌血癥(bacteremia)：致病菌由局部進入血流，但在血流中極少量繁殖，引起輕微癥狀。毒素血液毒素細菌毒素引起特殊的中毒癥狀如白喉 破傷風等毒血癥 (Toxemia)局部病灶 局部病灶病原菌不能在血流中大量生長繁殖菌血癥(Bacteremia)如傷寒早期的菌血癥布氏桿菌菌血癥防御功能毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素機體嚴重損害, 引起全身中毒癥狀。 如不規(guī)則高熱，有時有皮膚、粘膜

19、出血點，肝、脾腫大等。敗血癥(Septicemia)如鼠疫桿菌炭疽桿菌引起的敗血癥血液局部病灶 局部病灶毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素細菌新的化膿病灶膿毒血癥 (Pyosepticemia) 化膿性細菌引起敗血癥時，由于細菌隨血流擴散在全身多個器官(如肝、肺、腎等)引起多發(fā)性化膿病灶。如金黃色葡萄球菌嚴重感染時引起的膿毒血癥。（四）帶菌狀態(tài)（carrier state） 有時致病菌在顯性或隱性感染后并未立即消失，在體內繼續(xù)留存一定時間，與機體免疫力處于相對平衡狀態(tài)。 宿主-帶菌者（carrier），重要的傳染源細菌感染的結局顯性感染隱性感染潛伏感染帶菌狀態(tài)全身感染局部感染毒血癥膿毒血

20、癥內毒素血癥敗血癥菌血癥第五節(jié) 醫(yī)院內感染醫(yī)院內感染（nosocomial infections）: 又稱醫(yī)院獲得性感染（hospital-acquired infections,HAI）廣義地說，它是指任何人員在醫(yī)院活動期間遭受病原體侵襲而引起的任何診斷明確的感染。 對象:一切在醫(yī)院內活動的人群（主要為住院病人）地點:感染發(fā)生必須在醫(yī)院內時間:病人在住院期間或出院后不久發(fā)生的感染，及與新生兒通過產道時發(fā)生的感染。 2009年3月18日到19日天津市薊縣婦幼保健院發(fā)生的醫(yī)院內感染，導致6名新生兒發(fā)病。據介紹，6名患兒是在天津市薊縣婦幼保健院新生兒科感染發(fā)病的，發(fā)現發(fā)病以后被轉往北京兒童醫(yī)院救治

21、。根據北京兒童醫(yī)院對3名發(fā)病患兒血培養(yǎng)檢查，均革蘭陰性菌感染，其中2名結果為陰溝腸桿菌。根據陰溝腸桿菌易在潮濕環(huán)境生長繁殖的特性，北京兒童醫(yī)院專家斷定暖箱感染的可能性較大。在轉往北京兒童醫(yī)院之前，這6名患兒均曾在薊縣婦幼保健院新生兒科的暖箱內治療。因此，可以確定這是一次醫(yī)院內感染事故。 4月17日衛(wèi)生部通報了“天津薊縣婦幼保健院新生兒感染事件”的調查結果，這一事件是由于該院新生兒室管理混亂并存在嚴重醫(yī)療缺陷造成的一起嚴重的新生兒醫(yī)院感染事件。據悉，薊縣衛(wèi)生局局長等責任人已被免去職務。 多數為細菌，約占9095%。其次為病毒、真菌及寄生蟲。大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、腸球菌和綠膿桿菌為院內感染的主

22、要致病菌，其次為變形桿菌、克雷伯氏菌、鼠傷寒桿菌、鏈球菌、軍團桿菌等。病毒有流感病毒、鼻病毒、呼吸道合胞病毒、腺病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、單純皰疹病毒、巨細胞病毒、EB病毒等。真菌有白色念珠菌、隱球菌、曲菌、毛霉菌等。寄生蟲有卡氏肺孢子蟲、隱孢子蟲、瘧原蟲等。 病因類型和部位 多為尿路感染、肺部感染、傷口感染、胃腸道感染、腦膜炎、輸血感染和敗血癥等。 特 點 病原菌多為條件致病菌，且一般對常用抗生素耐藥。多數病人有不同程度的免疫功能減低。因而治療困難，療效差。 醫(yī)院感染的分類按病原體來源內源性醫(yī)院感染由自身正常菌群轉變成機會性致病菌所致特定條件寄居部位改變 免疫功能下降 菌群失調外源性

23、醫(yī)院感染（交叉感染）患者遭受醫(yī)院內非自身存在的病原體侵襲而發(fā)生的感染。 病人之間、醫(yī)患之間、污染醫(yī)護用品或診治設備、環(huán)境空氣等，也稱醫(yī)院內感染。按感染部位分類全身各部位均可發(fā)生二、醫(yī)院感染的危險因素與控制措施易感對象年齡因素（老人、嬰幼兒）基礎疾病（抗感染能力下降）診療技術及侵入性檢查與治療因素器官移植血液透析和腹膜透析介入檢查和治療損傷免疫系統(tǒng)的因素放射治療化學治療激素治療其他因素抗生素使用不當外科手術及各種引流住院時間過長1、接觸傳播：是醫(yī)院感染的主要傳播途徑，包 括直接接觸傳播、間接接觸傳播和飛沫傳播。2、空氣傳播： 病原微生物可以形成帶菌氣溶 膠，通過空氣進行傳播。3、共同媒介傳播：可

24、以通過被病原菌污染的水、 食物等媒介而在人群內暴發(fā)流行。4、生物媒介傳播：指通過動物或昆蟲等中間宿 主傳播疾病，如蚊子傳播瘧疾和乙型腦炎。 傳 播 途 徑 治療和預防 根據不同的病原體進行相應的治療，最好根據藥物敏感試驗結果，選擇有效的藥物，以求消滅院內感染源。醫(yī)院應建立預防和管理院內感染的專門機構，制定預防方案和措施，并監(jiān)督方案的實施。對院內各級人員進行經常的預防院內感染的培訓。要對院內感染進行監(jiān)測，一旦發(fā)生，應研究原因，制定對策。 此外，醫(yī)院內應建立嚴格的消毒隔離制度：包括合理的建筑及病區(qū)設置、病人入院的清潔和出院的終末消毒、傳染病人的隔離、污染物品及病人排泄物的消毒處理、接觸病人者(包括醫(yī)生、護士、衛(wèi)生員和探視者)的處理等。并須對獻血員進行嚴格的篩選。防止濫用抗生素，以防耐藥菌的產生等。 醫(yī)院工作人員在醫(yī)院內獲得的感染也屬醫(yī)院內感染。 醫(yī)務人員職業(yè)暴露 醫(yī)務人員職業(yè)暴露：是指醫(yī)務人員在從事診療、護理活動過程中接觸有毒、有害物質，或傳染病病原體從而損害健康或危及生命的一類職業(yè)暴露。 1984年世界上報道了首例由職業(yè)暴露于被感染的血液而引起的HIV感染 2003年“非典” 經血液傳播疾