第6章細(xì)菌毒素和真菌毒素

第六章–細(xì)菌和真菌毒素主要內(nèi)容第一節(jié)：細(xì)菌毒素與食品安全微生物安全內(nèi)毒素：毒性﹑特點和作用模式外毒素：毒性﹑特點和作用模式常見的細(xì)菌毒素第二節(jié)：真菌毒素大型真菌毒素霉菌污染黃曲霉毒素鐮刀菌毒素青霉菌毒素一、微生物安全食品安全據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計，在各種食物中毒中，以細(xì)菌性食物中毒最多?；瘜W(xué)安全–三鹿﹑雙匯微生物安全-召回制度（recall）2007，ToppsMeat，美國最大冷凍hamburgers的生產(chǎn)商，EscherichiacoliO157:H7，召回980萬公斤牛肉–自動破產(chǎn)2008，Westland/Hallmark,“l(fā)ackofcompleteandproperinspection”，召回6486萬公斤牛肉–強(qiáng)制破產(chǎn)2009，PeanutCorporationofAmerica，

沙門氏菌，361個公司，召回3913個產(chǎn)品。二、細(xì)菌性食物中毒食用富有大量病原菌的食物引起的中毒稱為感染性食物中毒。食用由于細(xì)菌大量繁殖而產(chǎn)生毒素的食物中毒稱為毒素型食物中毒。細(xì)菌的致病性和毒力致病性：一定種類的病原菌在一定的條件下，能在宿主體內(nèi)引起感染的能力稱為致病性。致病性是細(xì)菌種的特征之一。毒力：病原菌致病力的強(qiáng)弱程度，是量的概念，同一細(xì)菌的不同菌株，其毒力不一樣。毒力是菌株的特征。毒力因子：構(gòu)成細(xì)菌毒力的物質(zhì)稱為毒力因子侵襲力：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。毒素：外毒素﹑內(nèi)毒素侵襲力1.定殖：

細(xì)菌感染的第一步，實現(xiàn)定殖的前提是細(xì)菌要黏附在宿主易感組織細(xì)胞表面如：消化道、呼吸道、生殖道、尿道及眼結(jié)膜等，以免被腸蠕動、黏液分泌、呼吸道纖毛運動等作用所清除。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，菌毛、某些外膜蛋白(OMP)、磷壁酸(LTA)等。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。2.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抗體介導(dǎo)的免疫作用，才能建立感染。(1)不與吞噬細(xì)胞接觸不與吞噬細(xì)胞接觸，如通過外毒素破壞細(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)生存如結(jié)核桿菌和李氏桿菌均可產(chǎn)生溶血素，有助于其從吞噬泡內(nèi)逸出。巨噬細(xì)胞內(nèi)的結(jié)核桿菌（4）殺死或損傷吞噬細(xì)胞細(xì)菌通過分泌外毒素或蛋白酶來破壞吞噬細(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。3.在體內(nèi)增殖細(xì)菌在宿主體內(nèi)增殖是感染的核心問題，增殖速度對致病性極其重要，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，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。其最主要的作用就是損傷基質(zhì)或細(xì)胞膜，增加其通透，有利于細(xì)菌在體內(nèi)的擴(kuò)散性。透明質(zhì)酸酶，能分解結(jié)締組織的透明質(zhì)酸，如葡萄球菌、鏈球菌等可產(chǎn)生。膠原酶，主要分解結(jié)締組織中的膠原蛋白，見之于梭菌、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)，如霍亂弧菌及志賀菌等可產(chǎn)生。三﹑細(xì)菌毒素toxigenesis：細(xì)菌產(chǎn)生毒素的能力。細(xì)菌性疾病的一種機(jī)制。毒素：內(nèi)毒素：革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的脂多糖。外毒素：由革蘭氏陽性菌及少數(shù)革蘭氏陰性菌在生長代謝過程中釋放至菌體外的蛋白質(zhì)。Escherichiacoli(Gram-bacteria)Micrococcusluteus

(Gram+bacteria)細(xì)菌毒素由細(xì)菌合成并產(chǎn)生的毒素為細(xì)菌毒素。‘Microbialtoxinsarecomponentsorproductsofmicroorganismswhich,whenextractedandintroducedintohostanimals,canreproducediseasesymptomsnormallyassociatedwithinfectionwithoutinfestationbythosemicroorganisms’,WilliamsandClarke,1998（二）毒素（toxin）

按其來源、性質(zhì)和作用不同，可分為外、內(nèi)毒素。1．外毒素（exotoxin）概念：是病原菌的合成代謝產(chǎn)物，由G+和部分G-產(chǎn)生并釋放到菌體外，化學(xué)成分是蛋白質(zhì)，具有損害易感細(xì)胞正常生理功能的毒性作用。Exotoxinsusuallysecretedbybacteriabutinsomecasestheyarereleasedbylysisofthebacterialcell.

（1）來源

G+菌（主要來源）

G-菌（部分來源）細(xì)菌種屬特異性。Aspecifictoxinisgenerallyspecifictoaparticularbacterialspeciese.g.onlyClostridiumtetani

（破傷風(fēng)桿菌）producestetanustoxin（破傷風(fēng)毒素）;OnlyCorynebacteriumdiphtheriae(白喉棒狀桿菌

)

producesthediphtheriatoxin（白喉毒素）.（2）化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一般是可溶的蛋白質(zhì)A-B模式

A亞單位--決定毒性B亞單位--結(jié)合活性部分，與靶細(xì)胞上受體結(jié)合（無毒性）。

A-BtoxinsActiveBindingACellsurfaceB（3）特點毒性強(qiáng)選擇性強(qiáng)不穩(wěn)定抗原性強(qiáng)→類毒素、抗毒素（4）種類、作用機(jī)制

（1）-毒性強(qiáng)通常只有毒性菌株才能產(chǎn)生毒素，而非毒性菌株不能產(chǎn)生毒素外毒素是毒力因子的主要決定因素外毒素的毒性通常非常強(qiáng)馬錢子堿

破傷風(fēng)毒素肉毒桿菌毒素ProteinToxins:ResembleEnzymes（2）選擇性強(qiáng)高度生物活性，類似酶催化的作用方式對底物具有高度選擇性作用模式高度專一只攻擊特定的細(xì)胞損傷位點顯示毒素作用位點Enterotoxin（腸毒素）,neurotoxin（神經(jīng)毒素）,leukocidin(殺白細(xì)胞素),orhemolysin(溶血素).

（3）不穩(wěn)定對熱，酸和蛋白酶敏感抗原性強(qiáng)Invivoantibody(antitoxin)neutralizesthe

toxicityofbacterialproteins.ProteintoxinsareinherentlyunstableIntimetheylosetheirtoxicpropertiesbutretaintheirantigenicproperties.類毒素（Toxoids）：由于變性或化學(xué)修飾而失去毒性的毒素，但仍保留其抗原性抗毒素是一種含有抗體的血清制品。它是把類毒素給馬注射，使其產(chǎn)生大量抗體，然后采取馬血清，將其精制濃縮而成（治療作用）。類毒素的制備和應(yīng)用TheformationoftoxoidscanbeacceleratedbytreatingtoxinswithavarietyofreagentsFormalin,iodine,pepsin,ascorbicacid,ketones,etc.37oC,pH6-9forseveralweeks.Resultingtoxoidscanbeuseforartificialimmunizationwherethe

primarydeterminantofbacterialvirulenceistoxinproduction.e.g.diphtheriaandtetanus.Toxoidscanbegeneticallyengineered.外毒素種類神經(jīng)毒素破傷風(fēng)痙攣毒素、肉毒毒素細(xì)胞毒素白喉毒素、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腸毒素霍亂腸毒素、ETEC腸毒素、產(chǎn)氣莢膜梭菌腸毒素、葡萄球菌腸毒素外毒素的作用方式ModeofAction1.作用細(xì)胞膜Damagemembranes-Formspores2.作用于酶Inhibitproteinsynthesis-N-glycosidase糖苷酶Activate2ndmessengerpathways-ADP-ribosyltransferase核糖基轉(zhuǎn)移酶Protease-Zinc-metalloprotease金屬蛋白酶3.激發(fā)免疫反應(yīng)-Superantigen2．內(nèi)毒素（endotoxin）

概念：是G-菌細(xì)胞壁脂多糖，菌體崩解時釋放，性質(zhì)穩(wěn)定。（1）來源

G-菌（2）化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)脂多糖包括：類脂A

核心多糖特異多糖細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)Gram-PositiveCellWallTeichoicacid-磷壁酸質(zhì)在革蘭氏陽性菌的細(xì)胞表面存在的磷酸甘油或磷酸核糖醇的多聚體Gram-NegativeCellWall

脂蛋白脂多糖脂質(zhì)雙層形態(tài)與結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁特殊組分：外膜脂多糖細(xì)胞外膜的組成部分–外膜表面的75%是菌落平滑的外表的原因細(xì)胞干重的3-10%每個細(xì)胞有3-4百萬個脂多糖分子LipopolysaccharideStructureLPSLipidALipidAisapowerfulbiologicalresponsemodifierthatcanstimulatethemammalianimmunesystem.DuringinfectiousdiseasecausedbyGram-bacteria,endotoxinsreleasedfrom,orpartof,multiplyingcellshavesimilareffectsonanimalsandsignificantlycontributetothesymptomsandpathologyofthediseaseencountered.LipopolysaccharideLipidA（3）特點1.毒性相對弱

Causeawidevarietyofseriousreactionssuchasfever,shock,changesinbloodpressure,andinothercirculatoryfunctions.

2.特異性不高EndotoxinsaretoxictomostmammalsRegardlessofthebacterialsource,allendotoxinsproducethesamerangeofbiologicaleffectsintheanimalhost.

發(fā)熱反應(yīng)，白細(xì)胞反應(yīng)（changesinwhitebloodcellcounts

），內(nèi)毒素血癥與內(nèi)毒素休克（3）特點3.相對穩(wěn)定，耐熱(boilingfor30mindoesnotdestabilizeendotoxin)Certainpowerfuloxidizingagentssuchassuperoxide,peroxideandhypochlorite,havebeenreportedtoneutralizethem.

4.有抗原性，但抗體的中和作用較弱。不能產(chǎn)生類毒素作用機(jī)理內(nèi)毒素為外源性致熱原，它可激活中性粒細(xì)胞等，使之釋放出一種內(nèi)源性熱原質(zhì)，作用于體溫調(diào)節(jié)中樞引起發(fā)熱BoundbyplasmaproteinsLPS-bindingproteins(LBP)，LBPinteractswithreceptorson單核細(xì)胞and巨噬細(xì)胞andothertypesofreceptorson內(nèi)皮細(xì)胞.InmonocytesandmacrophagesthreetypesofeventsaretriggeredduringtheirinteractionwithLPS:1)Productionofcytokines細(xì)胞因子,(IL,TNF,etc.)whichstimulateproductionofprostaglandinsandleukotrienes(powerfulmediatorsofinflammationandsepticshock).2)Activationofthecomplementcascade.(causehistamine組胺releaseleadingto血管舒張)andeffectneutrophilchemotaxisandaccumulation.Theresultisinflammation（發(fā)炎）.3)Activationofthecoagulationcascade:

a.Coagulation

fibrinolysisandhemorrhaging

bloodclottingcascade

bradykininsandothervasoactivepeptides

coagulation,thrombosis

acutedisseminatedintravascularcoagulation

depletedplateletsandclottingfactors

internalbleeding.b.Inflammationc.hypotension.內(nèi)毒素和外毒素的比較內(nèi)毒素的檢測制藥業(yè)靜脈注射和皮下注射的藥物,醫(yī)療器材

環(huán)境監(jiān)測室內(nèi)和室外空氣質(zhì)量,水污染醫(yī)學(xué):G-細(xì)菌的感染敗血癥的診斷：是指細(xì)菌進(jìn)入血液循環(huán)，并在其中生長繁殖、產(chǎn)生毒素而引起的全身性嚴(yán)重感染。內(nèi)毒素的限量Clindamycinihydrochloridium0.58EU/mgWaterforintravenousinfusion0.25EU/mlTherapeuticdevicesforcerebrospinalcontact0.06EU/ml1EU=0.2ngLPS細(xì)菌內(nèi)毒素的檢測方法生物學(xué)檢測方法RabbitPyrogentest熱原檢查LimulusAmebocyteLysatetest鱟（hou)變形細(xì)胞溶解物NeutrophilChemiluminescence（化學(xué)熒光法）test非生物學(xué)檢測方法化學(xué)標(biāo)記物(脂多糖中的脂類)檢測能特性性識別脂多糖的分子熱原檢查20世紀(jì)最經(jīng)典的方法4小時–從兔子耳朵注射藥物，測定兔子體溫。Thistest,whichtookapproximately4hrs,isaccomplishedbyinjectingthesubstancebeinganalyzedintoarabbit’sear.Iftheanimaldevelopedafever,itconfirmedthepresenceofpyrogens.鱟（Hou）變形細(xì)胞溶解物19世紀(jì)70年代商業(yè)化，1977FDA批準(zhǔn)ToobtainthelysaterequiredfortheLALtest,asmallamountofhorseshoecrabs’bloodisdrawn.Next,bloodcells(amebocytes)areseparatedandlysedtoobtainthecellularproteins.其檢測原理尚不十分清楚，一般認(rèn)為是變形細(xì)胞溶解物中的凝固酶原經(jīng)內(nèi)毒素激活轉(zhuǎn)化成具有活性的凝固酶。在凝固酶的作用下，變形細(xì)胞中的凝固蛋白原轉(zhuǎn)變成凝固蛋白，凝固蛋白相互聚合形成凝膠。沙門氏菌產(chǎn)品分布：蛋產(chǎn)品﹑家禽﹑肉和肉制品廣泛存在于多種畜類、禽類、魚類的腸道中，故動物的內(nèi)臟、肉類、乳、蛋類易受污染。致病食物以肉、牛奶、內(nèi)臟及蛋類為主，進(jìn)食未煮熟受污染的食物可引起感染。是細(xì)菌性食物中毒中常見的致病菌。世界上最大的一起沙門氏菌食物中毒是1953年于瑞典，由吃豬肉引起的鼠傷寒桿菌食物中毒，中毒7717人，死90人。G－桿菌，需氧，不產(chǎn)生芽胞，無莢膜，絕大多數(shù)有鞭毛，能運動。依菌體O及鞭毛H抗原不同而區(qū)別。對外界的抵抗力較強(qiáng)，但不耐熱。在水、土壤中活數(shù)月，糞便中活1～2月，冰凍土壤中能越冬60℃，10～20分鐘死亡致病機(jī)理未明腸毒素大腸桿菌

G－、短桿菌，有鞭毛，能運動，有莢膜。體外抵抗力較強(qiáng)，水、土壤中活數(shù)月。人和動物腸道正常寄居菌，特殊條件下致病。大腸桿菌分類產(chǎn)腸毒素大腸桿菌（ETEC）嬰幼兒、旅游者腹瀉侵襲性大腸桿菌（EIEC）不產(chǎn)生腸毒素；侵入結(jié)腸上皮細(xì)胞，產(chǎn)生內(nèi)毒素。引起較大兒童和成人腹瀉，類似菌痢致病性大腸桿菌（EPEC）嬰幼兒腹瀉腸出血性大腸桿菌（EHEC）為血清型O157：H7產(chǎn)生志賀樣毒素出血性腸炎：痙攣性腹痛、腹瀉、血性大便EAggEC金黃色葡萄球菌

G＋，不產(chǎn)生芽胞，無莢膜。在乳類、肉類食物中極易繁殖，產(chǎn)生的外毒素（腸毒素）耐熱性很強(qiáng)，經(jīng)加熱煮沸30分鐘仍可致病。腸毒素分A、B、C、D、E五型常因帶菌炊事人員的鼻咽部粘膜或手指污染食物致病。預(yù)防：定期對食品和飲食行業(yè)的從業(yè)人員進(jìn)行健康檢查，當(dāng)患有痤瘡、化膿性疾病及上呼吸道炎癥者，應(yīng)禁止其從事直接食品的加工和供應(yīng)工作。患有乳房炎的乳牛，擠下的奶不能供食用。對各種易腐食品，應(yīng)低溫儲存。已加熱過的食品應(yīng)迅速冷卻。縮短保存時間，使已污染的細(xì)菌來不及產(chǎn)生腸毒素。吃下的剩飯應(yīng)松散開，放在通風(fēng)、陰涼、干燥、的地方，避免污染。以不隔餐為宜。肉素梭菌及其毒素肉毒梭狀芽孢桿菌，簡稱肉毒素，在自然界廣泛分布，土壤、霉干草，畜禽類便中均存在，可引起嚴(yán)重的毒素型食物中毒。肉毒梭菌產(chǎn)生的外毒素即肉毒素是目前已知的化學(xué)毒物與生物毒素中毒性最強(qiáng)烈的一種，對人的致死量為10-9mg/kg。其毒力比氰化鉀大一萬倍。污染主要來源：土壤、被泥土污染的糧食、蔬菜、水果、肉魚等。預(yù)防使用新鮮的原料，避免泥土的污染。加工前仔細(xì)洗去泥土。加工時應(yīng)燒熟煮透。對可疑的食品應(yīng)作加熱處理（1000C，10~20min）。副溶血性弧菌

G－，一端有鞭毛，運動活潑。高鹽（培養(yǎng)基含鹽3～3.5%）環(huán)境中生長最好，對酸敏感，不耐熱。致病因子：耐熱與不耐熱溶血素兩種，可引起腸粘膜充血、水腫和導(dǎo)致分泌性腸液潴留及腹瀉。海產(chǎn)品帶菌率極高，常在沿海地區(qū)流行。其他含鹽量較高的食物如咸菜、咸肉、咸蛋亦可帶菌。

依菌體O及鞭毛H抗原分為25個血清型變形桿菌

G－桿菌，多形性，無莢膜，無芽胞，四周有鞭毛，運動活潑。繁殖迅速，呈擴(kuò)散生長，形成遷徙生長現(xiàn)象。在血瓊脂平板上有溶血現(xiàn)象。有菌體O及鞭毛H抗原在外界適應(yīng)力強(qiáng)，營養(yǎng)要求低，在蔬菜中亦能大量繁殖。存在于腐敗有機(jī)物和污水，人及動物腸道中夏季的涼拌菜和存放稍久的飯菜可被污染