細菌的感染和致病機理

關于細菌的感染和致病機理

不能造成宿主感染的為非致病菌細菌侵入機體，進行生長繁殖、釋放毒性物質等引起不同程度的病理過程能使宿主致病的為致病菌非致病菌條件致病菌細菌的感染與免疫感染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致病菌第2頁,共64頁，2024年2月25日，星期天正常菌群與條件致病菌正常菌群

正常存在于人體外表和同外界相通的腸道、呼吸道等腔道中，人體免疫功能正常時，對宿主無害，有些還有利的微生物。正常菌群的生理學意義生物拮抗作用營養(yǎng)作用免疫作用抗衰老作用第3頁,共64頁，2024年2月25日，星期天腸道的正常菌群健康青年糞便涂片健康壯年糞便涂片健康中年糞便涂片第4頁,共64頁，2024年2月25日，星期天部位主要菌類皮肽葡萄球菌、類自喉桿菌、綠腋桿菌、非致病性分枝桿菌、丙酸桿菌、白念珠菌口腔表皮葡萄球菌、甲型和丙型鏈球菌、肺炎球菌、奈瑟菌、類桿菌、梭桿菌鼻咽腔葡萄球菌、甲型和丙型鏈球菌、肺炎球菌、奈瑟菌、乳桿菌眼結膜葡萄球菌、類自喉桿菌、綠膿桿菌、非致病性分枝桿菌外耳道白色葡萄球菌、干燥桿菌胃一般無菌腸道大腸桿菌產(chǎn)氣桿菌、變形桿菌、綠服桿菌、葡萄球菌、糞鏈球菌、類桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、破傷風梭菌、雙歧桿菌、真細菌、乳桿菌、白念珠菌尿道白色葡萄球菌、類白喉桿菌、非致病性分枝桿菌陰道乳桿菌、大腸桿菌、類白喉桿菌、白念珠菌人體常見的正常菌群第5頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

鼻咽腔葡萄球菌、甲，丙型鏈球菌肺炎球菌、奈氏菌、類桿菌等

外耳道葡萄球菌、類白喉桿菌綠膿桿菌、非致病性分枝桿菌表皮葡萄球菌口腔甲，丙型鏈球菌類白喉桿菌、肺炎球菌奈氏菌、乳桿菌、梭桿菌螺旋體、放線菌、白念珠菌

腸道大腸桿菌、產(chǎn)氣桿菌、變形桿菌綠膿桿菌、葡萄球菌、厭氧性細菌真菌、乳桿菌，雙歧桿菌等

陰道

大腸桿菌、乳桿菌白念珠菌、類白喉桿菌非致病性分枝等

皮肽葡萄球菌、綠膿桿菌、白念珠菌丙酸桿菌、類白喉桿菌、非致病性分枝桿菌人體內正常菌群的分布

眼結膜白色葡萄球菌、干燥桿菌

尿道白色葡萄球菌、類白喉桿菌、非致病性分枝桿菌第6頁,共64頁，2024年2月25日，星期天條件致病菌致病條件

正常菌群與宿主間的生態(tài)平衡被打破，原來不致病的正常菌群就成了條件致病菌1、寄居部位的改變2、免疫功能低下3、菌群失調第7頁,共64頁，2024年2月25日，星期天細菌的致病機理

致病性細菌引起感染的能力

毒力

致病菌的致病性強弱程度半數(shù)致死量半數(shù)感染量

在規(guī)定時間內，通過指定的感染途徑，能使一定體重或年齡的某種動物半數(shù)死亡或感染需要的最小細菌數(shù)或毒素量第8頁,共64頁，2024年2月25日，星期天細菌的毒力侵襲力致病菌能突破宿主皮膚、粘膜生理屏障，進入機體拔并在體內定植、繁殖和擴散的能力物質基礎莢膜：抗吞噬和阻撓殺菌物質的作用粘附素：粘附于粘膜上皮細胞上，避免被清除

侵襲性物質：有利細菌侵入上皮細胞有利細菌在組織中擴散第9頁,共64頁，2024年2月25日，星期天毒素細菌產(chǎn)生的毒性物質種類內毒素：革蘭陰性菌細胞壁中的脂多糖組分外毒素：多數(shù)為革蘭陽性菌產(chǎn)生的毒性物質，常由細菌合成后分泌至細胞外第10頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

內毒素與外毒素的比較種類內毒素外毒素來源革蘭陰性菌革蘭陽性菌部及分革蘭陰性菌存在部位細胞壁成分、細菌裂解后釋出活菌分泌或細菌溶解后散出化學成分脂多糖蛋白質穩(wěn)定性好、1602-4小時破壞差、60-8030分鐘破壞毒性作用較弱、各種內毒素作用大致相同，引起休克，發(fā)熱，DIC等強、對機體組織器官有選擇性，引起特殊臨床表現(xiàn)抗原性弱，能刺激機體形成抗體，但無中和作用，甲醛處理后不能形成類毒素強，能刺激機體形成抗毒素，經(jīng)甲醛脫毒后能形成類毒素第11頁,共64頁，2024年2月25日，星期天細菌入侵的數(shù)量與細菌的毒力成反比例毒力越強，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細菌入侵的部位各種致病菌有其特定的侵入部位與致病菌需要特定的生長繁殖微環(huán)境有關第12頁,共64頁，2024年2月25日，星期天大吞噬細胞

屏障機構吞噬細胞宿主的免疫防御機制天然免疫皮與粘膜血腦屏障胎盤屏障小吞噬細胞體液因素補體溶菌酶乙型溶素第13頁,共64頁，2024年2月25日，星期天機體各部位的天然免疫成分第14頁,共64頁，2024年2月25日，星期天吞噬細胞的吞噬過程細胞核第15頁,共64頁，2024年2月25日，星期天抗菌物質主要來源化學性質作用對象補體血清正常球蛋白溶菌酶吞噬細胞榕酶體、唾液、淚液、乳汁等堿性多肽革蘭陽性菌乙型溶素血清革蘭陽性菌吞噬細胞殺菌素中性粒細胞堿性多肽多種細菌組蛋白淋巴系統(tǒng)堿性多革蘭陰性菌白細胞素中性粒細胞堿性多肽革蘭陽性菌血小板素血小板堿性多肽革蘭陽性菌正鐵血紅素紅細胞含鐵葉琳革蘭陽性菌轉鐵蛋白血清假球蛋白需鐵細菌精素、精膠堿膜、腎、前列腺堿性多肽革蘭陽性菌乳素乳汁蛋白質革蘭陽性菌正常調理素血清肽蛋白質多種細菌內毒素解毒因子血清醋酶內毒素被解毒正常體液與組織中的抗菌物質第16頁,共64頁，2024年2月25日，星期天細胞免疫體液免疫獲得性免疫由特異性抗體起主要作用的免疫應答以T淋巴細胞為主的免疫應答第17頁,共64頁，2024年2月25日，星期天細菌感染免疫的分類感染類型常見微生物主要免疫類型胞外菌感染葡萄球菌鏈球菌等體液免疫為主，抗體協(xié)同吞噬細胞殺滅清除細菌胞內菌感染結核桿菌麻風桿菌等細胞免疫為主主要是產(chǎn)生多種細胞因子來發(fā)揮作用外毒素感染白喉桿菌破傷風桿菌等體液免疫為主特異性抗毒素與毒素產(chǎn)生中和作用第18頁,共64頁，2024年2月25日，星期天感染的來源傳播方式與途徑感染的發(fā)生與發(fā)展內源性感染外源性感染病人、帶菌者、病畜與帶菌動物體內正常菌群轉化為條件致病菌呼吸道感染、消化道感染、創(chuàng)傷感染、接觸感染、節(jié)肢動物叮咬感染、多途徑感染第19頁,共64頁，2024年2月25日，星期天隱性感染潛伏感染

顯性感染：毒血癥、菌血癥、敗血癥膿毒血癥、內毒素血癥

帶菌狀態(tài)：健康帶菌、恢復期帶菌感染類型不感染第20頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)正常菌群與條件致病菌正常菌群：自然界中廣泛存在著大量的，多種多樣的微生物。當人體免疫功能正常時，這些微生物對宿主無害，有些對人還有利，是為正常微生物群，通稱正常菌群(normalflora)。正常菌群的生理學意義：

生物拮抗營養(yǎng)作用免疫作用抗衰老作用第21頁,共64頁，2024年2月25日，星期天條件致病菌正常菌群與宿主間的生態(tài)平衡在某些情況下可被打破，形成生態(tài)失調而導致疾病。原來在正常時不致病的正常菌群就成了條件致病菌。特定條件包括：

寄居部位的改變免疫功能低下菌群失調第22頁,共64頁，2024年2月25日，星期天醫(yī)院獲得性感染(hospitalacquiredinfection)：病人在住院期間發(fā)生的感染，通稱醫(yī)院內感染(nosocomialinfection)。根據(jù)傳染來源分類：

交叉感染：由醫(yī)院內病人或醫(yī)務人員直接或間接傳播引起的感染。

內源性感染（自身感染）：由病人自己體內正常菌群引起的感染。

醫(yī)源性感染：在治療、診斷或預防過程中，因所用器械等消毒不嚴而造成的感染。醫(yī)院獲得性感染第23頁,共64頁，2024年2月25日，星期天致病性(pathogenicity)或病原性：細菌能引起感染的能力。毒力(virulence)：致病菌的致病性強弱程度。毒力常用半數(shù)致死量(medianlethaldose,LD50)或半數(shù)感染量(medianinfectivedose,ID50)表示。即在規(guī)定的時間內，通過指定的感染途徑，能使一定體重或年齡的某種動物半數(shù)死亡或感染需要的最小細菌數(shù)或毒素量。第二節(jié)細菌的致病機制第24頁,共64頁，2024年2月25日，星期天細菌的毒力物質細菌侵入的數(shù)量細菌侵入的部位細菌的致病機制侵襲力毒素莢膜粘附素侵襲性物質外毒素(exotoxin)內毒素(endotoxin)第25頁,共64頁，2024年2月25日，星期天侵襲力莢膜粘附素侵襲性物質第26頁,共64頁，2024年2月25日，星期天外毒素與內毒素的主要區(qū)別區(qū)別要點外毒素內毒素來源革蘭陽性菌與部分革蘭陰性菌革蘭陰性菌存在部分從活菌分泌出，少數(shù)菌崩解后釋放細胞壁組分，菌裂解后釋放化學成分蛋白質脂多糖穩(wěn)定性60-80℃，30min被破壞160℃，2-4h才被破壞毒性作用強，對組織器官有選擇性毒害效應，引起特殊臨床表現(xiàn)較弱，各菌的毒性效應大致相同，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(chǎn)生抗毒素；甲醛液處理脫毒形成類毒素弱，刺激機體產(chǎn)生的中和抗體作用弱；甲醛處理不形成類毒素第27頁,共64頁，2024年2月25日，星期天六、微生物的致病性與感染（一）微生物與宿主的關系

常居菌

正常菌群過路菌（１）抵抗力下降；（２）長期化療、放療、

條件致病菌：免疫抑制劑患者；（３）外傷；（４）菌群失調：菌群失調癥。第28頁,共64頁，2024年2月25日，星期天正常菌群的生理意義：（１）生物拮抗；（２）促進機體免疫；（３）與衰老有關：雙歧桿菌；（４）合成維生素和細菌素。第29頁,共64頁，2024年2月25日，星期天（二）細菌的致病物質及作用：１．細菌的表面成分：參與粘附、定植和侵入；２．毒素及毒性蛋白和酶：外毒素：內毒素：第30頁,共64頁，2024年2月25日，星期天細菌外毒素舉例細菌種類革蘭氏染色引起疾病毒素名稱毒素作用方式白喉桿菌+白喉白喉毒素壞死性霍亂弧菌-霍亂腸毒素引起小腸過度分泌液體鼠疫桿菌-鼠疫鼠疫毒素可能壞死性破傷風桿菌+破傷風破傷風溶血毒素溶血性心臟毒素破傷風痙攣毒素引起骨骼肌痙攣產(chǎn)生莢膜桿菌+

氣性壞疽α-毒素溶血性卵磷脂酶，壞死性β-毒素溶血性心臟毒素λ-毒素溶蛋白性第31頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

外毒素與內毒素的主要區(qū)別區(qū)別要點外毒素內毒素存在部位由活的細菌釋放至細菌體外為細菌細胞壁結構成份，菌體崩解后釋出細菌種類以革蘭氏陽性菌多見革蘭氏陰性菌多見化學組成蛋白質（分子量27，000～900，000）磷脂一多糖一蛋白質復合物（毒性主要為類脂A）穩(wěn)定性不穩(wěn)定，60℃以上能迅速破壞耐熱，60℃耐受數(shù)小時毒性作用強，微量對實驗動物有致死作用（以ug計量）。各種外毒素有選擇作用，引起特殊病變，不引起宿主發(fā)熱反應。抑制蛋白質合成，有細胞毒性、神經(jīng)毒性、紊亂水鹽代謝等稍弱，對實驗動物致死作用的量比外毒素為大。各種細菌內素的毒性作用大致相同。引起發(fā)熱、彌漫性血管內凝血、粒細胞減少血癥、施瓦茲曼現(xiàn)象等抗原性強，可刺激機體產(chǎn)生高效價的抗毒素。經(jīng)甲醛處理，可脫毒成為類毒霉，仍有較強的抗原性，可用于人工自動免疫刺激機體對多糖成份產(chǎn)生抗體，不形成抗毒素，不能經(jīng)甲醛處理成為類毒素第32頁,共64頁，2024年2月25日，星期天醫(yī)院感染：醫(yī)院中發(fā)生的一切感染。包括在醫(yī)院中活動的所有人群。外源性感染

內源性感染

第33頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)宿主的免疫防御機制天然免疫屏障結構吞噬細胞體液因素皮膚與粘膜血腦屏障胎盤屏障補體溶菌酶防御素獲得性免疫胞外菌感染的免疫胞內菌感染的免疫第34頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第35頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第36頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第37頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第38頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)感染的發(fā)生與發(fā)展感染來源外源性感染(exogenousinfection)：感染來源于宿主體外病人帶菌者病畜和帶菌動物內源性感染(endogenousinfection)：感染來源于自身體內或體表第40頁,共64頁，2024年2月25日，星期天呼吸道感染消化道感染創(chuàng)傷感染接觸感染節(jié)肢動物叮咬感染多途徑感染傳播方式與途徑第41頁,共64頁，2024年2月25日，星期天病原微生物的概念非病原微生物：對人類和動植物無害，甚至有益的微生物，稱為非病原微生物。病原微生物：能引起人類和動植物的病害，這些具有致病性的微生物稱為病原微生物。寄生性病原微生物條件性病原微生物：腐生性病原微生物：第42頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)、病原微生物的致病性與毒力(一)致病性與毒力的概念

1.致病性又稱病原性，是指一定種類的病原微生物，在一定條件下，引起動物機體發(fā)生疾病的能力，是病原微生物的共性和本質。強調種屬特征2.毒力病原微生物致病力的強弱程度稱為毒力。強調個體特征。原微生物依毒力強弱分：強毒株、中等毒力株、弱毒株、無毒株等。第43頁,共64頁，2024年2月25日，星期天(二)細菌致病性的確定柯赫法則基因水平的柯赫法則

(Koch’spostulatesforgenes)病原微生物的致病性與毒力第44頁,共64頁，2024年2月25日，星期天柯赫法則第一，特殊的病原菌應在同一疾病中查到，在健康者不存在；第二，此病原菌能被分離培養(yǎng)而得到純種；第三，此培養(yǎng)物接種易感動物，能導致同樣病癥；第四，自實驗感染的動物體內能重新獲得該病原菌的純培養(yǎng)物。Back第45頁,共64頁，2024年2月25日，星期天“基因水平的柯赫法則”第一，應在致病菌株中檢出某些基因或其產(chǎn)物，而無毒力菌株中無。第二，如有毒力菌株的某個基因被損壞，則菌株的毒力應減弱或消除。或者將此基因克隆到無毒菌株內，后者成為有毒力菌株。第三，將細菌接種動物時，這個基因應在感染的過程中表達。第四，在接種動物體內能檢測到這個基因產(chǎn)物的抗體，或產(chǎn)生免疫保護。該法則也適用于細菌以外的微生物，如病毒Back第46頁,共64頁，2024年2月25日，星期天（三）毒力大小的表示方法半數(shù)致死量(LD50)

指能使接種的實驗動物于感染后一定時間內死亡一半所需的活微生物量或毒素量。半數(shù)感染量(ID50)

指能使半數(shù)試驗對象(動物、雞胚或細胞)發(fā)生感染的病原微生物的量。病原微生物的致病性與毒力第47頁,共64頁，2024年2月25日，星期天二、細菌的致病作用

細菌的致病性包括兩方面涵義毒力因子主要有兩方面:（一）侵襲力

1.黏附與定植2.侵入(內化作用)3.繁殖與擴散4.干擾或逃避宿主的防御機制（二）毒素(toxin)：

細菌毒素的分類：內毒素外毒素

第48頁,共64頁，2024年2月25日，星期天侵襲力侵襲力:是指病原細菌突破宿主皮膚、黏膜生理屏障等免疫防御機制，進入機體定居、繁殖和擴散的能力。侵襲力包括:莢膜、黏附素、菌體的表面結構、侵襲蛋白或酶類。Back第49頁,共64頁，2024年2月25日，星期天黏附與定植黏附素：具有黏附作用的細菌結構成分革蘭氏陰性菌的菌毛非菌毛黏附素:OMP（外膜蛋白）LTA（脂磷壁酸）莢膜多糖黏附素的受體：即細胞或組織表面與黏附素相互作用的成分。糖蛋白：大多數(shù)受體為此。如大腸桿菌1型菌毛結合D甘露糖蛋白質：如金黃色葡萄球菌的黏附素原結合的蛋白受體為膠原蛋白。Back第50頁,共64頁，2024年2月25日，星期天干擾或逃避宿主的防御機制細菌抵抗吞噬及抗體液中殺菌物質作用的表面結構：莢膜、微莢膜、葡萄球菌A蛋白（SPA）等?？雇淌勺饔脵C制抗體液免疫機制Back第51頁,共64頁，2024年2月25日，星期天抗體液免疫機制抗原偽裝或抗原變異，如金黃色葡萄球菌通過SPA結合免疫球蛋白形成抗原偽裝。分泌蛋白酶降解免疫球蛋白，嗜血桿菌等可分泌lgA蛋白酶，破壞黏膜表面的IgA。通過外膜蛋白(OMP)、脂磷壁酸(LTA)或莢膜的作用，逃避補體，抑制抗體產(chǎn)生。返回第52頁,共64頁，2024年2月25日，星期天抗吞噬作用機制①抑制吞噬細胞的攝取：如莢膜、鏈球菌的M蛋白。②在吞噬細胞內生存：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，直接進入細胞質。③殺死或損傷吞噬細胞：某些細菌通過分泌外毒素或蛋白酶來破壞吞噬細胞的細胞膜，或誘導細胞凋亡，或直接將其殺死。返回第53頁,共64頁，2024年2月25日，星期天擴散：靠侵襲性酶類①透明質酸酶②膠原酶③神經(jīng)氨酸酶④磷脂酶，又名α毒素⑤卵磷脂酶⑥激酶⑦凝固酶⑧脫氧核糖核酸(DNA)酶Back第54頁,共64頁，2024年2月25日，星期天繁殖增殖速度對致病性極其重要：如果增殖較快，細菌在感染之初就能克服機體防御機制，易在體內生存。反之，則易被機體清除。不同病原菌引起疾病的數(shù)量有很大差異：一個身體健康的人或動物需要一次侵入數(shù)十億至數(shù)百億個沙門氏菌和霍亂弧菌才會引發(fā)癥狀；鼠疫桿菌只要7個細菌就能使某些宿主患上可怕的鼠疫。宿主的器官不同對病原菌的敏感性也不同：如人們發(fā)現(xiàn)布氏桿菌的正常生長需要一種是與蔗糖類似的物質赤蘚醇。赤蘚醇在動物胎盤中含量很高，但在其他組織中含量甚微。因而，布氏桿菌便在胎盤大量生長繁殖。Back第55頁,共64頁，2024年2月25日，星期天侵入(內化作用)指某些病原菌主動侵入吞噬細胞或非吞噬細胞。如：結核分支桿菌、李氏桿菌、衣原體等嚴格的胞內寄生菌及大腸桿菌、沙門氏菌等胞外寄生菌的感染都離不開侵入作用這些細菌一旦喪失進入細胞的能力，則毒力會顯著下降。Back第56頁,共64頁，2024年2月25日，星期天毒素的概念毒素(toxin)是細菌在生長繁殖過程中產(chǎn)生和釋放的具有損害宿主組織、器官并引起生理功能紊亂的毒性成分。Back第57頁,共64頁，2024年2月25日，星期天外毒素和內毒素的主要區(qū)別區(qū)別要點外毒素內毒素主要來源主要由革蘭氏陽性菌產(chǎn)生革蘭氏陰性菌多見存在部位由活的細菌產(chǎn)生并釋放至菌體外。細胞壁的結構成分，菌體崩解后放出來?；瘜W成分蛋白質類脂A、核心多糖和菌體特異性多糖復合物（毒性主要為類脂A）。毒性毒性強，各種外毒素有選擇作用，引起特殊病變，毒性弱，各種細菌內毒素的毒性作用相似，引起發(fā)熱、粒細胞增多、彌漫性血管內凝血、內毒素性休克耐熱性一般不耐熱，60℃～80℃經(jīng)30min被破壞耐熱，160℃經(jīng)2-4h才能被破壞?？乖詮?，能刺激機體產(chǎn)生抗毒素，經(jīng)甲醛處理可脫毒成類素毒。弱，不能刺激機體產(chǎn)生抗毒素。經(jīng)甲醛處理不能成為類毒素。Back第58頁,共64頁，2024年2月25日，星期天神經(jīng)毒素破傷風梭菌痙攣毒素封閉抑制性神經(jīng)元質粒肉毒梭菌肉毒