结核病发病学PPT课件.ppt

1,结核病感染与发病,.,2,结核病近年来随着流动人口的增加、艾滋病的蔓延及耐多药结核病的出现，在全球范围内呈现死灰复燃趋势，成为全球健康紧急事件。 我国是全球 22 个结核病高负担国家之一，估算现有活动性肺结核患者 150 万，每年新发肺结核患者 100 万。,3,一、体液不调及接触传染学说 二、结核病发病与免疫机理 三、肺结核病的发病机理,一、体液不调及接触传染学说,4,结核病是病原菌为结核分枝杆菌复合群 （Mycobacterium tuberculosis complex） 其包括： 人型结核分枝杆菌 （M. tb） 牛型分枝杆菌 （M. bovis） 非洲型分枝杆菌 （M. africanum） 田鼠分枝杆菌 （M. microti） M. canetti 注：前三者为人类致病菌 M. microti 为M.tb和M.bovis的中间型,5,结核分枝杆菌在人群中传播、流行的三大重要生物学环节： 传染源 传播途径 易感人群,6,（一）、传染源 肺结核患者，尤其痰涂片阳性（5,00010,000/ml）并咳嗽咳痰者为主要传染源,7,含结核杆菌的微滴核（droplet nuclei）的吸入是主要的传播途径 肺结核患者咳嗽咳痰、喷嚏、唱歌、大声说话时可排出含菌的微滴（droplets） 一次咳嗽可排出3500个微滴核（15m） 可在室内空气中悬浮45小时,8,影响传播因素： 1）患者病情与排菌量 结核性空洞 107109 浸润干酪病变 104107 结节性病变 104106 闭合干酪灶 102103,9,2）咳嗽频度 Loudon 观察63例患者 014岁同室接触者感染率 咳嗽频度 48次/夜 43.9 12次/夜 27.5,10,3）排出微滴核大小 100m 沉坠落地 510m 较大气管支气管沉积 （咳嗽排出） 15m 较长期悬浮于室内空气中,11,4）与患者接触的密切程度 5）居住环境因素（大小、通气等）,12,再生气溶胶（尘埃传染）的传染性问题 街道地面上的痰迹 1AFB（） 豚鼠吸入含H37Rv尘土气溶胶后可被感染,13,（二）、传播途径 经呼吸道传播 经消化道 ：饮用未经消毒的结核病奶牛的牛 乳，可在咽、扁桃体、肠道发生 结核病 直接接种 ：皮损及相应区域淋巴结 胎内感染 ：偶见报道,14,（三）、易感人群 婴幼儿、青少年、老年 HIV(+)/AIDS 糖尿病、矽肺、糖皮质激素及其它免疫抑制剂长期使用者 营养不良、肝硬化、长期酗酒者 胃切除术后、空回肠吻合术后 肾功能不全、血液透析者 恶性肿瘤、精神病患者 遗传因素,二、结核病的发病机制与免疫机理,15,16,（一）结核病的发病机制 结核感染者至发病一般呈较长时间的慢性过程，短则3周、数月，长则数年至数十年 结核病感染为“一日感染，终生感染” “Once infected, always infected”,17,结核病发生的进程 Wallgren(1948)描述结核病自然发展的4个阶段 1、初染后38周 原发综合征形成（原发灶、 淋巴管炎及肺门淋巴结肿大） 结核菌素皮试阳转 2、感染3月后严重播散阶段血行播散和结脑 3、感染34月后，胸膜及其它浆液膜受侵 4、原发综合征吸收后3年内，慢性播散性骨关节、 泌尿生殖等结核病发生 5、8年左右，肾结核 6、3年后至终生，继发性结核病（内源性或外源性）,18,原发性肺结核初次感染M. tb M. tb吸入至细支气管与肺泡并着床 M. tb在肺泡内繁殖形成原发灶恭氏灶（Gohns focus） 免疫反应形成前，M. tb对数生长期阶段，侵及淋巴管及相应的淋巴结原发综合征形成,19,原发性肺结核 自限性痊愈原发灶、肺门、纵隔淋巴结钙化； 原发灶进展恶化病变扩大，干酪样坏死、空洞形成（原发空洞较少见）及支气管播散； 淋巴道播散 原发灶、肺门淋巴结结核恶化，M. tb循淋巴管累及纵隔，颈、锁骨上下淋巴结或逆向扩散至胸膜、腹腔淋巴结、支气管旁淋巴结液化破溃支气管播散、支气管结核肺不张、淋巴气管支气管瘘、食道瘘等 血行播散,20,继发性结核病 内源性“复燃”机制（endogenous reactivation） 原发感染后潜在病灶的再活动，或早期菌血症导致的肺尖部、脑实质、脑膜、肝、脾、肾、骨关节淋巴结的播散灶的重新活动。,21,外源性再感染（exogenous reinfection） 结核感染者再次感染而发病 Ritaco等 阿根廷某医院发生MDR-TB传播 Frieden等 65岁住院肺结核患者分离的M. tb DNA指纹谱，30成簇分布,22,影响结核感染、发病进展的因素 侵入人体的M. tb数量与毒力（致病性）、在 体内的繁殖、持留性等。 M. tb的毒力并不十分稳定，多次传代培养毒力 下降或消失 机体的免疫状态（固有免疫与适应性免疫） 化学治疗的影响,（二）、结核病免疫机理,结核杆菌含有脂质、蛋白和多糖类三种成分： 脂质：特别是脂质中的糖脂更为重要。糖脂的衍生物之一称索状因子（cord factor），能使结核杆菌在培养基上生长时呈蜿蜒索状排列。这种形式生长的结核杆菌在动物体内具有毒力。,23,另一种糖脂为蜡质D（wax D），将其与结核菌体蛋白一起注入动物体内，能引起强烈的变态反应，造成机体的损伤。此外，磷脂还能使炎症灶中的巨噬细胞转变为类上皮细胞，从而形成结核结节。脂质除可能与毒力有关外，还可保护菌体不易被巨噬细胞消化。,24,蛋白：具有抗原性，与蜡质D结合后能使机体发生变态反应，引起组织坏死和全身中毒症状，并在形成结核结节中发挥一定的作用。 多糖类：可引起局部中性粒细胞浸润，并可作为半抗原参与免疫反应。,25,26,结核病免疫是T淋巴细胞介导的、巨噬细胞和其它多种免疫细胞参与的、通过各种细胞因子传递信号而完成的相互促进、互相制约、多层次的、复杂的免疫反应过程。 早在1882年Koch发现M. tb是结核病的病原菌时就指出“结核杆菌不是结核病的全部原因” 。,27,结核病被认为是一个T淋巴细胞介导的保护性免疫反应与病理性免疫反应失衡（调控紊乱）的免疫性疾病。 实验证明：将已对M. tb有特异性免疫反应的淋巴细胞转移至另一未经感染的动物体内可使其产生抵抗M. tb的能力而抗TB-Ab的转移则对感染控制无助。,28,柯赫现象 1891年Koch首先发现 初次感染：豚鼠皮下注射M. tb后无立即反应，1014天后局部浸润硬结，逐渐溃疡形成，相关区域淋巴结受侵，数月后部分豚鼠因全身播散而死亡,29, 再次感染：存活的豚鼠再次注射等量的M. tb，注射后数小时寒战 、高热，23天局部浸润硬结，23周后中心坏死，不久后愈合，无邻近淋巴结受侵，血行播散及死亡。 提示再次感染时机体已产生细胞介导免疫及迟发性超敏反应（DTH）,30,结核病感染、发病、发展，个体间存在明显的差异： 轻者自限性感染良性经过，重者进行性进展乃至死亡（如不治疗） 病理组织学变化：增殖性（增生性）、渗出性和变质性三种基本改变：可以变质性、渗出性为主或以增殖性为主 与活动性肺结核患者密切接触后12接触者接触后不久即发病；2/3接触者未被感染；1/3接触者被感染成为潜伏感染者。潜伏感染者中10在其一生中任何时候发病（多数有免疫功能低下的诱因）,31,在发病人群中，发病时间、病情轻重和转归各异： 原发性或继发性结核病 病变局限于肺部或全身血行播散 病理变化以变质性病变为主，以渗出性病 变为主或以增殖性病变为主。,32,以细胞免疫缺陷为主要表现的HIV（）/AIDS患者是结核病高危人群，发病率为58/年，终生30。（HIV (-) 者，终生发病率为510%）。抗逆转录病毒治疗、CD4 T细胞恢复正常后结核病发病率降低。,33,老年结核病增多，“免疫衰老（immunosenescence）”是重要原因之一。 糖尿病、矽肺、糖皮质激素或其它免疫抑制剂长期使用的非AIDS免疫缺陷宿主是结核病易感人群。 免疫功能高度低下者可发生临床经过急剧、凶险、预后差的无反应性结核病。,参与结核分枝杆菌感染自然免疫的免疫细胞,1 巨噬细胞 巨噬细胞是结核分枝杆菌寄生的场所，也是自然免疫中抗结核分枝杆菌感染重要的免疫细胞。 巨噬细胞作用： 把结核分枝杆菌固定于巨噬细胞表面； 吞噬溶酶体溶解病原体； 杀伤细菌或抑制其生长； 吸引、募集其他的免疫细胞到达炎症发生部位并且把抗原提呈给T细胞激发获得性免疫。,34,很多物质能够提高巨噬细胞对抗结核分枝杆菌的反应。潘家华等发现阿糖腺苷(adenosine ADO)能够增加单核巨噬细胞的数量，并且能够通过促进吞噬作用提高这些细胞的抗菌作用。另一研究发现谷胱甘肽对于细胞内结核分枝杆菌的生长抑制是十分重要的。,35,巨噬细胞在细胞免疫中起到很重要的效应器作用，在结核分枝杆菌和其他细胞因子的刺激下，能够产生很多细胞因子，如：IFN，TNF和IL23，这些细胞因子在抗结核分枝杆菌感染中起着很重要的作用。然而巨噬细胞也产生抑制性细胞因子如：IL6，IL10。,36,Bernadette等研究发现IL6能刺激早期IFN的产生，但这对抗结核分枝杆菌感染的保护性免疫反应并不重要。Nagabhushanam等发现与被感染的巨噬细胞相邻的正常巨噬细胞在培养基中对IFN的反应性降低，这证明了被结核分枝杆菌感染的巨噬细胞分泌的IL6可以抑制正常的巨噬细胞对IFN的反应性。 因此，巨噬细胞的不均一性可能是机体的免疫反应和细胞内病原菌感染疾病转归的重要决定因素之一。,37,参与结核分枝杆菌感染自然免疫的免疫细胞,2 自然杀伤细胞(NK细胞) NK细胞是参与对细胞内病原体免疫的重要成员，多数人认为它主要是通过产生细胞因子和其他机制来调节获得性免疫反应的。在机体对肺结核反应的早期阶段NK细胞就被激活，并且是IFN和穿孔素产生的源泉。 NK细胞通过激活CD8 细胞产生IFN裂解被感染的细胞，从而把自然免疫和获得性免疫联系起来。然而，有研究表明在结核分枝杆菌感染的晚期阶段NK细胞对机体不仅起不到保护作用，甚至产生有害作用。,38,3 中性粒细胞 结核分枝杆菌感染后，中性粒细胞的趋化作用增强，并且在结核结节中聚集。中性粒细胞是首先到达结核分枝杆菌复制场所的免疫细胞。 研究表明中性粒细胞能杀死结核分枝杆菌，但是Eruslanov等研究发现在TB感染中，中性粒细胞过多会导致病理过程的进一步发展，而不是对机体产生保护作用。,39,参与结核分枝杆菌感染自然免疫的免疫细胞,结核分枝杆菌是细胞内病原菌，血清中的抗体很难进入细胞内对其进行杀灭，所以细胞介导的免疫反应在控制结核分枝杆菌方面起到了非常重要的作用。在幼年时期功能性的体液免疫反应是感染结核分枝杆菌的重要标志。 T细胞亚群在对结核分枝杆菌的抗原特异性免疫反应中起到关键性作用。感染TB后CD4和CD8 细胞的数量增加，并且募集到结核结节中控制感染、防止结核分枝杆菌的扩散。,40,获得性免疫反应,获得性免疫反应,1 CD4 T淋巴细胞 CD4 T细胞是介导细胞内免疫反应的主要免疫细胞，识别MHC类分子提呈的抗原，这在抗结核分枝杆菌感染的免疫保护中非常重要。 CD4 T细胞另一个重要作用是分泌IFN，IFN是抗结核分枝杆菌感染免疫反应中的关键性细胞因子。除分泌IFN外，CD4 T细胞还有非IFN依赖性的抑制细胞内病原体的机制，且在2次应答中占优势。,41,获得性免疫反应,幼稚型CD4 T细胞可以分化为1型和2型辅助T细胞，尤其是1型在抗结核分枝杆菌感染的免疫中起到非常重要的作用。 两种辅助性T细胞分泌不同的细胞因子，在免疫反应中起到不同的作用。Thl细胞能够分泌IFN，IL2和IL12等，这些细胞因子在抗结核分枝杆菌感染中对机体起到保护性作用。 Th2细胞分泌IL4，IL5，IL10和IL13，这些细胞因子能够抑制1型T细胞介导的免疫反应，并且能够使巨噬细胞失活。 有的研究发现随着病程的进展，Th1型反应向Th2型反应转化，同时细胞介导的免疫反应受到抑制。,42,获得性免疫反应,2 CD8 T淋巴细胞 CD8 T淋巴细胞也参与抗结核分枝杆菌感染的免疫反应，识别与抗原提呈细胞相联的MHC类分子提呈的抗原。CD8 T淋巴细胞能够分泌IFN，IL4。 由于其有抗原特异性溶解细胞的特性，能够裂解被感染的巨噬细胞，使得结核分枝杆菌的生长受到抑制。,43,Wang等研究发现用BCG免疫6和12周后，CD4T细胞缺陷的小鼠产生很好的保护作用，这种保护作用是由CD8 T细胞产生的，这表明CD8 T细胞的初次、再次激活及数量的维持是不依赖CD4 T细胞的，而且也不需要活的结核分枝杆菌的存在。 在结核分枝杆菌感染的后期阶段，CD8活跃并产生IFN。除产生细胞因子外，CD8 T细胞通过产生穿孔素，对靶细胞发挥细胞毒性作用(CTL)。穿孔素在CTL高度表达，使得被结核分枝杆菌感染的靶细胞发生过早凋亡。,44,获得性免疫反应,3 细胞因子 -干扰素 (IFN) 白介素12 (IL12) 肿瘤坏死因子 (TNF ) 白介素 4 (IL4) 白介素 6 (IL6) 白介素10 (IL 10),45,3-1 干扰素(IFN) IFN是控制结核分枝杆菌感染的一种关键性的1型细胞因子，主要由激活的CD4和CD8 T细胞以及NK细胞产生。 缺少IFN，机体对结核分枝杆菌的杀伤作用减弱。,46,3-2 白介素12(IL12) IL12也是1型细胞因子，主要由激活的T细胞、B细胞、NK细胞和单核细胞产生。 IL12能够诱导IFN的产生，抑制IL4的产生，调节l型细胞因子和2型细胞因子之间的平衡，这对于幼稚性T细胞向Th1分化是十分重要的。 IL12也是NK细胞和T细胞的激活剂，尤其对NK细胞激活作用显著。,47,Feng等研究发现IL12P40缺陷的小鼠在开始时表现出抑制结核分枝杆菌的生长，生存天数延长，但最后不可避免地感染上结核分枝杆菌，这表明IL12的产生对于维持肺内Th1细胞的数量是必需的。阻断IL12的产生会造成疾病复发。,48,3-3 肿瘤坏死因子(TNF) TNF由很多免疫细胞分泌，如巨噬细胞和T细胞，在宿主抗细胞内病原体的免疫反应中起到很重要的作用。 TNF对于机体包围感染部位防止扩散起到重要作用。它可以使很多免疫细胞游走并定位在结核分枝杆菌存在的部位。 还可以影响黏附素分子及其他淋巴因子的表达，这对于在感染的组织里形成结核结节非常重要，结核结节的形成对于包围感染部位防止扩散是必不可少的。,49,3-4 白介素4(IL4) IL4主要由CD4T细胞分泌，介导Th2型免疫反应，激活Th0型细胞向Th2型细胞分化，并抑制Th1型细胞免疫反应。,50,3-5 白介素6(IL6) IL6是B细胞刺激因子，也能够激活巨噬细胞；它不仅仅由T细胞产生，而且也可由巨噬细胞、成纤维细胞、上皮细胞等以及其他非淋巴系统细胞产生。 IL6可以作用于B细胞和肝细胞、杂交瘤细胞、浆细胞等多种细胞，并通过它的促炎症反应活性和对其他细胞因子产生的影响来增加机体的抵抗力。,51,36 白介素10(IL10) IL10也是一种2型细胞因子，由Th2细胞、Th0细胞、单核巨噬细胞系及B细胞产生。 据报道，IL10可以降低CD4和CD8 T细胞的活性，下调单核巨噬细胞的协同刺激分子的表达，从而使抗原提呈途径减少，因此说IL10能够抑制细胞介导的抗结核分枝杆菌感染免疫反应。 IL10使慢性结核分枝杆菌感染者肺内的结核分枝杆菌快速大量复制，使在抗结核分枝杆菌感染的反应中起保护作用的TNF，IL12p40和抗原特异性IFN产生减少。,52,与之相反，有的研究发现IL10能够通过使树突状细胞转化为类巨噬细胞，来抑制结核分枝杆菌的生长，因为后者对结核分枝杆菌有更强的吞噬作用。 由此看来，这些细胞因子的作用并不是单一的，而是多方面的，不能仅仅注意一方面的作用而忽视了另一方面的作用。,53,通过越来越多的实验研究，人们更清楚地认识了结核分枝杆菌感染引起的免疫反应机制。免疫细胞和细胞因子的作用是复杂的、多方面的；在机体不同的状态时，它们所起的作用也不相同，并且能够被很多物质调节。尤其是有些细胞因子在对抗结核分枝杆菌感染的反应中不仅不能保护宿主，反而起到相反的作用。 系统、全面的了解这些免疫成分的作用对于构建疫苗是十分必要的，并且为诊断和治疗此病提供了依据。,54,55,结核休眠菌（持留菌） 人体受结核菌感染后，10感染者可发生结核病，而大多数以潜伏感染形式存在。 结核菌以潜伏状态存在取决于机体的免疫状态，取决于细菌的毒力、数量等多种因素。M. tb能在宿主体内以休眠状态存在的能力也是一个重要方面。,56,休眠菌（持留菌）的提出： 1、INH、PZA治疗小鼠结核12周，脾、肺组织匀浆培养（），但中断治疗后，M. tb又重新生长。 2、组织匀浆培养（）的标本，PCR（），为死菌的DNA？休眠菌的DNA？ 3、休眠菌是残存在单核巨噬细胞内极微量代谢静止期的M. tb,57,休眠菌（持留菌）的生物学特性： 非增殖期1（NRP1）及非增殖期2（NRO2） 总蛋白合成DNA合成异柠檬酸水解酶、触酶、超氧化物歧化酶活性小分子热休克蛋白（16kDa）高度表达,58,休眠菌（持留菌）如何逃避巨噬细胞的杀灭机制 （1）M. tb巨噬细胞吞噬（巨噬细胞表面的特异性受体）加工处理提呈抗原给T细胞致敏T细胞再次遇到M. tb迅速成为效应性T细胞、释放一系列淋巴因子巨噬细胞聚集于细菌周围，活化巨噬细胞释放活性氧代谢产物杀灭结核菌。 已吞噬M. tb的吞噬体和溶菌酶融合吞噬溶酶体溶解杀伤M. tb,59,(2) M. tb逃避巨噬细胞的吞噬和杀灭 1）通过选择巨噬细胞表面不同的受体而抑制巨噬细胞活化 2）抑制吞噬体与溶酶体的融合 3）细胞壁的脂阿拉伯甘露糖（LAM）的抵抗作用： 可清除具有细胞毒的氧自由基；抑制蛋白激酶C的活性；阻断IFN诱导巨噬细胞样细胞系的基因转录；诱导TNF的生成。 4）小分子热休克蛋白的抵抗作用,60,.,三、肺结核病的发病机理,61,内源性“复燃”学说 淋巴液郁滞学说 氧分压学说 血流学说 外源性再感染学说,62,内源性“复燃”学说 1、 Medlars体位学说 鉴于人类结核病好发于肺尖部，家兔、牛等动物好发于脊背部；蝙蝠结核则以肺底部多见等事实，Medlar等提出：直立位时，肺尖部肺动脉压较低，血流量明显减少，该区组织液、淋巴液循环减少，导致结核菌毒素、代谢产物积聚，有利于结核菌生长。,63,2、淋巴液郁滞学说 鉴于Dock的观察结果，Goodwin等提出：肺尖 部肺动脉血流减少，呼吸运动时，由于后肋骨固定，前肋骨扩张度也小，而组织淋巴液在淋巴管的流动是被动的，因此该区淋巴引流最不充分，因而淋巴液郁滞，清除抗原物质能力降低，而成为易发病的主要原因。,64,3、氧分压学说 West等采用放射性同位素技术测定直立位时人肺自上而下的九个水平的血流/通气灌注比（Q