传染与免疫.ppt

感染与免疫 1 少数微生物也是人类的敌人 鼠疫 天花 艾滋病 疯牛病 埃博拉病毒 2 病原微生物 病原体 寄生于生物 包括人 机体并引起疾病的微生物 感染 又称传染 是机体与病原微生物在一定条件下互相作用而引起的病理过程 3 病原微生物感染 机体对抗 免疫学 免疫 immunity 生物体能够辩认自我与非自我 对非我做出反应以保持自身稳定的功能 机体抵抗病原微生物的能力 即抗传染免疫 传统的免疫概念 4 免疫功能的分类 5 第一节感染的一般概念 一 感染的途径与方式二 微生物的致病性 6 一 感染的途径与方式 外源性感染 来源于宿主体外的感染 主要来自病人 健康带菌 毒 者和带菌 毒 动 植物 内源性感染 当滥用抗生素导致菌群失调或某些因素致使机体免疫功能下降时 宿主体内正常菌群引起的感染 1 感染的途径 呼吸道感染 消化道感染 创伤感染 接触感染 垂直传播 7 2 感染的部位及方式 病原体侵入机体的途径 a 绝大多数病原体不能穿过完整的皮肤 而是通过机体的自然开口 皮肤表面的创伤裂口 或通过导管 静脉注入或外科切口等医源性的途径 进入机体内部 b 极少数能穿过皮肤 如血吸虫 钩虫 c 有的能穿过粘膜 如脊髓灰质炎病毒 麻诊病毒 然后通过血循环达到特定组织部位 造成病变 有的 如白喉杆菌 能附着在粘膜上生长繁殖形成局部病灶 产生毒素 引起各种症状 8 病原体侵入人体后寄生和造成病变的方式 细胞外感染 细胞内感染 兼性细胞内感染 专性细胞内感染 某些细菌 真菌 弓形体被吞噬细胞吞噬后不被杀死 反而在细胞内增殖 称为兼性细胞内感染 所有的病毒 立克次氏体 衣原体及少数细菌和原虫只能在靶细胞内增殖 它们必须存在于细胞内才能引起感染 为专性细胞内感染 许多病原体有亲器官性 肝炎病毒 肝细胞 肺炎球菌 呼吸道粘膜 9 二 微生物的致病性 感染 致病 1 细菌的致病性 细菌的致病性是对特定宿主而言 能使宿主致病的为致病菌 反之为非致病菌 但二者并无绝然界限 条件致病菌 opportunisticpathogen 或机会致病菌 在一般情况下不致病 但在某些条件改变的特殊情况下可致病 10 病原菌致病力的强弱 毒力 侵袭力 毒素 1 侵袭力 invasiveness 病原菌突破宿主防线 并能于宿主体内定居 繁殖 扩散的能力 称为侵袭力 吸附和侵入能力 繁殖与扩散能力 对宿主防御机能的抵抗能力 11 1 吸附和侵入能力 细菌通过具有粘附能力的结构如革兰氏阴性菌的菌毛粘附于宿主的呼吸道 消化道及泌尿生殖道粘膜上皮细胞的相应受体 于局部繁殖 积聚毒力或继续侵入机体内部 淋病奈瑟氏球菌 菌毛可使其吸附于尿道粘膜上皮的表面而不被尿液冲走 变异链球菌 乳杆菌 牙齿表面粘连成菌班 造成龋齿 在原处生长繁殖并引起疾病 霍乱弧菌 侵入细胞内生长繁殖并产生毒素 使细胞死亡 造成溃疡 痢疾志贺氏菌 通过粘膜上皮细胞或细胞间质侵入表层下部组织或血液中进一步扩散 溶血链球菌 12 2 繁殖与扩散能力 通过水解性酶类 使组织疏松 通透性增加 有利于病原菌扩散 透明质酸酶 链激酶 链道酶等 13 3 对宿主防御机能的抵抗能力 a 细菌的荚膜和微荚膜具有抗吞噬和体液杀菌物质的能力 有助于病原菌于在体内存活 例如肺炎球菌的荚膜 b 致病性葡萄球菌产生的血浆凝固酶有抗吞噬作用 c 分泌一些活性物质如溶血素 抑制白细胞的趋化作用 d 具抵抗在吞噬细胞内被杀死的能力 能在吞噬细胞内寄生 14 2 毒素 toxin 细菌毒素按其来源 性质和作用的不同 外毒素 内毒素 病原细菌 主要是一些革兰氏阳性菌 在生长过程中合成并分泌到胞外的毒素 如破伤风痉挛毒素 白喉毒素等 也有存于胞内当细菌溶解后才释放的如痢疾志贺菌的肠毒素 1 外毒素 exotoxin 特点 通常为蛋白质 抗原性强 可选择作用于各自特定的组织器官 不同病原菌产生的外毒素不同 所引起的症状也不同 其毒性作用强 但毒性不稳定 对热和某些化学物质敏感 15 类毒素 toxoid 和抗毒素 antitoxin 利用外毒素对热和某些化学物质敏感的特点 用0 3 0 4 甲醛处理 使其毒性完全丧失 但仍保持抗原性 这种经处理的外毒素为类毒素 常用来预防注射 也可用类毒素注射动物 如马 以制备外毒素的抗体 称为抗毒素 作治疗用 例如 破伤风梭菌的破伤风痉挛毒素 tetanospamin 和破伤风溶血毒素 tetanolysin 16 革兰氏阴性菌的细胞壁物质 主要成分是脂多糖 LPS 于菌体裂解时释放 作用于白细胞 血小板 补体系统 凝血系统等多种细胞和体液系统 引起发热 白细胞增多 血压下降及微循环障碍 有多方面复杂作用 但相对毒性较弱 各种革兰氏阴性菌的内毒素作用相似 且没有器官特异性 2 内毒素 endotoxin 17 外毒素与内毒素的比较 18 2 病毒的致病性 病毒感染的特点 活细胞中寄生 基因水平感染 病毒在宿主细胞内增殖 影响宿主细胞的核酸及蛋白质代谢 其后果可分为三种类型 杀细胞感染 稳定状态感染 整合感染 19 3 真菌的致病性 1 致病性真菌感染 一些外源性真菌感染可引起皮肤 皮下和全身性疾病 如皮肤癣菌有嗜角蛋白特性 在皮肤局部大量增殖后 通过机械刺激和代谢产物的作用引起局部的炎症和病变 即手足癣 甲癣 头癣等 2 条件致病性真菌感染 一些内源性真菌在机体免疫力降低 如长期应用抗生素 放射治疗等情况下发生 如白念珠菌是存在于人体表及腔道中的正常菌群 当人体免疫力低下时可侵入人体许多部位 包括发生于皮肤粘膜的鹅口疮 口角糜烂 发生于内部器官的肺炎 食道炎 膀胱炎 发生于中枢神经系统的脑膜炎等 20 3 真菌变态反应性疾病 有些真菌本身并不致病 但对某些具过敏倾向的个体可引起变态反应性疾病 如曲霉 青霉 镰刀菌等可引起荨麻疹 哮喘 变应性鼻炎 4 真菌性中毒 有些真菌在粮食上生长 人及动物食后可因真菌本身或真菌产生的毒素而中毒 黄曲霉毒素 杂色霉素 肝损害 桔青霉素 肾小球损害 节菱孢菌引起的霉甘蔗中毒 抽搐 昏迷直至死亡 真菌中毒与一般细菌病毒感染不同 有地区性与季节性 但没有传染性 不引起流行 21 三 传染后的表症 病原体 不同的个体 相同个体的不同生理状态 不同的结果 病原体侵入其宿主后 二者之间的力量对比决定着传染的结局 隐性传染 带菌状态 显性传染 22 隐性传染 如果宿主的免疫力很强 而病原体的毒力相对较弱 数量又较少 传染后只引起宿主的轻微伤害 且很快就将病原体彻底消灭 因而基本上不表现临床症状 带菌状态 如果病原体与宿主双方都有一定的优势 但病原体仅被限制于某一局部且无法大量繁殖 二者长期处于僵持状态 就称为带菌状态 这种长期处于带菌状态的宿主 称为带菌者 成为该传染病的传染源 十分危险 伤寒玛丽 真名 MaryMallon 一个健康带菌者 被证实在美国有7个地区多达1500个伤寒患者都是她传染的 23 显性传染 如果宿主的免疫力较低 或入侵病原菌的毒力较强 数量较多 病原菌很快在体内繁殖并产生大量有毒产物 使宿主的细胞和组织蒙受严重损害 生理功能异常 于是就出现了一系列临床症状 按发病时间的长短 急性传染 病程仅数日至数周 如流行性脑膜炎和霍乱等 多为细胞外寄生物引起 慢性传染 病程往往长达数月至数年 如结核病 麻风病等 多由细胞内寄生物引起 24 第二节宿主的非特异性免疫 一 生理屏障二 体液因素三 细胞因素四 炎症 25 第二节宿主的非特异免疫 非特异免疫 non specificimmunity 是机体的一般生理防卫功能 又称天然免疫 innateimmunity 是在种系发育过程中形成的 由先天遗传而来 防卫任何外界异物对机体的侵入而不需要特殊的刺激或诱导 主要包括生理屏障 细胞因素和体液因素 天然免疫的组成 26 一 生理屏障 皮肤与粘膜 生理上的屏障结构 1 皮肤与粘膜 1 机械的阻挡和排除作用 健康机体的外表面覆盖着连续完整的皮肤和粘膜结构 其外面的角质层是坚韧的 不可渗透的 组成了阻挡微生物入侵的有效屏障 2 分泌液中所含化学物质有局部抗菌作用 各种分泌液中的杀菌成分 呼吸道 消化道 泌尿生殖道表面粘膜所分泌的粘液的化学性屏障作用 机体的机械方式如纤毛运动 咳嗽和喷嚏排除异物 眼泪 唾液和尿液的清洗作用 27 3 共生菌群 人的体表和与外界相通的腔道中存在大量正常菌群 通过在表面部位竞争必要的营养物 或者产生如象大肠杆菌素 酸类 脂类等抑制物 而抑制多数具有疾病潜能的细菌或真菌生长 临床上长期大量应用广谱抗菌素 肠道内对药物敏感的细菌被抑制 破坏了菌群间的拮抗作用 则往往引起菌群失调症 如耐药性金黄色葡萄球菌性肠炎 28 2 生理上的屏障结构 体内的某些部位具有特殊的结构而形成阻挡微生物和大分子异物进入的局部屏障 对保护该器官 维持局部生理环境恒定有重要作用 1 血脑屏障 主要由软脑膜 脉络丛 脑毛细血管壁及其外的脑星形细胞组成 具有细胞间连接紧密 胞饮作用弱的特点 可阻挡病原体及其有毒产物从血液透入脑组织或脑脊液 保护中枢神经系统的稳定 婴幼儿因其血脑屏障还未发育完善 故易患脑膜炎或流行性乙型脑炎等传染病 2 血胎屏障 由怀孕母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿的绒毛膜滋养层细胞共同组成 当它发育成熟 一般在妊娠3个月 后 能阻挡病原微生物由母体通过胎盘感染胎儿 但并不妨碍母子间的物质交换 29 二 细胞因素 主要是指体内的各种吞噬细胞吞噬病原体及其它各种异物的能力 1 吞噬细胞 phagocytes 的种类 吞噬细胞分为大 小吞噬细胞两类 具有吞噬入侵的病原微生物等颗粒的能力 并且由于吞噬细胞表面存在补体受体 抗体受体等多种受体 当有相应配体存在并与之结合时 将刺激吞噬细胞活化 大大增强其吞噬杀伤能力 30 2 吞噬过程 水解酶 溶菌酶等多种酶类和其它杀菌物质的作用下杀灭病原体 病原体 吞噬细胞 偶然相遇 或各种趋化因子的吸引作用 吞噬细胞可在趋化因子的作用下穿过毛细血管壁到达感染局部 吞噬细胞伸出伪足 吞入病原体形成吞噬体 与溶酶体融合为吞噬溶酶体 完全吞噬 病原体被吞噬后 被杀死并消化分解 不能消化的残渣排出体外 不完全吞噬 有些病原体 如结核杆菌 麻风杆菌 布氏杆菌等胞内寄生菌 具有抗吞噬溶酶体形成或抗溶菌酶等逃避机制 在免疫力低下的机体内 虽被吞噬 却不能杀死 反而随吞噬细胞移动 造成扩散 31 此外 巨噬细胞还可分泌多种可溶性因子 不但有加强杀菌促进炎症的作用 还具有免疫调节等重要功能 同时 作为抗原提呈细胞 是特异性免疫的重要组成部分 32 3 自然杀伤细胞 Naturalkillercells NK NK细胞属于淋巴细胞 主要分布于外周血和脾脏 具有不须事先致敏 不须其它辅助细胞或分子的参与而直接杀伤靶细胞的功能 NK细胞通过释放穿孔素 perforin 和颗粒酶造成靶细胞死亡 也可通过释放肿瘤坏死因子 TNF 杀伤靶细胞 某些肿瘤细胞和微生物感染细胞可以成为NK细胞的靶细胞 而且NK细胞活性较其它杀伤细胞更早出现 因此在抗肿瘤抗感染特别是病毒感染中起重要作用 33 三 体液因素 正常体液和组织中抵抗病原体的成分 补体系统 干扰素 溶菌酶 等 1 补体系统 complementsystem 存在于正常机体体液中的非特异性的杀菌物质 包括廿余种蛋白质成分 主要由肝细胞和巨噬细胞产生 通常以无活性形式存在于正常血清和体液中 当在一定条件下促发补体系统的一系列酶促级联反应 使补体由无活性形式转变为对病原体具有杀灭作用的活性形式称补体激活 34 对病原体具有杀灭作用的补体活性形式 引起膜不可逆损伤 导致细胞溶解 革兰氏阴性菌 具有脂蛋白膜的病毒颗粒 红细胞和有核细胞 1 35 补体激活的经典途径 被任何抗原抗体复合物所激活 起补充抗体作用 补体 36 补体激活的替代途径 酵母多糖 LPS等多种微生物及其产物所激活 37 补体的生物学功能 溶解和杀伤细胞 趋化作用 免疫粘附作用 中和病毒 过敏毒素 促进炎症 作用 38 2 干扰素 interferon IFN 宿主淋巴细胞在病毒等多种诱生剂刺激下产生的一类低分子量糖蛋白 分a b g三组 干扰素作用于宿主细胞 使之合成抗病毒蛋白 控制病毒蛋白质合成 影响病毒的组装释放 具有广谱抗病毒功能 同时 还有多方面的免疫调节作用 为 型干扰素 以抗病毒活性为主 为 型干扰素抗病毒活性较弱 免疫调解作用强 参见P385 39 3 溶菌酶 lysozyme 14 7KD不耐热的碱性蛋白 主要来源于吞噬细胞并可分泌到血清及各种分泌液中 能水解革兰氏阳性菌胞壁肽聚糖而使细胞裂解 溶菌酶也存在于鸡蛋清和某些细菌中 可提纯并加工制成各种制剂 用于治疗中耳炎 咽喉炎 副鼻窦炎等慢性疾病 40 四 炎症 inflammatory 炎症是机体受到有害刺激时所表现的一系列局部和全身性防御应答 可以看作是非特异免疫的综合作用结果 其作用为清除有害异物 修复受伤组织 保持自身稳定性 有害刺激包括各种理化因素 但以病原微生物感染为主 病原体感染 组织和微血管损伤 旁路途径激活补体 5 羟色胺 凝血因子等 趋化因子 过敏毒素 血管扩张 毛细血管通透性升高 血流变缓 血管内细胞和血清成分逸出 各种白细胞吞噬杀灭病原体 活化的补体攻击 溶解病原菌 其它血浆成分扩大炎症反应 41 内 外源性热原物质作用于下丘脑导致发热 发烧 吞噬细胞的溶酶体酶释放或泄漏会损伤自身组织成分 各种毒性产物与活性介质将刺激正常机体组织 死亡白细胞与破坏裂解的靶细胞共同酿成脓液 化脓 红 肿 痛 热和功能障碍 炎症既是一种病理过程 又是一种防御病原体的积极方式 动员了大量的吞噬细胞聚集在炎症部位 血液中的抗菌因子和抗体发生局部浓缩 死亡宿主细胞的堆积可释放抗微生物物质 炎症中心氧浓度下降和乳酸积累 抑制病原菌的生长 适度的体温升高可以加速免疫反应的进程 42 第三节宿主的特异性免疫 一 特异性免疫的一般概念二 抗原和抗体三 B细胞介导的体液免疫四 T细胞介导的细胞免疫五 联合抗感染免疫六 克隆选择和免疫耐受性 43 第三节宿主的特异性免疫 一 特异性免疫的一般概念 1 特异性免疫 specificimmunity 的概念 机体在生命过程中接受抗原性异物刺激 如微生物感染或接种疫苗后产生的 又称获得性免疫 acquiredimmunity 特点 记忆性 获得性 高度特异性 44 2 免疫系统 immunesystem 免疫系统 获得性免疫的物质基础 免疫器官 免疫细胞 免疫分子 1 免疫器官 中枢免疫器官 周围免疫器官 中枢免疫器官 免疫细胞发生和分化的场所 包括骨髓 胸腺等 周围免疫器官 免疫细胞居住和发生免疫应答的场所 包括淋巴结 脾脏和粘膜相关淋巴组织 45 2 免疫细胞 主要包括淋巴细胞 粒细胞和肥大细胞 单核巨噬细胞 树突状细胞 广义地还包括红细胞和血小板及其各类细胞的祖细胞 它们均来自骨髓多能造血干细胞 46 淋巴细胞 T细胞 起源于骨髓 在胸腺中成熟 然后转移到外周淋巴器官 其功能是执行细胞免疫 按照其表面带有CD4或CD8分子 可分为CD4 T细胞和CD8 T细胞 CD4 辅助性T细胞在多种因素的影响下 T细胞分化为Th1和Th2 Th1促进细胞免疫 Th2促进体液免疫 CD8 杀伤性T细胞CTL的主要作用是直接杀伤靶细胞 有两种机制 细胞裂解和细胞凋亡 CD8 抑制性T细胞 47 T细胞 红细胞 血小板 48 淋巴细胞 B细胞 骨髓中的多能干细胞分化成淋巴细胞 再分化成前B细胞 进一步发育成为成熟B细胞 当受抗原刺激后 B细胞先转化为浆母细胞 再分化为浆细胞 产生并分泌抗体 进行体液免疫 NK细胞 49 粒细胞 在骨髓内发育成熟 根据对染料的亲和性 可分为 嗜中性粒细胞嗜酸性粒细胞嗜碱性粒细胞 多型核白细胞 血中主要的吞噬细胞 富含溶酶体和嗜中性颗粒 富含水解酶和碱性蛋白 对细胞有毒性 具吞噬杀伤作用 抗寄生虫免疫 含组织胺 可引起速发超敏反应 50 中性粒细胞 51 单核吞噬细胞系统 单核细胞 巨噬细胞 含溶酶体和吞噬泡 体积增大 伪足增多 外形更不规则 溶酶体 线粒体增多 杀伤力更强 提呈抗原 分泌活性物质 52 单核细胞 53 树突状细胞DC 表面具树枝状突起 专业抗原提呈细胞 54 3 免疫分子 膜表面免疫分子 体液免疫分子 膜表面分子 主要包括膜表面抗原受体 B细胞和T细胞表面有各自的特异性膜表面抗原受体BCR和TCR 能识别不同的抗原并与之结合 启动特异性免疫 主要组织相容性抗原MHC 机体自身的标记性分子白细胞分化抗原CD 各类白细胞的膜表面分子 粘附分子AM 55 体液免疫分子 主要包括抗体 补体和细胞因子 细胞因子具有对细胞功能的多方面调节作用 其中有些还具有细胞毒性 如肿瘤坏死因子 和抗病毒功能 如干扰素 直接参与免疫应答的效应过程 补体和抗体分别是非特异免疫和特异免疫的主要体液成分 56 二 抗原和抗体 1 抗原 Antigen Ag 抗原是能诱导机体产生体液抗体和细胞免疫应答 并能与抗体和致敏淋巴细胞在体内外发生特异结合反应的物质 免疫原性 immunogenicity 抗原在体内激活免疫系统 使其产生抗体和特异效应细胞的特性 反应原性 reactinogenicity 抗原能与相对应的免疫应答产物 抗体及致敏淋巴细胞 发生特异结合和反应的能力 完全抗原 completeantigen 或免疫原 immunogen 具有免疫原性和反应原性的抗原 不完全抗原 incompleteantigen 或半抗原 hapten 只有反应原性而没有免疫原性的抗原 57 抗原免疫原性的物质基础 异物性 分子量大小 化学结构与组成 抗原物质上能够刺激淋巴细胞产生应答并与其产物特异反应的化学基团 它是抗原特异性的物质基础 抗原所携抗原决定簇的数目称为抗原价 一般抗原是多价的 抗原决定簇 antigndeterminant 或表位 epitope 参见P387 58 2 抗体 antibody Ab 机体在抗原物质刺激下所形成的一类能与抗原特异结合的血清活性成分称为抗体 抗体是由B细胞合成并分泌的 参见P398 又称免疫球蛋白 immunoglobulin Ig 59 单体 双体和五体 60 单体 由一个 Y 形分子组成的Ig 称为单体 IgG IgD和IgE都是以单体形式存在的 61 由五个 Y 形分子组成的星状Ig 称为五体或五聚体 62 63 64 抗体的生理功能 与抗原特异接合激活补体接合细胞通过胎盘 65 三 免疫应答 一 免疫应答的基本过程 感应阶段 反应阶段 效应阶段 1 感应阶段 机体接受抗原刺激的阶段 抗原 巨噬细胞 T细胞 细胞免疫 B细胞 体液免疫 免疫活性细胞表面有抗原受体 所以能够识别抗原 每个淋巴细胞表面只有一种抗原受体 只能识别一种抗原 当它们结合后 抗原刺激细胞增殖 分化而产生免疫应答 66 2 反应阶段 淋巴细胞识别抗原后 即被活化进行增殖 分化 被特异性抗原激活的T细胞转化为淋巴母细胞 再增殖 分化 成为有免疫效应的致敏淋巴细胞 被特异性抗原激活的B细胞被活化后 转化为浆母细胞 再增殖 分化为浆细胞 分泌抗体 受抗原刺激的淋巴细胞 在分化过程中 还有一部分细胞在中途停顿下来 不再增殖分化 成为记忆细胞 在体内能较长时间存在 当再次受到同种抗原刺激时 能迅速分化增殖成大量致敏淋巴细胞和浆细胞 分别产生大量淋巴因子及抗体 67 3 效应阶段 抗原成为被打击的对象 B细胞介导的体液免疫 体液中的抗体与相应的抗原进行特异性结合 发挥免疫效应的过程 与抗原特异结合 激活补体 结合细胞 通过胎盘 T细胞介导的细胞免疫 致敏淋巴细胞通过与相应的抗原接触直接杀伤病原靶细胞 或释放多种可溶性的生物活性物质 淋巴因子 发挥免疫效应 68 69 70 71 六 克隆选择和免疫耐受 澳大利亚Burnet1957年提出个体发育早期拥有产生各种抗体的细胞 但胚胎期抗体产生细胞与抗原相遇 自身成分 则会被破坏 排除或失活 即天然免疫耐受 当外界抗原进入机体 与相应受体细胞接合 可诱导该细胞活化增殖分化 即克隆选择 72 第四节免疫病理 一 超敏反应二 自身免疫病三 移植免疫四 免疫缺陷五 肿瘤免疫 73 I型超敏反应 速发型超敏反应 II型超敏反应 III型超敏反应 型超敏反应 细胞毒型超敏反应 免疫复合物型超敏反应 迟发型超敏反应 一 超敏反应 74 I型超敏反应 特异性IgE介导的 主要特征 出现快 消退也快 出现功能紊乱性疾病 不出现严重组织细胞损伤 有明显个体差异和遗传背景 全身性过敏反应 药物过敏性休克 血清过敏性休克 呼吸道过敏反应 过敏性鼻炎和过敏性哮喘 消化道过敏反应和皮肤过敏反应 75 76 II型超敏反应 II型超敏反应是由IgG或IgM类抗体与靶细胞表面相应抗原结合后 在补体 吞噬细胞和NK细胞参与作用下 引起的以细胞溶解或组织损伤为主的病理性免疫反应 输血反应 新生儿溶血症 自身免疫性溶血性贫血 药物过敏性血细胞减少症 77 III型超敏反应 III型超敏反应是由中等大小可溶性免疫复合物沉积于局部或全身毛细血管基底膜后 通过激活补体和血小板 嗜碱性 嗜中性粒细胞参与作用下 引起的以充血水肿 局部坏死和中性粒细胞浸润为主要特征的炎症反应和组织损伤 局部免疫复合物病 链球菌感染后肾小球肾炎 类风