感染细菌性感染

第三章 感染Infection,微生物学与免疫学教研室,细菌性感染,基本概念,感染（Infection): 微生物侵入宿主体内，在其中生长繁殖、释放毒性物质并与宿主防御机制相互作用引起不同程度的病理过程。是微生物与宿主在个体、细胞和分子的多层面相互作用的生物学现象。 传染(Transmission): 来自宿主外的微生物，通过一定方式从一宿主传到另一宿主的引起的感染则称为传染致病性微生物或病原体（pathogen）：能引起感染或宿主疾病的微生物。非致病微生物或非病原体（nonpathogenic microorganism, nonpathogen）,致病性（病原性，pathogenicity）: 致病性微生物致病的性质。微生物的毒力：在宿主免疫防御功能一定的情况下，微生物的致病性有强弱之分。,基本概念,毒力(virulence)：致病菌的致病性强弱程度。可分为强毒株、弱毒株和无毒株.半数致死量(median lethal dose,LD50)或半数感染量(median infective dose,ID50) 。即在规定的时间内，通过指定的感染途径，能使一定体重或年龄的某种动物半数死亡或感染需要的最小细菌数或毒素量。是测定毒力的传统方法。,基本概念,A株细菌的LD50为30，B株细菌的LD50为50，说明A株比B株毒力强。,第一节 细菌性感染,细菌的致病机制,侵袭力,毒 素,超抗原与疾病,细菌性感染的传播,细菌感染的来源,传播途径,细菌性感染的类型,隐性感染,显性感染,全身细菌性感染,一、细菌的致病机制,侵袭力：病原菌突破宿主皮肤、黏膜生理屏障等免疫防御机制，进入机体定居、繁殖和扩散的能力。毒素：能损害宿主组织、器官并引起生理功能紊乱的大分子成分。侵袭力和毒素是病原菌毒力的物质基础，统称为毒力因子。,（一）侵袭力,黏附与定植,侵 入,繁殖和扩散,1. 黏附与定植：,黏附(adhesion)是微生物与宿主发生关系的普遍性生物学现象，是感染的第一步，进而定植、增殖及致病。 细菌的黏附能力与致病性密切相关。 因存在不利于细菌定居的因素，故黏附作用是必需的。,1. 黏附与定植：,(1) 黏附现象,(2) 黏附性结构物质,(3) 黏附机制,(4) 组织趋向性,1）黏附现象,表现方式：单个散在的吸附，形成微菌落(microcolony)和细菌的生物膜(biofilms, biomembrane)。细菌的微菌落和生物膜是细菌抵抗不利环境，营造合适的微生境(niche)，以利于生存的一种黏附定植式群体生存方式。,1）黏附现象,微生境(niche)：即直接对微生物产生效应的环境 。 niche: (ecology) the status of an organism within its environment and community (affecting its survival as a species) . 微菌落：是人肉眼看不到细菌集落，需借助低倍显微镜才能观察，一般为一个克隆，通过菌体表面黏附性物质使菌细胞黏连在一起。,1）黏附现象,细菌的生物膜：是以微菌落为基本结构单位（家族）的有序性“社区”结构，可为不同种属的细菌共同形成，大小为300700m。其结构基质主要为伸出于细胞表层的胞外多糖。菌细胞之间可通过阈感分子（生物膜中此方式信息传递速率比混悬菌高10 600倍）自动感应周围环境的变化，从而调整菌群密度、代谢及生长速率等。,胞外多糖,生物膜的形成,当细菌黏附在潮湿的物体表面后，开始分泌粘性的、胶状的物质（如胞外多糖），这种物质使它们能锚定在任何材料上，如金属、塑料、医用移植材料以及组织等。一种细菌可以组成一个生物膜，但更多的生物膜由多种细菌组成。生物膜在物体表面形成后，会带来一些有害或有益的反应。,生物膜的形成,Animation of biofilm formation,不同物体表面的微菌落和生物膜,下图为齿斑生物膜的SEM,下图：小白鼠小肠黏膜上皮细胞表面的生物膜电镜照片,隐形眼镜表面的生物膜的扫描电镜照片,隐形眼镜表面的生物膜的扫描电镜照片,不同物体表面的微菌落和生物膜,移植在体内的假嗓上生长的生物膜(SEM),不同物体表面的微菌落和生物膜,微菌落及生物膜的特点,较单个黏附的或混悬的细菌更易于抵抗免疫细胞（如巨噬细胞）、免疫分子（如抗体、补体）及药物（如抗生素）的攻击。 可克服液态流的冲击从而持续存在（可以说是不可逆性的黏附）。 其中的细菌可通过接合机制快速传递耐药基因。,微菌落及生物膜对抗菌物质的强抵抗力,微菌落和生物膜现象在现代临床医学中的意义,发现此现象后，对某些慢性难治性感染有了新的理解和认识。如细菌性心内膜炎、肺组织的囊性纤维病等；另外中耳炎、军团病等急性感染都与生物膜有关。 微菌落及生物膜是现代医源性感染的重要原因。许多医疗设备如导尿管、人工植入物、创伤敷料等其表面均可被细菌黏附并形成生物膜。,微菌落和生物膜现象在现代临床医学中的意义,因为生物膜对抗生素的强抵抗力，所以更高剂量和/或长期使用的抗生素被用来治疗生物膜相关的感染。 因为生物膜很容易在家居设备表面形成，在消毒及清扫不彻底的情况下，日常活动可能会导致病原微生物感染。,1. 黏附与定植：,(1) 黏附现象,(2) 黏附性结构物质,(3) 黏附机制,(4) 组织趋向性,2）黏附性结构物质,存在于细菌表面的、能够与宿主细胞发生黏附作用的结构物质或成分。 主要成分为：蛋白质、糖蛋白、多糖或脂多糖。 黏附结构：普通菌毛、荚膜、微荚膜、支原体顶端结构等。 这种黏附结构物质均作为配体与宿主细胞表面受体结合而介导黏附作用发生。,多存在于G-,细菌荚膜多糖,G-菌的外膜蛋白,多存在于G+,A群链球菌的LTA,2）黏附性结构物质,菌 毛,非菌毛 粘附素,定居因子,大肠埃希菌肾盂肾炎相关性P菌毛,膜磷壁酸,菌毛黏附因子,上图：细菌由菌毛介导的黏附,下图：菌毛上的黏附位点即配体与宿主细胞上相应受体结合,菌毛的黏附作用可抵抗液体流冲击(Gif),非菌毛黏附素,1. 黏附与定植：,(1) 黏附现象,(2) 黏附性结构物质,(3) 黏附机制,(4) 组织趋向性,黏附为不稳定的、可逆的,黏附为牢固的、不可逆的,细菌与宿主细胞之间距离10nm,细菌与宿主细胞之间距离10nm,非特异性黏附与特异性黏附,包括：细菌和宿主细胞之间的静电吸引及疏水作用，阳离子桥联作用和配体-受体相互结合。,1. 黏附与定植：,(1) 黏附现象,(2) 黏附性结构物质,(3) 黏附机制,(4) 组织趋向性,4）组织趋向性,不同种的细菌以不同的配体与不同的宿主结合。 一种微生物大多只能黏附于某一特定组织靶位，即某一细菌只感染某一特定组织。 （流感病毒只能吸附于粘膜上皮细胞） 配体和受体的结合，具有种属特异性，是由基因控制的。,（一）侵袭力,黏附与定植,侵 入,繁殖和扩散,2. 侵入(invasion),定义：指某些毒力强或具有侵袭能力的病原菌主动侵入非吞噬细胞的感染过程。 被侵入的细胞主要为黏膜上皮细胞。 常见的具有侵袭能力的病原菌有：鼠伤寒沙门菌、福氏痢疾杆菌、肠侵袭性大肠埃希菌(EIEC)等。 侵袭基因(invasion gene, inv基因)编码 侵袭素(invasin)。,细菌侵入非免疫细胞(Gif),（一）侵袭力,黏附与定植,侵 入,繁殖和扩散,3. 繁殖和扩散,扩散方式决定因素：细菌的致病性质、宿主机体的免疫力及感染的阶段。 局部扩散 局部表层扩散：某些细菌仅感染某部皮肤和黏膜，定植后向周围扩散。 局部深层扩散：某些细菌能克服皮肤和黏膜屏障，进入皮下或黏膜下组织。 3） 全身扩散：指细菌突破皮肤或黏膜后，主要进入血流扩散，通过血流到特定的靶位引起感染。,痢疾志贺菌穿过黏膜上皮且侵入黏膜上皮细胞(Gif),（二）毒素(toxin),定义：细菌在生长繁殖中产生和释放的毒性成分。可直接或间接损伤宿主细胞、 组织和器官，干扰其生理功能。,外毒素(exotoxin),内毒素(endotoxin),1.外毒素,定义：主要由G(+)和部分G(-)产生并释放到菌体外的毒性蛋白质。大多数外毒素由活菌分泌到胞外，少数在细菌裂解后释放出来。 性质：为蛋白质（A-B毒素）；毒性作用强，且具有组织选择性；对理化因素不稳定，一般不耐热；抗原性强，其抗体为抗毒素(antitoxin)。外毒素可用人工方法处理脱毒成为类毒素 。 可分为：神经毒素、细胞毒素和肠毒素,1. 外毒素,2. 内毒素,定义：是革兰阴性菌细胞壁中的结构组分，在菌细胞破解后才释放出来的毒性脂多糖(LPS)。内毒素也存在于螺旋体，衣原体和立克次体中。 性质：产生于G(-)；化学性质为LPS，对理化因素稳定，耐热；毒性相对较弱，无选择性；抗原性较弱，不能脱毒成为类毒素。 各种G(-)产生的内毒素致病作用基本相似。其毒性成分为脂类A。,G(-)菌裂解释放LPS,革兰阴性菌细胞壁脂多糖,内毒素的毒性作用,1) 发热反应(fever),2) 白细胞反应,3) Shwartzman现象与DIC,4) 内毒素血症与休克,5) 免疫调节作用,1) 发热反应,单核 -巨噬细胞等,内源性热原质 (IL-1、TNF-等),下丘脑体温 调节中枢,发热,内毒素的毒性作用,1) 发热反应(fever),2) 白细胞反应,3) Shwartzman现象与DIC,4) 内毒素血症与休克,5) 免疫调节作用,2) 白细胞反应,白细胞数 急剧减少,白细胞数 急剧升高,内毒素的毒性作用,1) 发热反应(fever),2) 白细胞反应,3) Shwartzman现象与DIC,4) 内毒素血症与休克,5) 免疫调节作用,3) Shwartzman现象与DIC (弥漫性血管内凝血）(Disseminated intravascular coagulation),局部反应,家兔皮内注入G(-)菌培养物上清,1824h后,同样注射物再次静脉注射,10h后,第一次注射局部出血、坏死,全身反应,家兔静脉注入G(-)菌培养物上清,1824h后,同样注射物再次静脉注射,10h后,全身广泛出血、坏死,内毒素的毒性作用,1) 发热反应(fever),2) 白细胞反应,3) Shwartzman现象与DIC,4) 内毒素血症与休克,5) 免疫调节作用,4）内毒素血症与休克,MOSF 多器官系统衰竭,内毒素的毒性作用,1) 发热反应(fever),2) 白细胞反应,3) Shwartzman现象与DIC,4) 内毒素血症与休克,5) 免疫调节作用,5）免疫调节作用,小量内毒素可激活B细胞产生抗体，激活巨嗜细胞、NK细胞、诱导多种细胞因子产生，增强非特异性免疫功能。,内毒素的毒性作用,1）发热反应(fever),2) 白细胞反应,3) Shwartzman现象与DIC,4) 内毒素血症与休克,5) 免疫调节作用,外毒素与内毒素的主要区别,（三）超抗原与疾病,超抗原(superantigen)：某些微生物产生的一些毒性蛋白，具有激活免疫反应的高度生物学活性，刺激机体产生大量T细胞和细胞因子，主要表现为致病作用。超抗原特征： 不需要抗原递呈细胞的胞内加工激活具有特异性受体的T（TCR V)细胞极微量的超抗原即可刺激产生大量T细胞及细胞因子，导致生理功能紊乱。,（三）超抗原与疾病,超抗原例子：葡萄球菌肠毒素来自食物金黄色葡萄球菌、链球菌致热外毒素（SPE）A群 、毒性休克综合症毒素（TSST-1） A 群链球菌 经期高烧、休克 等。 与超抗原有关的疾病：链球菌所致风湿热和肾小球肾炎、 牛皮癣、 风湿性及类风湿性关节炎、TSS等。,第一节 细菌性感染,细菌的致病机制,侵袭力,毒 素,超抗原与疾病,细菌性感染的传播,细菌感染的来源,传播途径,细菌性感染的类型,隐性感染,显性感染,全身细菌性感染,二、细菌性感染的传播,（一）细菌感染的来源 外源性感染：致病菌来源于宿主体外。 病人及带菌者是主要传染源： 带菌者：指恢复期患者或带有某种病原菌 的健康人。患病及带菌动物。 内源性感染：来自宿主自身的感染。 主要指来自宿主机体内正常菌群及某些曾感染过而潜伏下来的微生物的重新感染。,二、细菌性感染的传播,（二）传播途径： 呼吸道：空气飞沫。如：百日咳、结核。 消化道：粪口途径。如：伤寒。 皮肤：破口。如：化脓性感染、破伤风。 血液：输血注射。如：梅毒、 乙型肝炎。 人畜共患疾病的传播：节肢动物为媒介。如：乙脑、鼠疫。 性传播：人类自身的性行为方式。性传播疾病(STD)。如：梅毒、艾滋病。,第一节 细菌性感染,细菌的致病机制,侵袭力,毒 素,超抗原与疾病,细菌性感染的传播,细菌感染的来源,传播途径,细菌性感染的类型,隐性感染,显性感染,全身细菌性感染,三、细菌性感染的类型,（一）隐性感染或亚临床感染：侵入的病原菌数量较少，毒力较弱，同时机体免疫功能较强时，病原菌没有对机体造成较大的伤害，不出现明显的症状。（病原携带者）,微生物从黏附于宿主细胞表面，便开始与宿主细胞发生相互作用，随着感染的发生与发展，病原菌与宿主之间经过力量的对比，就形