微生物感念感染的预防原则

1、第一篇 微生物学基础第9章 微生物感染的预防原则提纲 微生物感染的预防原则 特异性免疫的分类 生物制品 细菌感染的特异性预防 人工主动免疫常用的生物制品 人工被动免疫的生物制品 病毒感染的特异性预防 人工主动免疫预防 人工被动免疫预防 真菌感染的预防原则特异性免疫的分类 自然免疫 自然主动免疫：隐性或显性感染 自然被动免疫：通过胎盘或初乳获得母体抗体 人工免疫 人工主动免疫：接种疫苗或类毒素等 人工被动免疫：注射抗毒素或丙种球蛋白等人工免疫 artificial immunization 用人工的方法给机体输入抗原性物质（如疫苗、类毒素等）或直接输入免疫效应分子（如抗体、细胞因子等），使机体获

2、得特异性免疫力的方法 人工主动免疫 artificial active immunization 人工被动免疫 artificial passive immunization人工免疫 人工自动免疫 artificial active immunization 疫苗（vaccine） 类毒素 人工被动免疫 artificial passive immunization 抗毒素 抗菌血清 血清丙种球蛋白人工自动与被动免疫比较生物制品 biological product 人工主动免疫生物制品 疫苗 类毒素 人工被动免疫生物制品 抗毒素 丙种球蛋白细菌感染的特异性预防疫苗（vaccine） 减毒活疫

3、苗（attenuated live vaccine） 卡介苗（BCG） 灭活疫苗（inactivated vaccine） 伤寒沙门菌与甲、乙型副伤寒沙门菌混合的三联疫苗 亚单位疫苗（subunit vaccine） 基因工程疫苗（gene engineered vaccine） 核酸疫苗（nucleic acid vaccine）类毒素（toxoid） 细菌外毒素经0.4甲醛液处理后，其毒性消失而仍保留抗原性的生物制品 常用的类毒素 白喉类毒素 破伤风类毒素等 白、百、破三联疫苗人工被动免疫生物制品 抗毒素（antitoxin） 通常是用细菌类毒素给马多次注射后，取其免疫血清提取免疫球蛋白精

4、制而成 常用 破伤风抗毒素 白喉抗毒素 免疫球蛋白（immunoglobulin）病毒感染的特异性预防人工主动免疫病毒疫苗 减毒活疫苗（attenuated live vaccine） 灭活疫苗（inactivated vaccine） 亚单位疫苗（subunit vaccine） 基因工程疫苗（gene engineered vaccine） 基因工程亚单位疫苗（gene engineered subunit vaccine） 基因工程载体疫苗（gene engineered vectored vaccine） 基因缺失活疫苗（gene deleted live vaccine） 核酸疫苗（

5、nucleic acid vaccine）。 合成肽疫苗（synthetic peptide vaccine） 抗独特型疫苗（anti-idiotype vaccine）活疫苗（Living vaccine）减毒活疫苗基于基因工程技术的新型活疫苗 遗传重组活疫苗 基因缺失活疫苗 载体活疫苗减毒活疫苗(Attenuated vaccine) 自然或人工选择法（如Ts株）对人低毒或无毒的变异株，如脊灰、流感、麻疹的减毒株 优点：模拟自然感染，免疫效果好，局部IgA。 理论上的缺点，实际工作中少见 变异株可能回复到有毒力的野生株 如果机体免疫缺陷，减毒株仍可能引起感染或并发症 可能激活机体内其他病毒

6、的感染 减毒活苗可能引起持续感染 成功的范例：1961年我国应用脊灰疫苗，脊灰发病率大幅度下降。1980年天花病毒灭绝遗传重组疫苗 将野毒株表面抗原基因与弱毒株其他基因组合而获得减毒活病毒 适用于基因组分节段双链RNA病毒，如流感病毒、轮状病毒等基因缺失活疫苗 利用DNA重组技术，定向缺失病毒基因组的某一区段，使病毒丧失毒力而保留增殖能力和免疫原性 优点：疫苗株的遗传背景清楚，不易突变回到野毒株载体活疫苗 利用DNA重组技术，将编码病毒抗原的基因插入到另一无毒力的载体病毒，使之高效表达 易建立多价疫苗 载体病毒常用的有痘苗病毒、腺病毒、HSV-1灭活疫菌（Killed vaccine） 灭活全

7、病毒疫苗 亚单位疫苗 合成肽病毒疫苗 基因工程疫苗 独特型病毒疫苗 核酸疫苗灭活全病毒疫苗 物理或化学方法灭活病毒。适用烈性或易变异病毒如乙脑病毒、狂犬病病毒、流感病毒 优点：生产简单、易保存运输 缺点 需要大量培养病毒，成本高 无局部抗体，不激活CTL，可激活TDTH 甲醛灭活的麻疹病毒和RSV疫苗可加重疾病，机制不详亚单位疫苗（Subunit） 种类 化学方法制备：如HBsAg和流感HA 基因工程亚单位疫苗 优点 不含病毒核酸，仅有能诱导中和抗体的衣壳蛋白或包膜表面抗原。免除了回复突变和交叉复活的可能 消除肿瘤病毒的潜在的致癌作用合成肽病毒疫苗 人工合成病毒保护性抗原决定簇肽段 优点 制备

8、容易，可大量生产，易保存，副作用少 理论与实践上的缺点 免疫原性弱，使用时需要加佐剂。 不同肽免疫活性有差异。 部分肽只激发B细胞表位，缺乏激发TH细胞的表位基因工程疫苗 利用DNA重组技术制备的生物制品。如将编码病毒特异抗原的基因用适当的载体将此基因带入大肠杆菌或真核细胞，使之表达 研发成本高，生产成本低，下游工程复杂核酸疫苗 将病毒基因导入DNA载体（通常是带有真核表达调控基因的质粒或病毒），将重组DNA导入机体，重组DNA可以在细胞的转录和翻译系统表达出目的蛋白 优点：同时刺激产生体液和细胞免疫，能诱导CTL活性，易生产，易保存 理论上缺点：安全性尚待考察 目前仅在实验研究中，尚未投放市

9、场独特型病毒疫苗（Idiotype） 基于Jerne的免疫网络学说，内影像组抗体中含有与抗原一致的表位序列，又称抗独特型抗体疫苗 特别适合于 不能培养或培养困难、产量极低的病原体 直接用病病制备有潜在危险的，如Retrovirus 免疫原性弱，且不能用重组技术生产的抗原人工被动免疫预防 胎盘丙种球蛋白 人血清丙种球蛋白 特异性免疫球蛋白 乙型肝炎免疫球蛋白真菌感染预防 无特异性的相应疫苗 真菌的表面抗原性弱，无法制备有效的预防性疫苗 皮肤癣菌感染 注意皮肤卫生；保持鞋袜清洁、干燥；避免与患者及其污染的物品直接接触 深部真菌感染 提高机体的免疫力 真菌性食物中毒 严禁销售和食用发霉的食品小结 微

10、生物感染的预防原则 特异性免疫的分类 生物制品 细菌感染的特异性预防 人工主动免疫常用的生物制品 人工被动免疫的生物制品 病毒感染的特异性预防 人工主动免疫预防 人工被动免疫预防 真菌感染的预防原则抗病毒药物抗病毒药物（Chemotherapy）Bacteria Many antibiotics Highly selectiveViruses Use host cell metabolism Selectivity difficult ToxicityChemotherapyKey is selectivityOther problems Toxicity Rapid excretion Ra

11、pid metabolism Poor absorptionChemotherapyIdeal Drug Water soluble Chemically and metabolically stable Easily absorbed (apolar)NOTToxic Carcinogenic Allergenic Mutagenic TeratogenicChemotherapyTherapeutic index (T.I.)Minimum dose toxic to cellMinimum dose toxic to virusEffective drug: T.I. = 100-100

12、0Chemotherapy PrincipleInterfere with: A specific viral function e.g. enzyme A cellular function that the virus needs so that it cannot replicate If interfere with cellular function either: It must be crucial to virus but not the cellor Only the virus-infected cell must be killed (activation of drug

13、 in the infected cell only?)ChemotherapyViral enzymesNucleic acid polymerases DNA-dependent DNA polymerase - DNA viruses RNA-dependent RNA polymerase - RNA viruses RNA dependent DNA polymerase (RT) - Retroviruses Protease Integrase NeuraminidaseChemotherapy1962 Idoxuridine （疱疹净） Pyrimidine analog To

14、xic Topical - Epithelial herpetic keratitis1983 Acyclovir （无环鸟苷） Purine analog Sugar modification Chain terminator Anti-herpes Selective to virus-infected cells1990s Protease inhibitorsChemotherapyAmantadine（金刚烷胺）: 1966Rimantadine: 1993Only effective against flu A (200mg/day) Marginally effective th

15、erapeutically Prophylaxis: Reduce flu by 90% Since disease usually mild and avoidable not used much hereChemotherapyNucleic Acid SynthesisPolymerases are often virally encodedOther enzymes in nucleic acid synthesise.g. THYMIDINE KINASE in Herpes SimplexThymidine KinaseViral or cellular thymidine kin

16、ase adds first phosphatePO4PO4PO4Cellular kinases add two more phosphates to form TTPChemotherapyWhy does Herpes simplex code for its own thymidine kinase?TK- virus cannot grow in neural cells because they are not proliferating (not making DNA)Although purine/pyrimidines are present, levels of phosp

17、horylated nucleosides are lowAllows virus to grow in cells that are not making DNA“Thymidine kinase” is a misnomerDeoxynucleoside kinaseNON-SPECIFICChemotherapyNeed for activation restricts drug to: Viruses such as HSV that code for own thymidine kinase Virus such as cytomegalovirus and Epstein-Barr

18、 virus that induce cells to overproduce their own thymidine kinase In either case it is the VIRUS-INFECTED cell that activates the drugChemotherapyNucleotide analogsSugar modificationsBase modificationsSelectivity Viral thymidine kinase better activator Cellular enzyme may not be present in non-prol

19、iferating cells Activated drug is more active against viral DNA polymerase that against cell polymeraseChemotherapyGuanine analogsAcyclovir = acycloguanosine = ZoviraxGanciclovir = Cytovene Activated by viral TK Activated ACV is better (10 x) inhibitor of viral DNA polymerase than cell DNA polymeras

20、eExcellent anti-herpes drugChemotherapyACV acts in two ways: Competes with GTP Chain terminator Good anti-herpes drugTPPGPCPANormal DNA synthesisTPPGPCPAPAACGP-P-PTerminationACV acts in two ways: Competes with GTP Chain terminatorSelective: Virus phosphorylates drug Polymerase more sensitiveChemothe

21、rapyAdenine arabinoside (Ara-A)Problems : Severe side effects Resistant mutants (altered polymerase) Chromosome breaks (mutagenic) Tumorigenic in rats Teratogenic in rabbits InsolubleUse: topical applications in ocular herpes simplexChemotherapyAdenine arabinoside HSV encephalitis Neonatal herpes Di

22、sseminated herpes zoster Hepatitis BPoor in vivo efficacy:DEAMINATIONChemotherapyOther sugar modifications:AZTazidothymidineDDIdideoxyinosineDDCdideoxycytidineProdrugs：FamciclovirTaken orallyConverted byPatients metabolismHSV thymidine kinasePHost kinasePPAvailable as topical creamSmithKlein-Beecham

23、ChemotherapyRibavirin（病毒唑） Guanosine analog Non-competitive inhibitor of RNA polymerase in vitro Little effect on flu in vitro Often good in animals but poor in humans Aerosol use: respiratory syncytial virusChemotherapyMay inhibit RNA cap formationNNNHNH2NOCH3OCH2P PCH2OCH3PbaseMay induce mutations

24、 in RNA virusesChemotherapyViral Protein synthesis: No inhibitorsBindingFusionReverse transcriptionNuclear localizationUncoatingIntegrationTranscriptionSplicingRNA exportGenomic RNAmRNATranslationModificationBuddingAssemblyMaturationEndocytosisLysosomeChemotherapyProtein processing: Proteolysis Glyc

25、osylation ChemotherapyGAGIntegrasePolymeraseProteaseGAG/POL polyproteinChemotherapyGAGIntegrasePolymeraseProtease folds and cuts itself freeChemotherapyGAGIntegrasePolymeraseProtease cuts at a site between the integrase and polymeraseChemotherapyGAGIntegrasepolymeraseChemotherapySaquinavirChemothera

26、pySaquinavir: In HAART Viremia CD4+ cells Ritonavir: In HAART AIDS deaths 58%IndinavirNelfinavirHIV aspartyl protease inhibitorsChemotherapyIndinavir (Merke)INDINAVIR + AZT + 3TCNo detectable HIV by PCR20,000 - 11,000,000 RNA copies /ml 1 year No replication No resistanceChemotherapyRequires neurami

27、nidase to escape from cellRequires neuraminidase to penetrate mucusNeuraminidase inhibitorActive against Influenza A and Influenza BChemotherapyAfter neuraminidase inhibition, flu hemagglutinin binds to sialic acid on other virus particles: virus clumpsOR virus sticks to mucous in respiratory tractVirus hemagglutinin sticks new virus particle to sialic acid on cell surfaceVirus cannot escape from infected cellNeuraminidase of virus removes sialic acid from cell surface thereby releasing virusChemotherapyZanamivir - RelenzaNeuraminidase inhi