微生物感染与致病机制课件

1、第一篇 微生物的基本原理第 7 章 细菌的感染与免疫Microbial Infection and immunity 第一节 正常菌群第二节 微生态平衡与失调第三节 宿主的免疫防御机制第四节 感染的发生与发展第五节 医院内感染微生物感染与致病机制10/6/20221第一篇 微生物的基本原理第 7 章 细菌的感染与免疫基本概念细菌的感染(bacterial infection)或传染: 指细菌侵入宿主机体后，进行生长繁殖、释放毒性物质等引起不同程度的病理过程。致病菌或病原菌(pathogen)：能使宿主致病的细菌。非致病菌或非病原菌 (nonpathogenic bacterium, nonpa

2、thogen) 微生物感染与致病机制10/6/20222基本概念细菌的感染(bacterial infection)少数细菌总有致病性许多细菌具有潜在致病性大多细菌不具有致病性微生物感染与致病机制10/6/20223少数细菌总有致病性许多细菌具有潜在致病性大多细菌不具有致病性第一节 正常菌群与条件致病菌 人的体表和同外界相通的口腔、鼻咽腔、肠道、泌尿生殖道等腔道中都寄居着不同种类和数量的微生物。当人体免疫功能正常时，这些微生物对宿主无害，有些对人还有利，是为正常微生物群，通称正常菌群（normal flora)。微生物感染与致病机制10/6/20224第一节 正常菌群与条件致病菌 人的体表和同

3、外正常菌群的分布微生物感染与致病机制10/6/20225正常菌群的分布微生物感染与致病机制10/2/20225正常菌群与条件致病菌正常菌群分布及数量人体各部位正常细菌数量 微生物感染与致病机制10/6/20226正常菌群与条件致病菌正常菌群人体各部位正常细菌数量 微生物感微生物感染与致病机制10/6/20227微生物感染与致病机制10/2/20227正常菌群生理学意义： 1生物拮抗作屏障 2营养作用产营养, 合成维生素 3免疫作用 有免疫，SIgA 4抗衰老作用产生SOD，除废物 5. 抗肿瘤作用微生物感染与致病机制10/6/20228正常菌群生理学意义：微生物感染与致病机制10/2/2022

4、8占位性生物屏障作用微生物感染与致病机制10/6/20229占位性生物屏障作用微生物感染与致病机制10/2/20229生物膜(biofilm，BF)是指附着于有生命和无生命体表的有组织的共生的微生物群落。BF中含90以上的水分，其余是与微生物有关的组成,其中包括活菌、死菌、代谢产物、细菌分泌的大分子多聚物、吸附的营养物质、代谢产物和微生物的裂解产物。BF存在着各种生物大分子，如蛋白质、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂质和磷脂等。显微镜下显示，BF呈蘑菇状，形成水道。阴道内的微生物就是寄生在这层膜里，从中获得营养，逃避宿主的免疫排斥以及抗生素的杀伤。 微生物感染与致病机制10/6/202210生

5、物膜(biofilm，BF)是指附着于有生命和无生命体表的微生物感染与致病机制10/6/202211微生物感染与致病机制10/2/202211 条件致病菌(conditioned pathogen)：机体正常菌群与宿主间的平衡状态及正常菌群之间的平衡，在某些特定情况下被打破，使原来不致病的细菌成了致病菌。致病条件: 寄居部位的改变 免疫功能低下 菌群失调(dysbacteriosis) 菌群失调症或菌群交替症(microbial selection and substitution) 二重感染：金黄色葡萄球菌、白假丝酵母菌等二、 机会致病菌(opportunitistic pathogen)微

6、生物感染与致病机制10/6/202212 条件致病菌(conditioned pathog细菌方面机体方面正常菌群/非致病菌条件致病菌？寄生部位改变菌群失调免疫功能下降条件致病菌 opportunistic pathogen 微生物感染与致病机制10/6/202213细菌方面机体方面正常菌群/条件致病菌？寄生部位改变免疫功能下三、微生态平衡与失调微生态学(microecology)：是研究微生物与微生物、微生物与宿主、以及微生物和宿主与外界环境相互依存、相互制约的科学。其基本研究内容有微生态平衡（eubiosis)、微生态失调（dysbiosis)和生态调整（ microecological

7、adjustment )。 微生物感染与致病机制10/6/202214三、微生态平衡与失调微生态学(microecology)：是菌群失调（dysbacteriosis）正常菌群各菌种间的比例发生大幅度的变化为菌群失调 。如果引起宿主生理功能紊乱或病理损伤导致出现症状，则称为菌群失调症或菌群交替(microbial selection and substitution)。菌群失调时常导致二重感染或重叠感染（superinfection)。微生物感染与致病机制10/6/202215菌群失调（dysbacteriosis）正常菌群各菌种间的比影响微生态平衡的因素环境因素人体微生态平衡分 娩创 伤微

8、生物妊 娠年 龄月 经药 物激素手 术射线免 疫微生物感染与致病机制10/6/202216影响微生态平衡的因素环境人体分 娩创 伤微生物妊 娠年 龄月肠道的正常菌群健康青年粪便涂片健康壮年粪便涂片健康老年粪便涂片微生物感染与致病机制10/6/202217肠道的正常菌群健康青年健康壮年健康微生物感染与致病机制10/Probiotics定义是含活菌和(或)包括菌体组分及代谢产物的死菌的生物制品，经口或其他黏膜投入，旨在黏膜表面改善微生物与酶的平衡或刺激特异性与非特异性免疫。最近FAO对probiotics定义是：当摄入足够数量时能给宿主带来有益的、健康的影响的活的微生物。国内学者一般将probio

9、tics翻译为益生菌或微生态制剂。 微生物感染与致病机制10/6/202218Probiotics定义是含活菌和(或)包括菌体组分及代谢产Probiotics制剂的要求能够很好地粘附于局部上皮细胞；能够定居并繁殖，并形成正常、平衡的菌群；各种制剂中要含有足量的活菌，以保证每日的 最低摄入量，乳杆菌每日量不应少于108个活菌；能够阻止致病微生物的粘附；能产酸性物质、 H2O2、生物活性物质和细胞 素等物质，抑制致 病微生物的生长；安全，无副作用、无侵袭性和无致癌性。微生物感染与致病机制10/6/202219Probiotics制剂的要求能够很好地粘附于局部上皮细胞；致病性 （质）细菌引起疾病的能

10、力 毒力 virulence of bacteria （量）表示病原菌致病性的强弱程度半数致死量（L D50）半数感染量（I D50）第二节 细菌的致病作用微生物感染与致病机制10/6/202220致病性 侵袭力产毒性 毒力侵入数量侵入门径：呼吸道、消化道、皮肤伤口病原菌入侵、定居、繁殖、扩散细菌毒素一、细菌的致病机制 微生物感染与致病机制10/6/202221侵袭力产毒性 毒力侵入数量侵入门径：呼吸道、消化道、皮肤伤口一、细菌的毒力 侵袭力 invasiveness 毒素 toxins 微生物感染与致病机制10/6/202222一、细菌的毒力微生物感染与致病机制10/2/202222(一)、

11、侵袭力 (invasiveness)定义：指细菌突破宿主皮肤、粘膜生理屏障，进入 机体并在体内定植、繁殖和扩散的能力。 粘附因子(adhesive factor) 或粘附素(adhesin) 荚膜、微荚膜 (capsule and microcapsule) 侵袭性物质酶类及侵袭素(invasin)透明质酸酶 卵磷脂酶 胶原酶 链激酶 凝固酶 微生物感染与致病机制10/6/202223(一)、侵袭力 (invasiveness)定义：指细菌突破1. 粘附与定植（1）黏附现象： 微菌落： 生物膜：由细菌利用胞外多糖彼此吸附连接形成（2）黏附性结构物质： 黏附素：主要为细菌蛋白质的黏附性物质，可存

12、在与菌毛的顶端或次极端，在G-菌为外膜蛋白(OMP)，在G+菌为LTA、荚膜多糖。（3）黏附机制：配体与受体作用、静电吸引 （4）组织趋向性：细菌配体与宿主细胞受体的结合 是特异性的。微生物感染与致病机制10/6/2022241. 粘附与定植（1）黏附现象：微生物感染与致病机制10/粘附因子 adhesive factor菌毛：细菌通过菌毛与宿主细胞表面的菌毛受体结合，从而吸 附至宿主靶细胞并定植。主要存在于G-菌，如大肠埃希菌的定植因子抗原 (conolization factor antigen , CAF -)、淋病奈瑟菌菌毛等。非菌毛粘附素：多存在于革兰阳性菌，如金葡菌的LTA、A群链

13、球菌的LTA-M蛋白复合 物等。 微生物感染与致病机制10/6/202225粘附因子 adhesive factor菌毛：细菌通过菌毛与细菌的粘附微生物感染与致病机制10/6/202226细菌的粘附微生物感染与致病机制10/2/2022262.荚膜和微荚膜 capsule and microcapsule荚膜和微荚膜均具有抗吞噬、抗有害物质的杀伤和粘附作用，从而增强细菌的侵袭力。例如炭疽杆菌、肺炎链球菌荚膜；A群链球菌的M蛋白、伤寒沙门菌的Vi 抗原、大肠埃希菌的K抗原等都是构成微荚膜的组分。微生物感染与致病机制10/6/2022272.荚膜和微荚膜 capsule and microcap3

14、.侵袭性物质侵袭性酶类 (invasive enzymes) 葡萄球菌凝固酶、A群链球菌透明质酸酶 、链激 酶、DNA酶 等。侵袭素(invasin )： 在肠道杆菌中发现，如伤寒沙门菌、痢疾志贺菌、致病性大肠杆菌等。可通过存在于菌细胞表面的侵袭素入侵肠上皮细胞，并进一步扩散。 侵袭素由inv 基因编码产生。微生物感染与致病机制10/6/2022283.侵袭性物质侵袭性酶类 (invasive enzymes(二)、毒素 toxin是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、器官，干扰其生理功能。内毒素：是革兰阴性菌细胞壁中的脂多糖（LPS）组分，只有当细菌死亡裂解或用人

15、工方法破坏菌体后才释放出来。外毒素：由革兰阳性菌和部分革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放至菌体外的毒性蛋白质。微生物感染与致病机制10/6/202229(二)、毒素 toxin是细菌在生长繁殖中产生和释放的毒性成外毒素特征： 蛋白质毒性作用强 选择性强理化稳定性差 抗原性强 1. 外 毒 素 exotoxin活性单位结合单位AB微生物感染与致病机制10/6/202230外毒素特征： 1. 外 毒 素 exotoxin活性单位结根据外毒素对靶细胞的亲和性和作用机制的不同可分为三大类神经毒素(neurotoxins) ：破伤风痉挛毒素、肉毒毒素细胞毒素(cytotoxins)：白喉毒素、葡萄球菌表皮剥

16、脱毒素、葡萄球菌毒性休克综合征毒素、A群链球菌致热外毒素肠毒素(enterotoxins)：霍乱肠毒素、ETEC肠毒素、产气荚膜梭菌肠毒素、葡萄球菌肠毒素微生物感染与致病机制10/6/202231根据外毒素对靶细胞的亲和性和作用机制的不同可分为三大类神经 类毒素（无毒抗原）外毒素（极毒抗原）抗毒素（抗毒抗体）免疫动物脱毒0.3-0.4%甲醛外毒素抗原性类毒素(toxoid)：外毒素受甲醛作用可使其蛋白活性灭活而不影响结合蛋白的抗原性。抗毒素(antitoxin)：外毒素刺激机体产生的中和抗体。微生物感染与致病机制10/6/202232 类毒素外毒素抗毒素免疫动物脱毒0.3-0.4%甲醛外毒素抗

17、2. 内毒素 endotoxin 特性 主要由革兰阴性菌产生。 化学组分是脂多糖(LPS)、理化稳定性。 毒性作用较弱，无选择性，无组织特异性。 抗原性弱，不能人工处理为类毒素。败血症的皮肤表现微生物感染与致病机制10/6/2022332. 内毒素 endotoxin 特性败血症的皮肤表现内毒素的生物学作用：致热反应 pyogenicity：白细胞反应：血循环中进入内毒素时，中性粒 细胞先急剧减少，后增多。Shwartzman 现象:局部 DIC(disseminated intravascular coagulation )全身微生物感染与致病机制10/6/202234内毒素的生物学作用：微

18、生物感染与致病机制10/2/20223内毒素血症与休克：当血液中有大量革兰阴性菌生长繁殖时，或病灶中的细菌释放大量内毒素进入血循环时，宿主机体可出现内毒素血症（endotoxemia）。可引起微循环衰竭和低血压为特征的内毒素休克。小剂量内毒素有免疫调节作用：激活巨噬细胞产生多种细胞因子和B细胞产生多克隆抗体，增强非特异性免疫功能。微生物感染与致病机制10/6/202235内毒素血症与休克：当血液中有大量革兰阴性菌生长繁殖时，或病白喉霍乱破伤风梭菌引起的肌肉痉挛微生物感染与致病机制10/6/202236白喉霍乱破伤风梭菌引起的肌肉痉挛微生物感染与致病机制10/2G-菌崩解和内毒素释放过程演示微生

19、物感染与致病机制10/6/202237G-菌崩解和内毒素释放过程演示微生物感染与致病机制10/2/外毒素与内毒素的对比区别外 毒 素内 毒 素来源G+菌与部分G-G-菌存在部位分泌到菌外，少数是崩解释出细胞壁组分，菌裂解后释出化学成分蛋白质脂多糖稳定性6080，30分钟 160，24小时 作用方式与受体结合刺激细胞分泌细胞因子、血管活性物质毒性作用强，对组织器官有选择性，引起特殊临床表现较弱，引起发热、白细胞增多、微循环障碍、休克、DIC抗原性强，刺激机体产生抗毒素；脱毒形成类毒素弱，抗体作用弱微生物感染与致病机制10/6/202238外毒素与内毒素的对比区别外 毒 素内 毒 素来源G+菌与部

20、分(三) 超抗原与疾病由细菌、病毒、支原体产生的具有直接激活免疫反应的毒素蛋白，表现为产生大量的T细胞和细胞因子。超抗原有三个基本特征： (1) 激活具有特异性受体(TCR)V的T细胞； (2) 不需要抗原递呈细胞的胞内加工； (3) 可以同时与T细胞受体和抗原递呈细胞表面的 MHC-类分子的外侧结合，分别诱导抗原递 呈细胞和T细胞发生反应。微生物感染与致病机制10/6/202239(三) 超抗原与疾病由细菌、病毒、支原体产生的具有直接激活免第四节 感染的发生与发展 (1) 局部扩散 局部表层扩散 局部深层扩散(2) 全身扩散 主要是进入血流扩散，还有通过淋巴、神经扩散。微生物感染与致病机制1

21、0/6/202240第四节 感染的发生与发展 (1) 局部扩散微生物感染与致二、细菌性感染的传播 （一）感染的来源外源性感染（exogenous infection）来源于宿主体外。病人和带菌者：传染病恢复期仍排菌者以及携带有某些致病菌但未出现临床症状的健康人。病畜和带菌动物：人畜共患病内源性感染（endogenous infection）来源于宿主体内或体表大多为正常菌群，少数为致病菌。微生物感染与致病机制10/6/202241二、细菌性感染的传播 （一）感染的来源微生物感染与致病机2. 传播途径途 径 方 式 疾 病 呼吸道气溶胶，飞沫吸入肺结核、百日咳消化道粪-口方式，食入伤寒、食物中毒

22、泌尿生殖道性接触，粘膜损伤STD、淋病、梅毒创伤性感染皮肤、粘膜创伤皮肤感染，破伤风血液输血、注射、针刺细菌败血症、AIDS媒介昆虫密切接触、叮咬鼠疫，沙门菌病多途径消化、呼吸、创伤结核、炭疸杆菌微生物感染与致病机制10/6/2022422. 传播途径途 径 方 式不感染隐性感染(inapparent infection)：当宿主体的抗感染免疫力较强，或侵入的病菌数量不多、毒力较弱，感染后对机体损害较轻，不出现或出现不明显的临床症状，或称亚临床感染。 特点：机体获得足够的特异免疫力（传染源）潜伏感染(latent infection)：当宿主体与致病菌在相互作用过程中暂时处于平衡状态时，病菌潜

23、伏在病灶内或某些特殊组织中，一般不出现在血液、分泌物或排泄物中。一旦机体免疫力下降，则潜伏的致病菌大量繁殖，使病复发。结核分枝杆菌三、细菌的感染类型微生物感染与致病机制10/6/202243不感染三、细菌的感染类型微生物感染与致病机制10/2/202显性感染apparent infection ( 传染病) 宿主细胞受到不同程度的损害，生理功能发生改变，并出现一系列的临床症状和体征 1急性感染(acute infection)：数日到数周 2慢性感染(chronic infection)：数月到数年 1 局部感染（local infection） 2 全身感染（generalized infe

24、ction； systemic infection） 微生物感染与致病机制10/6/202244显性感染apparent infection ( 传染毒血症（toxemia）： 致病菌侵入宿主体后，只在机体局部生长繁殖，病菌不进入血循环，但其产生的外毒素入血。外毒素经血到达易感的组织和细胞，引起特殊的毒性症状。例如白喉、破伤风等。内毒素血症（endotoxemia）: 革兰阴性菌侵入血流，并在其中大量繁殖、崩解后释放出大量内毒素；也可由病灶内大量革兰阴性菌死亡、释放的内毒素入血所致。微生物感染与致病机制10/6/202245毒血症（toxemia）：微生物感染与致病机制10/2/20菌血症(b

25、acteremia)：致病菌由局部侵入血流，但未在血流中生长繁殖，只是短暂的一过性通过血循环到达体内适宜部位后再进行繁殖而致病。例如伤寒早期。败血症(septicemia)：致病菌侵入血流后，在其中大量繁殖并产生毒性产物，引起全身性中毒症状。鼠疫耶氏菌、炭疽芽胞杆菌等。脓毒血症(pyemia)：化脓性病菌侵入血流后，在其中大量繁殖，并通过血流扩散至宿主体的其他组织或器官，产生新的化脓性病灶。例如金黄色葡萄球菌的脓毒血症，常导致多发性肝脓肿、皮下脓肿和肾脓肿等。微生物感染与致病机制10/6/202246菌血症(bacteremia)：致病菌由局部侵入血流，但未在带菌状态 有时致病菌在显性或隐性感

26、染后并未立即消失，在体内继续留存一定时间，与机体免疫力处于相对平衡状态。 宿主-带菌者（carrier）,重要的传染源微生物感染与致病机制10/6/202247带菌状态 有时致病菌在显性或隐性感染后并未立即消失，在体内第五节 医院内获得性感染 指病人在住院期间发生的感染，通称医院内感染(nosocomial infection) 或医院获得性感染 (hospital acquired infection)。 内源性感染(endogenous infection)，或称自身感 染，由病人自己体内正常菌群引起的感染； 交叉感染(cross infection)，由医院内病人或医 务人员直接或间接传

27、播引起的感染； 医源性感染(nosocomial infection)，在治疗、 诊断或预防过程中，因所用器械、药物等消毒 不严而造成的感染。微生物感染与致病机制10/6/202248第五节 医院内获得性感染 指病人在住院期间发生的感染医院感染（hospital infection）由医院的病原生物或其毒素导致的局部或全身感染性疾病感染对象一切在医院活动的人群，包括患者、患者陪护人员、医院职工微生物感染与致病机制10/6/202249医院感染（hospital infection）由医院的病原医院感染的特点感染类型：以内源性感染为主医院感染微生物 条件致病微生物：铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌、金

28、黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌及大肠埃希菌等常具有耐药性甚至多重耐药感染对象婴儿和老年人为主主要传播途径空气传播接触传播微生物感染与致病机制10/6/202250医院感染的特点感染类型：以内源性感染为主微生物感染与致病机制微生物感染与致病机制10/6/202251微生物感染与致病机制10/2/202251微生物感染与致病机制10/6/202252微生物感染与致病机制10/2/202252微生物感染与致病机制10/6/202253微生物感染与致病机制10/2/202253医院感染的控制消毒灭菌和无菌操作隔离（isolation）监测 抗生素的合理使用建立医院感染控制机构和法规 微生物感染与致病机制10/6/202254医院感染的控制消毒灭菌和无菌操作微生物感染与致病机制10/社区感染的控制社区感染的监测与控制 计划免疫微生物感染与致病机制10/6/202255社区