病原生物学与免疫学课程细菌的致病性与感染教学课件

细菌的致病性与感染授课人：XXX病原生物学与免疫学教学课件细菌的致病性是指细菌引起疾病的性能。细菌的感染是指细菌侵入机体后，与机体防御功能相互作用引起的不同程度的病理过程。细菌能否侵入机体引起感染，取决于细菌的致病性及机体的抗感染免疫力。一般在机体免疫力低下时，细菌可引起感染。目录/CONTENTS01细菌的致病性02细菌的感染第一节细菌的致病性细菌的毒力细菌侵入的数量细菌侵入的途径细菌的致病性是对特定宿主而言的，有的细菌只对人有致病性，有的只对某些动物有致病性，有的对人和动物均有致病性。不同的细菌对宿主可引起不同的病理变化及不同的疾病，例如结核分枝杆菌引起结核，痢疾志贺菌引起细菌性痢疾。病原菌侵入机体引起疾病，与细菌的毒力、侵入的数量、侵入途径及机体的免疫力、环境因素等密切相关。.细菌的毒力（virulence）是指细菌致病力的强弱程度。毒力的强弱常用半数致死量（medianlethaldose，LD50）或半数感染量（medianinfectivedose，ID50）表示，即在规定时间内，通过一定的感染途径，能使一定体重或年龄的某种试验动物半数死亡或半数感染所需的最小细菌量或毒素量。构成细菌毒力的要素主要包括侵袭力和毒素。一、细菌的毒力（一）侵袭力侵袭力（invasiveness）是指病原菌突破宿主防御功能，在宿主体内定植、繁殖及扩散的能力。侵袭力与细菌菌体表面结构和侵袭性酶有关。一、细菌的毒力（1）黏附素黏附素是细菌表面与黏附相关的蛋白质，可分为菌毛黏附素和非菌毛黏附素。革兰氏阴性菌的黏附素通常为菌毛，如肠道中伤寒沙门菌、痢疾志贺菌等；革兰氏阳性菌的黏附素是菌体表面的毛发样突起物，如A群链球菌的脂磷壁酸。1．菌体表面结构一、细菌的毒力（1）黏附素细菌引起感染首先需要黏附在宿主的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等黏膜上皮细胞上，才能避免被呼吸道的纤毛摆动、肠道蠕动及尿液的冲刷等机制所清除，继而在局部繁殖，产生毒素或继续侵入其他组织引起感染。1．菌体表面结构一、细菌的毒力（2）荚膜和微荚膜细菌的荚膜具有抗吞噬和抵抗体液中杀菌物质的作用，有利于病原菌在宿主体内迅速繁殖，引起疾病。此外，金黄色葡萄球菌的A蛋白、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抗原等位于细菌细胞壁外层的结构，统称为微荚膜，其功能与荚膜相同。1．菌体表面结构一、细菌的毒力许多致病菌在代谢过程中能产生胞外酶，有利于细菌在体内繁殖和扩散，这些胞外酶称为侵袭性酶。如致病性葡萄球菌产生血浆凝固酶，能使纤维蛋白原变为纤维蛋白，沉积在菌体表面及病灶周围，保护细菌不被吞噬，有利于细菌在局部繁殖；乙型溶血性链球菌产生透明质酸，能溶解破坏机体结缔组织中的透明质酸，有利于细菌向周围扩散，故又称为扩散因子；淋病奈瑟菌、脑膜炎奈瑟菌等可产生水解IgA的蛋白酶，使黏膜局部的SIgA失去防御功能。2．侵袭性酶一、细菌的毒力（二）毒素某些细菌在代谢过程中合成的毒性产物称为毒素（toxin）。按来源、性质和作用等的不同，可分为外毒素和内毒素两类。一、细菌的毒力外毒素是细菌在代谢过程中产生并分泌到菌体细胞外的毒性物质，主要由革兰氏阳性菌和部分革兰氏阴性菌产生。如革兰氏阳性菌中的破伤风梭菌、肉毒梭菌、白喉棒状杆菌等，以及革兰氏阴性菌中的产毒性大肠埃希菌、霍乱弧菌、痢疾志贺菌等，均能产生外毒素。大多数外毒素在细菌细胞内合成并分泌到菌体细胞外，但也有少数外毒素存在于菌体内，只有当菌体裂解后才释放出来，如痢疾志贺菌的外毒素。1．外毒素一、细菌的毒力外毒素的主要特征如下：（1）化学成分大多数外毒素的化学成分是蛋白质，由A、B两个亚单位组成。A亚单位是活性单位，决定毒性效应；B亚单位是结合单位，无毒性，能与宿主靶细胞表面的特异受体结合，介导A亚单位进入靶细胞。1．外毒素一、细菌的毒力（2）稳定性大多数外毒素对理化因素不稳定，易被酸和热等理化因素破坏，如破伤风痉挛毒素加热至60℃维持20分钟即可被破坏。1．外毒素一、细菌的毒力（3）毒性作用外毒素毒性作用强。如1mg肉毒毒素可杀死2亿只小白鼠，是目前已知毒性最强的物质。外毒素对组织器官有选择性毒害作用，可引起特殊的临床表现。如破伤风痉挛毒素能与中枢神经系统的抑制性神经细胞突触前膜结合，阻断抑制性介质释放，引起骨骼肌强直性痉挛。1．外毒素一、细菌的毒力（4）免疫原性外毒素的免疫原性强，可刺激机体产生相应的抗毒素。外毒素经0.3%～0.4%甲醛作用后脱去毒性，但仍保留免疫原性，从而制成类毒素。类毒素注入机体后，可刺激机体产生抗毒素，故可将类毒素用于预防接种。1．外毒素一、细菌的毒力根据外毒素对宿主细胞的亲和性及作用机制不同，可将其分为神经毒素、细胞毒素、肠毒素三大类，其作用机制见下表。类型外毒素产生的细菌作用机制主要表现神经毒素痉挛毒素破伤风梭菌阻断抑制性神经递质的

释放骨骼肌强直性痉挛肉毒毒素肉毒梭菌抑制胆碱能运动神经释放乙酰胆碱肌肉松弛性麻痹细胞毒素白喉毒素白喉棒状杆菌抑制细胞蛋白质的合成心肌损伤、外周神经麻痹致热外毒素A群链球菌破坏毛细血管内皮细胞皮疹肠毒素肠毒素霍乱弧菌激活腺苷酸环化酶，提高cAMP水平呕吐、腹泻

产肠毒素型大肠埃希菌不耐热肠毒素同霍乱肠毒素；耐热肠毒素使细胞内cGMP水平提高呕吐、腹泻

产气荚膜梭菌同霍乱肠毒素呕吐、腹泻一、细菌的毒力内毒素（endotoxin）是革兰氏阴性菌细胞壁中的脂多糖成分，细菌裂解后才释放出来。除一般细菌外，螺旋体、衣原体、立克次氏体等细胞壁中也含有内毒素样物质，具有内毒素的活性。2．内毒素一、细菌的毒力（1）化学成分

内毒素的化学成分为脂多糖，由特异性多糖、非特异性核心多糖和脂质A三部分组成。脂质A是内毒素的主要毒性成分。（2）稳定性

内毒素耐热，一般需加热到160℃维持2～4小时，或用强碱、强酸或强氧化剂煮沸30分钟才能被破坏。2．内毒素一、细菌的毒力（3）免疫原性内毒素的免疫原性较弱，虽可刺激机体产生特异性抗体，但不能中和内毒素的毒性作用。此外，内毒素也不能用甲醛脱毒形成类毒素。（4）毒性作用内毒素的毒性作用较弱，对组织细胞的选择性不强，不同细菌产生的内毒素的主要毒性成分脂质A结构相似，因此，由不同革兰氏阴性菌引起的感染其临床表现大致相同。2．内毒素一、细菌的毒力其毒性作用主要包括：①发热反应：极微量（1～5ng/kg）内毒素入血即可引起发热反应。其主要机制是内毒素可刺激单核巨噬细胞等，使之产生IL-1、IL-6、TNF-α等内源性致热原，再作用于下丘脑体温调节中枢，即可导致体温升高。2．内毒素一、细菌的毒力②白细胞反应：当内毒素进入血液后，能促使白细胞黏附于毛细血管壁，从而使血循环中白细胞数减少。数小时后，内毒素诱生的中性粒细胞释放因子刺激骨髓，使之释放中性粒细胞进入血液，导致白细胞数量急剧增多。2．内毒素一、细菌的毒力③内毒素血症与内毒素休克：当血液中有大量革兰氏阴性菌存在或感染部位的细菌释放大量内毒素入血时，可导致内毒素血症。内毒素可作用于血小板、白细胞、补体系统、激肽系统等，诱生多种细胞因子及组胺、5-羟色胺等血管活性物质，使小血管功能紊乱造成微循环障碍，表现为组织器官有效循环血量灌注不足、缺氧、酸中毒、低血压等，从而导致休克。2．内毒素一、细菌的毒力④弥散性血管内凝血（DIC）：高浓度的内毒素活化凝血系统，使血液凝固，广泛性血管内凝血致使大量凝血因子消耗，引起广泛性出血，最后导致DIC。DIC常引起皮肤和黏膜出血、渗血及内脏广泛出血，严重者可致死亡。2．内毒素一、细菌的毒力细菌外毒素与内毒素的主要区别见下表。区别外毒素内毒素来源革兰氏阳性菌和部分革兰氏阴性菌分泌或溶解后释放革兰氏阴性菌细胞壁组成成分，菌体裂解后释放化学成分蛋白质脂多糖稳定性不稳定，60～80℃，30分钟被破坏稳定，160℃，2～4小时被破坏免疫原性强，易刺激机体产生抗毒素；甲醛处理后脱毒形成类毒素较弱，刺激机体产生中和抗体，但作用弱；甲醛处理后不能形成类毒素毒性作用毒性强，对组织器官有选择性毒害作用，引起特殊临床症状毒性较弱，各种细菌产生的内毒素毒性反应大致相同，引起发热、白细胞变化、微循环障碍、内毒素休克、DIC等一、细菌的毒力.病原菌感染机体，除需具备一定的毒力外，还要有足够的数量才能引起疾病。一般情况下，细菌毒力愈强，引起感染所需菌数愈少；反之所需菌数愈多。如毒力强的鼠疫耶尔森菌，只需几个细菌侵入机体就可引起鼠疫；而毒力弱的肠炎沙门菌则需摄入数亿个才能引起急性胃肠炎。二、细菌侵入的数量.病原菌要引起特定的感染，除具有一定的毒力和足够的数量外，还必须通过适当的途径。如痢疾志贺菌必须经口侵入肠道繁殖才能引起痢疾；破伤风梭菌必须侵入窄而深的伤口才能引起破伤风。有些病原菌可经多种途径传染，如结核分枝杆菌除可经呼吸道传播引起肺结核外，还可经消化道传播引起肠结核，经皮肤感染引起皮肤结核等。三、细菌侵入的途径第二节细菌的感染外源性感染与内源性感染社会感染与医院感染根据引起感染的病原菌的来源不同，可将感染分为外源性感染与内源性感染。根据感染发生的场所不同，可将感染分为社会感染和医院感染。无论何种感染均可表现为若干类型。概述.（一）外源性感染病原体来源于宿主体外的感染称为外源性感染。外源性感染的传染源有患者、带菌者、患病或带菌动物。这些传染源中的病原菌可通过不同途径和方式进入宿主体内，如呼吸道、消化道、皮肤黏膜、血液等途径，也可通过医学节肢动物及性传播等方式侵入机体。一、外源性感染与内源性感染.（二）内源性感染内源性感染主要是指来自体内的正常菌群引起的感染及某些曾感染过而潜伏下来的病原体的再次感染。引起内源性感染的细菌多为条件致病菌。当机体长期大量使用广谱抗生素或因某种原因使机体免疫力下降时，常发生内源性感染，如老年人、晚期癌症患者、艾滋病患者、器官移植使用免疫抑制剂者等均易发生内源性感染。一、外源性感染与内源性感染.社会感染是指在医院外发生的一切感染。社会感染受自然因素和社会因素的影响。二、社会感染与医院感染.医院感染（hospitalinfection）主要是指住院患者在医院内发生的感染，包括在住院期间发生的感染及在医院内获得出院后发生的感染，但不包括患者入院前已发生的感染或入院时已处于潜伏期的感染。医院工作人员在医院内发生的感染也属于医院感染。广义上讲，医院感染的对象是指一切在医院活动的人群，包括住院和门诊患者、陪护人员、探视人员及医院工作人员等。二、社会感染与医院感染（一）医院感染的常见病原体引起医院感染的病原体种类很多，包括细菌、支原体、衣原体、病菌、真菌等，引起医院感染的常见病原微生物见表。种类常见微生物革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌、链球菌、肠球菌、结核分枝杆菌等革兰氏阴性菌大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、克雷伯菌、流感嗜血杆菌、沙门菌、志贺菌、肠杆菌、沙雷菌、变形杆菌等病毒肝炎病毒、流感病毒、单纯疱疹病毒、麻疹病毒、轮状病毒、HIV等真菌白假丝酵母菌、荚膜组织胞浆菌、球孢子菌、隐球菌、肺孢子菌等寄生虫弓形虫、隐孢子虫等二、社会感染与医院感染1．易感人群增加住院人群中慢性疾病患者、恶性疾病患者、危重症患者、婴儿及老年患者所占比例增加，这些患者对病原体感染的抵抗力低。2．侵入性诊治手段增多侵入性诊治手段如采血针、内镜、气管插管、吸入装置、脏器移植等，不仅可以把外界的微生物导入体内，而且损伤机体的防御屏障，使病原体容易侵入机体。（二）医院感染的危险因素二、社会感染与医院感染3．免疫抑制剂的大量使用因治疗需要，长期大量使用免疫抑制剂，导致患者免疫功能下降成为易感者。4．抗生素的使用不当治疗过程中多种抗生素的应用或抗生素的长期大量使用，使患者体内正常菌群失调，耐药菌株增加，致使病程延长，感染机会增多。（二）医院感染的危险因素二、社会感染与医院感染5．医院管理不到位医院规章制度不健全，医务人员不能严格执行无菌操作技术和消毒隔离制度；缺乏对消毒灭菌效果的有效监测；医院环境污染严重等。（二）医院感染的危险因素二、社会感染与医院感染1．健全和完善相关规章制度并严格执行与医院感染相关的规章制度主要包括无菌技术操作规程、消毒隔离制度及探视制度等。医务人员应严格执行规章制度，提高对医院感染的认识，增强对患者的责任心。（三）医院感染的预防二、社会感染与医院感染2．做好消毒灭菌工作消毒与灭菌是控制医院感染的一项有效措施。在医院的常规诊疗中，必须做好医院消毒工作，严格执行无菌操作技术，加强对消毒灭菌效果的有效监测。（三）医院感染的预防二、社会感染与医院感染3．采取合理的诊断治疗方法合理使用抗生素，减少耐药菌株的产生；应用免疫抑制剂治疗时应采取相应的保护措施；对于侵入性的诊断治疗器械应做好消毒灭菌工作。（三）医院感染的预防二、社会感染与医院感染.感染的发生和发展是机体与病原菌在一定条件下相互作用的复杂过程。根据双方力量的对比，可出现不同的感染类型及临床表现。三、感染的类型若机体免疫力强，或入侵的病原菌毒力弱或数量不足，或侵入的部位不适宜，病原菌可被机体的免疫系统消灭，不发生感染。（一）不感染二、社会感染与医院感染当机体免疫力较强，或侵入的病原菌数量较少、毒力较弱时，细菌感染对机体造成的病理损害较轻微，不出现或出现不明显的临床症状时，称隐性感染或亚临床感染。隐性感染后机体可产生特异性免疫力，防御同种病原菌再次感染。在传染病流行过程中，隐性感染者一般约占感染人群的90%以上。（二）隐性感染二、社会感染与医院感染当机体与病原菌在相互作用过程中暂时处于平衡状态时，病原菌潜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。但当机体免疫功能下降时，潜伏的病原菌大量繁殖引发疾病。（三）潜伏感染二、社会感染与医院感染当机体的抗感染免疫力较弱，或侵入的病原菌数量多、毒力强时，机体组织细胞受损、生理功能发生改变，并出现临床症状或体征时，为显性感染。（四）显性感染二、社会感染与医院感染1．根据病情缓急不同分为急性感染和慢性感染（1）急性感染急性感染发病突然，病程较短，一般为数日至数周，病愈后，病原菌从宿主体内消失。如肺炎链球菌、霍乱弧菌等引起的感染。（2）慢性感染慢性感染发病缓慢，病程长，可持续数月至数年。胞内菌引起的感染多为慢性感染，如结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌等引起的感染。（四）显性感染二、社会感染与医院感染2．根据感染部位不同分为局部感染和全身感染（1）局部感染病原菌侵入机体后仅局限于某一部位生长繁殖，引起局部病变，如化脓性球菌引起的疖、痈等。（2）全身感染病原菌侵入机体后，病原菌或其毒性代谢产物向全身扩散引起全身症状。常见以下几种情况：（四）显性感染二、社会感染与医院感染①毒血症（toxemia）：病原菌在宿主机体的局部组织生长繁殖，不进入血液，但其产生的外毒素进入血液，并损伤易感的组织和细胞，导致特殊的毒性症状，如白喉、破伤风等。②内毒素血症（endotoxemia）：革兰氏阴性菌侵入血液，在其中大量繁殖，崩解后释放出大量内毒素，或病灶中的细菌死亡后释放的内毒素进入血液，引起内毒素血症。（四）显性感染二