病原毒素对组织细胞的作用分析.ppt

1、病原菌毒素对组织细胞的作用,1,内容提要,内毒素的结构、生物学活性和在体内的分布 机体对内毒素的反应 内毒素受体和细胞内的信号转导 宿主对革兰氏阳性菌及其毒素的反应,2020/8/3,2,2020/8/3,3,G-的外膜的结构和功能,不对称双层。LPS位于外层，数量多，覆盖面广 细菌对外环境的变化起反应和营养转运 阻止毒性成份的进入 LPS的完整性是细菌存活的基础 LPS是抗体、免疫抑制剂和药物攻击的靶点,2020/8/3,4,研究表明,LPS引起G-严重感染和全身炎症反应毒性 高活性免疫调节剂, 促使宿主对病毒和细菌感染的非特异性抵抗 对人类主要是毒性和致热作用,2020/8/3,5,202

2、0/8/3,6,2020/8/3,7,内毒素的结构和生物活性,O 链 重要的抗原，宿主体内存活，抗生素的靶 核心区 外核心区： 己糖区 内核心区： 庚糖区，对细菌起存活作用 类脂体A 与LBP或细胞膜的受体识别分子特异结合 通过受体介导机制活化细胞,2020/8/3,8,2020/8/3,9,内毒素的吸收和分布,来源: 外源性：LPS或G-菌 内源性: 肠道或炎症感染灶 吸收: 肠道 门静脉 肝脏 枯否细胞清 除; 肝、脾的巨噬细胞摄取快 分布: 在肝脾迅速升高,后从巨噬细胞缓慢排 出, 粪尿排出慢,2020/8/3,10,机体对内毒素的反应,宿主反应 发热、全身酸中毒、底物和氧利用紊乱、代谢

3、异常、白细胞增多、高血糖、低血压、血管阻力下降、心输出量增加 可诱导髓样/非髓样细胞表达细胞因子、粘附蛋白和酶产生过多的炎症介质 有利： 增强免疫反应 不利： 机体的功能紊乱和加重疾病的发展,2020/8/3,11,LPS/APP-1,急性期反应蛋白 a1酸性糖蛋白、a1抗胰蛋白酶、a1抗糜蛋白酶 a1巨球蛋白、C反应蛋白、补体成分C3、因子B 白蛋白和铁传递蛋白为负APP 多数具防御功能，少数参与发病过程,2020/8/3,12,LPS/APP-2,APP的产生 LPS刺激单核巨噬细胞 - 诱导IL-1、IL-6、TNF - 激活NF-KB，调控APP基因表达 - IL-1、IL-6 促使下

4、丘脑和垂体释放ACTH-GS - 协同肝细胞合成APP,2020/8/3,13,机体反应/补体活化,机体高反应 - 干扰素 IL-6 内毒素 补体活化 - O抗原多糖与补体C3b 旁路激活途径 - C1q 经典激活途径 - C3b、C5a 过敏毒素,2020/8/3,14,内毒素对细胞的激活,单核/巨噬细胞 巨噬细胞及其继发产物介导了LPS的效应 变形、吞噬和杀菌、释放促炎细胞因子* （TNF、IL-1、IL-6、IL-8) 内源性抗炎介质(抑制因子、受体拮抗剂） 介质间的反馈调节* （NO、PGE2）抑制巨噬细胞产生致炎介质TNF,2020/8/3,15,内毒素对细胞的激活,血管内皮细胞 L

5、PS促凝血、促炎活性活化，因TNF和IL-1而增强 局部促凝血活性增强 （TF表达、血栓调理素下调和纤溶活性下降） LPS诱导VEC表面粘附分子ICAM-1、VCAM-1表达 VEC也产生促炎因子（TNF、IL-1、IL-6、IL-8） VEC分泌NO，促使血管平滑肌舒张，参与低血压发展,2020/8/3,16,内毒素对细胞的激活,多形核白细胞（PMN） LPS增强趋化、粘附、吞噬和杀菌能力 LPS介导氧化代谢和氧自由基的释放 LPS导致PMN向局部组织或全身脱颗粒，毒性酶释放 B淋巴细胞 增殖、分化和免疫球蛋白的分泌 （IgM),2020/8/3,17,NF-KB与炎症反应,NF-KB参与炎

6、症反应的调控 控制炎症细胞与炎症反应密切相关细胞因子基因的表达 联系炎症细胞受到炎症因子刺激后发生应激反应信号传导通路的关键环节 NF-KB活性与疾病严重程度及预后相关 - 内毒素激活NF-KB增强TNF和IL-1的转录和释放 - TNF和IL-1反过来激活NF-KB，放大炎症信号,2020/8/3,18,内毒素-1,内毒素耐受 外周血单核或巨噬细胞预先受到小剂量内毒素刺激 再以大剂量刺激，其反应性明显下降 细胞因子基因表达受抑制，分泌减少 耐受细胞产生的细胞因子和炎症介质选择性减少,2020/8/3,19,内毒素-2,耐受的机制 - 受体后机制决定。 NF-KB复合物的成分改变 耐受细胞NF

7、-KB核转位以P50同源二聚体为主 - 抑制细胞因子基因被激活 抑制NF-KB活化的机制 - 上调P50基因表达和蛋白的过度表达 - 促进P50二聚体的产生 - P50二聚体竞争性结合目的基因的NF-KB结合位点,2020/8/3,20,内毒素-3,热休克蛋白的保护作用 - 热休克抑制NF-kB向核内转移，抑制 iNOS 基因启动子的活化 花生四烯酸代谢产物的作用 - PGE2 PGI2 G蛋白 cAMP LPS耐受 TNF,2020/8/3,21,内毒素受体和细胞内信号转导,内毒素受体 - CD14 是LPS或LPS-LBP复合物的受体 - CD14借助于GPI结构锚定在细胞外膜上 - 髓样

8、细胞表达锚定糖蛋白mCD14 - LBP在增强LPS与mCD14结合中起关键作用 - LPS依赖于sCD14,直接激活或损伤(上)内皮细胞 - LBP催化LPS-sCD14复合物的形成,2020/8/3,22,2020/8/3,23,细菌性通透性升高蛋白(BPI),与LBP的完整结构相似 与LPS的亲和性与LBP类似，结合活性更高 不能促进LPS与CD14的相互作用,2020/8/3,24,2020/8/3,25,内毒素受体（CD14）的功能,两个独立功能区 - 能与LPS结合 - 介导LPS-CD14复合物与多分子受体复合 物相互作用，信号转导需其它蛋白的参与 介导细胞快速摄入LPS,202

9、0/8/3,26,2020/8/3,27,其他内毒素受体,Toll-like receptor, TLR - TLR4可活化NF-KB，AP-1 - 使被转染的细胞合成及释放细胞因子 淋巴样和髓样细胞膜上一种73KD蛋白 髓样细胞膜上的两种清道夫受体 白细胞整合素CD11-CD18 补体受体CR3和CR4,2020/8/3,28,对抗内毒素的策略,与LPS结合，如抗LPS抗体和结合蛋白BPI 与LBP结合并抑制它与LPS结合，如抗LBP抗体 阻断单一的LPS受体，如抗CD14抗体 无毒或模拟的LPS阻断复式LPS受体 阻断LPS信号转导通路，如TPK抑制剂,2020/8/3,29,2020/8

10、/3,30,蛋白磷酸化和基因转录调控,丝裂素活化蛋白激酶（MAPKs) - 细胞外信号调节激酶 ERK - C-Jun 氨基端或应激活化蛋白激酶 JNK - ERK5 - p38 MAPK 要求丝/苏和酪氨酸双磷酸化才能激活酶 LPS激活细胞内的激酶级联反应涉及MAPK 家族成员： ERK1、ERK2和p38,2020/8/3,31,MAPK通路-1,LPS处理单核巨噬细胞使多种蛋白酪氨酸磷酸化升高 MAPK或TPK抑制剂可阻断LPS诱导的同类酪氨酸磷酸化 P38和ERK1的酪氨酸磷酸化参与LPS-sCD14复合物激活EC信号转导 抗CD14单抗可阻断低剂量LPS诱导的酪氨酸磷酸化,2020/

11、8/3,32,MAPK通路-2,LPS诱导TNF基因表达中丝/苏氨酸磷酸化的重要作用 LPS刺激单核/巨噬细胞可激活丝/苏MAPK家族各成员，MAPK1-2、P38和人类同源物CSBP1-2 CSBP1-2的抑制剂可抑制TNFmRNA翻译 丝/苏磷酸酶1和2A可作用于转录和转录后水平，刺激单核细胞释放TNF,2020/8/3,33,TPK和MAPK / LPS参与细胞信号转导,2020/8/3,34,LPS或LPS-CD14复合物 + 跨膜受体 跨膜受体蛋白胞浆区段磷酸化/或去磷酸化，脂类递质的形成 GTP酶通过接合蛋白在胞浆膜内侧聚集 多个蛋白激酶激活,2020/8/3,35,LPS激活产E

12、P细胞产生和释放EP的信号转导,Cellular membrane,LBP: LPS binding protein TLR: Toll-like receptors,2020/8/3,36,2020/8/3,37,2020/8/3,38,2020/8/3,39,2020/8/3,40,2020/8/3,41,G+菌细胞壁结构和生物效应,G+菌细胞壁结构 - 单一大分子，交联晶格平行状结构 - 两种多聚体：磷壁酸LTA、聚糖肽PepG组成 G+细胞壁的生物活性 - 与人类细胞结合 - 与已知的细胞表面受体或结合蛋白结合 - 产生炎性介质,2020/8/3,42,2020/8/3,43,LTA与

13、PepG,LTA起装饰PepG的作用 PepG经磷酸修饰增强了炎症反应 PepG的生物活性可因与肽交联的碳氢化合物和D-氨基酸的数量和修饰而改变,2020/8/3,44,2020/8/3,45,LTA、PepG与炎症反应,NAG-NAM-L-丙氨酸-异谷氨基酸是PepG的生物活性部分，负责PepG与r-干扰素或LTA协同在巨噬细胞产生iNOS LTA - LTA结构决定特定细菌的发病特征 PepG - 对LTA引起的反应起放大作用,2020/8/3,46,G-LPS与G+细胞壁作用的异同,对细胞壁特性的识别和反应 - 与内毒素诱导的通路一致 - CD14是关键 - NF-KB核转位,诱导大量急性相反应基因转录 产生细胞因子* “替代性”受体 PAF受体 G+细菌壁比G-内毒素产生IL-1的作用强,2020/8/3,47,2020/8/3,48,G+菌毒素及其作用,毒素对人类作用很强 - 作用机制各不相同 在生物膜上打孔, 杀死真核细胞 - 与对机体的致病性相关 致热原性外毒素 - 功能相关，结构相近, 可用于设计细菌超抗原 - 刺激表达VB区的T细胞, 引起大量