医学精品课件：第六章细菌的感染与免疫.ppt

1、病原菌 宿主,感染（infection）, 健康,感染：细菌侵入宿主后，进行生长繁殖、释放毒性物质，引起不同程度的病理变化的过程。,一、细菌的致病机制 1、细菌的毒力 2、细菌侵入的数量 3、细菌侵入的部位 二、宿主的免疫防御机制 三、感染的发生与发展,细菌的感染与免疫,人的机体是神圣不可侵犯的，病原菌要感染人体并引起疾病，一要求得生存；二要引起损伤：,黏附定植于某一组织 适应内环境，增殖和扩散 抵抗宿主免疫防御机制,释放毒素，引起组织损伤,一、细菌的致病机制,毒素,（1）黏附与定植,一、细菌的致病机制,首先，细菌借助鞭毛运动，到达适合其生存的环境。,之后，通过黏附素（adhesin）介导，细

2、菌黏附至宿主细胞，这是病原菌引起感染的首要条件或关键步骤（“寻找立足之地”）。,一、细菌的致病机制, 革兰阴性菌：普通菌毛 革兰阳性菌：毛发样突出物,细菌黏附素与宿主细胞表面的相应受体发生相互作用，具有高度特异性，从而决定了细菌感染的组织特异性。,一、细菌的致病机制,一些细菌（如白喉棒状杆菌、幽门螺杆菌）仅仅黏附定植于皮肤黏膜表面而不播散至全身，引起局部感染。,一、细菌的致病机制,大多数病原菌需要侵入宿主细胞内，或经血流到达特定靶器官和组织，发生全身感染。,痢疾志贺菌产生侵袭素（invasin），侵入结肠黏膜上皮细胞内，并向邻近的上皮细胞扩散，释放内毒素等，破坏黏膜上皮细胞，造成黏膜下层坏死、

3、脱落、形成溃疡，呈现典型的黏液脓血便（细菌性痢疾）。,一、细菌的致病机制,（2）侵袭（invade）与扩散,脑膜炎奈瑟菌、溶血性链球菌、伤寒沙门菌、结核分枝杆菌等穿过黏膜上皮细胞或通过细胞间质，侵入深层组织，随吞噬细胞进入血液中扩散而致病。,一、细菌的致病机制,当致病菌在感染原始部位向四周扩散时，必然要受到正常机体的屏障作用的限制。但是，有些致病菌能产生侵袭性酶。,一、细菌的致病机制,侵袭性酶,透明质酸酶,链激酶（溶纤维蛋白酶原）,链道酶（DNA酶）,溶血性链球菌,引起扩散性很强的化脓性感染，与周围组织界限不清，脓汁稀薄。,：脑血栓 心肌梗死,（3）抵抗宿主免疫防御机制,一、细菌的致病机制,

4、抗吞噬和消化作用,一、细菌的致病机制, 抑制吞噬作用：有些细菌（如肺炎链球菌、产气荚膜梭菌）具有荚膜，能抵抗吞噬细胞的吞噬作用。,A群链球菌M蛋白 伤寒沙门菌Vi抗原 大肠埃希菌K抗原 淋病奈瑟菌菌毛,具有抗吞噬功能,一、细菌的致病机制,一、细菌的致病机制,金黄色葡萄球菌产生凝固酶，使液态的血纤维蛋白原变成固态的血纤维蛋白。 沉积于菌体表面，具抗吞噬作用 沉积于感染病灶周围，可阻止病菌扩散 引起局部化脓性感染，与周围组织界线分明，脓汁黏稠。, 抵抗杀伤作用：胞内菌（如结核分枝杆菌、嗜肺军团菌、伤寒沙门菌）能抵抗杀伤作用，在吞噬细胞中生存和繁殖。,一、细菌的致病机制, 产生IgA蛋白酶,有些细菌

5、（如流感嗜血杆菌、淋病奈瑟菌）产生IgA蛋白酶，水解宿主黏膜表面的sIgA，降低机体防御机能，增强病菌在黏膜表面生存能力。,一、细菌的致病机制, 抗原变异,淋病奈瑟菌的保护性抗原主要是菌毛抗原。由于菌毛编码基因发生重组和重排，不断改变其抗原性，使宿主原有抗体失效，从而逃避宿主体液免疫。,一、细菌的致病机制,为了生存，绝大多数细菌并不是以浮游状态生长（“单兵作战”），而是借助特定信号分子相互联络和协同作用，创造一个利于自身生存的微环境生物被膜（biofilm），以被膜菌的方式生存，采取“菌”海战术。,一、细菌的致病机制,生物膜是有高度组织化的细菌群体结构。 细菌通过鞭毛运动到达适宜环境，借助普

6、通菌毛，黏附于有生命或无生命的物体表 面；合成和分泌大量的胞外多糖（EPS） 等，将自身包裹其中； 细菌大量繁殖后相互黏连，形成微菌落； 微菌落相互融合形成生物膜。 以躲避抗菌药物、消毒剂杀灭 作用和宿主免疫防御机制的清除。,一、细菌的致病机制,生物医学植入物（如中央静脉插管、人工心脏瓣膜、关节替代物等）可被表皮葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌等黏附并形成生物被膜，引起持续性和难治性的生物膜相关感染。,一、细菌的致病机制,变异链球菌：对牙齿的光滑面具有特殊的亲合力，并能合成葡聚糖，将口腔中正常菌群黏连并附着在牙齿表面，形成生物被膜，即牙菌斑。,一、细菌的致病机制,乳杆菌等致龋菌能分解葡萄糖，产生大

7、量的乳酸、甲酸与乙酸，造成牙釉质 中钙、磷离子的丢失，形成龋齿。,黏附并定植于某一组织 适应内环境，增殖和扩散 抵抗宿主免疫防御功能,释放毒素引起机体组织损伤,一、细菌的致病机制,侵袭力,毒 素,毒力, 产生毒素：内毒素（endotoxin） 外毒素（exotoxin） 免疫病理损伤：超敏反应 细胞因子的作用,（4）损伤机体组织细胞,一、细菌的致病机制,来 源 革兰阳性菌 革兰阴性菌 少数革兰阴性菌,区别要点 外毒素 内毒素,存在部位 大多从活菌分泌 细胞壁组分，细菌死 亡后释放出,化学性质 蛋白质 脂多糖,七、细菌的感染与免疫,稳 定 性 60-8030min破坏 1602-4h才被破坏,七

8、、细菌的感染与免疫,内毒素：由脂质A、核心多糖和O特异性多糖组成。脂质A是主要毒性组分。内毒素引起的毒性作用大致相同。,少量内毒素可刺激巨噬细胞等，产生IL-1、IL-6和TNF-等内源性致热原，后者再作用于宿主下丘脑体温调节中枢，促使体温升高。,一、细菌的致病机制,发热反应,大量内毒素入血，出现内毒素血症。内毒素刺激巨噬细胞、中性粒细胞产生IL-1、6、8、TNF-、组胺、前列腺素、激肽，导致血管收缩和舒张功能紊乱，出现微循环衰竭、低血压和中毒性休克。,一、细菌的致病机制,在内毒素休克基础上，大量内毒素直接激活补体替代途径，活化凝血系统，加重血液凝固；继而启动溶血系统，引起皮肤的出血和渗血，

9、即弥散性血管内凝血（DIC）。,一、细菌的致病机制,来 源 革兰阳性菌 革兰阴性菌 少数革兰阴性菌,区别要点 外毒素 内毒素,存在部位 大多从活菌分泌 细胞壁组分，细菌死 亡后释放出,化学性质 蛋白质 脂多糖,稳 定 性 60-8030min破坏 1602-4h才被破坏,毒性作用 较强，对组织有 较弱，各菌的毒性效 选择性毒性作用 应大致相同,七、细菌的感染与免疫,一、细菌的致病机制,外毒素：多为A-B型毒素，即由两种不同功能的肽链构成完整毒素。,一、细菌的致病机制,A链：执行毒素生物学活性，即毒性中心，决定毒素作用方式及致病特点。,一、细菌的致病机制,B链：识别靶细胞膜上特异性受体并与之结合

10、，介导A链进入靶细胞，决定毒素对宿主细胞的选择亲和性。,根据对宿主细胞的亲和性及作用方式等，外毒素可分为： 神经毒素（neurotoxin） 细胞毒素（cytotoxin） 肠毒素（enterotoxin）,一、细菌的致病机制,通过抑制神经元释放神经介质，引起神经传导功能异常。, 神经毒素,一、细菌的致病机制, 肉毒毒素：神经肌肉麻痹,用于除皱美容, 破伤风痉挛毒素：阻断上下神经元间正常抑制性神经递质的传递，致使屈肌、伸肌同时强烈收缩，骨骼肌强直痉挛。,一、细菌的致病机制,我们不能改变容貌，但可以展现笑容。,白喉毒素：抑制靶细胞蛋白质合成。对鼻咽部黏膜上皮细胞、外周神经末梢、心肌等有高度亲和性

11、，导致白膜形成、外周神经麻痹和中毒性心肌炎。,一、细菌的致病机制, 细胞毒素,白喉毒素可用作生物导弹。 生物导弹免疫毒素：由选择特定靶细胞（如肿瘤细胞）的定位部分（导向载体）和杀伤靶细胞的治疗部分（弹头）构建而成。,一、细菌的致病机制,一、细菌的致病机制,肿瘤单克隆抗体白喉毒素A链,可引起胃肠道各种炎症、呕吐、水样腹泻、出血性腹泻等局部或全身性症状。, 肠毒素,一、细菌的致病机制,霍乱肠毒素：是目前最为强烈的致泻毒素。可激活细胞内腺苷环化酶，超量合成cAMP，造成靶细胞生理功能紊乱，引起严重的上吐下泻。,一、细菌的致病机制,志贺毒素：可直接损伤结肠粘膜上皮细胞，引起肠粘膜组织炎症、溃疡、坏死、

12、出血等。 痢疾志贺菌：细菌性痢疾 大肠杆菌O157H7：出血性腹泻,一、细菌的致病机制,葡萄球菌肠毒素：随食物进入胃肠道后，吸收入血，到达中枢神经系统，刺激呕吐中枢，导致以呕吐为主的食物中毒。,一、细菌的致病机制,是一种特殊的抗原性物质，具有多种免疫学活性。超抗原性外毒素主要有：葡萄球菌肠毒素、毒性休克综合征毒素、链球菌致热外毒素等。,超抗原（superantigen）,一、细菌的致病机制,细菌毒素超抗原的特点:,1、能诱发强烈的初次免疫应答，在极低浓度下（110ng/ml）可激活大量的T淋巴细胞，超出普通抗原数千倍，故称为超抗原。,一、细菌的致病机制,2、不经抗原提呈细胞（APC）加工处理，

13、能以完整的蛋白分子形式直接与APC膜上的MHC类分子及T细胞TCR结合，刺激T细胞活化、增殖。,一、细菌的致病机制,SAg超常量激活T细胞和MHC表达细胞，使之分泌过量的细胞因子，导致免疫系统严重紊乱，产生毒性效应，如体温升高、炎性细胞浸润、血管内皮细胞损伤、释放生物活性介质等，与毒性休克样综合征、类风湿关节炎、食物中毒、猩红热等密切相关。,一、细菌的致病机制,来 源 革兰阳性菌 革兰阴性菌 少数革兰阴性菌,区别要点 外毒素 内毒素,存在部位 大多从活菌分泌 细胞壁组分，细菌死 亡后释放出,化学性质 蛋白质 脂多糖,稳 定 性 60-8030min破坏 1602-4h才被破坏,毒性作用 较强，

14、对组织有 较弱，各菌的毒性效 选择性毒性作用 应大致相同,抗 原 性 强。外毒素经甲 弱。不能用甲醛脱毒 醛脱毒成类毒素 成类毒素,七、细菌的感染与免疫,抗毒素的使用原则：, 早期, 足量, 防过敏,外毒素类毒素（抗原）抗毒素（抗体）,类毒素（toxoid）：预防接种 抗毒素（antitoxin） ：治疗或紧急预防,一、细菌的致病机制,所有病原菌进攻人体不外乎利用菌体表面结构（菌毛、荚膜）和代谢产物（侵袭性酶类、内毒素、外毒素）使人致病。,一、细菌的致病机制,由于细菌结构、代谢产物、生长繁殖所需条件，以及侵入和定植部位的不同，各种细菌的致病性有很大的差异。,一、细菌的致病机制,一、细菌的致病机

15、制 1、细菌的毒力 2、细菌侵入的数量 3、细菌侵入的部位 二、宿主的免疫防御机制 三、感染的发生与发展,细菌的感染与免疫,病原菌要使感染获得成功，需要足够的数量。 一般情况下，细菌的毒力越强，引起感染所需的菌数就越少；相反则需要的菌量大。宿主免疫力降低时，感染所需的菌量亦随之减少。,一、细菌的致病机制,研究表明，Q热立克次体、结核分枝杆菌、痢疾志贺菌、淋病奈瑟菌、伤寒沙门菌、鼠伤寒沙门菌和霍乱弧菌感染所需的最小菌量分别为1、10、100、1000、10000、100000和1000000000个。,一、细菌的致病机制,一、细菌的致病机制 1、细菌的毒力 2、细菌侵入的数量 3、细菌侵入的部位

16、 二、宿主的免疫防御机制 三、感染的发生与发展,细菌的感染与免疫,合适的侵入途径：是完成感染的必要条件 破伤风梭菌：创伤、厌氧微环境 霍乱弧菌：粪-口途径,一、细菌的致病机制,一、细菌的致病机制 1、细菌的毒力 2、细菌侵入的数量 3、细菌侵入的部位 二、宿主的免疫防御机制 三、感染的发生与发展,细菌的感染与免疫,人类与微生物共舞的世界,细菌,真菌,病毒,抗感染免疫组成,非特异性免疫 （固有免疫）,特异性免疫 （适应性免疫）,二、宿主的免疫防御机制,固有免疫（native immunity）是人体的“第一道防线”，是在长期的种系发育和进化过程中，逐渐形成的天然防御机制。其特点是： 出生后即有，

17、可代代相传； 作用迅速； 无特异性，故称为非特异性免疫 （nonspecific immunity）。,二、宿主的免疫防御机制,适应性免疫（acquired immunity）是人体“第二道防线”，是通过接触病原微生物而形成的防御功能。其特点是： 后天获得，不遗传； 有高度特异性，故称为特异性免疫 （specific immunity）； 需抗原诱导，反应慢； 有记忆性，引起强烈的再次免疫应答。,二、宿主的免疫防御机制,非特异性免疫 （固有免疫）,二、宿主的免疫防御机制,1、固有免疫,（1）物理屏障,二、宿主的免疫防御机制,皮肤与粘膜屏障：机械阻挡和排除病原菌的入侵。,血-脑脊液屏障：主要借助

18、脑毛细血管内皮细胞层和星形胶质细胞层的紧密连接，阻挡微生物 及其毒性产物从血 流进入脑组织或脑 脊液，保护中枢神 经系统。,二、宿主的免疫防御机制,胎盘屏障：由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿绒毛膜滋养层细胞组成，防止母体血液中的病原体及有害产物进入胎儿体内。,二、宿主的免疫防御机制,皮肤和粘膜分泌多种杀菌物质，如胃酸、胆汁、乳酸、 脂肪酸、溶菌酶、 防御素等。,（2）化学屏障,二、宿主的免疫防御机制,皮肤黏膜表面的正常菌群构成菌膜屏障，与病原菌竞争黏附部位和营养物质，并产生抗菌物质，抑制病原菌的定植，成为宿主抵御外籍菌 感染最重要的防御 系统之一。,（3）微生物屏障,二、宿主的免疫防御机制,是固有

19、免疫中最有效的效应细胞，包括中性粒细胞和单核-巨噬细胞。,（4）吞噬细胞,二、宿主的免疫防御机制,募集和迁移：当致病菌侵入人体内，中性粒细胞首先从毛细血管中迅速逸出，聚集到致病菌所在部位。,二、宿主的免疫防御机制,识别：吞噬细胞主要通过模式识别受体（PRR）识别结合病原菌的病原相关分子模式（PAMP），启动吞噬效应。,二、宿主的免疫防御机制,吞噬细胞表面不表达特异性抗原识别受体，其识别特点是： 靶分子结构：病原菌所特有的、共同的、高度保守的、对生存和致病性绝对必需的、宿主没有的分子结构，即病原相关分子模式（pathogen associated molecular pattern， PAMP）

20、。 泛特异性：多种病原菌及其产物被识别，具有广谱性。,吞噬细胞的识别机制,二、宿主的免疫防御机制,病原相关分子模式（PAMP）为病原菌所特有，可作为一种“危险信号”，被吞噬细胞所识别。包括： 细菌：含未甲基化CpG基序的DNA 、肽聚糖、脂多糖（LPS）、脂蛋白、磷壁酸,二、宿主的免疫防御机制,吞噬细胞依靠模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR）识别病原菌的PAMP。PRR可识别一种或多种PAMP。 甘露聚糖受体 清道夫受体 Toll样受体（TLR） LBP-CD14,二、宿主的免疫防御机制,迄今为止，已发现10多种Toll样受体（TLR）。,二、宿主的

21、免疫防御机制,吞噬与杀菌：吞噬细胞伸出伪足将病原菌包绕，形成吞噬体，继而与溶酶体融合为吞噬溶酶体， 通过氧依赖或氧非依 赖途径杀灭病原菌。,二、宿主的免疫防御机制,细菌细胞壁成分（肽聚糖、脂多糖）可激活补体旁路途径，在感染的早期，抗体形成之前即发挥防御作用。,溶解靶细胞 趋化作用 调理作用,二、宿主的免疫防御机制,（5）免疫分子,吞噬细胞在吞噬杀伤病原菌的同时，可加工成抗原肽，以抗原肽-MHC类分子复合物的形式表达于吞噬细胞表面，提呈给CD4T细胞识别，启 动适应性免疫应答。,二、宿主的免疫防御机制,适应性免疫 （特异性免疫）,二、宿主的免疫防御机制,2、适应性免疫,黏膜免疫：SIgA 体液免

22、疫：IgG、IgM 细胞免疫：CTL、Th1细胞,黏膜免疫系统：是指黏膜上皮内和黏膜下固有层中弥散的无被膜的淋巴组织，以及某些器官化淋巴组织，如扁桃体、小肠派氏小结。,二、宿主的免疫防御机制,在派氏小结内，抗原提呈细胞、T细胞、B细胞等相互作用，B细胞活化增殖分化为浆细胞，产生特异性抗体（antibody）SIgA，第一时间阻断致病菌的黏附定植。,二、宿主的免疫防御机制,中和毒素,细胞免疫：主要针对胞内菌或病毒感染。 Th1细胞：释放细胞因子，激活巨噬细胞、NK细胞。 CTL：直接杀伤靶细胞。,二、宿主的免疫防御机制,二、宿主的免疫防御机制,一、细菌的致病机制 1、细菌的毒力 2、细菌侵入的数

23、量 3、细菌侵入的部位 二、宿主的免疫防御机制 三、感染的发生与发展,细菌的感染与免疫,外源性感染（exogenous infection）：病原体来自体外。如患者、带菌者、病畜和带菌动物。,内源性感染（endogenous infection）： 病原体来自患者自身。,1、感染源,三、感染的发生与发展,2、传播途径,呼吸道：溶血性链球菌、肺炎链球菌、脑膜炎球菌、结核分枝杆菌、流感嗜血杆菌、嗜肺军团菌,三、感染的发生与发展,消化道：痢疾志贺菌、伤寒沙门菌、霍乱弧菌,三、感染的发生与发展,“病从口入，祸从口出。”,烧伤或烫伤：金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、大肠杆菌,创伤：破伤风梭菌、产气荚膜梭菌,三、感染的发生与发展,注射：铜绿假单胞菌 输血：丙肝病毒等,昆虫叮咬：鼠疫耶氏菌,三、感染的发生与发展,尿路：大肠杆菌、凝固酶阴性葡萄球菌,性接触：淋病奈瑟菌,三、感染的发生与发展,注射、输血,消化道,昆虫叮咬,呼吸道,创伤,尿路,性接触,三、感染的发生与发展, 带菌状态,3、感染类型, 隐性感染（亚临床感染）, 显性感染 病情：急性感染、慢性感染 部位：局部感染、全身感染（毒 血症、菌血症、败血症、 脓毒血症、内毒素血症）,三、感染的发生与发展,谢谢！,