病原毒素对组织细胞的作用分析课件.pptx

1、内容提要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2023-2-1512023-2-152G-的外膜的结构和功能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2023-2-153研究表明研究表明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2023-2-1542023-2-1552023-2-156 内

2、毒素的结构和生物活性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2023-2-1572023-2-158内毒素的吸收和分布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2023-2-159机体对内毒素的反应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、代谢异常、白细胞增多、高血糖、低血压、血管

3、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2023-2-1510LPS/APP-1LPS/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2023-2-1511LPS/APP-2LPS/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 促使下丘脑和垂体释放ACTH-GS -协

4、同肝细胞合成APP2023-2-1512机体反应机体反应/补体活化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 2023-2-1513内毒素对细胞的激活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TNF2023-2-1514内毒素对细胞的激活内毒素对细胞的激活血管内皮细胞LPS促凝血、促炎

5、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2023-2-1515内毒素对细胞的激活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)2023-2-1516G+菌侵入循环血流导致全身感染G-LPS与G+细胞壁作用的异同-

6、抑制细胞因子基因被激活LBP:LPS binding protein TLR:Toll-like receptors-产生炎性介质LPS或LPS-CD14复合物+跨膜受体内毒素受体和细胞内的信号转导-能与LPS结合巨噬细胞及其继发产物介导了LPS的效应内毒素的结构、生物学活性和在体内的分布重要的抗原，宿主体内存活，抗生素的靶多数具防御功能，少数参与发病过程-直接使宿主明显失去防御能力 有利：增强免疫反应细菌性通透性升高蛋白(BPI)GTP酶通过接合蛋白在胞浆膜内侧聚集TNF-，IL-1，IL-6，etc-防止细菌被吞噬,维持菌血症细菌性通透性升高蛋白(BPI)-IL-1、IL-6 促使下丘脑和

7、垂体释放ACTH-GSNFNF-K-KB B与炎症反应与炎症反应NF-KB参与炎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2023-2-1517内毒素内毒素-1-1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 2023-2-1518内毒素内毒素-2-2耐

8、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-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2023-2-1519内毒素内毒素-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 TNF2023-2-1520 内毒素受体和细胞内信号转导内毒素受体和细胞内信号转导内毒素受体 -CD14 是LPS或LPS-LB

9、P复合物的受体 -CD14借助于GPI结构锚定在细胞外膜上 -髓样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2023-2-15212023-2-1522细菌性通透性升高蛋白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2023-2-15232023-2-1524 内毒素受体（内毒素受体（CD14）的功能）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

10、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 2023-2-15252023-2-1526多数具防御功能，少数参与发病过程LPS介导氧化代谢和氧自由基的释放白蛋白和铁传递蛋白为负APP内源性:肠道或炎症感染灶抗CD14单抗可阻断低剂量LPS诱导的酪氨酸磷酸化出,粪尿排出慢巨噬细胞及其继发产物介导了LPS的效应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Toll-like receptor,TLRLPS增强趋化、粘附、吞噬和杀菌能力-功能相关，结构相近,可用于设计细菌超抗原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AP

11、P-C1q 经典激活途径介导细胞快速摄入LPS-IL-1、IL-6 促使下丘脑和垂体释放ACTH-GS-LBP催化LPS-sCD14复合物的形成-C-Jun 氨基端或应激活化蛋白激酶 JNK重要的抗原，宿主体内存活，抗生素的靶NF-KB参与炎症反应的调控 其他内毒素受体其他内毒素受体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 2023-2-1527 对抗内毒素的策略对抗内毒素的策略与LPS结合，如抗LP

12、S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 2023-2-15282023-2-1529 蛋白磷酸化和基因转录调控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 2023-2-1530MAPK通路通路-1LPS处理单核巨噬细

13、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2023-2-1531MAPK通路通路-2LPS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CSBP1-2CSBP1-2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TNF2023-2-1532 TPK和和MAPK/LPS参与细胞信号转导参与细胞信号转

14、导 2023-2-1533LPS或或LPS-CD14复合物复合物+跨膜受体跨膜受体 跨膜受体蛋白胞浆区段磷酸化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酶通过接合蛋白在胞浆膜内侧聚集 多个蛋白激酶激活多个蛋白激酶激活2023-2-1534LPSLPS激活产激活产EPEP细胞产生和释放细胞产生和释放EPEP的信号转导的信号转导?LPSLBPCD14TLR4?NF-B pathwayMAPK pathwaysTNF-，IL-1，IL-6，etcCellular membraneLBP:LPS binding protein

15、 TLR:Toll-like receptors2023-2-15352023-2-1536抑制NF-KB活化的机制与LBP或细胞膜的受体识别分子特异结合-髓样细胞表达锚定糖蛋白mCD14外周血单核或巨噬细胞预先受到小剂量内毒素刺激-两种多聚体：磷壁酸LTA、聚糖肽PepG组成-对LTA引起的反应起放大作用重要的抗原，宿主体内存活，抗生素的靶LPS激活细胞内的激酶级联反应涉及MAPK 有利：增强免疫反应LPS的完整性是细菌存活的基础对细胞壁特性的识别和反应蛋白磷酸化和基因转录调控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MAPK pathways 有利：增强免疫反应内毒素的结构和生

16、物活性控制炎症细胞与炎症反应密切相关细胞因子基因的表达-LBP催化LPS-sCD14复合物的形成宿主对革兰氏阳性菌及其毒素的反应2023-2-15372023-2-15382023-2-15392023-2-1540 G+菌细胞壁结构和生物效应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2023-2-15412023-2-1542LTA与与PepGLTA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

17、与肽交联的碳氢化合物和D-氨基酸的数量和修饰而改变2023-2-15432023-2-1544 LTA、PepG与炎症反应与炎症反应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iNOSLTA -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2023-2-1545 G-LPS与与G+细胞壁作用的异同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-

18、1的作用强 2023-2-1546不能促进LPS与CD14的相互作用阻断单一的LPS受体，如抗CD14抗体-C-Jun 氨基端或应激活化蛋白激酶 JNK-刺激表达VB区的T细胞,引起大量细胞因子的分泌MAPK pathways丝裂素活化蛋白激酶（MAPKs)-LBP催化LPS-sCD14复合物的形成-与人类细胞结合内核心区：庚糖区，对细菌起存活作用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iNOSG+菌表面蛋白质对毒性的影响重要的抗原，宿主体内存活，抗生素的靶-IL-1、IL-6 促使下丘脑和垂体释放ACTH-GS“替代性

19、”受体 PAF受体-功能相关，结构相近,可用于设计细菌超抗原PepG经磷酸修饰增强了炎症反应TPK和MAPK/LPS参与细胞信号转导内源性抗炎介质(抑制因子、受体拮抗剂）LPS的完整性是细菌存活的基础-防止细菌被吞噬,维持菌血症2023-2-1547 G+菌毒素及其作用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,引起大量细胞因子的分泌细胞表面成分夹膜多糖 -防止细菌被吞噬,维持菌血症 -直接使宿主明显失去防御能力 2023-2-1548 G+菌表面

20、蛋白质对毒性的影响菌表面蛋白质对毒性的影响介导细菌靶定到宿主的各感染部位抵消宿主局部防御机制锚定在G+菌胞膜上的蛋白质被宿主摄入并影响 毒性 2023-2-1549 G+菌侵入循环血流导致全身感染菌侵入循环血流导致全身感染集落形成启动入侵抗吞噬夹膜使补体的溶解作用不敏感PAF受体的出现使肺炎球菌粘附增强 2023-2-1550 内毒素的结构和生物活性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2023-2-1551机体对内毒素的反应机体对内毒素的反应

21、宿主反应发热、全身酸中毒、底物和氧利用紊乱、代谢异常、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2023-2-1552细菌性通透性升高蛋白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2023-2-15532023-2-1554LPSLPS激活产激活产EPEP细胞产生和释放细胞产生和释放EPEP的信号转导的信号转导?LPSLBPCD14TLR4?NF-B pathwayMAPK

22、pathwaysTNF-，IL-1，IL-6，etcCellular membraneLBP:LPS binding protein TLR:Toll-like receptors2023-2-15552023-2-1556-作用机制各不相同-防止细菌被吞噬,维持菌血症LPS的完整性是细菌存活的基础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外周血单核或巨噬细胞预先受到小剂量内毒素刺激花生四烯酸代谢产物的作用内核心区：庚糖区，对细菌起存活作用-LBP催化LPS-sCD14复合物的形成MAPK pathways-抑制细胞因子基因被激活-干扰素 IL-6 内毒素LPS是

23、抗体、免疫抑制剂和药物攻击的靶点“替代性”受体 PAF受体-CD14是关键多形核白细胞（PMN）-受体后机制决定。-IL-1、IL-6 促使下丘脑和垂体释放ACTH-GSVEC分泌NO，促使血管平滑肌舒张，参与低血压发展阻断单一的LPS受体，如抗CD14抗体PepG经磷酸修饰增强了炎症反应LTA与与PepGLTA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2023-2-1557细菌对外环境的变化起反应和营养转运-LBP在增强LPS与mCD14结合中起关键作用NF-KB与炎症反应“替代性”受体 PAF受体重要的抗原，

24、宿主体内存活，抗生素的靶NF-KB与炎症反应-使被转染的细胞合成及释放细胞因子家族成员：ERK1、ERK2和p38NF-B pathwayLPS的完整性是细菌存活的基础MAPK pathwaysLPS是抗体、免疫抑制剂和药物攻击的靶点不能促进LPS与CD14的相互作用家族成员：ERK1、ERK2和p38-抑制细胞因子基因被激活-两种多聚体：磷壁酸LTA、聚糖肽PepG组成-协同肝细胞合成APP再以大剂量刺激，其反应性明显下降G+菌毒素及其作用重要的抗原，宿主体内存活，抗生素的靶 G+菌毒素及其作用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,引起大量细胞因子的分泌细胞表面成分夹膜多糖 -防止细菌被吞噬,维持菌血症 -直接使宿主明显失去防御能力 2023-2-1558