细菌第四章PPT演示课件

细菌的感染与致病机理,感染：指病原微生物在宿主体内持续存在或增殖。 发病：指病原微生物感染后，对宿主造成的明显的损害 。第一节 细菌的致病性和毒力第二节 细菌的毒力因子及分泌系统第三节 机会致病菌第四节 细菌毒力的增强和减弱,.,第一节 细菌的致病性和毒力,致病性（病原性）：是指一定种类的病原微生物，在一定的条件下，能在特定宿主体内引起感染的能力。毒力：指同一种病原微生物的不同菌株的致病性，在程度上的差异。即致病菌的致病能力大小或致病菌致病力的强弱程度。是细菌菌株的特征。,.,一、细菌致病性的测定,1.柯赫法则： 柯赫法则是确定某种病原微生物是否具有致病性的依据。亦为微生物学诊断程序的依据。（确定细菌是否具有致病性最经典的法则）。特定的病原应在患病动物体内查见，正常机体无。 此病原菌能分离培养，而获得纯种 。此纯化菌接种敏感动物，能复制出同样的病症。 从接种动物体内能重新获得该病原的纯培养。,.,.,2.柯赫法则的不足之处：健康带菌，隐性感染不能确定。 无法体外人工培养的细菌，不易确定 。对找不到易感动物的细菌不适用，但兽医不存在此条 。 此法则只强调病原微生物这一方面，而忽略了病原与宿主之间的相互作用。,.,3.基因水平的柯赫法则：能在致病菌株中检出某些基因或其产物，而无毒力菌株中无 。 如果有毒力菌株的某个基因被损坏，则该菌株的毒力应减弱或消除。或者若将此基因克隆到无毒菌株内，可使其获得毒力。 将细菌接种动物时，这个基因应在感染的过程中表达 。 被接种动物的体内，能检测到这个基因产物的抗体（此抗体由宿主产生），或产生免疫保护 。,.,二、细菌毒力的测定,在疫苗研制、血清效价的测定、药物筛选等工作中，都必须知道细菌的毒力。细菌毒力的表示方法很多，最常用的有： 半数致死量（LD50） 指能使接种的实验动物在感染后一定时限内死亡一半所需的微生物量或毒素量。半数感染量（ID50） 某些病原微生物只能感染实验动物、鸡胚、细胞，但不引起死亡，其毒力可用ID50表示。即能使半数实验动物发生传染所需的活菌量。测定方法与LD50类似。不同之处是统计结果时将死亡数变为感染数。,.,第二节 细菌的毒力因子及分泌系统,构成细菌毒力的物质（即构成病原菌毒力的因素），称为毒力因子，主要有：,侵袭力 毒素,.,指病原微生物在机体内定殖，突破机体的防御机构，内化作用，从而获得在机体内一定部位生长繁殖和蔓延扩散的能力 。,一、侵袭力,定殖干扰或逃避机体的防御机制 在体内增值 在体内扩散,.,（一）、 定 殖,这种黏附对于细菌方面而言，是靠细菌的黏附素来实现,是细菌感染的第一步，而定殖的前提是：需要细菌黏附在宿主细胞的呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处以免被肠蠕动、粘液分泌及呼吸道纤毛运动等作用所清除。,对于宿主方面而言，宿主的细胞为细菌黏附提供了黏附素的受体 。,.,指具有黏附作用的细菌结构成分。主要有：菌毛黏附素和非菌毛黏附素。 G-菌的菌毛。（如：IV型菌毛） G+的脂磷壁酸（LTA） 某些细菌的外膜蛋白（OMP）。如：链球菌的M蛋白。黏附素的特性： 无宿主特异性及组织嗜性的黏附素。 如：F1（I型菌毛）能与细胞表面的D甘露糖残基结合，无 论何种动物，何种组织细胞的甘露糖都结合。 有宿主特异性及组织嗜性 如大肠杆菌F4(K88)菌毛黏附于猪的小肠前段；F6 (987P)黏附于猪小肠后段；二者均可引起仔猪黄痢。,1. 细菌黏附素,.,2. 黏附素受体,细胞或组织表面与黏附素相互作用的成分称受体，即能与黏附素结合的组织、细胞结构。黏附素受体的化学成分： 大部分是细胞表面的糖蛋白。 其中的糖残基就是菌毛直接结合的部位。如：大肠杆菌I型菌毛，结合D型甘露糖；霍乱弧菌的4型菌毛结合岩藻糖及甘露糖； 部分黏附素受体为蛋白质。 最有代表性的是细胞外基质。其成员有：型、4型胶原蛋白；层粘连蛋白；纤粘蛋白等。如：金黄色葡萄球菌的黏附素原结合蛋白受体是胶原蛋白。,.,（二）、干扰或逃避机体的防御机制,抗吞噬作用抗体液免疫机制 内化作用,.,1. 抗吞噬作用,.,1. 抗吞噬作用,巨噬细胞的吞噬过程,.,1. 抗吞噬作用,不与吞噬细胞接触 如：通过外毒素破坏细胞的骨架以抑制吞噬细胞的作用。如链球菌溶血素等，溶血毒素可以破坏红细胞骨架。抑制吞噬细胞的摄取 如：荚膜、菌毛、和链球菌的M蛋白均具有抵抗吞噬的作用。在吞噬细胞内生存，即吞噬后不被消化 如：沙门氏菌的某些成分可抑制溶酶体与吞噬小体的融合； 李氏杆菌被吞噬后，很快从吞噬小体中逸出，直接进入细胞质。 金黄色葡萄球菌则产生大量的H2O2酶，能中和吞噬细胞中的氧自由基。杀死或损伤吞噬细胞 细菌通过分泌外毒素或蛋白酶：破坏吞噬细胞的细胞膜或诱导细胞凋亡或直接杀死吞噬细胞。,.,体液免疫主要由抗体介导,2. 抗体液免疫机制,.,.,抗原抗体结合，可抑制抗原的致病性。,2. 抗体液免疫机制,抗体的作用,.,抗原抗体结合，有利于吞噬细胞对抗原的吞噬（因抗体上有Fc结合位点）,2. 抗体液免疫机制,抗体的作用,.,与抗体结合，可抑制细菌毒素的致病性。,2. 抗体液免疫机制,抗体的作用,.,抗原抗体结合物，与补体结合，激活补体系统，并可增强吞噬细胞对抗原的吞噬（因抗体上有补体结合位点）,2. 抗体液免疫机制,抗体的作用,.,2. 抗体液免疫机制,抗原伪装或抗原变异。 抗原伪装主要是：在细菌表面结合机体组织成分。如：金黄色葡萄球菌通过结合型血浆凝固酶结合血纤维蛋白、或通过SPA结合免疫球蛋白 分泌蛋白酶降解免疫球蛋白。 如：嗜血杆菌等可以分泌IgA蛋白酶，破坏粘膜表面的IgA 。通过LPS( 脂多糖)、OMP(外膜蛋白)、荚膜、S层等的作用，逃避补体，抑制抗体产生。 补体可与抗原抗体复合物结合。有时抗原与抗体结合后，不能 将抗原破坏，当二者与补体结合后，抗原被破坏。,.,3. 内化作用,指某些细菌黏附于细胞表面后，能进入吞噬或非吞噬细胞内部的过程。细菌可以通过这种内化作用，移位进入深层组织、或进入血液循环，从而使细菌感染从原发病灶扩散至全身或较远的靶器官。,.,鼠伤寒沙门氏菌的内化过程,.,（三）、在体内增值,细菌在动物机体内的增殖是感染的核心问题，增殖的速度对致病性极其重要，如果增殖快，细菌在感染之初就能克服机体的防御机制，在体内生存；反之，增值速度慢，易被机体消除。,.,细菌分泌的蛋白酶，即胞外酶，具有多种致病作用，如：激活外毒素、灭活血清中补体等。有的蛋白酶本身就是外毒素。此外，最主要的作用是：作用于组织基质或细胞膜，增加组织细胞的通透性。有利于细菌在体内的扩散。常见的有：透明质酸酶胶原酶神经氨酸酶磷脂酶卵磷脂酶激酶凝固酶。它们亦是构成侵袭力重要的一方面 。,（四）、在体内扩散,.,透明质酸酶：或称扩散因子，可溶解机体结缔组织中的透明质酸，使结缔组织疏松，通透性增加。如化脓性链球菌具有透明质酸酶，可使病细菌在组织中扩散，易造成全身性感染。,（四）、在体内扩散,.,二、毒 素,外毒素内毒素大多数情况下，外毒素简称毒素 。,细菌所产生的毒素，按其来源、性质、作用等的不同可分为：,.,（一）、外毒素,某些细菌在其生长繁殖的过程中所产生的、对宿主细胞有毒性作用的、可溶性蛋白质。,.,大多数外毒素是产生于内，分泌于外，故称外毒素。但也有少数外毒素存在菌体细胞的周质间隙，只有在菌体裂解时才释放到胞外。能产生外毒素的细菌为： G+：破伤风、炭疽、肉毒、产气荚膜、溶血 性链球菌、金黄色葡萄球菌等。 G-：大肠、霍乱弧菌、铜绿假单胞、气单胞、多杀性巴氏杆菌等。,（一）、外毒素,.,外毒素具有菌种特异性 如：破伤风梭菌产生破伤风毒素，霍乱弧菌产生霍乱毒素，炭疽杆菌产生炭疽毒素 。外毒素毒性作用极强 如1mg纯肉毒毒素可杀死2000万只小鼠；破伤风毒素对小鼠的致死剂量是马钱子碱的106 倍 具有高度的（组织）特异性 不同细菌产生的外毒素，对机体的组织器官具有一定的选择性，引起特征性的病理过程和临床表现。 如破伤风毒素，作用于脊髓前角运动神经细胞，引起肌肉强直性痉挛；肉毒毒素则选择性的作用于眼神经和咽神经，引起眼肌和咽肌麻痹，病重者由于呼吸和心脏的衰竭而死亡。 但也有一些毒素具有相同的作用如：霍乱弧菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、气单胞菌等可以产生作用相似的肠毒素。,1. 外毒素的特性,.,外毒素具有良好的免疫原性 外毒素具有良好的免疫原性，可以刺激机体产生抗体，使机体具有免疫保护，这种抗体称为“抗毒素”。（抗毒素可以阻止外毒素对机体的作用），可用于紧急预防和治疗。 外毒素用0.3-0.4%的甲醛溶液处理，经过一段时间（28天）可以脱毒，但仍保留其原有的抗原性，称之为“类毒素”，类毒素注入机体后，仍能刺激机体产生抗毒素，可作为疫苗进行免疫接种。耐热性方面 大多数外毒素不耐热，一般60-80经10-80min即可失去活性（毒性），但也有例外，金黄色葡萄球菌的肠毒素及大肠杆菌的耐热性肠毒素（ST），能耐受100 30min。具有蛋白质的共性(理化特性) 外毒素的化学成分为蛋白质，易被热、酸、蛋白水解酶灭活。,1. 外毒素的特性,.,大多数外毒素由A、B两种亚单位组成。 A亚单位为毒素的活性中心，决定毒素的活性效应。 B亚单位为毒素的结合单位，能使毒性分子特异的结合在宿主易感组织的细胞膜受体上，并协助A亚单位穿过细胞膜。A、B亚单位单独存在均无毒性，A亚单位必须在B亚单位的协助下，结合至受体，释放到细胞内才能发挥作用。B亚单位可单独与细胞膜受体结合，并阻断完整病毒结合细胞，因此可作为良好的亚单位疫苗。,2. 外毒素的组成,.,（二）、内毒素,大多数G-菌能产生内毒素，实际上它是存在于细胞壁中的脂多糖（LPS）成分，细菌在死亡后破裂或用人工方法裂解菌体后才释放。G+菌细胞壁中的脂磷壁酸具有脂多糖的绝大多数活性，但无致热功能 。,.,1. 内毒素的组成及作用,组成：O特异性侧链多糖、非特异性核心多糖、类脂A。类脂A为其毒性部分，可将脂多糖LPS 固定在G-菌的外膜上。另外，类脂A高度保守，肠杆菌科的类脂A结构完全相同，因此，所有G-的内毒素的毒性作用都大致相同，没有组织器官选择性。不同病原菌产生的内毒素所引起的临床症状表现大致相用，都可使机体发热、腹泻、弥散性血管内凝血、休克等（即致病性是全身性的），严重的可引起机体死亡。,.,内毒素毒性作用,(A)热源性,(B)白细胞数目改变,(C)内毒素血症和休克,(D)弥漫性血管内凝血（DIC）,.,2. 内毒素的特性,内毒素耐热 100加热1小时不被破坏，160经2-4h或用强碱、强酸、强氧化剂煮沸30min可灭活。抗原性弱 内毒素抗原性弱，注入机体后，机体可以产生抗脂多糖的抗体，但此抗体不能中和内毒素的毒性。而外毒素刺激机体产生的抗毒素则可中和外毒素。不能被甲醛脱毒成类毒素 内毒素经甲醛处理，虽然毒性会有所降低，但不会丧失，也不能被制成类毒素。,.,（三）内、外毒素的区别,.,细菌的分泌系统是近年来才发现的，其中的III型分泌系统与病原菌毒力因子的分泌有关。病原菌接触宿主细胞时，其III型分泌系统启动，分泌出与细菌毒力有关的多种蛋白质，与相应的伴侣蛋白结合，从细菌的胞浆直接进入宿主的胞浆，发挥毒性作用。 III型分泌系统通常由30-40kb大小的基因编码，以毒力岛的形式存在于细菌的染色体或大质粒上。与基因组的其他部分相比，GC含量较低。,三、III型分泌系统,.,机会致病菌： 指某些细菌通常并不主动入侵宿主，但当宿主的免疫屏障被打开或免疫功能异常时，这类细菌就会进入机体的血液或组织，造成感染并致病。即：宿主给其提供了感染的机会。条件致病菌： 主要指环境条件的差异造成同一细菌致病性的差异。,第三节 机会致病菌,.,第四节 细菌毒力的增强和减弱,细菌毒力增强的方法：通过易感动物 易感动物可是本动物，亦可是实验动物。（如：多杀性巴氏杆菌通过小鼠，猪丹毒通过鸽子） 。与其它微生物共生 如：产气荚膜梭菌与八叠球菌共生时，毒力增强 。被温和噬菌体感染 肉毒梭菌被温和噬菌体感染时，方产生毒素。白喉杆菌被温和噬菌体感染时产生毒素。,.,细菌毒力减弱的方法：通过非易感动物 长时间在体外连续培养传代 病原菌在体外人工培养基上连续多次传代后，毒力一般逐渐减弱，乃至丧失。 在高于最适生长温度条件下培养 如：炭疽I型和II号疫苗，均是将炭疽杆菌强毒株在42-43培养传代育成 。,.,细菌毒力减弱的方法：在含有特殊化学物质的培养基中培养 如：结核杆菌卡介苗。是将牛型结核杆菌在含有胆汁的马铃薯培养基上每15天传1代，持续（传代230次）13年育成。 在特殊气体条件下培养 如：无荚膜炭疽芽孢苗是半强毒株在含50%动物血清的培养基上，在50%CO2的条件下选育的 。通过基因工程方法 去除毒力基因或用点突变方法使毒力基因失活，可获得无毒力菌株或弱毒菌株。,.,传染：病原微生物侵入动物机体，在一定部位生长繁殖，从而引起机体病理生理现象的总和。称为传染。 引起传染的必要条件：(1)必须有病原菌存在。(2)必须有对该菌敏感的动物。(3)外界环境条件。不宜的环境，可增强病原菌的毒力，又可降低宿主机体的抗感染能力。,第五节 传染,.,相对于病原菌方面而言，还应该具有以下条件：(1)病原菌必须有足够的毒力。(2)病原菌要达到一定的数量。 一般而言，毒力越强，引起传染所需菌数越少。(3)病原菌要有适当的入侵门户。 如：破伤风梭菌（或狂犬病毒细讲），要在深部创伤引起感染，若经口侵入机体，则不感染。但某些病原微生物，则有多种侵入门户。如口蹄疫，即可通过接触传播，又可