大学课件之食品微生物学第二章(9)

1、第六节第六节 食源性病原微生物致病机理食源性病原微生物致病机理 1、食源性致病菌与食源性疾病、食源性致病菌与食源性疾病 l 食源性疾病食源性疾病(foodborne diseases)定义：定义：通 过摄入食物而进入人体的各种致病因子引 起的、通常具有感染或中毒性质的疾病。 每一个人均面临食源性疾病的风险。 l 在美国，仅由主要病原体引起的疾病估计 每年在医疗费用和损失的生产力方面代价 高达350亿美元。 食源性疾病分类食源性疾病分类 l 按致病因子 细菌性食源性疾病 食源性病毒感染 食源性寄生虫感染 食源性化学性中毒 食源性真菌毒素中毒 动物性毒素中毒 植物性毒素中毒 l 按发病机制分类 食

2、源性感染 食源性中毒 细菌性食物中毒发病机制细菌性食物中毒发病机制 细菌性食物中毒类型细菌性食物中毒类型 l感染型食物中毒：进食大量活细菌的食物引起人体消化道感 染而造成的中毒。如大多数沙门氏菌属。 l毒素型食物中毒：细菌在食物中繁殖产生毒素而引起的食物 中毒。 体外毒素型：病原菌在食品内大量繁殖并产生毒素。如葡 萄球菌肠毒素中毒、肉毒梭菌中毒。 体内毒素型：病原体随食品进入人体肠道内产生毒素引起 食物中毒。如产气荚膜梭状芽孢杆菌、产肠毒素性大肠杆 菌食物中毒等。 l混和型：以上两种情况并存。如副溶血弧菌和致病性大肠杆 菌食物中毒。 Inapparent infection 隐性感染 lSub

3、clinical infection l90% of all infections lMedical significance: specific defense source of infection 常见的细菌食物中毒常见的细菌食物中毒 Effect of fermentation conditions on toxin production by Clostridium botulinum type B. Toxin production by Clostridium botulinum type A under various fermentation conditions. Appl

4、 Environ Microbiol. 1979，38(4): 606611. lUnlike other common foodborne illnesses that require consumption of and infection by viable pathogenic microbial cells, sickness associated with S. aureus occurs as a result of ingestion of numerous heat- and protease-stable staphylococcal enterotoxins (SEs)

5、produced under specific environmental conditions when the population density of the pathogen reaches 105 CFU/ml. Journal of Food Protection, Vol. 72, No. 8, 2009, 16411653 lThe requirements of S. aureus at 5 log CFU/ml and a temperature of15 affect the output from the simulation greatly, and the unl

6、ikely occurrence of these values selected from each of these distributions plays a significant role in minimizing the anticipated production of SEA. Journal of Food Protection, Vol. 72, No. 8, 2009, 16411653 食源性致病菌食源性致病菌 l 常见的有沙门菌、志贺菌、致病性大肠埃希菌、金黄 色葡萄球菌、副溶血性弧菌、变形杆菌、小肠结肠炎 耶尔森菌、单核细胞增生李斯特菌、空肠弯曲菌和坂 崎肠杆菌。

7、 l 它们在自然界中广泛存在，可污染各种食品，肉及肉 制品中各种食源性致病菌的污染率最高。可引起发热、 腹痛和腹泻。 l 沙门氏菌病沙门氏菌病 在大多数国家名列前茅。症状为发烧、头痛、恶 心、呕吐、腹痛和腹泻。 食品：蛋类、家禽和其它肉类、生鲜奶和巧克力。 巧克力搅拌机受到了泄漏的污水管道污染(2006)。 发病机制：活菌感染型中毒，或肠毒素型中毒。 食源性致病菌食源性致病菌 l 副溶血性弧菌副溶血性弧菌 嗜盐，在海产品中“兴风作浪”。 尽管加热(50/20 min；65/5 min 或或80/1 min) 和食醋在1-3min即可将其杀死，但它所产 生的溶血毒素却不能被去除，可引起腹泻，特点

8、 是血水样便。 l 李斯特菌、变形杆菌、小肠结肠炎耶尔森菌可在 4繁殖。 l发病机制：活菌感染型中毒和细菌毒素型中毒。 l 坂崎肠杆菌通常是通过配方奶粉引起婴 儿脑膜炎、小肠结肠炎、菌血症和败血 症，死亡率高达50%以上(2009-02-02) 。 l主要危害对象是早产儿等免疫力低下的 新生儿。 l肠毒素污染食品而引起中毒 l流行病学特点：（1）多见于夏秋季节。（2）引起中毒的食 品种类很多，以奶及其制品最为常见。 l发病机制：肠毒素到达中枢神经系统，刺激呕吐中枢引起呕 吐。 l临床表现：主要症状为恶心、剧烈而频繁地呕吐，同时伴有 上腹部剧烈的疼痛。腹泻为水样便。体温一般正常。 l预防措施：防

9、止食品被金黄色葡萄球菌污染，在低温、通风 良好条件下贮藏食品，防止细菌繁殖及产生毒素。 弯曲杆菌病弯曲杆菌病 l 是一种普遍的感染。它由某些种类的弯曲杆菌引起；在一些国家，报告 的病例数量超过沙门氏菌病。感染人并导致疾病的弯曲菌主要有空肠弯 曲菌和胎儿弯曲菌。前者主要引起急性肠炎。后者多为机会性感染，可 引起败血症等全身性。 l 空肠弯曲菌是一种人畜共患病病原菌，可污染生奶和肉类。主要由生鲜 奶、生/熟的家禽以及饮用水等食品引起。 l 急性健康影响：包括严重腹痛、发烧、恶心和腹泻。是引起细菌性腹泻 的主要原因。 l 感染可导致慢性健康问题(2%-10%的病例)，包括反应性关节炎和神经疾 患，如

10、胆囊炎、胰腺炎、腹膜炎和胃肠道大出血、脑炎、心内膜炎、骨 髓炎等。 l 分布广：存在于土壤、水域、昆虫、植物、蔬菜、鱼、鸟、 畜禽。为人畜共患病的病原菌。 l 属嗜冷菌，能在2-42下生存(也有报道0能缓慢生长 )， 常污染冰箱内即食肉制品。酸性、碱性条件下都适应。 l 带菌较高的食品有：牛奶和乳制品；肉类(特别是牛肉)；蔬 菜；沙拉；海产品；冰淇淋等。 l 感染后健康成人个体出现轻微类似流感症状，新生儿、孕妇、 免疫缺陷患者表现为呼吸急促、呕吐、出血性皮疹、化脓性 结膜炎、发热、抽搐、昏迷、自然流产或死胎、脑膜炎、败 血症直至死亡。 l 普通大肠杆菌是人及动物肠道内的正常菌群，部分随粪便排

11、出体外，广泛分布于自然界中 。通过污染的手指、食物等经 口摄入而致病。 l 肠道感染可致大肠杆菌肠炎。一般起病急，以腹泻、腹痛和 发热为主要表现。腹泻程度轻重不一，腹痛可为绞痛样发作, 体温多在3839，偶尔高达40以上。 l 由肠出血性E.coli O157:H7感染后可并发溶血性尿毒症，是近 几十年里出现的重要食源性疾病。虽然发病率较低，但是后 果严重且可致命，特别在婴儿、儿童和老年人中，是最严重 的食源性感染之一。 食源性肠道传染病食源性肠道传染病 l 霍乱、甲肝、戊肝、伤寒、菌痢霍乱、甲肝、戊肝、伤寒、菌痢 l 食源性腹泻和肠道传染病病人的粪便及呕吐物有很强的传染性， 可传染他人，产生

12、第二、三代患者，因此是传染性疾病。 l 重要特征：经食品介导、致病因素来自食品、具有传染性或中 毒表现。 l 2004年15月，我国上述5种传染病的报告人数在1.6万以上， 占总报告病例数的13.43，死亡人数占4.27。其中菌痢(志 贺菌属)发病数最多，占72.45。其次是甲肝、伤寒和副伤寒。 霍乱霍乱 l 由霍乱弧菌引起，是发展中国家 的一个重大公共卫生问题。 l 食品：包括水、大米、蔬菜、小 米粥以及各种海产食品。 l 症状：包括腹痛、呕吐和大量水 泻，可导致严重脱水和可能死亡， 除非补充液体和盐。 11月11日有关海地 霍乱疫情的最新通 报显示，因霍乱死 亡的人数已经上升 到了800人

13、。 食源性病毒食源性病毒 l 诺若病毒诺若病毒（原名诺瓦克样病毒）1972年美国Ohio州诺瓦克城 一所学校暴发急性胃肠炎的罪魁。 l 主要存活于受污染的水源，食品及水是主要传播途径。通常栖 息于牡蛎等贝类中，无症状的从业者若污染了食品，会引起病 毒性腹泻暴发。感染常年发生，但冬季为高发季节，主要症状 为严重吐泻。 l 美国每年有2300万例诺若病毒性胃肠炎，其中5万人住院，300 人死亡。欧洲10个监测系统的数据显示，在19952000年，85 以上的食源性病毒病是由诺若病毒引起的。1995 年我国报 道第1例NV感染，调查结果证明我国711个月的婴幼儿NV抗体 阳性率为41.4%，3岁以后

14、阳性率均达80%以上。 How do we know that a given pathogen causes a specific disease? lKochs postulates 柯赫法则柯赫法则 the pathogen must be present in every case of the disease 可疑病原菌应在每一患者中查见，在健康者不存在可疑病原菌应在每一患者中查见，在健康者不存在 the pathogen must be isolated from the diseased host 再如李氏杆菌被吞噬后，很快从吞噬小体中 逸出，直接进入细胞质。而金黄色葡萄球菌则产

15、生大量的过 氧化氢酶，能中和吞噬细胞中的氧自由基。 l 杀死或损伤吞噬细胞，通过分泌外毒素或蛋白酶来破坏吞噬 细胞的细胞膜，或诱导细胞凋亡，或直接杀死吞噬细胞。 2) 2) 抗体液免疫机制抗体液免疫机制 l 细菌逃避体液免疫主要通过: l第一:抗原伪装或抗原变异，前者主要是在细菌 表面结合机体组织成分，如金黄色葡萄球菌通过 细胞结合性凝固酶结合血纤维蛋白，或通过SPA 结合免疫球蛋白。 l第二：分泌蛋白酶降解免疫球蛋白，嗜血杆IgA 酶。 l第三：通过LPS、OMP、荚膜及S层等的作用，逃 避补体，抑制抗体产生。 3) 3) 内化作用内化作用 l结核杆菌等严格的胞内寄生菌及大肠杆菌 等胞外寄生

16、菌的感染都离不开内化作用， 这些细菌一旦丧失进入细胞的能力，毒力 则显著下降。 l内化作用对细菌的意义：宿主细胞为进入 其内的细菌提供了一个增殖的小环境和庇 护所，使细菌逃避宿主免疫机制的杀灭。 4) 4) 在体内增殖在体内增殖 l细菌在宿主体内增殖是感染的核心问题， 增殖速度对致病性极其重要，如果增殖较 快，细菌在感染之初就能克服机体防御机 制，易在体内生存。反之，若增殖较慢， 则易被机体清除。 l从宿主菌中摄取营养。 5) 5) 在体内扩散在体内扩散 l 细菌分泌胞外蛋白酶具有多种致病作用，例如 激活外毒素、灭活血清中的补体等，有的蛋白 酶本身就是外毒素。 l 此外，最主要的作用是作用于组

17、织基质或细胞 膜，造成它们的损伤，增加其通透，有利于细 菌在体内的扩散性。 l 此类酶常见的有： l 透明质酸酶，透明质酸酶，旧称扩散因子，分解结缔组织的 透明质酸，葡萄球菌、链球菌等可产生。 l 胶原酶，胶原酶，主要分解ECM中的胶原蛋白，见之于 梭菌、气单胞菌等。 l 神经氨酸酶，神经氨酸酶，主要分解肠黏膜上皮细胞的细胞 间质，霍乱弧菌及志贺菌可产生。 l 磷脂酶又名磷脂酶又名“毒素毒素”，可水解细胞膜的磷脂， 产气荚膜梭菌产生。 l 卵磷脂酶，卵磷脂酶，分解细胞膜的卵磷脂，产气荚膜梭菌 产生。 l 凝固酶，凝固酶，细菌在体内的扩散也可通过内化作用完 成。特别是细胞结合性凝固酶，可为细菌提

18、供抗原 伪装外，使之不被吞噬或机体免疫机制所识别。见 于致病性金黄色葡萄球菌。 l 外毒素外毒素 l 是某些病原菌在生长繁殖过程中所产生的对宿主细胞有毒性 的可溶性蛋白质。大多数外毒素在菌体内合成后必须分泌于 胞外。但也有少数外毒素存在于菌体细胞的胞周间隙，只有 当细胞裂解后才释放至胞外。 l 大多数外毒素由A、B两种亚单位组成，有多种合成和排列形 式。 A为活性亚单位，决定毒素的毒性效应。B为结合单位， 能使毒素分子特异性地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。 l A、B亚单位单独均无毒性，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，才能发挥毒性作用。

19、 l 大多数外毒素 由A、B 两种亚 单位组成。 大肠杆 菌肠毒 素 百日 咳毒 素 白 喉 毒 素 霍 乱 毒 素 Cell surface l 毒性作用极强：如lmg纯化的肉毒毒素能杀死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。 l 毒性具有高度的特异性：不同细菌产生的外毒素，对机体的组 织器官有一定的选择。 l 具有良好的免疫原性：可刺激机体产生特异性的抗体，而使机 体具有免疫保护作用，这种抗体称为抗毒素(如破伤风抗毒素)， 可用于紧急治疗和预防。 l 多数不耐热：一般在6080经l080min即可失去毒性。 l 一些经变性或经化学修饰而失去原有毒性而仍保留

20、其免疫原性的毒素。 l 外毒素在0.4%甲醛溶液作用下可以脱毒，但仍保留 原有抗原性。类毒素注入机体后，仍可刺激机体产 生抗毒素，可作为疫苗进行免疫接种，如破伤风类 毒素疫苗。 内毒素内毒素 l 内毒素特指G-菌外膜中的脂多糖 (LPS)成分，细 菌在死亡破裂后或用人工方法裂解菌体后才释放。 cytopl. mem. peptidoglycan outer mem. Gram- negative cell Lipid A Core polysaccharide O sidechain The toxic part Helps solubilise Lipid ASomatic antigen

21、LipopolysaccharideLipopolysaccharide (LPS)(LPS) 由O特异多糖侧链、非特异核心多糖和类脂A三个部分组成 毒性部分 细菌内毒素的作用机制细菌内毒素的作用机制 内毒素 激活巨噬细胞激活补体 激活凝血因子 IL-1TNFC3aC5a血浆凝血系统 发热发热 氧化氮 降血压 降血压水肿趋化 作用 降血压 弥漫性血管内 凝血（DIC） 青霉素对脑膜炎奈瑟菌引起的流行性脑膜炎疗效非常显著 细菌内毒素的特性及检测细菌内毒素的特性及检测 l 特性特性 l 内毒素耐热，加热100经lh仍不被破坏，必须加热160经 24h，或用强酸、强碱或强氧化剂煮沸30min才失活。

22、 l 不能被甲醛脱毒成类毒素。内毒素的抗原性较弱，将内毒素 注人机体可产生针对其中多糖抗原的相应抗体，但此抗体并 无中和内毒素毒性的作用。 l 检测检测 l 目前通用鲎试验。东方鲎或美洲鲎均是海洋节肢动 物， 其血液中的有核变形细胞能被内毒素所裂解。 特性外毒素内毒素 产生细菌 主要是革兰氏阳性菌 主要为革兰氏阴性菌 来源由活的细菌释放至菌体外 是细菌细胞壁成分，细菌 崩解后释放出来 化学成分 蛋白质多糖-磷脂-蛋白质复合物 毒性毒性强，各种细菌的外毒素对某 些组织细胞有特殊的亲和力，引 起特异性病变。 毒性弱，各种细菌内毒素 的毒性作用相似。全身性 、致发热、腹泻、呕吐。 抗原性强，能刺激机体产生抗毒素。经 甲醛处理，可脱毒成为类毒素。 弱，不能刺激机体产生抗 毒素。不能经甲醛处理成 为类毒素。 致热性对宿主不致热致热性。常致宿主发热 耐热性一般不耐热