细菌的感染和免疫机制研究

1、细菌的感染和免疫机制研究Bacterial Infection 知识要领正常菌群的生理作用条件致病菌致病菌毒力的物质基础细菌感染的发生与发展医院内感染的危险因素与控制感 染细菌的感染(bacterial infection)：细菌侵入宿主体内后，在生长繁殖过程中不仅释放出毒性产物，同时还与宿主细胞之间发生相互作用，引起宿主出现病理变化的过程。病原菌(pathogen)：能引起感染或宿主疾病的细菌。又称为致病菌。非病原菌（nonpathogen）：不能造成宿主感染的细菌。条件致病菌（conditional pathogen）：正常条件下不致病，在某些条件改变的特殊机会下可以致病的细菌。第一节 正

2、常菌群与机会致病菌一、正常菌群（normal flora）及其分布在人体各部位正常寄居而对人无害的细菌人体各部位正常细菌数量 正常菌群 normal flora，正常微生物群 normal microbiota指在人类体表及与外界相通管腔中寄居,在长期历史进化过程中形成的,对宿主无害而且有益的生理性微生物群(physiological microbiota)。对生理性微生物群的研究，形成了一门新学科-微生态学 正常菌群的生理作用生物拮抗竞争黏附（占位性保护）产生有害代谢产物营养竞争营养作用促进消化吸收参与营养物质转化合成维生素供人体利用免疫作用抗衰老作用双歧杆菌、乳杆菌及肠球菌等产生过氧化物歧

3、化酶（SOD）消除自由基（02-）毒性，抗氧化损伤，抗衰老抗肿瘤作用降解致癌物质激活巨噬细胞抑制肿瘤细胞抗原刺激促进宿主免疫器官发育成熟持续刺激免疫系统发生免疫应答结果限制了它们本身的危害性对有交叉抗原的致病菌抑制杀灭（二） 微生态平衡与失调 微生态平衡：指正常微生物群与宿主生态环境在长期进化过程中形成的生理性组合的动态平衡。 微生态失调：指正常微生物群在宿主之间的平衡，在外界环境因素影响下被破坏，由生理性组合转变为病理性组合。细菌方面机体方面正常菌群/非致病菌条件致病菌？寄生部位改变菌群失调免疫功能下降二、机会致病菌二重感染少数细菌总有致病性许多细菌具有潜在致病性大多细菌不具有致病性第二节

4、细菌的致病作用细菌体外机体的防御机能体内细菌细菌细菌细菌毒性物质病理变化致病性：细菌对宿主感染致病能力。毒力(virulence):在宿主免疫防御功能一定的情况下，微生物的致病性有强弱之分，称为微生物的毒力。半数致死量(median lethal dose，LD50)半数感染量(median infective dose，ID50) 在一定条件下能引起50实验动物死亡或感染的最小微生物或毒素的量。毒力岛细菌的毒力侵袭力毒素外毒素(exotoxin)内毒素(endotoxin)荚膜黏附素侵入性物质细菌生物被膜一、细菌的侵袭力：侵袭力(invasiveness)： 致病菌能突破宿主皮肤、黏膜生理屏

5、障等免疫防御机制，进入机体并在体内定居、繁殖和扩散的能力。侵袭力与菌体表面结构和侵袭性物质密切相关。1.黏附素（adhensin）2. 荚膜（capsule）3.侵袭性物质4.细菌生物被膜（bacterial biofilm） （一）黏附素（adhensin）黏附作用需要两个条件：黏附素和宿主细胞表面的黏附素受体黏附素是一类细菌表面与黏附相关的蛋白质，按其来源分为菌毛黏附素和非菌毛黏附素菌毛黏附素由菌毛分泌并存在于菌毛顶端如的菌毛黏附素非菌毛黏附素来自于细菌表面的其他组分，如G-外膜蛋白（OMP）、G+细胞壁 黏附机制细菌和宿主：静电吸引及疏水作用、阳离子桥联作用和配体-受体相互结合黏附素受体

6、多为靶细胞表面的糖类或糖蛋白。细菌黏附素与宿主细胞表面黏附素受体结合的特异性决定了感染的组织特异性。（二）荚膜（capsule）具有抗宿主吞噬细胞和抵抗体液中杀菌物质的作用，使细菌在宿主体内大量繁殖和扩散。荚膜在免疫逃逸现象中起重要作用，避免了被宿主细胞的免疫防御机制杀灭。如肺炎链球菌(三)侵袭性酶：利于细菌在组织中扩散，协助细菌抗吞噬。血浆凝固酶透明质酸酶链激酶链道酶（四）侵袭素：细菌的侵袭由基因控制,称为侵袭基因(inv基因) inv基因编码产生的蛋白,介导细菌能够侵入敏感细胞内，主要是黏膜上皮细胞。（五）细菌生物被膜（bacterial biofilm） 是细菌附着在有生命或无生命的材料

7、表面后，由细菌及其所分泌的胞外多聚物(主要是胞外多糖)共同组成的呈膜状的细菌群体，是其为了适应周围环境而形成的一种保护性生存方式。图为定植于静脉导管表面的表皮葡萄球菌生物膜扫描电镜照片（6000） 形成微菌落和生物膜的意义 A：增强菌自身的生命力，增强对人的致病力 B：接合传递耐药基因（生物膜）使医源性 微生物耐药性远远高于非医源性如金葡 C：与难治性慢性感染和医院内感染有关 微菌落： 慢性前列腺炎，绿脓（下呼吸道，肺的囊性纤维病） 生物膜： 龋齿，人工器官（表皮葡，绿脓）二、毒素（toxin）按来源、性质和作用特点不同分为外毒素和内毒素 1.外毒素(exotoxin)产生：G+（大多如金葡，

8、链，破，肉，白） G-（部分如绿脓，痢疾，霍乱）特点： 蛋白质 分子结构为A-B亚单位：A-毒性；B-介导 毒性强，具有选择性 ：肉毒毒素 性质不稳定，不耐热，易被热、酸、蛋白酶分解破坏 抗原性强：刺激机体产生抗毒素。 外毒素种类神经毒素 破伤风痉挛毒素、肉毒毒素特点：毒性强，致死率高细胞毒素 又称为膜损伤毒素 白喉毒素、葡萄球菌表皮剥脱毒素、葡萄球菌毒性休克综合征毒素、A群链球菌致热外毒素特点：宿主细胞膜上形成孔结构，导致细胞死亡，有两种类型。成孔毒素毒素单体插入细胞膜，形成孔道磷脂酶类产生磷脂酶类，分解卵磷脂，破坏膜完整性肠毒素 霍乱肠毒素、ETEC肠毒素、产气荚膜梭菌肠毒素、葡萄球菌肠毒

9、素细菌外毒素疾病作用机制症状和体征破伤风梭菌痉挛毒素破伤风封闭抑制性神经元骨骼肌强直性痉挛 肉毒梭菌肉毒毒素 肉毒中毒阻止乙酰胆碱释放肌肉松驰性麻痹 神经毒素细菌外毒素疾病作用机制症状和体征白喉棒状杆菌 白喉毒素白喉抑制蛋白质合成肾上腺出血、心肌损伤、外周神经麻痹 细胞毒素细菌外毒素疾病作用机制症状和体征霍乱弧菌肠毒素霍乱激活肠粘膜腺苷环化酶，增高细胞内cAMP水平 腹泻、呕吐 产毒型大肠埃希菌肠毒素腹泻呕吐、腹泻金葡菌肠毒素食物中毒刺激呕吐中枢 呕吐、腹泻 肠毒素白喉霍乱破伤风 类毒素（无毒抗原）外毒素（极毒抗原）抗毒素（抗毒抗体）免疫动物脱毒0.3-0.4%甲醛外毒素抗原性 类毒素（tox

10、oid）受甲醛作用可使其活性蛋白灭活而不影响接合蛋白的抗原性抗毒素（antitoxin）外毒素刺激机体产生的中和抗体2.内毒素(endotoxin) 产生：革兰阴性菌成分：脂多糖LPS特点：菌体破裂后才释放出来理化性质稳定，耐热毒性相对弱，且无选择性 脂类A高度保守抗原性弱，不能用甲醛脱毒为类毒素 LPS的生物学作用： 发热反应白细胞反应DIC（弥漫性血管内凝血）内毒素血症与内毒素休克免疫调节作用特异多糖核心多糖脂质A外膜主要毒性成份O抗原决定簇败血症的皮肤表现 发热反应： 内毒素激活单核巨噬细胞（释放IL-1、TNF-） -刺激下丘脑-使其释放介质作用于体温调节中枢-引起发热反应。白细胞反应

11、： 内毒素使大量白细胞黏附于血管壁-循环血中白细胞少-内毒素诱生中性粒细胞释放因子-刺激骨髓释放大量白细胞-白细胞增多（伤寒沙门菌例外）内毒素的生物学作用 无选择性 内毒素血症与休克 内毒素进入血液-释放血管活性物质-血管舒缩功能紊乱-微循环障碍-有效循环血量减少-血压降低-供血不足、缺氧、酸中毒 高浓度的内毒素-激活补体替代途径-高热、低血压、活化凝血系统-弥散性血管内凝血（DIC）-以微循环衰竭和低血压为特征的内毒素休克或死亡鲎试验 鲎系海边栖生的一种大型节肢动物,属蜘蛛纲。其多功能血细胞(变形细胞)的溶解物中含有一种可凝性蛋白质,在极微量内毒素存在时可形成凝胶。鲎试剂是 “鲎”的兰色血液

12、中提取变形细胞溶解物，经低温冷冻干燥而成的生物试剂，专用于细菌内毒素检测。鲎试剂安瓿外毒素与内毒素的对比（p60）区别外 毒 素内 毒 素来源G+菌与部分G-菌G-菌存在部位分泌到菌外，少数是崩解释出细胞壁组分，菌裂解后释出化学成分蛋白质脂多糖稳定性6080，30分钟 160，24小时 作用方式与受体结合刺激细胞分泌细胞因子、血管活性物质毒性作用强，对组织器官有选择性，引起特殊临床表现较弱，引起发热、白细胞增多、微循环障碍、休克、DIC等抗原性强，刺激机体产生抗毒素；脱毒形成类毒素弱，抗体作用弱 第四节 感染的发生与发展一、细菌感染的来源与传播 外源性感染（exogenous infectio

13、n）：来自于宿主体外，较强或强毒力 传染源：病人；带菌者；病畜和带菌动物。 带菌者：恢复期传染病患者及携带某种病原菌而无症状的健康人 内源性感染（endogenous infection）：指来自于宿主机体内正常菌群及某些曾感染过而潜伏下来的微生物的重新感染。 条件致病菌 隐伏状态存在于体内的致病菌 外源性感染传播途径 呼吸道 结核 流脑 肺炎链球菌 消化道 粪口 肠道杆菌 皮肤感染 （破伤风 金葡菌） 血液传播 AIDS 乙肝 梅毒 人畜共患病 节肢动物 蚊子（鼠疫，乙脑，黄热） 苍蝇是细菌库 性传播（STD）一只带3亿-5亿个菌 6只脚黏附1700万个菌1ml灭菌牛奶，苍蝇爬 后再检查发现

14、180万以上细菌一口痰 30-40万个结核菌,阳光下活3-4小时，手绢中2个月 干痰活2-8个月性传播疾病（STD） 梅毒，AIDS，淋病，脲原体特点：自然属性 种类多，传播快，全球性 致死性 男女生殖系统受破坏不育症 垂直传播 女性自然流产或早产社会属性 以女性传播为主 耐药性增加，治疗难度大 STD的增加，亦增加AIDS的增加 二、感染的发生（一）细菌因素细菌的毒力细菌侵入的数量细菌侵入的部位（二）环境因素对感染的影响季节、地理条件、气候、温度、湿度冬季呼吸道系统疾病易发夏季消化道系统疾病易发社会因素战争、灾荒、动乱三、感染的类型（一）隐性感染(inapparent infection)

15、当宿主的抗感染免疫力较强，或入侵的病菌数量不多、毒力较弱，感染后对机体损害较轻，不出现或出现不明显的临床症状，又称亚临床感染。（二）潜伏感染(latent infection) 宿主机体与病原菌在相互作用过程中暂时处于平衡状态时，致病菌潜伏在病灶内或某些特殊组织中一般不排出体外，一旦机体免疫力下降，则潜伏的致病菌大量繁殖而致病，如结核分枝杆菌。（三）显性感染(apparent infection) 宿主机体抗感染的免疫力较弱，或侵入的致病菌数量较多、毒力较强，以致机体的组织细胞受到不同程度的损害，生理功能也发生改变，出现一系列的临床症状和体征。显性感染 (Apparent infection)

16、病情缓急急性感染慢性感染感染部位局部感染 (Local infection)全身感染 (Systemic infection)1.按病情缓急不同分为：急性感染；慢性感染 急性感染(acute infection)：发作突然，病程较短，一般是数日至数周。病愈后，致病菌从宿主消失。如：脑膜炎球菌；霍乱弧菌； 肠产毒素型大肠杆菌等。胞外菌引起慢性感染(chronic infection)：病程缓慢，常持续数月至数年。如：结核分枝杆菌胞内菌引起2.按感染部位及扩散程度不同分为：局部感染；全身感染。 局部感染(local infection)： 致病菌侵入宿主体后，局限在一定部位生长繁殖引起病变。如疖

17、、痈全身感染(systemic infection)：感染发生后，致病菌或其毒性代谢产物向全身播散引起全身性症状。 全身细菌性感染多见于胞外菌的急性感染，为感染发生或发展后，病原菌及其毒素或毒性代谢产物出现于血液并向全身扩散引起的全身急性症状。全身性感染多为重症，常见有下列几种情况：毒血症、脓毒血症、内毒素血症、 败血症、菌血症 毒血症 (toxemia)：产生外毒素的病原菌在局部组织生长繁殖，外毒素进入血循环，并损害特定的靶器官、组织所出现的特征性毒性症状。如白喉、破伤风等。脓毒血症(pyemia)：化脓性细菌侵入血流后，在其中大量繁殖，并通过血流扩散至宿主体的其他组织或器官，产生新的化脓性

18、病灶所引起的症状。内毒素血症(endotoxemia)：革兰阴性菌在宿主体内感染使血液中出现内毒素引起的症状。败血症(septicemia)：致病菌侵入血流后，在其中大量繁殖，产生的毒性产物所引起的全身性中毒症状。菌血症(bacteremia)：致病菌由局部进入血流，但在血流中极少量繁殖，引起轻微症状。毒素血液毒素细菌毒素引起特殊的中毒症状如白喉 破伤风等毒血症 (Toxemia)局部病灶 局部病灶病原菌不能在血流中大量生长繁殖菌血症(Bacteremia)如伤寒早期的菌血症布氏杆菌菌血症防御功能毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素机体严重损害, 引起全身中毒症状。 如不规则高热，有时有皮肤、粘膜

19、出血点，肝、脾肿大等。败血症(Septicemia)如鼠疫杆菌炭疽杆菌引起的败血症血液局部病灶 局部病灶毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素毒素细菌新的化脓病灶脓毒血症 (Pyosepticemia) 化脓性细菌引起败血症时，由于细菌随血流扩散在全身多个器官(如肝、肺、肾等)引起多发性化脓病灶。如金黄色葡萄球菌严重感染时引起的脓毒血症。（四）带菌状态（carrier state） 有时致病菌在显性或隐性感染后并未立即消失，在体内继续留存一定时间，与机体免疫力处于相对平衡状态。 宿主-带菌者（carrier），重要的传染源细菌感染的结局显性感染隐性感染潜伏感染带菌状态全身感染局部感染毒血症脓毒血

20、症内毒素血症败血症菌血症第五节 医院内感染医院内感染（nosocomial infections）: 又称医院获得性感染（hospital-acquired infections,HAI）广义地说，它是指任何人员在医院活动期间遭受病原体侵袭而引起的任何诊断明确的感染。 对象:一切在医院内活动的人群（主要为住院病人）地点:感染发生必须在医院内时间:病人在住院期间或出院后不久发生的感染，及与新生儿通过产道时发生的感染。 2009年3月18日到19日天津市蓟县妇幼保健院发生的医院内感染，导致6名新生儿发病。据介绍，6名患儿是在天津市蓟县妇幼保健院新生儿科感染发病的，发现发病以后被转往北京儿童医院救治

21、。根据北京儿童医院对3名发病患儿血培养检查，均革兰阴性菌感染，其中2名结果为阴沟肠杆菌。根据阴沟肠杆菌易在潮湿环境生长繁殖的特性，北京儿童医院专家断定暖箱感染的可能性较大。在转往北京儿童医院之前，这6名患儿均曾在蓟县妇幼保健院新生儿科的暖箱内治疗。因此，可以确定这是一次医院内感染事故。 4月17日卫生部通报了“天津蓟县妇幼保健院新生儿感染事件”的调查结果，这一事件是由于该院新生儿室管理混乱并存在严重医疗缺陷造成的一起严重的新生儿医院感染事件。据悉，蓟县卫生局局长等责任人已被免去职务。 多数为细菌，约占9095%。其次为病毒、真菌及寄生虫。大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肠球菌和绿脓杆菌为院内感染的主

22、要致病菌，其次为变形杆菌、克雷伯氏菌、鼠伤寒杆菌、链球菌、军团杆菌等。病毒有流感病毒、鼻病毒、呼吸道合胞病毒、腺病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、单纯疱疹病毒、巨细胞病毒、EB病毒等。真菌有白色念珠菌、隐球菌、曲菌、毛霉菌等。寄生虫有卡氏肺孢子虫、隐孢子虫、疟原虫等。 病因类型和部位 多为尿路感染、肺部感染、伤口感染、胃肠道感染、脑膜炎、输血感染和败血症等。 特 点 病原菌多为条件致病菌，且一般对常用抗生素耐药。多数病人有不同程度的免疫功能减低。因而治疗困难，疗效差。 医院感染的分类按病原体来源内源性医院感染由自身正常菌群转变成机会性致病菌所致特定条件寄居部位改变 免疫功能下降 菌群失调外源性

23、医院感染（交叉感染）患者遭受医院内非自身存在的病原体侵袭而发生的感染。 病人之间、医患之间、污染医护用品或诊治设备、环境空气等，也称医院内感染。按感染部位分类全身各部位均可发生二、医院感染的危险因素与控制措施易感对象年龄因素（老人、婴幼儿）基础疾病（抗感染能力下降）诊疗技术及侵入性检查与治疗因素器官移植血液透析和腹膜透析介入检查和治疗损伤免疫系统的因素放射治疗化学治疗激素治疗其他因素抗生素使用不当外科手术及各种引流住院时间过长1、接触传播：是医院感染的主要传播途径，包 括直接接触传播、间接接触传播和飞沫传播。2、空气传播： 病原微生物可以形成带菌气溶 胶，通过空气进行传播。3、共同媒介传播：可

24、以通过被病原菌污染的水、 食物等媒介而在人群内暴发流行。4、生物媒介传播：指通过动物或昆虫等中间宿 主传播疾病，如蚊子传播疟疾和乙型脑炎。 传 播 途 径 治疗和预防 根据不同的病原体进行相应的治疗，最好根据药物敏感试验结果，选择有效的药物，以求消灭院内感染源。医院应建立预防和管理院内感染的专门机构，制定预防方案和措施，并监督方案的实施。对院内各级人员进行经常的预防院内感染的培训。要对院内感染进行监测，一旦发生，应研究原因，制定对策。 此外，医院内应建立严格的消毒隔离制度：包括合理的建筑及病区设置、病人入院的清洁和出院的终末消毒、传染病人的隔离、污染物品及病人排泄物的消毒处理、接触病人者(包括医生、护士、卫生员和探视者)的处理等。并须对献血员进行严格的筛选。防止滥用抗生素，以防耐药菌的产生等。 医院工作人员在医院内获得的感染也属医院内感染。 医务人员职业暴露 医务人员职业暴露：是指医务人员在从事诊疗、护理活动过程中接触有毒、有害物质，或传染病病原体从而损害健康或危及生命的一类职业暴露。 1984年世界上报道了首例由职业暴露于被感染的血液而引起的HIV感染 2003年“非典” 经血液传播疾