《兽医公共卫生学》第一章 生态环境与人类健康

第一篇 环境和食品污染与人类健康2021/9/232第一章 生态环境与人类健康第一节

宏观生态平衡与人类健康第二节 微生态平衡与人类健康第三节

分子生态平衡与人类健康2021/9/233第一节 宏观生态平衡与人类健康一、生态系统的概念（一）生态系统的概念

生态系统（ecosystem）：指在一定时间和空间内，生物和非生物的成分之间，通过不断的物质循环和能量流动而形成的统一整体。

一个生物物种在一定地域内所有个体的总和在生态学中称为种群；

在一定自然区域中许多不同的生物总和称为群落；

任何一个群落与其周围环境的统一体就是生态系统。

森林、草原、海洋、湖泊、农田、牧场、池塘等，均是不同的生态系统类型。⸙它们各有不同的生物群落和不同的环境条件，形成各自的能量流动和物质循环，构成不同的生态系统。⸙生态系统强调系统中各成员之间在功能上的协调统一。2021/9/2342021/9/235

在生态系统内，由于复杂食物网的存在，把生物与生物、生物和周围环境成分，联结成一个网络式结构，网络上的每一环节彼此牵连，相互制约，从而维持着生物系统的相对平衡状态。

如果网络上的任何一个环节发生障碍，均可通过网络结构由其他部分得到调节和补偿。

研究生物系统的动态平衡的目的：在掌握这种动态平衡的基础上，认识生态系统的演替规律，以便合理利用自然资源，使生态系统向着人类所希望的有利于动物和人类健康的高价生态系统方向发展。2021/9/236

生态系统的中心问题：是其结构（空间结构和物种结构）、功能（物质、能量的转化效率）、生态系统的平衡和演替特点及生态系统的控制。

人类是生态系统中一个重要而强有力的因素。

有其自然属性和社会属性，自然的生态系统很少能像它们初出现时那样不受人类的影响，尤其在农业生态系统中，是以人类活动为中心来获得最优质的产品和最大的经济效益生产事业，所以是受人类控制的生态系统，是一个非闭合式生态系统，人类主宰着整个系统内的物质循环和能量流动的方向。2021/9/237（二）生态系统的成分与结构1.

生态系统的组成成分

生态系统由非生物部分（无生命成分，即无机环境）和生物部分（有生命成分，即生物群落）两大部分组成。⸙非生物部分是生态系统中的生物和能量的来源，包括生命活动的三个基质，即大气圈、水圈、岩石土壤圈。⸙土壤、岩石、沙砾和水体，是生物生长和活动的空间；太阳能、水、CO2、氧、氮、无机盐和有机化合物（蛋白质、碳水化合物、脂类和腐殖质等），是生物物质代谢的材料。2021/9/238⸙在生物部分中，生物种类繁多，根据其获取营养和能量的方式以及在物质循环和能量流通中的作用，可分为生产者、消费者和分解者，三者构成生物群落。⁎生产者（producers）：主要是指绿色植物和一些光合细菌。

绿色植物的叶绿素能利用太阳能通过光合作用把吸收来的水、CO2和无机盐合成有机物质，并把太阳能转变为化学能贮存在有机物质中，成为其他生物—消费者和还原者的能源。2021/9/239⁎消费者（consumers）：是直接或间接利用绿色植物所制造的有机物质作为食物和能源的异养生物，包括各种动物、寄生和腐生的菌类，也包括人类。人类是以许多动植物为取食对象的最高级消费者，同时人类又是不同于自养生物进行生产的最高级生产者。⁎分解者或称还原者（decomposers）：属于异养生物，主要是细菌、真菌和某些原生动物，以及食腐性动物（甲虫、白蚁、蚯蚓和一些软体动物）。它们能把复杂的动植物有机残体分解为简单的化合物归还到环境中。2.生态系统的结构（ecosystem

structure）

指生态系统中各组成部分之间数量的比例关系、空间位置的配置关系以及相互联系的内容和形式。

生态系统的结构都可分为：（1）时空结构

：生态系统中各组成部分之间在空间上的规模、尺度、分布、排列以及相位关系的总和，构成了生态系统的空间结构（spacestructure）。2021/9/23102021/9/2311（2）数量关系结构：生态系统中组成成分之间存在着一定的数量关系，如排列组合关系、数量比例关系等。（3）组成成分之间相互作用的形成与结构

：时空结构和数量结构都忽略生态系统组分间的相互作用来看结构，但在生态系统中最根本的却是组成成分间相互作用的结构。2021/9/2312☼生态系统的结构决定了它的性状和功能，一定的结构是一定性状与功能的内在基础，而一定的性状和功能是一定结构的外在表现。2021/9/2313（三）生态系统的功能主要有能量流动、物质循环和信息传递三种。1.

生态系统的能量流动⁎

能量流动是生态系统的主要功能之一。⁎没有能量流动就没有生命，就没有生态系统。⁎能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础。2021/9/2314（1）能量流动的概念

太阳能进入生态系统，并作为化学能，沿着生态系统中生产者、消费者、分解者流动，这种生物与生物间、生物与环境间能量传递和转换的过程，就是生态系统的能量流动（energy

flow）。2021/9/2315（2）能量流动的规律

能量流动服从于热力学第一定律（能量守恒定律）和第二定律。

热力学第二定律是指一切过程都伴随着能量的改变，在能量传递和转换过程中，除一部分可以继续传递和做功的能量外（自由能），总有一部分不能继续传递和做功，而以热的形式耗散，这部分能量使熵（熵是一种热力学参数，即系统内部不能再被转化做功的能量的总和）和无序性增加。2021/9/2316

生态系统中能量流动有两个特点：⸙一是能量流动沿生产者和各级消费者顺序被逐步减少，通常后者获得的能量大约只为前者所含能量的10%即1/10，故称为“十分之一定律”；⸙二是能量流动是单方向，不可逆的。能量以光能状态进入生态系统后，就不再以光能形式而是以热能形式逸散于环境中。2021/9/2317（3）食物链和食物网

生态系统中能量流动是以“食物链”和“食物网”为渠道来实现的。

食物链（foodchain）：生态系统中以食物营养为中心的生物之间食与被食的链索关系。

食物链上每一个环节，称为一个营养级。

在生态系统中，能量是通过生物成分之间的食物关系，在食物链上从一个营养级到下一个营养级逐渐向前流动着。

不同的生态系统，食物链的长短不同，营养级数目也不一样。一般海洋生态系统食物链较长，有6～7个营养级，陆地生态系统不超过4～5级。2021/9/2318⸙生态系统中，各种生物取食关系错综复杂，使生态系统中各种食物链相互交叉、相互联接，形成网络，称为“食物网”（food

net）。⸙食物网使生态系统中各种生物成分有着直接或间接的联系，因而增加了生态系统的稳定性。⸙食物网中某一条食物链发生障碍，便可能通过其他食物链来调节或补偿。2021/9/2319

把食物链和食物网中每个营养级个体的数量、能量及生物量，按营养级的顺序排列起来并绘成结构图，称为“生态金字塔”（图1-1）。

生态金字塔的形成是由于生态系统中能量流动是沿营养级逐渐减少，愈来愈细，前一个营养级的能量只能满足后一个营养级少数生物需要。营养级愈高，生物数量愈少。

生态系统中能量随营养级呈现金字塔形，生物量和生物个体数量也必然呈金字塔形。

生态金字塔有三种类别，即能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔。二级食肉动物2021/9/2320一级食肉动物草食动物绿色植物图1-1

生态金字塔模式图2021/9/23212021/9/23222.

生态系统的物质循环

生态系统中的生物，需要能量和各种营养物质才能生存。

生物从大气圈、水圈和土壤岩石圈中获得的营养物质，沿着生物周围环境进入生物体，又通过生物体被分解后回解到周围环境之中，这样的途径反复运动着，循环过程即生物地球化学循环（biogeochemical

cycle）。2021/9/2323

生态系统中，各种化学岩石在生物与非生物成分之中的滞留称为库，这些岩石在库与库之间的转移称为流。

若干个库和流形成了生物地球化学循环，也就是物质循环。

根据物质循环路线和周期长短的不同，将循环分为生物小循环和地球化学大循环。2021/9/2324⸙生物小循环（smallbiological

cycle）：在一定地域内生物与周围环境（气、水、土等）之间进行的周期性物质循环。⁎通过生物对营养元素的吸收、留存和归还来实现。⁎是在一个具体范围内快速短周期的循环，是开放式循环，受地球化学大循环所制约。⸙地球化学大循环:指环境中的元素经生物吸收进入有机体，然后以排泄物或残体等形式返回环境，进入大气圈、水圈、土壤岩石圈及生物圈的循环。2021/9/2325

根据循环物质的形态和贮存库的不同，物质循环又可分为气相循环和沉积循环。（1）气相循环:

贮存库主要是大气圈和水圈。⸙O2、CO2、H2O等都属于气相循环类型。参与循环的物质以气体形态通过大气进行扩散，然后又被植物重新吸收利用。⸙气相循环把大气和海洋联系起来，具有明显的全球性循环的特点。2021/9/2326（2）沉积循环：贮存库是土壤岩石圈。

P、Ca、K、Na等都属于沉积循环类型。

沉积循环主要经过岩石风化作用及沉积物本身的分解作用，将贮存的物质转化成生态系统的生物成分，变为可利用的营养物质。

这种转变过程很慢，具有非全球性循环的特点。2021/9/23273.

生态系统的信息传递

主要有：营养、化学、物理和行为信息等。（1）营养信息传递

是生态系统中以食物链和食物网为代表的一种信息传递。

通过营养交换把信息从一个种群传到另一个种群。草原上羊与草之间的关系就是两个生物种群之间信息传递的最简单例子。当羊多时，草就相对少了；草少了，反过来又使羊减少。从草的多少可以得到羊的饲料是否丰富的信息，以及羊群数量的信息。2021/9/2328（3）化学信息传递

在生态系统中，有些生物的代谢产物（如激素等化学物质）进行的信息传递，也能影响生物种内及种间关系。

有的相互制约，有的则相互促进，有的相互吸引，有的则相互排斥。例如，蚂蚁爬行留下的化学痕迹，是为了让其他蚂蚁跟随；许多哺乳动物（如虎、犬、猫等）以尿标记它们的领域。2021/9/2329（3）物理信息传递

很多动物用声音来传递多种信息，如鸟鸣、虫叫都可以传递安全、惊慌、恐吓、警告、求偶、觅食等各种信息。（4）行为信息传递

动物之间的行为方式传递不同的信息。如识别、求偶、威吓、挑战、优势或从属信号等。

行为信息一般在种群内表现，但也可能为其他物种提供某种信息。2021/9/2330（四）生态系统的主要类型

根据植物地理分布、动物群落及其功能作用、环境特征等，可将生态系统分为陆地生态系统和水域生态系统两大类。1.陆地生态系统（terrestrialecosystem）☞根据动植物群落的性质和结构，又可分为森林生态系统、草原生态系统、冻原生态系统和荒漠生态系统等。2021/9/2331水域生态系统（aquatic

ecosystem）☞包括淡水生态系统和海洋生态系统，结构及能流、物流状况都与陆地生态系统不同。人工生态系统（artificial

ecosystem）☞按照结构和性质，可将人工生态系统分为农业生态系统和城市生态系统。2021/9/2332二、

生态平衡及影响因素1.

生态平衡☛概念：在一定时间内，生态系统的结构和功能相对稳定，生态系统中生物与环境之间，生物各种群之间，通过能流、物流、信息流的传递，达到了互相适应、协调和统一的状态，处于动态平衡之中，这种动态平衡称为生态平衡（ecological

equilibrium）。☞生态系统成分越多样，结构越复杂，调节能力则越强。☞生态系统的调节能力超过一定限度（阈值），生态平衡就会遭到破坏。2021/9/2333☞生态平衡的主要标志：结构上的平衡，功能上的平衡，以及输出和输入物质数量上的平衡，这三方面达到平衡就处于生态平衡。➢环境系统和生物结构组成的稳定性是生态平衡的基础；➢能流和物流的收支接近相等是生态平衡的前提；➢通过内在信息进行自我修复和自我调节是生态平衡必不可少的条件。2021/9/2334（二）影响生态平衡的主要因素☞造成生态平衡失调的原因有自然因素和人为因素两大类。1.

物种改变造成生态平衡的破坏☆主要有：物种消失；外来物种入侵。2.

环境因子改变导致生态平衡的破坏✶主要是指人类对自然资源不合理开发利用及工农业生产所带来的环境污染等。（1）盲目开荒（2）资源利用不合理①森林过度砍伐，草原过度放牧。②农田不合理利用。③围湖造田。（3）环境污染352021/9/232021/9/23363.

信息系统改变引起生态平衡的破坏☞生态系统信息通道堵塞，信息传递受阻，就会引起生态系统改变，从而使生态平衡受到破坏。4.

生态平衡失调的标志（1）破坏生态系统的结构，导致系统的功能降低；（2）生态系统的功能衰退，导致系统的结构解体。2021/9/2337三、平衡失调对生物和人类的影响（一）全球气候变暖对生物和人类的影响1.对发病潜势的影响➢影响传播媒介、影响病原的生存和分布。➢气候变暖对人类健康影响最大的可能是那些与温度和湿度变化关系密切的传染病（如疟疾、登革热、黄热病、南美锥虫病等）的发病率。2.对死亡率的影响➢全球变暖后，炎热天气引起热病、炎热应激反应。2021/9/2338（二）平流层的臭氧层破坏对生物和人类的影响1.引起臭氧层破坏的原因☞臭氧层存在于距地球表面约20～50

km的平流层中，其所含的臭氧（O3）是太阳光紫外线（UV）作用于O2而产生的，O3亦可因UV的作用而被破坏形成O2。☞平流层中O3浓度降低，致使平流层吸收UV的能力相应下降，到达地球表面的UV辐射就会增加。2021/9/23392.

臭氧层破坏对食物链的影响☞浮游生物是生态系统食物链的基础，紫外线消弱海洋浮游植物的光合作用，减弱了水体的自然净化作用。☞紫外线增强可杀死鱼、虾、蟹的幼体。☞平流层O3减少，紫外线增强导致植物的光合作用受到影响，生长率下降，产量降低。2021/9/23403.

臭氧层破坏对人类健康的影响（1）皮肤癌增多：动物实验表明，UV-B对皮肤癌的诱发起主要作用，并呈剂量反应关系。（2）大气光化学氧化剂增加：导致大气质量恶化，污染区居民的呼吸道疾病和眼部炎症的发病率升高。（3）免疫系统的抑制：UV-B可使免疫系统功能发生变化，传染性皮肤病也可能与O3减少而导致UV-B增强有关。2021/9/2341（三）酸雨及其对生物和人类的影响☞酸雨（acid

rain）通常是指pH小于5.65的酸性降水（雨、雪、雹和雾）。☞酸雨的形成机理大致分为云内成雨酸化过程和云中冲刷酸化过程。❄酸雨会导致淡水湖泊和河流的酸化，使湖水与河水的pH逐渐下降。❄鱼类长期处于酸性水中会影响其繁殖，鱼群密度降低，甚至种群消失。❄酸雨地区鱼的含汞量很高，对水生生物和人类健康会产生有害影响。2021/9/2342❄酸雨，尤其是酸雾，已对人类健康造成直接的危害。❄雾与雨水相比较，离子浓度高。雾是接近地面生成，极易遭受高浓度污染物的污染。❄硫酸雾和硫酸盐雾毒性比SO2要大的多，其微粒可侵入肺的深部组织。❄严重的酸雾会使人睁不开眼睛、眼睛有刺痛感，一部分人会因呼吸道受刺激而咳嗽。2021/9/2343（四）干旱和水资源危机对生物和人类的影响☞淡水的缺乏会直接影响到各种生物和人类。➢农作物减产、绝收；➢畜禽养殖量降低，消化道疾病和传染病、寄生虫病的发生和流行；➢人们长期缺乏清洁卫生的饮水，会因饮用受污染的水发生有毒化学物质慢性中毒，致癌、致畸、致突变作用，以及发生水介传染病和寄生虫病。四、生态平衡的保持（1）控制人口增长保持生态平衡就是保护人类赖以生存的环境，就必须控制人口的增长。2021/9/2344（二）保护和创造优质高产的生态系统1.

保护森林资源2.

组建优质高产的农田生态结构3.

发展生态畜牧业➢生态畜牧业（ecologicalanimalhusbandry）是以生态平衡为前提，以畜牧业为主的复合生产体系。452021/9/23（三）保护生态环境1.

治理工业“三废”2.治理养殖业污染

：坚持无害化、生态化、减量化、资源化原则。3.

加强病虫害生物防治4.

兴建大的工程时必须考虑生态效益5.

防止外来生物入侵对生态环境的影响462021/9/23第二节 微生态平衡与人类健康2021/9/23472021/9/2348一、微生态系统（一）微生态学与微生态系统1.

微生态学☞“微生态学（microecology）”的概念由德国VoekerRusch博士于1977年首先提出，是从宏观生态学向微观层次研究而发展起来的一门学科。☞微生态学：“细胞水平或分子水平的生态学”（

Rusch，1985）。☞微生态学：研究正常微生物群与其宿主相互关系的生命科学分支，是研究正常微生物群的结构、功能以及与其宿主相互关系的学科。（康白）2021/9/2349☞微生态学是生态学的一个层次，是研究正常微生物在细胞或分子水平上与宿主相互关系的科学。☞微生态学又分为：普通微生态学；植物微生态学、动物微生态学、人体微生态学等；农业微生态学、工业微生态学、兽医微生态学、医学微生态学等。2021/9/23502.

微生态系统☞指在一定结构的空间内，正常微生物群以其宿主（人类、动物、植物）组织和细胞及其代谢产物为环境，在长期进化过程中形成的能独立进行物质、能量及信息（即基因）相互交流的统一的生物系统。☞

微生态系统是由正常微生物群与其宿主的微环境（组织、细胞、代谢产物）两大部分所组成。2021/9/2351☞微生态系统中的微生物之间、微生物与宿主之间的相互联系和相互作用是通过“三流”的运转来实现的。（1）物质流动➣在微生态系统中，各种化学元素及其化合物沿着某特定途径在宿主-微生物群-环境之间的交换和循环，这种循环趋势称之为微生态系统的物质流。➣微生态系统物质流动既有对宿主有益的一面，也有对宿主有害的一面。2021/9/2352①有益于宿主的物质流动：肠道正常微生物群参与碳水化合物、蛋白质、脂肪、矿物质、激素、维生素和胆汁的代谢。例如，矿物质在肠内的吸收也受正常菌群的影响，用同样含铁量的饲料饲喂，无菌动物较普通动物易出现血色素低下或贫血。②

有害于宿主方面的物质流动：肠道菌群在代谢过程中也可形成一些有害物质，如组织胺、硫化氢、吲哚、亚硝酸盐等。硝基多环芳烃类化合物有可能被人体摄取后，被栖居在肠道的菌群代谢而活化为致癌物质。2021/9/2353（2）能量流动➢正常微生物群内部与其宿主保持着能量交换和运转的关系，能量在微生态系统中的行为称为能流。（3）信息流动：遗传信息的流动。➢在微生态系统中有关信息流（基因流）的研究主要集中在优势菌群的更替和微生态的动态平衡方面。➢不同生物间（或不同生物个体间）的基因流动主要是通过质粒、温和噬菌体和潜伏病毒等传递。2021/9/2354（二）微生态系统的结构与功能1.微生态系统的结构微生态系统是由宿主、微生物和环境彼此相互作用、互相依赖的统一整体。微生态系统的多维空间结构，可由大到小分为以下五个层次。（1）宿主个体：动物体或人体及其所携带的正常微生物菌群，是微生态学中最大的空间结构，其中包括机体的亚结构，如皮肤、消化系统、呼吸系统等。（2）生态区：人或动物体表或体内腔道中许多部位相近，但性质相异，并栖有不同微生物菌群的亚结构系统，如呼吸系统、消化系统、口腔等。2021/9/2355（3）生境：是一个次于生态区的结构系统，如口腔中的颊、舌、齿等，包含物理的、化学的和生物的内容。（4）生态点： 是生境的亚结构，如以舌作为生境，舌尖、舌边、舌根部等就是不同的生态点，这些部位的正常菌群构成并不相同。（5）生态位：指一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。。在生态位内，相异物种可以共存，相似物种产生强烈竞争。2021/9/23562.

微生物在体内的分布➢动物和人的皮肤、黏膜以及一切与外界环境相通的腔道（如口腔、鼻咽腔、呼吸道、消化道和泌尿生殖道等）都有细菌和其他微生物的存在，但机体的内部组织器官在正常情况下是无菌的。➢在这些微生物中，有的是长期生活在动物体表或体内的共生或寄生性微生物，称为自身菌系（autochthonousflora）或常住菌系（resident

flora）；也有的是从土壤、水、空气和动物所接触的环境中污染的，称为外来菌系（transient

flora）。2021/9/2357❅原籍菌：是微生物与其宿主一起在长期进化过程中形成的，在动物体内特定的部位定居和繁殖，定植区域内的菌类及其数量基本上保持稳定，正常情况下对宿主健康有益或无害，具有免疫和营养作用。❅外籍菌：一般不能定植在皮肤或黏膜表面，如果发生定植，往往对宿主产生不利影响。2021/9/23583.

微生物菌群的相互关系（1）微生物种群内的个体间存在着协作和竞争关系。❈协作：指单个微生物之间互相提供必要的营养物质、生长因子等，可使一方或双方受益，这种协作关系在微生物形成克隆、利用不溶性营养物质和遗传交换等方面发挥作用。❈竞争：微生物之间对于营养物质、光线、氧、栖息地等的竞争以及有毒代谢产物蓄积对相互生长的影响等，使一方或双方受害。❈微生物种群内的各种相互关系是有机联系的，并受菌群密度的影响。2021/9/2359（2）不同微生物种群间的相互关系：共生关系和拮抗关系。☞共生关系：包括中立、栖生、互生和助生☞拮抗关系：包括竞争、偏生、寄生和吞噬。①共生关系（symbiosis）：指两种或多种微生物共同生活在一起，彼此间互不伤害或互为有利的关系。可分为中立（neutralism）、栖生（commensalism）、互生（synergism）和助生（mutualism）。2021/9/2360

中立：两种或以上微生物处于同一环境时，相互间不产生任何影响。

栖生：两种微生物共同生长时，一方受益而另一方不受任何影响的单利共生关系。如兼性厌氧菌在生活过程中消耗氧，为专性厌氧菌的生长提供了良好的生活环境，后者从前者受益，而前者则不受任何有害影响。

互生：两种或两种以上微生物共同生存时可互相受益的关系，互生双方可为对方提供营养物质、生长因子或生存条件。互生不是一种固定的关系，即其中任何一方可以在自然界独立存在。

助生：是一种专性的互生关系，即有些微生物之间的互生关系是专性的，任何一方都不能由其他微生物所取代，使其成为一个整体而共同生活。2021/9/2361②

拮抗关系（antagonism）：指两种或两种以上微生物共同生长时，使双方或一方受害的现象。可分为竞争（competition）、偏生（amensalism）、寄生（parasitism）和吞噬（predation）。

竞争：两种或以上微生物共同生存时，为获得能源、空间或有限的生长因子而发生的争夺现象，竞争的双方都受到不利影响。

偏生：两种微生物共同生长时，一方产生毒害或抑制对方生长的物质，使对方受害或生长受到抑制，而其本身不受影响或反而受益。2021/9/2362

寄生：一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内或体表，从中获取其生长繁殖所需的营养物质，并使后者蒙受伤害甚至被杀死的现象。

可根据部位和专一性分为：细胞内寄生、细胞外寄生、专性寄生、兼性寄生等。

吞噬：一种较大型的微生物吞入并消化另一种小型微生物以满足其营养需要的相互关系，前者称吞噬者，后者称牺牲者。2021/9/23634.

微生态系统的功能☞正常微生物群对宿主的功能是正常生理功能的补充；☞生物体的免疫和营养与正常微生物群是相互影响的统一体，构成宿主的微生态功能系统。☞微生态系统的生理功能主要包括营养作用和免疫抗病作用。（1）营养作用：促进营养物质的消化；促进抗营养因子的转化与脱毒；提高低质饲料的营养价值；合成微量营养物质。（2）免疫抗病作用：竞争性排斥有害微生物；产生抗菌物质抑制有害微生物；免疫增强作用。2021/9/2364二、

微生态平衡（一）微生态平衡的概念（microecologicalbalance）☞在长期进化过程中正常微生物群与其宿主在不同发育阶段形成的动态、生理性、相对均衡和稳定的组合状态。☞微生态平衡的影响因素主要是微生态环境、宿主和微生物三个方面。2021/9/2365（二）微生态平衡的主要标志☞

包括宿主与微生物两个方面。1.

宿主☞宿主是微生态系的主要成员，可以直接影响微生态平衡，对正常微生物群的组成和功能等也有明显的影响。（1）动物种类和品种（2）系统和器官（3）生理功能：

发情、妊娠、分娩、哺乳、断奶及饲养管理方式变换。（4）发育阶段2021/9/23662.

微生物☞正常微生物群的性质、数量和定位状况直接影响着宿主的生理功能，乃至病理状态的发生。☞在判定微生态平衡时，需要了解和掌握微生物群落的定位、定性和定量变化。（1）定位标志☞定位是指生态空间，即确定微生物菌群在宿主中存在的位置。2021/9/2367（2）定性标志❆定性是对微生物群落中各种群的分离与鉴定，即确定微生物群落的种类。❆可以区别科、属、种以及致病性或非致病性微生物。（3）定量标志➢定量是对生境内微生物总菌数和各种群活菌数的测定。➢定量检查还是确定其是原籍菌或是外籍菌的重要方法之一。➢优势菌（predominant

bacteria）常常是决定一个微生物群生态平衡的核心因素，如在肠道内的厌氧菌占绝对优势，如果这个优势下降或消失，就会导致微生态平衡的破坏。2021/9/2368三、 微生态平衡失调（一）微生态平衡失调的概念☞指正常微生物群之间，正常微生物与其宿主之间的微生态平衡，在外环境影响下，由生理性组合转变为病理性组合的状态。☞微生态平衡失调包括三个方面：❊一是细菌与细菌间的比例失调；❊二是细菌与宿主间的生态失调；❊三是细菌和宿主与外环境之间的失调。2021/9/2369☞微生态平衡失调主要有两方面的表现：❅一方面是正常微生物群的种类、数量和定位的变化；❅另一方面是宿主表现出病理变化。❅这两方面互为因果。2021/9/2370（二）微生态平衡失调的原因1.

外环境改变✻外环境对微生物的影响以间接为主，主要通过宿主生理功能的改变影响微生物菌群失调，定植状态异常，以及微生物生理状态的改变。2.

机体正常生理结构的破坏✤任何影响宿主生理功能的因素，均可直接或间接地影响微生态系统的平衡。3.

免疫抑制疗法4.

抗微生物药物的使用5.

感染2021/9/2371（三）微生态平衡失调的主要标志☞在特定的生态空间结构内：①

原籍菌的数量变化；②

微生物种类的变化（定性变化）；③

原籍菌的易位和外籍菌的入侵（易位变化）；④

宿主机能活动的病理性改变。2021/9/2372（四）微生态平衡失调对人类健康的影响➢可分为四种情况。1.

菌群失调：在原微生境内正常微生物群发生的定量或定性的异常变化，而以数量的变化为主。根据失调程度又可以分为3种。（1）一度失调：某些部位的正常菌群在组成和数量上的异常变化。一度失调只是细菌数量的变化，宿主在临床上没有表现或只有轻微的反应，一度失调是可逆的。2021/9/2373（2）二度失调：菌群比例失调后，即使消除诱发因素，仍保留原来的失调状态。二度失调是不可逆的，在临床上多有慢性病的表现，如慢性肠炎、慢性肾盂肾炎、慢性口腔炎等。（3）三度失调：原来的菌群大部分被抑制，只有少数菌群占绝对优势的状态。宿主多表现为急性的病理过程，病情较重，如金黄色葡萄球菌引起的伪膜性肠炎，（大肠埃希菌也可以引起）。2.

细菌定位转移：又称易位。（1）横向转移：正常菌群由原定位处向周围转移，如下消化道的细菌向上消化道的转移，可见于肝脏疾病。（2）纵向转移：正常菌群在黏膜和皮肤上是分层的，如果发生菌群失调，上层的细菌就可能转向深层，甚至进入黏膜下层，从而引起疾病。2021/9/23742021/9/23753.

血行感染：可出现在定位转移之前，也可出现在定位转移之后，血行感染是细菌易位传播的一个途径。☞血行感染也是一种易位感染，可分为菌血症和败血症。（1）菌血症：由正常菌群引起的菌血症一般称为非特异性菌血症。（2）败血症：化脓性细菌经血行（菌血症）转移到其它部位引起的严重感染，然后再由感染部位重新进入血液系统，引起更严重的感染。4.

易位病灶：在某一特定生境内属于正常的微生物群，可在另外的生境内，甚至远隔的脏器或组织形成病灶。2021/9/2376四、微生态平衡的维持（一）创造微生态平衡的基本条件1.

建立正常的微生物区系➢哺乳动物在出生前胃肠道内是无菌的❊哺乳动物胃肠道微生物的最初来源是母体产道和母体粪便微生物，其次是环境（如饲料、饮水和空气）微生物。❊一般说来，肠道最终占主导地位的菌群是拟杆菌属细菌、双歧杆菌、片球菌及厌氧弯曲杆菌。2021/9/2377➢乳酸菌在鸡肠道内从菌群建立到形成稳定的优势微生物区系，需要几周时间。➢在影响胃肠道微生物区系的环境因素中，饲料因素可能是最主要的。➢动物胃肠道微生物区系的建立是一个循序渐进的过程，这种区系一旦建立，往往可以比较稳定地维持终生。2.

保持良好的微生态环境（1）保持微观生态环境的稳定（2）创造良好的微环境如用隔离罩饲养无菌动物。2021/9/23782021/9/2379（二）控制抗菌药物的应用1.

加强药物管理和细菌耐药性的监测2.

合理使用抗生素（三）微生态平衡的恢复和维持1.微生态调节剂：具有纠整微生态平衡失调，保持微生态平衡，提高宿主（动物和人）健康水平或增进健康状态等功能的微生物及其代谢产物。☞包括益生菌（probiotics）、益生元（prebiotic）和合生元（synbiotics）。（1）益生菌：是可以通过改善微生态平衡，达到提高宿主健康水平和健康状态的微生物及其代谢产物。➢益生菌制剂研制的基本指导思想是用人、畜正常微生物群（normalmicrobiota），经过筛选和人工繁殖后制成活菌制剂，然后再将其置于原生境中，发挥其自然的生理作用。2021/9/23802021/9/2381（2）益生元：是能够促进益生菌生长繁殖的物质。☞最初发现的是双歧因子。☞后来又出现了不消化的食物成分，如各种寡聚糖（低聚糖）。这些糖不被大部分肠道菌群分解和利用，只能被有益菌利用，促进有益菌的生长，进而抑制有害菌的生长，达到调整菌群的目的。2021/9/2382☞将寡聚糖与可被其促进的益生菌联合使用，以期同时促进体内有益菌和体外引入菌的生长，更好地起到调节微生态平衡的目的。①大豆寡聚糖提取物（soybeanoligosaccharides，SOS）；②异构化乳糖（lactidose）：主要含乳酮糖（又叫乳土糖、二蔗酮糖、半乳糖果糖甙和果糖等）；③转乳糖甙寡聚糖（transgalacfosylatedoligosaccharides，TOS）；④

甘露低聚糖：是由微生物的

-甘露聚糖酶水解甘露聚糖而获得，可有效地促进双歧杆菌的增殖，改善肠内菌群结构。⑤果糖寡聚糖（fructo-oligasaccharose）；

⑥中草药制剂。（3）合生元：是益生菌与益生元的混合制剂，既含益生菌，又有促进益生菌生长的益生元，故称合生元。2021/9/23832021/9/23842.

微生态调节剂的作用特点（1）调整微生态失调：补充或促进有益细菌的生长，调整失衡的微生态系统。（2）生物拮抗：制剂中活菌可以成为微群落（microcommunity）中的一员，进入生境后能够进入自然的生态系中，对非自然的微生物发生拮抗作用。（3）改善微环境：制剂的代谢产物如乳酸、乙酸及其它有机酸等能够改善生境的生物化学及生物物理环境，使其有利于有益菌群的生存，不利于有害菌群的生存，起到恢复微生态平衡的作用。（4）生长促进（5）治病防病：扶正祛邪。2021/9/23 85三、分子生态平衡与人类健康2021/9/23862021/9/2387一、

分子生态学概述（一）分子生态学的概念

分子生态系统：以核酸分子和其他生物活性分子为基础的生态系统。

分子生态学（molecular

ecology）：研究包括核酸分子在内的所有生物活性分子表现生命活动时与其所处的分子生态环境的关系的科学。

宏观生态学、微观生态学和分子生态学三者之间，既有科学的联系性，也有学科的独立性。2021/9/2388（二）生物活性分子的分子生态学1.

蛋白质结构与功能的分子生态学

蛋白质是重要的生物活性大分子，是所有生物得以生存和发展的物质构架和功能基础。

蛋白质是所有生物依据分子生物学中心法则进行遗传信息传递的产物，是生物生命活动的本质所在。2021/9/2389

蛋白质结构与基因结构有极为密切的关系，因为蛋白质的氨基酸一级序列是由基因组的核苷酸序列编码而来。

生物有分子生物、原核生物和真核生物之分。分子生物的基因组可分为RNA和DNA。具有细胞形式的生物的基因组都为DNA。

基因组结构对蛋白质结构起决定性的作用，但基因组可受已知或未知的生态条件的影响而发生突变。

蛋白质结构的变化，既取决于编码机制，又取决于分子内和分子外的环境（生态）条件。2021/9/23902.

陪伴分子的分子生态学

蛋白质构型的变化和功能的表达，是一个陪伴分子（也称伴侣分子，chaperone）与其他分子相互离合的复杂过程。

陪伴分子在生物的生命活动中起着极为重要的调节作用，特别是对各种渠道的信号传导与网络调节必不可少。

陪伴分子：在蛋白质折叠中发挥作用的分子。

蛋白质的折叠，是依靠陪伴分子和酶类的促进而完成。

陪伴分子多种多样，构成陪伴分子家族。2021/9/2391

在机体生理状态或试管热处理条件下，真核细胞的胞液中表达有高水平的热休克蛋白（热激蛋白，HSP）HSP90，并在胞液中起着陪伴分子的作用。

天然蛋白质经热处理时，若有多种陪伴分子协同起作用，则会使打开的蛋白肽重新折叠为功能性蛋白复合体。

陪伴分子在蛋白质成熟过程中起着非常重要的作用。2021/9/2392

不同的陪伴分子在蛋白质分子装配线上扮演不同的角色，这种装配线逐渐使蛋白质成为最后的功能形式。

对陪伴分子功能的研究，当前是以几种酶蛋白为模式，如脯氨酰基异构酶、β-半乳糖苷酶、柠檬酸合成酶等。

当某种因素作用于酶（一种蛋白质）使其去折叠而变为无活性的团块时，如果有陪伴分子复合体存在，就会抑制酶的变性过程，使酶在变性因素存在时仍具有活性。2021/9/23933.

G蛋白关联受体功能表达的分子生态机制

G蛋白的全称是鸟苷结合调节蛋白（guaninenucleotide-bindingregulartoryprotein），与细胞表面的某些受体结合时，对受体所介导的配体特异性信号旁路起着关键性的调节作用。

与G蛋白结合的受体，组成一个大的功能多样性超家族。属于这一家族的受体，与激素和神经递质等配体同型体结合而传导信号。2021/9/2394

在G蛋白介导的配体、受体和效应分子的复合系统中，配体、受体和G蛋白都是生物活性分子，它们的生物活性表达与整个系统相联系而不可分割。

如果没有环境分子受体的存在，各种激素是不可能正常发挥作用的。

配体与受体的结合，成为一个较复杂的生物活性分子，这一活性分子又必须与环境分子即G蛋白分子相结合，才有传导激素（配体）功能信号的可能性。2021/9/2395（四）基因突变与DNA修复的分子生态机制

一切生物的遗传信息都存在于基因组的核苷酸序列之中；

基因突变是生物进化的根源，而突变修复又是保持物种稳定的关键。

基因突变与突变修复，是生物的生命活动在分子水平上的基本矛盾。

这一矛盾贯穿于生物与环境相互协调的3种生态水平，即分子生态水平、微生态水平及宏生态水平。2021/9/2396

基因突变是一个分子生态学问题，即在基因水平发生分子生态条件的变化，从而引起突变。⸙自然环境的因素：紫外线的照射、病毒的感染和致癌物的摄入，都可引起基因DNA复制的紊乱而发生突变，这就是诱发突变；⸙原因不明的突变，称为自发突变；也应有其分子生态条件失去协调的原因。⸙突变与进化的根本机制都要追溯到核酸的分子生态学问题上来。2021/9/2397二、 病毒分子生态学概论（一）病毒分子生态学概述

病毒分子生态学（viralmolecular

ecology）是由分子生态学和病毒学交叉融合而成。也可以认为病毒分子生态学是由病毒学、生态学和分子生物学三个学科交叉融合而成。

病毒在宿主细胞内复制增殖时的细胞内环境条件，涉及细胞基因组的结构变化和表达调控。

病毒复制的全部过程，都必须依赖于细胞提供适当的分子生态条件。2021/9/2398（二）肿瘤病毒致癌机理的分子生态学1.

肿瘤病毒的两重性：增殖性和致癌性。

肿瘤病毒进入宿主细胞微环境中所表现的矛盾，是指病毒或者通过增殖产生更多的子代病毒，或者以基因或其他形式存在于宿主细胞基因组而引起细胞的转化或癌化。2021/9/23992.

细胞的癌基因和抗癌基因

肿瘤的形成，是细胞外环境因素显示促进和抑制作用的综合体现。

不管肿瘤发生的诱因是什么，它的进行（progression）或退行（regression）都是受到外环境调控的。

正常细胞的转化和癌细胞的形成，是分子生态失去平衡而倾向于无限增生的结果。

在基因水平，则显示出癌基因和抗癌基因之间相互作用的矛盾。2021/9/23100

与肿瘤有关的基因大致可分为：①细胞癌基因。RNA肿瘤病毒癌基因（viraloncogene，v-onc），每一v-onc都在其病毒敏感宿主细胞基因组中有对应的癌基因存在，称为细胞癌基因（cellular

oncogene，c-onc）或原癌基因（proto-oncogene）；⸙大多数（也许是全部）c-onc在动物及人类细胞都是表达的，它能对细胞外的信息加以调节应答，从而促使细胞生长和分化的作用。⸙正常情况下，onc并不使细胞发生转化，转化的发生必须通过该基因的增强表达（即活化），而活化是由于受致瘤性RNA病毒感染或理化因素（物理，化学）作用而导致的突变。2021/9/23101②抗癌基因（anti-oncogene）：又称肿瘤抑制基因（tumorsuppressorgene），是一种细胞抑制基因，它的正常表达可抑制细胞的增殖，从而发挥抗癌作用。抗癌基因或其产物功能的消失，亦可导致肿瘤的发生。③调节基因（modulatorgenes）及其产物：对癌的次级恶性产生一定的影响，如浸润性、转移性、免疫诱导性等。其他的细胞基因及其产物包括干扰素（INFα、β、γ）、肿瘤坏死因子（TNFα，TNFβ）、抑制素（chalone）、血管生成素（angiogenin）等。

以上三类基因及其产物组成一个复杂的网络系统，关联肿瘤的阻抑和发展。2021/9/231023.

肿瘤病毒的癌基因

肿瘤病毒包括DNA肿瘤病毒和RNA肿瘤病毒，都含有癌基因。☼DNA肿瘤病毒的癌基因属于病毒的功能基因，是完成病毒的生活周期所必须的。如腺病毒早期基因（E1A），猴病毒40（SV40）等。这些基因的致癌机理，是通过同细胞抗癌基因的作用相结合而显示其致癌性。2021/9/23103

RNA肿瘤病毒的癌基因不同于DNA肿瘤病毒癌基因：☼一是癌基因对RNA病毒而言，完全是一种寄生性分子，它的存在与否与病毒的复制和繁殖无关。☼二是所有已知的RNA病毒癌基因都在细胞基因组中有其对应的同源序列，称为细胞癌基因或原癌基因；而DNA肿瘤病毒的癌基因，则在细胞基因组无对应同源序列。☼三是癌基因的寄生部位在细胞基因组和病毒基因组之间转换，表现为癌基因的反复重叠寄生现象。2021/9/231044.

肿瘤病毒致癌的分子生态学

RNA型或DNA型肿瘤病毒，均需通过宿主细胞本身的癌基因或抗癌基因或其产物的作用，导致肿瘤的发生。

即，一种正常的处于自稳平衡状态的细胞基因，因受病毒基因或其产物的干扰而致生理功能的消失，成为细胞转化基因或癌基因。是分子生态失调的典型例证。2021/9/23105三、免疫分子生态学概论（一）免疫功能发生的分子生态调节

任何形式的生命体都有其保持生命存在和发展的分子生态调节机制。1.

免疫细胞发生发展的细胞因子调节⸙免疫细胞都起源于骨髓组织，骨髓能产生多种细胞因子[IL-3、IL-6、IL-8、IL-11、粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）等]，对多种细胞的分化发展起着分子生态调节的作用。2021/9/23106

骨髓的全能干细胞（totipotentstem

cell）可受多种细胞因子（IL-1、IL-6、IL-9、CSF等）的影响而生成多能干细胞（pluripotentstem

cell）。

从多能干细胞起，受不同细胞因子和其他未知因素的作用而分化为淋巴样祖先细胞（lymphoidprogenitor）和髓样祖先细胞（myeloid

progenitor）。☼前者是特异性免疫淋巴细胞的祖先，后者则发展为非特异性免疫单核/巨噬细胞和粒细胞系统。2021/9/23107（1）淋巴细胞的发展淋巴样祖先细胞在干细胞因子（stemcellfactor，SCF）的作用下分化为前胸腺细胞（prethymocyte），在SCF和IL-7的作用下分化为前B细胞。①

T细胞及其亚型的发展☼前胸腺细胞进入胸腺的囊下腔（subcapsular

space）成为亚皮层胸腺细胞（subcortical

thymocyte）；☼在IL-7、IL-10的作用下，进入皮层（cortex）演变为皮层胸腺细胞（cortex

thymocyte）；2021/9/23108☼继而在IL-2、IL-5、IL-6、IL-7、SCF等的影响下，进入髓质成为髓层胸腺细胞（medullary

thymocyte）。☼在胸腺髓质的复杂内环境中，髓质胸腺细胞又分化为两种亚型，而成为辅助性T（Th）和细胞毒性T（Tc）淋巴细胞。☼Th和Tc淋巴细胞进入血流到达次级淋巴器官，受抗原性分子的刺激而分别发展为Th和Tc效应细胞。2021/9/23109②

前B细胞的发展

前B细胞在IL-7等细胞因子的作用下分化为B淋巴细胞（B细胞），带有IgM和IgG表面标记（SIgM，SIgG）。

B细胞最初进入血液到达次级淋巴器官，在更为复杂的细胞因子（IL-1～7，IL-10，IL-11，IFNα、β、γ，TNFα等）调节与Th细胞帮助下，受到抗原刺激，分别因抗原性和细胞因子调节性不同而发展为成熟的能分泌IgM、IgA、IgE、IgG和亚型抗体分子的效应浆细胞。2021/9/23110（2）单核/巨噬细胞和粒细胞等非特异免疫系统的发展

髓样祖先细胞（CFU-GEMM）分三路发展：⸙CFU-E（红细胞系），CFU-MEG（血小板系），CFU-GM（单核巨噬细胞和粒细胞系）。2021/9/23111

髓样祖先细胞（CFU-GEMM）在IL-1、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、粒细胞-集落刺激因子（G-CSF）、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CS）F等细胞因子的调节作用下，发展为髓母细胞（myeloblast）；

髓样祖先细胞（CFU-GEMM）在IL-3、IL-4、IL-6、GM-CSF、

巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）等细胞因子的调节作用下，发展为单核母细胞（monoblast）。

髓母细胞与单核母细胞从不同的途径，最终发展为单核/巨噬细胞（无颗粒细胞）和3种粒细胞（中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞）。2021/9/23112（3）K细胞的发展

多能干细胞还分支发展出无标记细胞，即Null细胞。

这类细胞在IL-1、IL-2、IL-4、IFNα的调节作用下，分化为自然杀伤（natural

killer，NK）细胞；

在粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)

的作用下，分化为K细胞。

二者都有一定的杀伤免疫功能。2021/9/231132.

B、Th、Tc三者间表面分子互为环境条件的交叉连接

T细胞（Th、Tc）与B细胞介导细胞免疫或体液免疫，共同任务是消灭抗原性物质的有害性和保护机体的生理稳定性。

三种细胞既有分工，又有合作，但都以受体作为识别抗原的手段。⸙B细胞的受体为免疫球蛋白（Ig），能脱离细胞成为抗体。但Ig的产生必须依赖于Th的帮助。2021/9/23114⸙T细胞（Th，Tc）的受体（TCR）是一个由多种蛋白链组成的复合体，α和β链为TCR的主体，γ、δ、ε、ζ、η组成CD3分子，作为TCR的信号传递部分。⸙与Ig受体不同，TCR不能脱离细胞。⸙在表现其功能时，Th与Tc细胞还必须分别有MHCⅡ与MHC

Ⅰ的参与。⸙此外，协同受体（co-receptor）的作用也是不可缺少的，在Th为CD4分子，在Tc为CD8分子。2021/9/23115⸙还有一些辅助性分子可加强细胞合作时的连接作用，

Th帮助B细胞呈递抗原分子至Tc，由此可见免疫机制的复杂性。⸙Th对B细胞的帮助，除了表面分子的相互连接之外，还在于Th产生的细胞因子对B细胞的分子生态调节。2021/9/23116

B细胞在识别抗原和分化发展并产生体液免疫的过程中，都要受到Th产生的细胞因子的帮助调节。☼Th以IL-1、IL-2、IL-5、IL-6作用于成熟B细胞，以IL-1、IL-4、IL-5、IL-6作用抗原活化的B细胞。☼未成熟B细胞发展为成熟B细胞的过程中，需要IL-2、IL-1、IL-4、IL-5的调节。☼从成熟B细胞发展为活化B细胞的过程中，需要IL-2的调节。2021/9/23117☼在最后分化为能产生抗体的浆细胞时，需要IL-3、IL-6的帮助。☼由此可见，B细胞表达体液免疫功能时，由Th细胞产生的细胞因子的分子生态调节是不可缺少的。

Th对Tc也有帮助，IL-2、IL-4、IL-6等都是Tc功能表达过程中不可缺少的分子生态调节因子。2021/9/23118（二）MHC系统的分子生态学1.

MHC的基因结构及抗原分子表达

主要组织相容性复合体(majorhistocompatibilitycomplex，MHC)

是一组编码动物主要组织相容性抗原的基因群的统称。

人类的MHC位于人的6号染色体短臂上，小鼠的MHC位于小鼠的17号染色体上。MHC的长度大约为4×10^6bp。

人类的MHC也叫做HLA(humanleukocyteantigen,

HLA)复合体。小鼠的MHC则被称为H-2基因。2021/9/23119

依据MHC编码分子的结构、组织分布与功能差异，可分为MHCI类、MHCII类、MHCIII类基因，分别编码MHCI类分子、MHCII类分子、MHC

III类分子。

人类的MHC产物通常被称为HLA(humanleukocyteantigen，HLA)，

即人类白细胞抗原。

MHC不仅控制着同种移植排斥反应，更重要的是与机体免疫应答、免疫调节及某些病理状态的产生均密切相关。

MHC：是指脊椎动物某一染色体上编码主要组织相容性抗原、控制细胞间相互识别、调节免疫应答的一组紧密连锁基因群。2021/9/23120

MHCⅠ有对CD8T细胞识别抗原的限制性；MHCⅡ有对CD4

T细胞识别抗原的限制性；MHCⅢ，为非特异性细胞免疫和体液免疫的辅助性分子，无限制性。

由于MHC分子在免疫反应中主要通过T细胞受体（TCR）而实现其限制性功能，所以也被称为抗原分子，即MHC抗原。2021/9/23121

MHCⅠ和MHC

Ⅱ抗原分子都是可供TCR识别的细胞表面结构，由胞浆区、跨膜区和胞膜外区三部分组成，二者的结构各有特点。

MHCⅠ和MHCⅡ之间的结构差异，与它们功能表现的对象不同有联系，因为MHCⅠ作用于T杀伤细胞（cytotoxicT

lymphocyte，CTL），而MHC

Ⅱ则作用于Th。2021/9/231222.

MHC分子参与抗原识别的机制

MHCⅠ与CTL对内源性抗原的识别有关，而MHCⅡ则与外源性抗原的呈递（提呈）有关。

这种外源性抗原与MHCⅠ呈递旁路的分离机制，可能是机体防止CTL杀死那些只与外源性抗原接触但未被感染的正常健康细胞的一个重要分子生态调节措施。2021/9/23123

MHCⅠ紧密联系的CTL免疫活性，不只是对内源性抗原的识别，还以吞饮机制的形式使MHCⅠ抗原肽复合体激活CTL的TCR，从而发挥其外源性抗原的限制性免疫作用。

但这一作用过程同时有MHCⅡ分子参与帮助，也充分体现出MHC

Ⅰ、MHCⅡ以及其他协同因子之间的分子生态学关系。2021/9/231243.

MHC参与的分子生态三角

MHC抗原肽复合体出现于细胞表面，即为T细胞受体所识别，如果构成了TCR/抗原肽/MHC三者间的网络联系，称之为三者之间的分子生态三角（molecularecological

triangle）。

TCR、抗原肽、MHC三者各有两个部位彼此联系，以体现TCR识别抗原限制性的免疫活性复合体。决定簇选择位（desetope）2021/9/23125组织位（histotope）抗原识别位（agretope）MHC抗原肽TCR原合位（restitope）表位（epitope）对位（paratope）MHC-抗原肽-TCR分子生态三角示意图2021/9/23126⸙抗原肽以其表位（epitope）与TCR的对位（paratope）相联系，以抗原识别位（agretope，antigenrecognitiontope）与MHC的表位或决定簇选择位（determinate

selection，desetope）相联系，而TCR又以其原合位（restitope）与MHC的组织位（histotope）相联系。⸙这一分子生态三角，在T细胞识别抗原的免疫反应中占有重要的地位，因为三角中6个分子（epitope-paratope，agretope-desetope，histotope-restitope）的任一缺乏，都将对T细胞免疫功能的实现产生严重的影响。2021/9/23127（三）免疫监督机制的分子生态学1.

免疫监督体系

免疫监督是机体对外来侵入者（病毒和其他病原体，或者移植组织和异体细胞）或自身发生了突变的细胞进行排斥而保护生理性自稳平衡的免疫体系，也就是免疫监督体系。

一旦发生病毒感染或者细胞出现免疫不能识别的变化倾向时，监督机制就在细胞水平和分子水平发动监督作用的多种渠道而将有害物体加以清除。2021/9/23128

病毒也不容易被清除，多种病毒可引起持续性感染，包括两种情况：⸙一是慢性感染，可以查到感染性病毒体，如乙型肝炎病毒（HBV）；⸙一是潜伏感染，病毒只以基因形式隐藏在细胞内的某些部位，如插入于细胞基因组中，则成为前病毒（provirus），免疫监督机制对此是无能为力。如多种逆转录肿瘤病毒感染。⸙前病毒在分子生态条件发生变化时，又可转变为生产性感染。2021/9/23129

免疫监督的有效手段，在病毒感染或肿瘤发生之初是非特异性的。

使非特异性监督归于无效的对策，一是病毒躲藏起来，二是病毒感染细胞产生细胞因子类似因子（cytokine-likefactors）以及与IgG的Fc及各种补体成分结合的因子，甚至产生对肿瘤坏死因子（TNF）有抑制作用的因子，两者都使免疫监督失去作用。2021/9/23130

特异性的免疫监督主要靠细胞毒性T细胞（CTL）的杀伤病毒感染细胞和肿瘤细胞的作用。

T细胞受体（TCR）利用MHCⅠ的限制性识别抗原呈递细胞送到靶细胞表面的抗原肽，从而对靶细胞进行杀灭。

TCR/MHCⅠ/抗原肽三种分子组成一个看似简单，实际是相当复杂的三角联系，任何一角发生缺陷，都足以使T细胞的免疫监督归于无效。2021/9/231312.

病毒对免疫监督的逃避策略

细胞是动物和人类机体的生命单元，病毒是对细胞有绝对寄生性的微生物，两者都有发展和适应生存与繁衍的自身策略。

免疫监督是表现于机体水平的细胞策略，而病毒也有反监督作用的策略。2021/9/23132（1）对MHC

Ⅰ分子组装和运输的干扰

持续性病毒感染，往往导致MHC

Ⅰ分子不能在细胞表面表达。

大多数表达感染都有阻止MHCⅠ/抗原肽向细胞表面运送的情况。

MHCⅠ的表达受到抑制，以致感染细胞能抵抗CTL的杀灭作用，免疫系统也就不能阻止表达的扩散。2021/9/23133（2）HIV对CTL的逃脱机制

在HIV可能有多种途径抵抗CTL对病毒的攻击：⸙病毒感染后，MHCⅠ分子的表达降低；⸙HIV发生突变，避免CTL、TCR的识别；⸙CD4+T细胞受表达攻击而导致续发性淋巴素产生的改变；⸙HIV抗原表位（epitopes）尽量减少在感染细胞表面的密度。⸙这些都与TCR对抗原识别的限制性问题相联系。

MHC分子在免疫监督作用中占有关键性地位。2021/9/231343.

遗传变异与抗原决定簇的非免疫原性

潜伏病毒基因表达的限制是逃脱免疫监督的机制之一。

有的病毒蛋白表位为非免疫原性，影响与MHC

Ⅰ的结合和TCR的识别。⸙HIV-1病毒表位的变异是逃脱免疫监督的重要策略。⸙病毒抗原肽发生突变是使免疫监督丧失的重要分子生态机制，病毒肽的表位或约束位的变异，都会影响到MHCⅠ和TCR所联系的免疫功能（如HIV-1）。2021/9/231354.

免疫监督机制与分子生态调节的关系

病毒感染和细胞是一对矛盾，在相互作用中可以呈现一定的稳定平衡，主要靠分子生态水平的调节。

这些调节分子来自：病毒和自免疫细胞或一般细胞，如MHCⅠ、Ⅱ，CTL的TCR及TAP（抗原加工相关转运体，是MHCI呈递抗原的过程中，将抗原肽从内质网表面转运至内质网腔的一种蛋白质）。2021/9/23136☼在病毒一方，其作用在于抵抗免疫机制对本身的清除；☼在机体或细胞一方，在于保护本身免受病毒的侵害。☼动物和人体都存在一些内源性病毒，可能是病毒与宿主协同进化的结果，以致有一些被认为是病毒的属性，已被机体视为本身固有的成分，而发展为天然的、彼此相安无事的境地。2021/9/23137四、肿瘤分子生态学概论（一）癌基因的协调作用与分子生态学1.

癌基因合作在致癌中的作用

如，胞浆中作用的癌基因产物（ras蛋白），须有胞核中的癌基因产物（myc蛋白）的合作，才足以引起大鼠胚成纤维细胞的转化。

属于胞核中作用的癌基因蛋白，除myc、N-myc、L-myc、p53、fos、jun等外，还有病毒的癌基因蛋白。2021/9/23138

胞浆中作用的癌基因蛋白：H-ras、N-ras、K-ras、src、erbB、fps、ros、yes、saa等。

胞核癌基因蛋白本身不影响细胞的形态和贴壁性，但能使细胞无限增殖化（immortalization）。

胞浆中作用的癌基因蛋白可使细胞减少对生长因子的依赖，并诱发形态变化和悬浮生长，但对无限增殖化无作用。

癌细胞生物活性的