细菌的感染和致病机理.ppt

细菌侵入宿主机体后，进行生长繁殖、释放毒性物质等引起不同程度的病理过程，称为细菌的感染(bacterial infection)或传染。能使宿主致病的为致病菌或病原菌(pathogenic bacterium,pathogen)，不能造成宿主感染的为非致病菌或非病原菌(nonpathogenic bacterium,nonpathogen)。有些细菌在正常情况下并不致病，但当在某些条件改变的特殊情况下可以致病，这类菌称为条件致病菌(conditioned pathogen)或机会致病菌(opportunistic pathogen)。 致病菌入侵后，在建立感染的同时，能激发宿主免疫系统产生一系列免疫应答与之对抗。,第1章 细菌的感染和致病机理,不能造成宿主感染的为非致病菌,细菌侵入机体，进行生长繁殖、 释放毒性物质等引起不同程度的病理过程,能使宿主致病的为致病菌,非致病菌,条件致病菌,细菌的感染与免疫,感染,在正常情况下不致病 在某些条件改变的特殊情况下可以致病,致病菌,正常菌群与条件致病菌,正常菌群,正常存在于人体外表和同外界相通的肠道、呼吸道等腔道中，人体免疫功能正常时，对宿主无害，有些还有利的微生物。,正常菌群的生理学意义,生物拮抗作用,营养作用,免疫作用,抗衰老作用,肠道的正常菌群,健康青年 粪便涂片,健康壮年 粪便涂片,健康 中年 粪便 涂片,人体常见的正常菌群,鼻咽腔 葡萄球菌、甲，丙型链球菌 肺炎球菌、奈氏菌、类杆菌等,外耳道 葡萄球菌、类白喉杆菌 绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌,表皮葡萄球菌 口腔 甲，丙型链球菌 类白喉杆菌、肺炎球菌 奈氏菌、乳杆菌、梭杆菌 螺旋体、放线菌、白念珠菌,肠道 大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌 绿脓杆菌、葡萄球菌、厌氧性细菌 真菌、乳杆菌，双歧杆菌等,阴道 大肠杆菌、乳杆菌 白念珠菌、类白喉杆菌 非致病性分枝等,皮肽 葡萄球菌、绿脓杆菌、白念珠菌 丙酸杆菌、类白喉杆菌、 非致病性分枝杆菌,人 体 内 正 常 菌 群 的 分 布,眼结膜 白色葡萄球菌、干燥杆菌,尿道 白色葡萄球菌、类白喉杆菌、 非致病性分枝杆菌,条件致病菌,致病条件,正常菌群与宿主间的生态平衡被打破，原来不致病的正常菌群就成了条件致病菌,1、寄居部位的改变 2、免疫功能低下 3、菌群失调,细菌的致病机理,致病性,细菌引起感染的能力,毒 力,致病菌的致病性强弱程度,半数致死量 半数感染量,在规定时间内，通过指定的感染途径， 能使一定体重或年龄的某种动物半数死亡 或感染需要的最小细菌数或毒素量,细菌的毒力,侵袭力,致病菌能突破宿主皮肤、粘膜生理屏障， 进入机体拔并在体内定植、繁殖和扩散的能力,物质基础,荚 膜：抗吞噬和阻挠杀菌物质的作用,粘附素：粘附于粘膜上皮细胞上，避免被清除,侵袭性物质：有利细菌侵入上皮细胞 有利细菌在组织中扩散,毒素,细菌产生的毒性物质,种类,内毒素：革兰阴性菌细胞壁中的脂多糖组分,外毒素：多数为革兰阳性菌产生的毒性物质， 常由细菌合成后分泌至细胞外,内毒素与外毒素的比较,细菌入侵的数量,与细菌的毒力成反比例,毒力越强，引起感染所需的菌量越小,毒力越弱，引起感染所需的菌量越大,细菌入侵的部位,各种致病菌有其特定的侵入部位,与致病菌需要特定的生长繁殖微环境有关,大吞噬细胞,屏障机构,吞噬细胞,宿主的免疫防御机制,天然免疫,皮与粘膜,血脑屏障,胎盘屏障,小吞噬细胞,体液因素,补体,溶菌酶,乙型溶素,机体 各部位的 天然免疫成分,吞 噬 细 胞 的 吞 噬 过 程,细胞核,正常体液与组织中的抗菌物质,细胞免疫,体液免疫,获得性免疫,由特异性抗体起主要作用的免疫应答,以T淋巴细胞为主的免疫应答,细菌感染免疫的分类,感染的来源,传播方式与途径,感染的发生与发展,内源性感染,外源性感染,病人、带菌者、病畜与带菌动物,体内正常菌群转化为条件致病菌,呼吸道感染、 消化道感染、创伤感染、 接触感染、节肢动物叮咬感染、多途径感染,隐性感染,潜伏感染,显性感染： 毒血症、菌血症、败血症,脓毒血症、内毒素血症,带菌状态： 健康带菌、恢复期带菌,感染类型,不感染,第一节 正常菌群与条件致病菌,正常菌群：自然界中广泛存在着大量的，多种多样的微生物。当人体免疫功能正常时，这些微生物对宿主无害，有些对人还有利，是为正常微生物群，通称正常菌群(normal flora)。 正常菌群的生理学意义： 生物拮抗 营养作用 免疫作用 抗衰老作用,条件致病菌,正常菌群与宿主间的生态平衡在某些情况下可被打破，形成生态失调而导致疾病。原来在正常时不致病的正常菌群就成了条件致病菌。 特定条件包括： 寄居部位的改变 免疫功能低下 菌群失调,医院获得性感染(hospital acquired infection)：病人在住院期间发生的感染，通称医院内感染(nosocomial infection)。 根据传染来源分类： 交叉感染：由医院内病人或医务人员直接或间接传播 引起的感染。 内源性感染（自身感染）：由病人自己体内正常菌群引起的感染。 医源性感染：在治疗、诊断或预防过程中，因所用器械等消毒不严而造成的感染。,医院获得性感染,致病性(pathogenicity)或病原性：细菌能引起感染的能力。 毒力(virulence)：致病菌的致病性强弱程度。 毒力常用半数致死量(median lethal dose,LD50)或半数感染量(median infective dose,ID50)表示。即在规定的时间内，通过指定的感染途径，能使一定体重或年龄的某种动物半数死亡或感染需要的最小细菌数或毒素量。,第二节 细菌的致病机制,细菌的毒力物质 细菌侵入的数量 细菌侵入的部位,细菌的致病机制,侵袭力,荚膜 粘附素 侵袭性物质,外毒素与内毒素的主要区别,六、微生物的致病性与感染,（一）微生物与宿主的关系 常居菌 正常菌群 过路菌 （）抵抗力下降； （）长期化疗、放 疗、 条件致病菌： 免疫抑制剂患者； （）外伤； （）菌群失调：菌群失调症 。,正常菌群的生理意义： （）生物拮抗； （）促进机体免疫； （）与衰老有关：双歧杆菌； （）合成维生素和细菌素。,（二）细菌的致病物质及作用： 细菌的表面成分：参与粘附、定植和侵入； 毒素及毒性蛋白和酶： 外毒素： 内毒素：,细菌外毒素举例,外毒素与内毒素的主要区别,医院感染：医院中发生的一切感染。包 括在医院中活动的所有人群。 外源性感染 内源性感染,第三节 宿主的免疫防御机制,第四节 感染的发生与发展,呼吸道感染 消化道感染 创伤感染 接触感染 节肢动物叮咬感染 多途径感染,传播方式与途径,病原微生物的概念,非病原微生物：对人类和动植物无害，甚至有益的微生物，称为非病原微生物。 病原微生物：能引起人类和动植物的病害，这些具有致病性的微生物称为病原微生物。 寄生性病原微生物 条件性病原微生物： 腐生性病原微生物：,第一节、病原微生物的致病性与毒力,(一)致病性与毒力的概念 1.致病性 又称病原性，是指一定种类的病原微生物，在一定条件下，引起动物机体发生疾病的能力，是病原微生物的共性和本质。强调种属特征 2.毒力 病原微生物致病力的强弱程度称为毒力。强调个体特征。原微生物依毒力强弱分：强毒株、中等毒力株、弱毒株、无毒株等。,(二)细菌致病性的确定,柯赫法则 基因水平的柯赫法则 (Kochs postulates for genes),病原微生物的致病性与毒力,柯赫法则,第一，特殊的病原菌应在同一疾病中查到，在健康者不存在； 第二，此病原菌能被分离培养而得到纯种； 第三，此培养物接种易感动物，能导致同样病症； 第四，自实验感染的动物体内能重新获得该病原菌的纯培养物。,Back,“基因水平的柯赫法则”,第一，应在致病菌株中检出某些基因或其产物，而无毒力菌株中无。 第二，如有毒力菌株的某个基因被损坏，则菌株的毒力应减弱或消除。或者将此基因克隆到无毒菌株内，后者成为有毒力菌株。 第三，将细菌接种动物时，这个基因应在感染的过程中表达。 第四，在接种动物体内能检测到这个基因产物的抗体，或产生免疫保护。该法则也适用于细菌以外的微生物，如病毒,Back,（三）毒力大小的表示方法,半数致死量(LD50) 指能使接种的实验动物于感染后一定时间内死亡一半所需的活微生物量或毒素量。 半数感染量(ID50) 指能使半数试验对象(动物、鸡胚或细胞)发生感染的病原微生物的量。,病原微生物的致病性与毒力,二、细菌的致病作用,细菌的致病性包括两方面涵义 毒力因子主要有两方面: （一）侵袭力 1.黏附与定植 2.侵入(内化作用) 3.繁殖与扩散 4.干扰或逃避宿主的防御机制 （二）毒素(toxin)： 细菌毒素的分类：内毒素 外毒素,侵袭力,侵袭力:是指病原细菌突破宿主皮肤、黏膜生理屏障等免疫防御机制，进入机体定居、繁殖和扩散的能力。 侵袭力包括:荚膜、黏附素、菌体的表面结构、侵袭蛋白或酶类。,Back,黏附与定植,黏附素：具有黏附作用的细菌结构成分 革兰氏阴性菌的菌毛 非菌毛黏附素: OMP（外膜蛋白）LTA（脂磷壁酸）荚膜多糖 黏附素的受体：即细胞或组织表面与黏附素相互作用的成分。 糖蛋白：大多数受体为此。如大肠杆菌1型菌毛结合D甘露糖 蛋白质：如金黄色葡萄球菌的黏附素原结合的蛋白受体为胶原蛋白。,Back,干扰或逃避宿主的防御机制,细菌抵抗吞噬及抗体液中杀菌物质作用的表面结构：荚膜、微荚膜、葡萄球菌A蛋白（SPA）等。 抗吞噬作用机制 抗体液免疫机制,Back,抗体液免疫机制,抗原伪装或抗原变异，如金黄色葡萄球菌通过SPA结合免疫球蛋白形成抗原伪装。 分泌蛋白酶降解免疫球蛋白，嗜血杆菌等可分泌lgA蛋白酶，破坏黏膜表面的IgA。 通过外膜蛋白(OMP)、脂磷壁酸(LTA)或荚膜的作用，逃避补体，抑制抗体产生。,返回,抗吞噬作用机制,抑制吞噬细胞的摄取：如荚膜、链球菌的M蛋白。 在吞噬细胞内生存：如沙门氏菌的某些成分可抑制溶酶体与吞噬小体的融合；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。 杀死或损伤吞噬细胞：某些细菌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，或直接将其杀死。,返回,扩散：靠侵袭性酶类, 透明质酸酶 胶原酶 神经氨酸酶 磷脂酶，又名毒素, 卵磷脂酶 激酶 凝固酶 脱氧核糖核酸(DNA)酶,Back,繁殖,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，则易被机体清除。 不同病原菌引起疾病的数量有很大差异：一个身体健康的人或动物需要一次侵入数十亿至数百亿个沙门氏菌和霍乱弧菌才会引发症状；鼠疫杆菌只要7个细菌就能使某些宿主患上可怕的鼠疫。 宿主的器官不同对病原菌的敏感性也不同：如人们发现布氏杆菌的正常生长需要一种是与蔗糖类似的物质赤藓醇。赤藓醇在动物胎盘中含量很高，但在其他组织中含量甚微。因而，布氏杆菌便在胎盘大量生长繁殖。,Back,侵入(内化作用),指某些病原菌主动侵入吞噬细胞或非吞噬细胞。 如：结核分支杆菌、李氏杆菌、衣原体等严格的胞内寄生菌及大肠杆菌、沙门氏菌等胞外寄生菌的感染都离不开侵入作用这些细菌一旦丧失进入细胞的能力，则毒力会显著下降。,Back,毒素的概念,毒素(toxin) 是细菌在生长繁殖过程中产生和释放的具有损害宿主组织、器官并引起生理功能紊乱的毒性成分。,Back,外毒素和内毒素的主要区别,Back,III型分泌系统: 在许多G-菌中广泛存在。在已知的具有侵袭力肠道病原菌中均已发现一个或多个III型分泌系统。,第三节 条件性病原微生物,有些细菌在正常情况下并不致病,但当在某些条件改变的特殊情况下可以致病,这类菌称为条件致病菌(conditioned pathogen)或机会致病菌(opportunistic pathogen).,Back,第四节 改变毒力的方法,增强毒力的方法：回归易感动物（本动物或实验动物） 减弱毒力的方法 长时间在体外连续培养传代：如病原菌在体外人工培养基上连续多次传代 在高于最适生长温度条件下培养：如炭疽号疫苗是将炭疽杆菌强毒株在4243培养传代育成 在含有特殊化学物质的培养基中培养：如卡介苗是将牛型结核分支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13年后育成,病原微生物的致病性与毒力,go,减弱毒力的方法 续,在特殊气体条件下培养，如无荚膜炭疽芽孢苗是在含50%CO2的条件下选育的； 通过非易感动物，如猪丹毒弱毒苗是将强致病菌株通过豚鼠370代后，又通过鸡42代选育而成； 通过基因工程的方法，如去除毒力基因或用点突变的方法使毒力基因失活，可获得无毒力菌株或弱毒菌株。 在含有抗血清、特异噬菌体或抗生素的培养基中培养，也都能使病原微生物的毒力减弱。,山东畜牧兽医职业学院,毒力因子的调节,病原菌的侵袭受多种环境因素的调节.氧浓度,渗透压,PH值,生长阶段等因素通过调节侵袭相关基因的表达影响细菌： 温度 铁 钙 渗透压,