1、有关概念有关概念1 1、感染、感染 (infection)(infection)是指病原微生物在宿主是指病原微生物在宿主体内持续存在或增殖。体内持续存在或增殖。2 2、发病、发病 病原微生物感染之后，病原微生物感染之后，对对。3 3、病原菌、病原菌是指那些是指那些导致机体发病的细菌。是一群已适应宿主导致机体发病的细菌。是一群已适应宿主且只能在宿主体内存在或增殖的微生物。且只能在宿主体内存在或增殖的微生物。第一节第一节 细菌的致病性和毒力细菌的致病性和毒力一、概念一、概念 1.1.致病性致病性(Pathogenicity)(Pathogenicity)：一定种类的病原菌一定种类的病原菌在一定的条
2、件下，能在宿主体内引起感染的能力。在一定的条件下，能在宿主体内引起感染的能力。细菌的致病性是针对宿主而言；不同的病原菌对细菌的致病性是针对宿主而言；不同的病原菌对宿主可引起不同的疾病，表现为不同的临床症状宿主可引起不同的疾病，表现为不同的临床症状和病理变化，如炭疽杆菌引起炭疽，而霍乱弧菌和病理变化，如炭疽杆菌引起炭疽，而霍乱弧菌则引起霍乱。因此，致病性是细菌种的特征之一。则引起霍乱。因此，致病性是细菌种的特征之一。2.2.毒力毒力(virulent)(virulent)：病原菌致病力的强弱程度病原菌致病力的强弱程度称为毒力称为毒力 ，同一细菌的不同菌株，其毒力不一，同一细菌的不同菌株，其毒力不
3、一样，因此，毒力是菌株的特征。样，因此，毒力是菌株的特征。如本实验室分离的高致病力鸭源大肠杆菌菌株如本实验室分离的高致病力鸭源大肠杆菌菌株10108 8CFU/CFU/只肌肉注射，可在只肌肉注射，可在24h24h内致死内致死1212日龄，而日龄，而从健康鸭泄殖腔分离鉴定出的，肌肉注射从健康鸭泄殖腔分离鉴定出的，肌肉注射10101010CFU/CFU/只非致病性大肠杆菌菌株只非致病性大肠杆菌菌株,雏鸭不发病。雏鸭不发病。1.1.可疑病原菌应在同一疾病中查见，在健康者不存在可疑病原菌应在同一疾病中查见，在健康者不存在2.2.该病原菌能被分离培养而得到纯培养该病原菌能被分离培养而得到纯培养;3.3.
4、此纯培养物接种易感动物，能导致同样病症此纯培养物接种易感动物，能导致同样病症;4.4.自实验感染的动物体内能重新自实验感染的动物体内能重新分离到该病原菌分离到该病原菌1.1.应在致病菌株中检出某些基因或其产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。物，而无毒力菌株中无。2.2.如有毒力菌株的某个基因被损坏，则菌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。隆到无毒菌株内，后者成为有毒力菌株。基因水平科赫法则基因水平科赫法则3.3.将细菌接种动物时，这个基因应在感将细菌接种动物时，这个基
5、因应在感染的过程中表达。染的过程中表达。4.4.在接种动物检测到这个基因产物的抗在接种动物检测到这个基因产物的抗体，或产生免疫保护。体，或产生免疫保护。该法则也适用于细菌以外的微生物，该法则也适用于细菌以外的微生物，如病毒。如病毒。三、细菌毒力的测定三、细菌毒力的测定1 1、半数致死量、半数致死量 (LD50)(LD50)是指能使接种的实验动物是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在感染后一定时限内死亡一半所需的微生物量或毒素量。毒素量。2 2、半数感染量、半数感染量 (ID50)(ID50)某些病原微生物只能感染某些病原微生物只能感染实验动物、鸡胚或细胞，但不引致死
6、亡，可用实验动物、鸡胚或细胞，但不引致死亡，可用ID50ID50来表示其毒力。测定的方法与测定来表示其毒力。测定的方法与测定LD50LD50类似，类似，只不过在统计结果时以感染者代替死亡者。只不过在统计结果时以感染者代替死亡者。一、概一、概 念念 1 1、毒力因子：、毒力因子：构成细菌毒力的物质称为毒力构成细菌毒力的物质称为毒力因子，主要有侵袭力和毒素，此外有些毒力因子因子，主要有侵袭力和毒素，此外有些毒力因子尚不明确。近年来的研究发现，细菌的许多重要尚不明确。近年来的研究发现，细菌的许多重要毒力因子的分泌与细菌的分泌系统有关。毒力因子的分泌与细菌的分泌系统有关。2 2、侵袭力：、侵袭力：病原
7、菌在机体内定殖，突破机体病原菌在机体内定殖，突破机体的防御屏障，内化作用，繁殖和扩散，这种能力的防御屏障，内化作用，繁殖和扩散，这种能力称为侵袭力。称为侵袭力。3 3、定殖（定居）、定殖（定居）：是细菌感染的第一：是细菌感染的第一步，实现定殖的前提是细菌要黏附在宿步，实现定殖的前提是细菌要黏附在宿主易感组织细胞表面如：消化道、呼吸主易感组织细胞表面如：消化道、呼吸道、生殖道、尿道及眼结膜等，以免被道、生殖道、尿道及眼结膜等，以免被肠蠕动、黏液分泌、呼吸道纤毛运动等肠蠕动、黏液分泌、呼吸道纤毛运动等作用所清除。作用所清除。4 4、黏附素（、黏附素（adhesinadhesin）：）：凡具有黏附作
8、用凡具有黏附作用的细菌结构成分，统称为黏附素。通常是的细菌结构成分，统称为黏附素。通常是细菌表面的一些大分子结构成分，菌毛、细菌表面的一些大分子结构成分，菌毛、某些外膜蛋白某些外膜蛋白(OMP)(OMP)、磷壁酸、磷壁酸 (LTA)(LTA)等。等。某有些黏附素无组织嗜性，如某有些黏附素无组织嗜性，如E.coli 的的1型菌型菌毛（毛（F1）能黏附于任何动物、任何组织细胞）能黏附于任何动物、任何组织细胞表面。有些有组织嗜性，如表面。有些有组织嗜性，如E.coli 的的F4（K88）仅黏附于猪的小肠前段，）仅黏附于猪的小肠前段，F6则仅黏则仅黏附于猪的小肠后段。这与细胞表面受体有关。附于猪的小肠
9、后段。这与细胞表面受体有关。5 5、受体：细胞或组织表面与黏附素相互作用的、受体：细胞或组织表面与黏附素相互作用的成分称为受体。成分称为受体。多为细胞多为细胞表面糖蛋白，其中的糖残基往往是黏附表面糖蛋白，其中的糖残基往往是黏附素直接结合部位，如大肠杆菌素直接结合部位，如大肠杆菌1 1型菌毛结合型菌毛结合D D甘露甘露糖、霍乱弧菌的糖、霍乱弧菌的4 4型菌毛结合岩藻糖及甘露糖、型菌毛结合岩藻糖及甘露糖、大肠杆菌的大肠杆菌的F5(K99)F5(K99)菌毛结合唾液酸和半乳糖。菌毛结合唾液酸和半乳糖。多数黏附素是糖蛋白或脂蛋白多数黏附素是糖蛋白或脂蛋白二、干扰或逃避宿主的防御机制二、干扰或逃避宿主的
10、防御机制 病原菌黏附于细胞或组织表面后，必须克服机体局部病原菌黏附于细胞或组织表面后，必须克服机体局部的防御机制，特别是要干扰或逃避局部的吞噬作用及的防御机制，特别是要干扰或逃避局部的吞噬作用及抗体介导的免疫作用，才能建立感染。抗体介导的免疫作用，才能建立感染。1 1、抗吞噬作用、抗吞噬作用 （1 1）不与吞噬细胞接触不与吞噬细胞接触，如通过外毒素破坏细胞骨，如通过外毒素破坏细胞骨架以抑制吞噬细胞的作用，如链球菌溶血素等。架以抑制吞噬细胞的作用，如链球菌溶血素等。（2 2）抑制吞噬细）抑制吞噬细胞的摄取胞的摄取，如荚膜、，如荚膜、菌毛和链球菌的菌毛和链球菌的M M蛋白。蛋白。（3 3）在吞噬细
11、胞内生存）在吞噬细胞内生存，如结核杆菌和李，如结核杆菌和李氏杆菌均可产生溶血素，有助于其从吞噬氏杆菌均可产生溶血素，有助于其从吞噬泡内逸出。泡内逸出。巨噬细胞内的结核杆菌巨噬细胞内的结核杆菌 （4 4）杀死或损伤吞噬细胞）杀死或损伤吞噬细胞，细菌通过分泌外毒，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。细胞凋亡，或直接杀死吞噬细胞。凋亡细胞凋亡细胞结核杆菌攻击巨噬细胞2 2、抗体液免疫机制、抗体液免疫机制（1）抗原伪装或抗原变异抗原伪装或抗原变异，如金黄色葡萄球菌通，如金黄色葡萄球菌通过细胞结合性凝固酶结合血纤维
12、蛋白。过细胞结合性凝固酶结合血纤维蛋白。（2 2）分泌蛋白酶降解免疫球蛋白）分泌蛋白酶降解免疫球蛋白，嗜血杆，嗜血杆IgAIgA酶。酶。（3 3）LPSLPS、OMPOMP、荚膜及、荚膜及S S层等层等的作用，逃避补体，的作用，逃避补体，抑制抗体产生。抑制抗体产生。3 3、内化作用、内化作用指某些细菌黏附于细胞表面之后，能进入指某些细菌黏附于细胞表面之后，能进入吞噬细胞或非吞噬细胞内部的过程。吞噬细胞或非吞噬细胞内部的过程。细菌通过这种移位作用进入深层组织，或进入细菌通过这种移位作用进入深层组织，或进入血循环，借以从感染的原发病灶扩散至全身或血循环，借以从感染的原发病灶扩散至全身或较远的靶器官
13、。宿主细胞为进入其内的细菌提较远的靶器官。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。宿主免疫机制的杀灭。鼠伤寒沙门氏菌的内化过程鼠伤寒沙门氏菌的内化过程细菌在宿主体内增殖是感染的核心问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，则体防御机制，易在体内生存。反之，则易被机体清除。易被机体清除。5 5、在体内扩散、在体内扩散 细菌分泌的蛋白酶称为胞外蛋白酶，它们
14、具细菌分泌的蛋白酶称为胞外蛋白酶，它们具有多种致病作用，例如激活外毒素、灭活血清有多种致病作用，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。其中的补体等，有的蛋白酶本身就是外毒素。其最主要的作用就是损伤基质或细胞膜，增加其最主要的作用就是损伤基质或细胞膜，增加其通透，有利于细菌在体内的扩散性。通透，有利于细菌在体内的扩散性。透明质酸酶，透明质酸酶，能分解结缔组织的透明质酸，如能分解结缔组织的透明质酸，如葡萄球菌、链球菌等可产生。葡萄球菌、链球菌等可产生。胶原酶，胶原酶，主要分解结缔组织中的胶原蛋白，见主要分解结缔组织中的胶原蛋白，见之于梭菌、气单胞菌等。之于梭菌、气单胞菌等。
15、神经氨酸酶，神经氨酸酶，主要分解肠黏膜上皮细胞的细胞主要分解肠黏膜上皮细胞的细胞间质，如霍乱弧菌及志贺菌等可产生。间质，如霍乱弧菌及志贺菌等可产生。磷脂酶又名磷脂酶又名“毒素毒素”，可水解细胞膜的磷脂，可水解细胞膜的磷脂，如产气荚膜梭菌等可产生。如产气荚膜梭菌等可产生。卵磷脂酶：卵磷脂酶：分解细胞膜的卵磷脂，如产气荚分解细胞膜的卵磷脂，如产气荚膜梭菌产生。膜梭菌产生。激酶：激酶：能将血纤维蛋白溶酶原激活为血纤维能将血纤维蛋白溶酶原激活为血纤维蛋白溶酶。包括链球菌产生的链激酶和葡萄蛋白溶酶。包括链球菌产生的链激酶和葡萄球菌等产生的激酶，以分解血纤维蛋白，防球菌等产生的激酶，以分解血纤维蛋白，防止
16、形成血凝块。止形成血凝块。凝固酶：凝固酶：细菌在体内的扩散也可通过内化作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，可为细菌用完成。特别是细胞结合性凝固酶，可为细菌提供抗原伪装，使之不被吞噬或机体免疫机制提供抗原伪装，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。所识别。见于致病性金黄色葡萄球菌。6 6、毒、毒 素素(1)组成组成 大多数外毒素由大多数外毒素由A、B 两种亚单位两种亚单位组成，有多种合成和排列形式。组成，有多种合成和排列形式。AB炭疽毒素炭疽毒素大肠杆菌肠毒素 百日咳毒素白喉毒素霍乱毒素A A亚单位为毒素的活性中心，称活性亚亚单位为毒素的活性中心
17、，称活性亚单位，决定毒素的毒性效应。单位，决定毒素的毒性效应。B B亚单位称结合单位，能使毒素分子特亚单位称结合单位，能使毒素分子特异性地结合在宿主易感组织的细胞膜受异性地结合在宿主易感组织的细胞膜受体上，并协助体上，并协助A A亚单位穿过细胞膜。亚单位穿过细胞膜。A A、B B亚单位单独均无毒性，亚单位单独均无毒性，A A亚单位必亚单位必须在须在B B亚单位的协助下，结合至受体释放亚单位的协助下，结合至受体释放到细胞内，才能发挥毒性作用。到细胞内，才能发挥毒性作用。(2)(2)特性特性 外毒素的毒性作用极强外毒素的毒性作用极强：如：如lmglmg纯化的肉纯化的肉毒毒素能杀死毒毒素能杀死200
18、02000万只小鼠。破伤风毒素万只小鼠。破伤风毒素对小鼠的致死剂量，是马钱子碱的对小鼠的致死剂量，是马钱子碱的10106 6倍。倍。外毒素的毒性具有高度的特异性：外毒素的毒性具有高度的特异性：不同细不同细菌产生的外毒素，对机体的组织器官有一菌产生的外毒素，对机体的组织器官有一定的选择。定的选择。突触传递突触传递 肉毒毒素作用于眼肉毒毒素作用于眼神经和咽神经，引神经和咽神经，引起肌肉麻痹起肌肉麻痹西南民族大学破伤风毒素导致骨胳肌兴奋性增强破伤风毒素导致骨胳肌兴奋性增强破伤风毒素通过轴浆逆向运输破伤风毒素通过轴浆逆向运输作用与脊髓前角运动神经元作用与脊髓前角运动神经元肉毒毒素中毒肉毒毒素中毒外毒素
19、具有良好的免疫原性外毒素具有良好的免疫原性：可刺激：可刺激机体产生特异性的抗体，而使机体具有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免疫保护作用，这种抗体称为抗毒素(如破伤风抗毒素如破伤风抗毒素)，可用于紧急治疗和，可用于紧急治疗和预防。预防。多数外毒素不耐热多数外毒素不耐热：一般在：一般在60608080经经l0l080min80min即可失去毒性。即可失去毒性。(3)(3)类毒素：外毒素在类毒素：外毒素在0.4%0.4%甲醛溶液作用甲醛溶液作用下可以脱毒，但仍保留原有抗原性。下可以脱毒，但仍保留原有抗原性。类毒类毒素注入机体后，仍可刺激机体产生抗毒素，素注入机体后
20、，仍可刺激机体产生抗毒素，可作为疫苗进行免疫接种，如破伤风类毒可作为疫苗进行免疫接种，如破伤风类毒素疫苗。素疫苗。2 2、内毒素、内毒素 内毒素特指革兰氏阴性菌外膜中的脂内毒素特指革兰氏阴性菌外膜中的脂多糖多糖 (LPS)(LPS)成分，细菌在死亡后破裂或用人工方成分，细菌在死亡后破裂或用人工方法裂解菌体后才释放。法裂解菌体后才释放。革兰氏阳性菌细胞壁中的革兰氏阳性菌细胞壁中的脂磷壁酸脂磷壁酸 (LTA)(LTA)具有具有LPSLPS的绝大多数活性，但无致的绝大多数活性，但无致热功能。螺旋体、衣原体、热功能。螺旋体、衣原体、立克次体亦含有立克次体亦含有LPSLPS。(2)(2)特性特性 内毒素
21、耐热；不能被甲醛脱毒成内毒素耐热；不能被甲醛脱毒成类毒素类毒素；内毒素的抗原性较弱。；内毒素的抗原性较弱。(3)(3)检测：检测：目前通用鲎试验。东方鲎或美洲目前通用鲎试验。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。变形细胞能被内毒素所裂解。型分泌系统型分泌系统细菌的分泌系统的发现是近年为细菌致病机细菌的分泌系统的发现是近年为细菌致病机制研究的重要进展，其中的制研究的重要进展，其中的型分泌系统与动植型分泌系统与动植物的许多革兰氏阴性病原菌的毒力因子的分泌有物的许多革兰氏阴性病原菌的毒力因子的分泌有关。在病原菌与宿主细胞接触后，这一
22、系统得以关。在病原菌与宿主细胞接触后，这一系统得以启动，具有接触介导的特征。启动后细菌分泌与启动，具有接触介导的特征。启动后细菌分泌与毒力有关的多种蛋白质，与相应的伴侣蛋白结合，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细胞胞浆，发挥毒性从细菌的胞浆直接进入宿主细胞胞浆，发挥毒性作用。作用。型分泌系统通常由型分泌系统通常由303040kbp40kbp大小的大小的基因组编码，以毒力岛的形式存在于细菌基因组编码，以毒力岛的形式存在于细菌的大质粒或染色体。的大质粒或染色体。除除型分泌系统之外，革兰氏阴性菌尚型分泌系统之外，革兰氏阴性菌尚有有I I型、型、型与型与型分泌系统。
23、型分泌系统。I I型可将型可将细菌分泌物蛋白质直接从胞浆送达细胞细菌分泌物蛋白质直接从胞浆送达细胞表面如大肠杆菌的溶血素。表面如大肠杆菌的溶血素。型则是细型则是细菌将蛋白质分泌到周质间隙，经切割加菌将蛋白质分泌到周质间隙，经切割加工，然后通过微孔蛋白穿越外膜分泌到工，然后通过微孔蛋白穿越外膜分泌到胞外。胞外。型是一种自主运输系统，其分泌的蛋白型是一种自主运输系统，其分泌的蛋白质需切割加工，而后形成一个孔道使自身穿过质需切割加工，而后形成一个孔道使自身穿过外膜。如幽门螺杆菌的外膜。如幽门螺杆菌的CagACagA分泌系统就是以这分泌系统就是以这种方式将种方式将CaCa蛋白直接注入宿主细胞。蛋白直接
24、注入宿主细胞。研究发现研究发现,很多革兰氏阴性致病菌如耶尔森氏菌很多革兰氏阴性致病菌如耶尔森氏菌属、沙门氏菌属、福氏志贺氏菌等都通过属、沙门氏菌属、福氏志贺氏菌等都通过型分型分泌系统泌系统(Type secretion system,TTSS)(Type secretion system,TTSS)专专一性地将蛋白一性地将蛋白(主要为毒力因子主要为毒力因子)从细菌胞浆注入从细菌胞浆注入到宿主细胞质中到宿主细胞质中,从而导致许多疾病。这是细菌致从而导致许多疾病。这是细菌致病机理研究的一个热点。很多科学家们都致力于病机理研究的一个热点。很多科学家们都致力于型分泌系统的研究型分泌系统的研究,希望找出其分泌的奥妙希望找出其分泌的奥妙,进进而研制出针对而研制出针对TTSS TTSS 靶点的抗革兰氏阴性致病菌的靶点的抗革兰氏阴性致病菌的新药。新药。
