細(xì)菌毒力與致病性.ppt

細(xì)菌的致病性與傳染 第一節(jié)細(xì)菌的致病性和毒力 基本概念 細(xì)菌致病性 在一定條件下 一定種類的細(xì)菌對一定的宿主致病的能力 種屬遺傳特征 病原菌 引起宿主機(jī)體發(fā)病的細(xì)菌 毒力 病原菌致病能力的強(qiáng)弱程度 菌株個體特征 宿主 微生物關(guān)系與致病過程 世界許多地方的人們無法挑剔當(dāng)?shù)厥袌龅男l(wèi)生狀況 蒼蠅 老鼠 缺乏冷藏設(shè)施 這些會造成疾病傳播嗎 肯定會 如果你覺得下圖中的水果很臟 那么你真該去看看那些魚攤和肉攤 面對這些明顯的污染 然而并不是每個人都會被感染 確實 有一些人會因此生病 這也是造成發(fā)展中國家居民平均壽命低的原因之一 發(fā)生感染的可能性就像是用來稱量的托盤天平 天平的兩端分別是機(jī)體的抵抗力和微生物的致病力 宿主 微生物關(guān)系 共生 symbiosis 是指兩種或兩種以上的物種的種間關(guān)系 包括互利共生 mutualism 與偏利共生 commensalism 前者是共同生活兩個物種互相共存 缺此失彼都不能正常生存甚至死亡的一類種間關(guān)系 后者只是對其中一方生物體有益 卻對另一方?jīng)]有影響 寄生 parasitism 兩種生物在一起生活 一方受益 另一方受害 宿主為寄生物提供住所與營養(yǎng) 通常會影響宿主的正常生活甚至導(dǎo)致宿主死亡 大自然的本性就厭惡任何生物獨占世界的現(xiàn)象 所以地球上絕對不會有單獨存在的生物 琳 馬古利斯 病原體 共生企圖失敗后的產(chǎn)物 然而 在現(xiàn)實生活中 即使在最壞的情況下 龐大的微生物世界對我們的興趣也是相對較小 致病并不是它們的初衷 確實 從自然界中數(shù)目巨大的細(xì)菌來看 致病的概率非常之低 致病菌的種類非常之少 這是一種奇特的現(xiàn)象 疾病通常是為共生所做的談判失敗后引發(fā)的 是其中一方越過了邊境線 是對邊界的生物學(xué)誤解 劉易斯 托馬斯 1974 正常微生物群 微生物與宿主在共同的演化歷程中形成的的生態(tài)系 正常微生物群對宿主非但無害 而且有益 并且對宿主是必需的 公共衛(wèi)生 犰狳 麻風(fēng)病的培養(yǎng)罐引起麻風(fēng)病的微生物很難培養(yǎng) 曾經(jīng)有人嘗試過很多種培養(yǎng)方法 結(jié)果都不盡人意 直到有人試著將這種微生物接種到九節(jié)犰狳的爪墊中 人類感染麻風(fēng) 在癥狀出現(xiàn)前可有長達(dá)30年的潛伏期 在用犰狳培養(yǎng)麻風(fēng)桿菌前 一直無法驗證第三條柯赫定理 使用犰狳培養(yǎng)麻風(fēng)桿菌讓我們證實了柯赫定理 麻風(fēng)分枝桿菌是造成麻風(fēng)病的病原菌 這種細(xì)菌是由Hansen在1878年發(fā)現(xiàn) 它是第一個被分離的感染性致病微生物 也是最后才被證實符合科赫定理的病原菌 公共衛(wèi)生 細(xì)菌致病性的確定依據(jù) 經(jīng)典柯赫法則 1 病原菌應(yīng)在同一疾病中查出 而健康者不存在 2 病原菌能夠體外獲得純培養(yǎng) 3 此純培養(yǎng)物接種易感動物能導(dǎo)致相同的病癥 4 自感染動物體內(nèi)能重新分離到該病原菌的純培養(yǎng) 現(xiàn)代基因水平的科赫法則 1 在致病菌中檢出某些基因或其產(chǎn)物 而無毒力菌株中無 2 毒力菌株的某個基因被損害 則毒株的毒力應(yīng)減弱或消除 或者將此基因插入到無毒力菌株中 表現(xiàn)為有毒力菌株特性 3 將細(xì)菌接種動物時 該基因應(yīng)在感染的過程得到表達(dá) 4 在接種動物檢測到該基因表達(dá)產(chǎn)物的抗體或產(chǎn)生免疫保護(hù) 衡量毒力的指標(biāo) MLD 能使特定的動物在感染后一定時限內(nèi)發(fā)生死亡的最小活微生物量或毒素量 LD50 能使實驗動物在感染后一定時限內(nèi)發(fā)生半數(shù)死亡的活微生物量或毒素量 MID 能引起特定實驗動物感染的最小活菌量 ID50 能引起半數(shù)實驗動物感染的最小活菌量 毒力 侵襲力 毒素 病原菌的致病因素 是指病原菌突破機(jī)體防御功能 在機(jī)體內(nèi)定居 繁殖和擴(kuò)散的能力 是細(xì)菌在代謝過程中合成的有毒性作用的產(chǎn)物 粘附素 莢膜和微莢膜 侵襲性酶 外毒素 內(nèi)毒素 侵入數(shù)量 侵入途徑 構(gòu)成病原菌毒力的因素 侵襲力 指病原性細(xì)菌突破機(jī)體的防衛(wèi)屏障 在體內(nèi)生長 繁殖 擴(kuò)散的能力 侵襲性酶 屬胞外酶 本身無毒性作用 但可破壞機(jī)體內(nèi)的一些組織結(jié)構(gòu) 從而在感染過程中協(xié)助病原菌在侵入機(jī)體后抗吞噬或擴(kuò)散 粘附素 菌體表面具有粘附功能的結(jié)構(gòu)成分 型分泌系統(tǒng) 許多G 病原菌毒力因子與此分泌系統(tǒng)有關(guān) 通過病原菌與宿主細(xì)胞接觸 這一系統(tǒng)得以啟動 具有接觸介導(dǎo)的特征 啟動后細(xì)菌分泌與毒力有關(guān)的多種蛋白質(zhì)直接進(jìn)入宿主細(xì)胞胞漿 發(fā)揮毒性作用 型分泌系統(tǒng)通常由30 40kb大小的基因組編碼 以毒力島的形式存在于細(xì)菌的大質(zhì)?；驍M核區(qū)DNA 已確定具有 型分泌系統(tǒng)的細(xì)菌有沙門氏菌 銅綠假單胞菌 大腸桿菌等 粘附素 分為菌毛和非菌毛粘附物質(zhì) 菌毛菌毛主要存在于革蘭陰性菌 不同的細(xì)菌有不同的菌毛 細(xì)菌菌毛通過與宿主表面相應(yīng)受體相互作用使細(xì)菌吸附于細(xì)胞表面而定居 故有些菌毛又稱定居因子 colonizationfactor 菌毛的粘附作用具有選擇性 這與宿主細(xì)胞表面的特殊受體有關(guān) 非菌毛粘附物質(zhì)某些外膜蛋白與膜磷壁酸 如A群鏈球菌的膜磷壁酸 LTA 等 它們也與宿主細(xì)胞膜上相應(yīng)受體結(jié)合使細(xì)菌附于細(xì)胞 致病機(jī)理 借助粘附 激活被粘附細(xì)胞的信號傳導(dǎo)系統(tǒng) 使其不同程度釋放不同種類的細(xì)胞因子 導(dǎo)致炎性反應(yīng)性損傷 某些粘附因子與宿主細(xì)胞受體作用 激活細(xì)胞程序性死亡 programmedcelldeath PCD 引起細(xì)胞凋亡 apoptosis 炎性損傷和細(xì)胞凋亡有利于細(xì)菌生長 繁殖和擴(kuò)散 其他細(xì)菌分泌系統(tǒng) 除了 型分泌系統(tǒng)之外 現(xiàn)階段研究比較清楚的還有革蘭陰性菌的 型分泌系統(tǒng) 型分泌系統(tǒng)可將細(xì)菌分泌蛋白直接從胞漿送達(dá)細(xì)胞表面 如大腸桿菌溶血素 型分泌系統(tǒng)則是細(xì)菌將蛋白質(zhì)分泌到周質(zhì)間隙 經(jīng)切割加工后通過微孔道蛋白穿越外膜分泌到細(xì)胞外 型分泌系統(tǒng)是一種主動運輸系統(tǒng) 其分泌的蛋白質(zhì)需剪切加工 而后形成一個孔道穿越外膜 分泌到細(xì)胞外 注 根據(jù)是否依賴信號肽 SignalSequence Sec 的特點 可將其分為Sec依賴性和Sec不依賴性兩類 型分泌系統(tǒng)是Sec不依賴性 型分泌系統(tǒng)是Sec依賴性 細(xì)菌感染誘導(dǎo)機(jī)體細(xì)胞程序性死亡 PCD 實例 白喉棒狀桿菌產(chǎn)生的白喉毒素通過作用于蛋白翻譯系統(tǒng)而抑制蛋白合成 它可以誘導(dǎo)幾種上皮細(xì)胞和骨髓細(xì)胞凋亡 運用基因突變手段已證明白喉毒素抑制蛋白合成是其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡所必需的 李斯特菌在體內(nèi)外均可誘導(dǎo)肝細(xì)胞的凋亡 這是由李氏溶菌素O介導(dǎo)的 李氏溶菌素也是一類穿孔毒素 它可直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 該毒素基因突變后就不能誘導(dǎo)凋亡了 展望 1 進(jìn)一步揭示細(xì)菌的致病機(jī)理以便于更好的預(yù)防和治療各類細(xì)菌感染引起的疾病 2 未來可能通過基因工程改造某些細(xì)菌的相關(guān)特性制造工程菌 在腫瘤治療和自體免疫疾病方面有所突破 一 侵襲過程1 定殖 又稱定居 黏附素2 干擾或逃避宿主的防御機(jī)制3 內(nèi)化作用定義 意義4 在體內(nèi)增殖5 在體內(nèi)擴(kuò)散胞外酶 毒素 細(xì)菌生命活動過程中產(chǎn)生的對宿主機(jī)體有毒性作用的化學(xué)物質(zhì) 內(nèi)毒素 革蘭陰性菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)成分 化學(xué)本質(zhì)是脂多糖 外毒素 大多數(shù)革蘭陽性菌和少數(shù)革蘭陰性菌正常代謝產(chǎn)生并分泌到菌體外環(huán)境的一類毒性代謝產(chǎn)物 化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) 二 內(nèi)毒素與外毒素的區(qū)別要點 鱟血試驗 鱟試劑是從棲生于海洋的節(jié)肢動物 鱟 的蘭色血液中提取變形細(xì)胞溶解物 經(jīng)低溫冷凍干燥而成的生物試劑 專用于細(xì)菌內(nèi)毒素檢測 原理 血液及淋巴液中有一種有核的變形細(xì)胞 胞漿內(nèi)有大量的致密顆粒 內(nèi)含凝固酶及凝固蛋白原 當(dāng)內(nèi)毒素與鱟變形細(xì)胞凍融后的溶解物 鱟試劑 接觸時 可激活凝固酶原 繼而使可溶性的凝固蛋白原變成凝固蛋白而使鱟變形細(xì)胞凍融物呈凝膠狀態(tài) 鱟血試驗按方法分 凝膠法 用于定性分析 測定血液或其他樣品中的微量內(nèi)毒素 動態(tài)濁度法終點濁度法酶標(biāo)儀或可見分光光度計進(jìn)行定量分析動態(tài)顯色法終點顯色法 1 外毒素 Exotoxin 特性 1 有菌種特異性 2 毒性強(qiáng) 3 作用具有高度的選擇性 4 良好的抗原性 5 不耐熱 6 0 3 0 4 甲醛作用下 可以脫毒成類毒素 2 內(nèi)毒素 Endotoxin 特性 1 毒性較弱 2 無特異致病作用 3 抗原性弱 不能制成類毒素 4 耐熱 中毒表現(xiàn)基本相同 A 發(fā)熱反應(yīng) B 免疫調(diào)節(jié)作用 C 微循環(huán)損傷和休克 外毒素的組成A亞單位 毒素活性中心 決定毒素的毒性效應(yīng)B亞單位 結(jié)合單位 使毒素分子結(jié)合宿主細(xì)胞膜受體上 協(xié)助A亞單位穿過細(xì)胞膜外毒素的分類按細(xì)菌對宿主細(xì)胞的親嗜性作用方式不同 可分成神經(jīng)毒素 破傷風(fēng)痙攣毒素 肉毒毒素等 細(xì)胞毒素 白喉毒素 葡萄球菌毒性休克綜合征毒素1 A群鏈球菌致熱毒素等 和腸毒素 霍亂弧菌腸毒素 葡萄球菌腸毒素等 三類 內(nèi)毒素的組成脂質(zhì)A是內(nèi)毒素的主要毒性成分 常見外毒素 人類在生產(chǎn)生活中的實踐 一 利用細(xì)菌毒力的相關(guān)性質(zhì)或通過減毒處理制成疫苗抗毒素等其他藥物治療疾病 改善公共衛(wèi)生狀況 提高人類生存質(zhì)量 二 利用細(xì)菌毒力的相關(guān)性質(zhì) 制造生化武器用于戰(zhàn)爭及恐怖襲擊 微生物毒力增強(qiáng)與減弱 微生物的毒力 病原微生物所特有的一種生物學(xué)性狀 自然條件 不同菌株 不同毒株不同條件 同一菌株 同一毒株流行初期毒力強(qiáng) 后期弱 經(jīng)培養(yǎng)后毒力弱 感染后增強(qiáng) 一 增強(qiáng)微生物毒力的方法 1 動物傳代一只動物患病后將其體內(nèi)的病原體傳代到另一只易感健康動物體內(nèi) 使其患病 如此重復(fù)若干次后 病原體的毒力會獲得增強(qiáng) 但這個過程不會無限制的持續(xù)下去 微生物的毒力有其最大限度 接觸的人群也可以獲得免疫力 豬丹毒 鴿子馬鼻疽 海豚豬瘟 豬2 與其他微生物通過協(xié)同作用如魏氏梭菌與八疊球菌共生 3 實驗動物胸腔內(nèi)置人工膠囊進(jìn)行培養(yǎng)霍亂弧菌 胸膜肺炎支原體 二 減弱微生物毒力的方法病原體的毒力可以通過減毒處理而減輕 從而降低其致病能力 通過非易感動物傳代培養(yǎng)或毒力轉(zhuǎn)移獲得 毒力轉(zhuǎn)移是一種將正常宿主的病原體轉(zhuǎn)移到新物種宿主 然后在新宿主的很多個體間連續(xù)轉(zhuǎn)移 最終使這種病原體完全適應(yīng)新宿主而不再對原宿主有害的實驗技術(shù) 狂犬病毒在兔子間的不斷轉(zhuǎn)移使病毒不再對人類有致病力 因而能安全的用作人體疫苗 1882年巴斯德用這種方法制造狂犬疫苗 并在1885年救活了一個被瘋狗咬得很厲害的9歲男孩 這個男孩日后成為了巴斯德研究所的守門人 在二戰(zhàn)中為守衛(wèi)實驗室而死于納粹槍下 1 人工培養(yǎng)基上長期培養(yǎng) 菌毒種不同 減毒速度不一2 在高于最適生長濕度下培養(yǎng)炭疽疫苗 雞霍亂7313 干燥處理4 特殊培養(yǎng)基中培養(yǎng) 特殊化學(xué)物質(zhì)甘油膽汁培養(yǎng)TBlctoviun 卡介苗 特異抗血清 噬菌體 抗菌素 三 保持微生物毒力的方法1 低溫保存2 冷凍干燥 肉毒素的臨床應(yīng)用 肉毒桿菌產(chǎn)生的強(qiáng)神經(jīng)毒素是引起致命性食物中毒的原因 而現(xiàn)在這些毒素已經(jīng)被用來治療肌張力異常的患者和用于美容除皺 小劑量減毒的A型肉毒毒素 商品名OculinumA 用于美容除皺 特別是去除前額皺紋 這種治療越來越受到人們歡迎 將這種毒素注射到前額局部肌肉 前額就不會再有深的皺紋 可持續(xù)數(shù)月之久 為了避免產(chǎn)生抗體而失效 通常一年注射一次 肉毒素還是一種潛在的生化武器 據(jù)報道 以色列已秘密裝備肉毒毒素?zé)熿F彈 抗肉毒素疫苗也在研究之中 所以不要迷戀肉毒素注射 一旦注射了疫苗 肉毒素就不再有除皺功效了 細(xì)菌戰(zhàn) 人類歷史上第一次大規(guī)模的細(xì)菌戰(zhàn)也是迄今為止最大傷亡的細(xì)菌戰(zhàn)是1345年冬到1346年 在蒙古軍隊進(jìn)攻黑海港口城市卡法 現(xiàn)烏克蘭城市費奧多西亞 時 用拋石機(jī)將患鼠疫而死的人及動物的尸體拋進(jìn)城內(nèi) 卡法城不攻而破 逃亡的熱那亞人將疾病帶到地中海并蔓延至整個歐洲 這個人類歷史上第一次細(xì)菌戰(zhàn) 在歐洲使黑死病猖獗了3個世紀(jì)之久 奪去了2500萬余人的生命 第一次世界大戰(zhàn)中德國 英國 法國 俄國等國紛紛使用了細(xì)菌武器 戰(zhàn)后的一九二五年六月 在瑞士日內(nèi)瓦簽訂的 關(guān)于禁用毒氣或類似毒品及細(xì)菌方法作戰(zhàn)議定書 明確規(guī)定禁止使用細(xì)菌武器 然而 直到現(xiàn)在一些國家卻一直在研究和使用它 細(xì)菌戰(zhàn)亦稱 生物戰(zhàn) 是利用細(xì)菌或病毒及相關(guān)毒素作武器 以毒害人 畜及農(nóng)作物 造成人工瘟疫 給敵方造成混亂 打擊敵方有生力量 封鎖戰(zhàn)區(qū)的一種極端滅絕人性的戰(zhàn)爭手段 石井四郎 1892年6月25日 1959年10月9日 舊日本帝國陸軍中將 醫(yī)學(xué)博士 關(guān)東軍防疫給水部部長 731部隊 1916年4月 石井四郎進(jìn)入京都帝國大學(xué)醫(yī)學(xué)部 1924年4月 石井四郎以代學(xué)員的身分再入京都帝大 進(jìn)研究生院學(xué)習(xí)和研究細(xì)菌學(xué) 血清學(xué) 防疫學(xué) 病理學(xué)和預(yù)防醫(yī)學(xué) 1927年6月 石井四郎獲得微生物學(xué)博士學(xué)位 主要成果 1 強(qiáng)致病性炭疽桿菌 2 石井式濾水器 3 石井式細(xì)菌培養(yǎng)箱 4 石井式陶瓷炭疽彈 731部隊主要成員戰(zhàn)后去向 石井四郎731部隊創(chuàng)始人前往美國馬里蘭一個武器研究所吉村壽人凍傷課課長京都府立醫(yī)科大學(xué)校長岡本耕造病理課課長京都大學(xué)醫(yī)學(xué)部部長京都大學(xué)名譽(yù)教授第59屆日本病理學(xué)會總會會長田部井和傷寒課課長京都大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授微生物研究室主任湊正男霍亂課課長京都大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授浜田稔731部隊京都大學(xué)農(nóng)學(xué)部教授清野謙次防疫研究室京都大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授正路倫之助防疫研究室京都大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授兵庫縣立醫(yī)科大學(xué)校長細(xì)谷省吾防疫研究室東京大學(xué)傳染病研究所所長 緒方富雄防疫研究室東京大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授第36屆日本病理學(xué)會總會會長田宮猛雄招募處主任東京大學(xué)醫(yī)學(xué)部部長國立癌中心總長日本醫(yī)學(xué)會會長宮川米次防疫研究室東京大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授所安夫防疫研究室東京大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授宮川正X光班班長東京大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授安東洪次大連支隊支隊長東京大學(xué)醫(yī)學(xué)部教授石川太刀雄丸病理班班長金澤大學(xué)校長藤野恒三郎9420部隊大阪大學(xué)觀音寺微生物研究所教授渡邊榮防疫研究室大阪大學(xué)觀音寺微生物研究所所長田中英雄昆蟲班班長大阪市立大學(xué)醫(yī)學(xué)部部長山中木太1644部隊大阪市立醫(yī)科大學(xué)校長內(nèi)藤良一 宮本光一 二木秀雄 創(chuàng)立日本第一家血庫以及日本綠十字公司 炭疽攻擊事件是在美國發(fā)生的一起從2001年9月18日開始為期數(shù)周的生物恐怖襲擊 從2001年9月18日開始有人把含有炭疽桿菌的信件寄給數(shù)個新聞媒體辦公室以及兩名民主黨參議員 這個事件導(dǎo)致5人死亡 17人被感染 2008年中旬 聯(lián)邦調(diào)查局把它的懷疑集中到布魯斯 愛德華茲 艾文斯 BruceEdwardsIvins 身上 艾文斯曾經(jīng)在馬里蘭州弗雷德里克戴翠克堡政府生物防御實驗室中工作 他得知將被逮捕后于7月27日服用大量對乙酰氨基酚自殺 1995年3月20日早上 日本邪教組織 奧姆真理教 多名成員在東京新干線多個干道制造了震驚世界的沙林攻擊事件 導(dǎo)致13人死亡 6300人不同程度受傷殘疾 同年還制造了三起不成功的炭疽攻擊和肉毒毒素攻擊 麻原彰晃 于2004年2月27日被東京地方法院一審判處死刑 尚未執(zhí)行 未來 從1979年4月蘇聯(lián)斯威爾德洛副斯克市的微生物與病毒研究基地發(fā)生的炭疽泄漏事件