1、第5章 細菌感染與宿主免疫一、 教學大綱要求1人體細菌的分類及與人體的關系。2病原菌的致病性及機體免疫防御系統組成。3傳染病的概念、病原菌感染類型及其傳播方式。4條件致病菌的意義、條件致病菌與內源性感染的關系、引起內源性感染的機制。5醫院感染的類型、途徑及病原菌的特點。6正常菌群與菌群失調的概念、人體重要的正常菌群、菌群檢測指標。二、 教材內容精要一宿主與菌群的相互關系根據細菌與人體的相互關系，可將人體細菌分為有益菌、條件致病菌、病原菌三大類。1有益菌beneficial bacteria 對人體具有生理作用，是個體自然、正常生命活動必不可少的組成局部。2條件致病菌opportunistic

2、pathogens 對安康宿主不致病，但能使免疫力低下或生理功能異常的病人致病，或者在特定條件下產生毒性產物或獲得侵襲性而具有致病性，主要引起內源性感染。3病原菌pathogens 是感染性疾病的病原體，產毒素，具有侵襲性，能使安康宿主受感染，通過釋放毒性產物或誘發超敏反響引起機體較強烈的構造或功能變化。二病原菌的致病性與宿主免疫反響1毒力 病原菌在宿主之間傳播、侵襲、定植、逃避防御機制、釋放毒素或誘發超敏反響等能力，構成了病原菌的毒力virulence。病原菌的毒力包括侵襲力和毒素。病原菌在宿主間傳播、侵襲、定植并逃防止疫的能力，稱為侵襲力invasiveness，由菌體外表構造和侵襲性物質

3、等構成；毒素包括外毒素和內毒素。（1） 侵襲力1粘附 病原菌與宿主的呼吸道、消化道或泌尿生殖道等粘膜上皮細胞附著是絕大多數病原菌感染過程中的第一步。粘附可由粘附素adhesin介導，粘附素是病原菌細胞外表的蛋白質或多糖。宿主粘膜上皮細胞外表有粘附素受體，一般是糖蛋白或糖脂。病原菌粘附素與粘膜上皮細胞外表受體的相互作用具有高度特異性，因而病原菌感染具有組織特異性。一種病原菌可具備多種粘附素。2侵襲 病原菌與宿主細胞外表受體結合后可啟動侵襲過程，引發一系列基因表達、細菌與細胞間信號轉導、宿主細胞外表改變、細胞內細胞骨架重排等。3免疫逃逸 病原菌通過復雜機制來逃避或抵抗宿主免疫。某些細菌的毒素和毒性

4、蛋白能殺傷中性粒細胞和巨噬細胞；莢膜、菌毛、A群鏈球菌的M蛋白、傷寒沙門菌的Vi抗原，大腸埃希菌的K抗原等具有抵抗吞噬細胞吞噬的作用；結核分枝桿菌、傷寒沙門菌阻止吞噬體phagosome與溶酶體lysosome融合從而能在吞噬體內生存。2毒素細菌毒素toxin按其來源、性質和作用，分為外毒素exotoxin和內毒素endotoxin兩種。1. 外毒素 產生外毒素的病原菌大都是革蘭陽性菌，如破傷風梭菌、肉毒梭菌、白喉棒狀桿菌、產氣莢膜梭菌、A群鏈球菌、金黃色葡萄球菌。某些革蘭陰性菌如痢疾志賀菌、鼠疫耶爾森菌、霍亂弧菌、腸產毒素型大腸埃希菌、銅綠假單胞菌等也能產外毒素。大多數外毒素是在菌體內合成后

5、分泌至菌體外，也有少數于病原菌裂解后釋放。外毒素的化學成分是蛋白質，易被蛋白酶分解破壞，多數不耐熱。例如白喉毒素在5860oC、經12h，破傷風痙攣毒素在60oC、經20min可被破壞。但葡萄球菌腸毒素能耐100oC、30min。根據外毒素作用的靶細胞和所致臨床病理特征，可分成神經毒素、細胞毒素和腸毒素三大類。1神經毒素neurotoxin：抑制神經元釋放神經遞質，引起神經傳導功能異常，神經持續興奮、骨骼肌痙攣，或神經肌肉麻痹，如肉毒毒素。2細胞毒素cytotoxin：作用于靶細胞的酶或細胞器，致使細胞功能異常和死亡，組織器官發生炎癥、壞死。如白喉毒素對外周神經末梢和心肌有親和性，通過抑制靶細

6、胞蛋白質合成而導致外周神經麻痹、心肌炎等。3腸毒素enterotoxin：作用于腸粘膜上皮細胞引起細胞損傷及腸液分泌增多，病人出現嘔吐、腹瀉、發熱等局部或全身性病癥，如霍亂腸毒素、志賀毒素、葡萄球菌腸毒素等。2.內毒素 內毒素是革蘭陰性菌細胞壁外膜中的脂多糖lipopolysaccharide,LPS組分，細菌死亡裂解后釋放。內毒素分子量大于10萬，其分子構造由特異性多糖、核心多糖和脂質A三局部組成，依靠脂質A連接在革蘭陰性菌細胞壁外膜上。內毒素耐熱，加熱100oC、1h不被破壞；需加熱至160oC、24h，或用強堿、強酸，或強氧化劑煮沸30min才滅活。脂質A是內毒素的主要毒性組分，各種革蘭

7、陰性菌脂質A的構造與生物學性質相似，毒性作用類同，可引起局部或全身性病理生理反響，如發熱、白細胞升高，嚴重者可發生內毒素休克、彌散性血管內凝血。3.超抗原 超抗原(super antigen)是一類具有強大免疫激活作用的外毒素，能刺激強烈的初次免疫應答，且沒有初次與再次免疫應答的區別。研究較多的細菌超抗原有金黃色葡萄球菌外毒素、化膿性鏈球菌外毒素等。4.凋亡 病原菌毒力因子可誘導宿主細胞凋亡。病原菌的毒力因子通過與細胞凋亡通路中的一些關鍵成分結合或干擾細胞存活基因的轉錄和表達引起凋亡，的主要有膜穿孔毒素pore-forming、蛋白質合成抑制毒素、菌體效應蛋白(effector)、超抗原等。二

8、侵入數量與部位病原菌侵入后是否致病與病原菌數量的多少和毒力強弱有關。各種病原菌都有特定的侵入部位，需侵入易感機體的適當部位才能引起感染。三、宿主免疫反響1非特異性免疫系統 對多數微生物都有效，目的是防止感染。1 外表防御 皮膚、粘膜、粘膜中纖毛細胞的纖毛運動，體液沖刷等組成了外表防御機制。除了上述物理性防御機制，粘膜部位還受諸如胃酸、膽鹽、蛋白酶、抗菌肽等抑菌殺菌物質的保護。在宿主皮膚和很多粘膜部位，還生存著正常有益的菌群。結腸菌群通過營養競爭延緩病原菌增殖從而發揮定植抗力colonization resistance的作用，如陰道乳酸桿菌產生乳酸使陰道pH值維持在4.04.5抵抗病原菌侵襲；

9、正常菌群還通過產生抗菌物質如細菌素、過氧化氫等抑制病原菌。2 吞噬作用 血液和組織液內的吞噬細胞能吞噬、殺死病原菌。有兩種主要的吞噬細胞，存在于血液循環系統內的短齡、多形核中性細胞和存在于組織內的單核細胞和巨噬細胞。3補體(complement) 被激活后的補體可引起連鎖的蛋白質分解反響，產生多種生物活性產物而加強吞噬作用，并可激活吞噬細胞，以及形成膜攻擊復合體在革蘭陰性細菌膜上形成孔洞，導致細菌死亡等。除了補體之外，血清中還含有其它一些抑菌、殺菌物質，如抗菌肽、乙型溶素-lysin、吞噬細胞殺菌素、組蛋白、白細胞素、乳素、正常調理素、溶菌酶、鐵螯合劑，等等。4 炎性反響 中性粒細胞和單核細胞

10、滲入感染部位、巨噬細胞釋放細胞因子、以及補體系統激活等，均可引起一系列炎性反響，起到防止微生物增殖和蔓延的作用。2.獲得性免疫系統 獲得性免疫acquired immunity特異性地作用于誘發免疫反響的抗原而對其它抗原無效，又稱為特異性免疫specific immunity。初次免疫應答一般需要710d時間，但再次接觸一樣抗原時反響迅速且免疫強度增加，稱為“記憶性。 獲得性免疫系統粘膜免疫系統粘膜免疫系統mucosal immune system包括彌散在黏膜上皮內或粘膜下固有層的免疫細胞和免疫分子，以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道由單個或多個淋巴小結聚集成的粘膜相關淋巴組織mucosal a

11、ssociated lymphoid tissue, MALT。2體液免疫 體液免疫是指由特異抗體介導的免疫應答，主要作用于胞外菌及其毒素。大多數宿主血清中約80%的抗體是IgG。根據它們在抗菌免疫中的作用，可分為抗菌抗體和抗外毒素抗體。3細胞免疫 細胞免疫是以T細胞為主的免疫應答，在抵御胞內菌感染中起主要作用。當T細胞與某些致病菌或疫苗接觸后，分化增殖為致敏或免疫T細胞。其中主要是CD4 Th1細胞和細胞毒性T細胞cytotoxic T lymphocyte, CTL。2胞外菌extracellular bacteria感染免疫 胞外菌extracellular bacteria寄居在宿主細

12、胞外的組織間隙和血液、淋巴液、組織液等體液中。胞外病原菌的致病機制主要是產生外毒素、內毒素等毒性物質和引起炎癥反響。中性粒細胞和單核細胞是殺滅和去除胞外病原菌的主要非特異性免疫防御機制，而粘膜免疫和體液免疫那么是抗胞外病原菌感染的主要獲得性免疫機制。3胞內菌intracellular bacteria感染免疫 胞內菌分兼性facultative和專性obligate兩類。特異性抗體不能進入胞內菌寄生的宿主細胞內與之作用，體液免疫對胞內病原菌作用不大，而主要靠以T細胞為主的細胞免疫。特異性細胞免疫應答包括CD4 Th1細胞和CD8 CTL細胞。三 病原菌與傳染病1.病原菌感染與傳染病 病原菌致病

13、性、傳染性比擬強，小量細菌感染即可導致安康宿主發病，一般有固有的傳播途徑，可引起傳染病在人群中流行。病原菌感染后大多刺激機體產生較強的特異性免疫，使患者獲得結實的免疫力。2.病原菌感染類型 病原菌感染人體后，依據機體與致病菌相互作用可有不同結局。當宿主具有高度免疫力，或侵入的致病菌毒力很弱或數量缺乏，或侵入部位不適宜，那么病菌迅速被機體的免疫系統消滅，不發生感染。隱性感染inapparent infection或亞臨床感染sub-clinical infection指當宿主的抗感染免疫力較強，或侵入的病菌數量少、毒力弱，感染后對機體損害較輕無明顯臨床病癥。機體可獲得特異性免疫力，能在感染者血清

14、中檢出特異性抗體。潛伏感染指假設宿主與致病菌在相互作用過程中暫時處于平衡狀態，病菌潛伏在病灶內或某些特殊組織內，一般不排出體外，一旦機體免疫力下降，潛伏的致病菌可大量繁殖，使病復發。顯性感染指當宿主的抗感染免疫力較弱，或侵入的致病菌數量較多、毒力較強，機體的組織細胞受到不同程度的損害并出現一系列的臨床病癥和體征。顯性感染過程完畢后病原菌可被去除。由于每一病例的宿主免疫力和細菌致病力存在著差異，因此顯性感染又分急性感染acute infection、慢性感染chronic infection、局部感染local infection、全身感染generalized infection。全身感染是致

15、病菌或其毒性代謝產物向全身播散引起全身性病癥，包括毒血癥toxemia、內毒素血癥endotoxemia、菌血癥bacteremia、敗血癥septicemia、膿毒血癥pyemia。假設顯性或隱性感染后致病菌未被完全消滅而在體內持續存在，稱為帶菌狀態，該宿主稱為帶菌者carrier。3.病原菌的傳播途徑可有呼吸道傳染、消化道傳染、創傷感染、接觸感染、節肢動物叮咬感染或者通過多種途徑傳播。 四 條件致病菌與內源性感染1.條件致病菌感染 一些致病性弱、對安康個體并無致病性的細菌，當機體抵抗力低下或生理狀態機能異常時可致病，這些細菌就稱為條件致病菌或時機性致病菌opportunistic path

16、ogens。這些細菌的存活力、耐藥性一般都比擬強，但致病性、傳染性較弱。無論是外源性的還是人體菌群中已有的條件致病菌，要引起感染通常需要先在人體內繁殖增長到較大的量時才致病。2.內源性感染 內源性感染即是指由人體菌群成員引起的感染，主要由需氧或兼性厭氧菌等條件致病菌引起。腸道菌群和口咽部菌群是最重要的內源性感染源。條件致病菌在人體內的異常定植與增殖是引起內源性感染的關鍵環節，導致人體內條件致病菌異常增長因素，如機體生理機能紊亂導致對菌群的去除速率降低，濫用抗生素破壞了腸道正常菌群及其定植抗力，導致耐藥的條件致病菌或真菌等大量增殖等。最常見的由條件致病菌引起的具有內源性感染特征的醫院感染主要有下

17、呼吸道感染、泌尿道感染、抗生素相關性腹瀉與偽膜性腸炎等。3.實驗診斷 為了正確地進展細菌學診斷，對以下要點給予足夠的重視：1標本涂片染色觀察 假設某種形態的細菌是優勢菌且有較多白細胞或膿細胞甚至觀察到吞噬現象，那么這種細菌是感染菌的可能性大。2細菌的量 進展定量或半定量培養，假設某種細菌的數量多、且菌落比擬純，那么這種細菌是感染菌的可能性大。3持續存在的細菌 不同日期的細菌培養均別離出同一種菌，那么提示這種細菌就是感染菌。4 數量增長與臨床感染病癥 假設某種細菌的出現或數量增長與臨床感染病癥的發生或病情加重相一致，那么這種細菌是感染菌的可能性很大。五 醫院感染醫院感染(nosiocomial)

18、又稱醫院獲得性感染hospital acquired infection，指患者在醫院承受診斷、治療、護理及其他醫療保健過程中，或在醫院逗留期間獲得的感染,即在入院時不存在，也不處于感染的潛伏期，而是在入院后引起的感染，包括在醫院內感染而出院后才發病的患者。 根據感染菌來源，可將醫院感染分為外源性感染exogenous infection和內源性感染endogenous infection兩大類。1.外源性感染 醫院內外源性感染分穿插感染cross infection和醫源性感染iatrogenic infection。穿插感染 指由醫院內患者、病原攜帶者或醫務人員直接或間接傳播引起的感染。醫

19、源性感染 指在治療、診斷和預防過程中，由于所用器械消毒不嚴而造成的感染。2.病原菌特點 醫院感染的病原微生物多種多樣，以條件致病菌為主，如凝固酶陰性葡萄球菌、大腸埃希菌、白假絲酵母菌等；由于在醫院環境內長期接觸大量抗生素，醫院內耐藥菌的檢出率比社區要高，甚至多重耐藥；這些細菌具有特殊的適應性，在獲得耐藥性質粒產生耐藥性的同時，也可能獲得侵襲力及毒素基因，從而增強其毒力，更容易攻擊免疫力低下的宿主。3.感染途徑（1） 直接接觸傳播 患者或醫務人員在醫院里互相直接接觸含微生物的物品而感染。2 間接接觸傳播 間接接觸傳播是目前醫院感染的主要傳播方式，主要是經醫務人員的手、醫療器械尤其是反復使用的、消

20、毒不易徹底的器械，如牙科器械、內鏡、患者的生活用具等傳播。3 空氣-飛沫傳播 患者排泄物和分泌物，如飛沫、痰液、膿液和糞便等攜帶大量的微生物，可嚴重污染醫院空氣，導致呼吸系統疾病的傳播。4血液-體液傳播 輸血相關性感染主要包括丙型肝炎、乙型肝炎、獲得性免疫缺陷綜合征、巨細胞病毒感染、梅毒等。供靜脈滴注的液體，假設被細菌及真菌等污染，可引起原發性菌血癥。5實驗室傳播 臨床標本在處理標本過程中不當，可通過氣溶膠或接觸等污染實驗室，使實驗室成為一個生物學高危環境。六人體菌群與微生態相關疾病1.人體菌群根本概念1人體菌群演變規律 棲居于人體消化道、上呼吸道和泌尿生殖道等粘膜與皮膚的菌群受人體內外諸多因

21、素的影響，其中菌群自身的演替規律和人體對菌群的去除作用是最根本的兩項因素。人體菌群的自身演替規律指胎兒在母體內處于無菌狀態，一旦出生，菌群就會從無到有、從簡單到復雜、由低級向高級演替succession。人體對菌群的去除作用指人體粘膜與皮膚部位因體液分泌流動、上皮細胞脫落等產生的對菌群持續不斷的機械性去除作用。這兩個因素相互對立、相互作用，最終使菌群的演替進程停滯，菌群暫時處于平衡、穩定狀態，此時的菌群即一般所稱的“正常菌群。當人體生理功能異常改變，或使用抗菌藥物，或外源性細菌隨食物等大量進入人體時，都可能打破菌群原有的平衡狀態而使菌群發生異常變化，稱為菌群失調或微生態失調。2.主要人體菌群1

22、口咽部菌群 口咽部對菌群的去除速率較高，因而菌群的總量較低約為106CFU/ml，菌群組成較為簡單以需氧和兼性厭氧菌為主，由甲型鏈球菌、奈瑟菌、口腔粘球菌、棒狀桿菌、葡萄球菌、嗜血桿菌等組成，其中甲型鏈球菌被公認為是最重要的代表性細菌，具有拮抗致病菌、條件致病菌的作用。2小腸腔內菌群 小腸對菌群的去除速率高，菌群總量低只有1057CFU/ml，菌群組成簡單，主要有大腸埃希菌、腸球菌，以及其它更少量的腸桿菌科細菌和來自唾液的口腔菌群。3結腸菌群 結腸對菌群的去除速率很低，菌群總量達101213CFU/ml，菌群極為復雜以專性厭氧菌為主，可別離出的細菌達數百種，最優勢的細菌有十余種，包括雙歧桿菌、

23、優桿菌、類桿菌、消化球菌、韋榮球菌等，兼性厭氧菌的數量約為專性厭氧菌的百分之一。4陰道菌群 陰道是一個特殊微生境，一是機體對菌群的去除速率較低，二是陰道上皮細胞富含糖原，因而最終在陰道形成以乳酸桿菌為主的產酸、耐酸菌群。2.常見微生態相關疾病 1咽部口腔菌群過度生長 菌群的總生物量和多樣性增加；常居菌增的同時革蘭陰性桿菌也定植并大量增長；唾液pH值下降，可低于6.0甚至更低；嚴重時厭氧菌、真菌大量增殖。臨床上主要見于昏迷、氣管插管、禁食禁飲、口腔枯燥綜合征等患者。 2口咽部口腔菌群抑制 多見于抗菌治療及存在急慢性咽炎等炎癥時。菌群特點為細菌總量及種類減少，尤其是培養時革蘭陽性球菌多為甲型鏈球菌

24、微菌落的減少或消失。3胃內菌群過度生長 當胃內酸度降低，胃液pH值升高至4.0左右時，胃內細菌數可增加1010倍。常見于胃大局部切除、萎縮性胃炎和服用抗酸藥的病人。幽門梗阻而導致胃排空障礙、胃內容物滯留，也可導致胃內菌群過度生長。4小腸菌群過度生長 常見于胃內細菌生長過度，小腸蠕動排空障礙對菌群的去除速率降低，如各種原因造成的小腸梗阻、腸麻痹患者。菌群特點為小腸中細菌數增長1010倍，有兩種類型，即咽菌群型和結腸菌群型，后者更嚴重、危害更大。5結腸菌群抑制 抗菌治療、急性腹瀉性疾病等可使結腸菌群顯著減少、抑制。菌群特點是總量減少、多樣性減低。嚴重的急性腹瀉菌群以兼性厭氧菌為主；如果大便檢查有真

25、菌存在、增多，那么提示是抗菌治療引起的菌群抑制，腹瀉引起的菌群抑制一般不會有真菌生長；大便有白 或膿細胞那么提示致病性強的細菌感染。6結腸發酵型菌群 當食物中的碳水化合物吸收不良，或腸蠕動過快沒有足夠時間消化吸收食物，均可導致結腸發酵型菌群，見于肝膽胰和腸道疾病、小腸細菌生長過度、腸道慢性炎癥、腸易激綜合癥等。菌群特點是總菌量無減少，但多樣性降低，菌群以革蘭陽性桿菌為主，可合并有真菌，大便pH值在6.0以下，化學染色可觀察到大量脂肪球或淀粉顆粒。假設查見白細胞，提示有炎癥反響。7結腸腐敗型菌群 主要見于蛋白質消化不良和便秘者。菌群特點為總菌量無減少，但菌群以革蘭陰性厭氧菌為主。腐敗型菌群對人體

26、的危害較發酵型菌群更甚，可引起所謂慢性結腸中毒綜合癥，以及腸道中致癌物質產生激活增加等。8陰道菌群過度生長 陰道細菌過度生長或稱為陰道多重微生物綜合征的病因比擬復雜，主要與性激素水平、性生活過度、使用宮內節育器、以及抗菌治療擾亂陰道正常菌群有關。菌群特點為總菌量增加1010倍，細菌種類增加、復雜，以專性厭氧菌為主，優勢菌種類不定，可為陽性球菌或陰性球菌或陰性桿菌；陰道酸度減弱pH值升至4.6以上；陰道分泌物中可有白細胞陰道炎，或無白細胞細菌性陰道病。3.微生態診斷 微生態診斷包括菌群檢測、菌群功能檢測及微生境參數檢測三方面。菌群失調檢測方法有多種，可分為I度、II度、和III度菌群失調康白教授；依據光鏡下細菌的染色和形態對有關細菌進展計數評分稱為Nugent評分；依據涂片染色鏡檢結果對各種菌群進展描述和分類的方法。1菌群檢測指標1細菌密集度 指標本中細菌分布、排列的密集程度，反映人體某部位菌群總生物量的大小，是一個半定量指標。密集度上下與機體對菌群的去除速率密切相關，一般來講，菌群