内毒素PPT
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
❖ 建立了一个过滤性的篱笆，只允许小分子物质和 亲水小颗粒通过。在大肠杆菌中，ompF和ompC 孔蛋白阻止所以疏水分子和分子量大于700道尔顿 的亲水分子通过。这个功能可以阻止来自胃肠道 的胆酸盐和毒性物质的侵入，同时对溶酶体和抗 菌剂来说也是个壁垒。
❖ LPS可能会阻止血清成分和吞噬细胞对菌体的破 坏。
内毒素的化学性质
❖O多糖 3~5个糖构成的寡糖亚基重复序列组成。 维持着LPS的亲水性。 接近核心多糖部分缺失越多，变异株对疏水 物质越敏感。
LPS与G-的毒力
类脂A（LPS有毒部分）
毒力区域
多糖链（LPS无毒、有抗原性部分）
LPS与G-的毒力
❖O多糖与毒力
毒力和光滑属性都与完整的O多糖相关。之所以说O多糖 与毒力相关，是因为有试验证实，稍微改变一点LPS侧链 糖基序列，整个细菌的毒力就有很大的改变。
抗原多样性使得细菌具有多种血清型，这样细菌就可以通 过改变血清型避开宿主免疫反应，增加入侵宿主的几率。
LPS与G-的毒力
❖类脂A和毒力
❖ 很强的生物反应调节剂，能够有效的刺激哺乳动 物免疫系统。
❖ 发热，白细胞量改变，弥散性血管内凝血，低血 压，休克和死亡。
❖ 内毒素性休克
内毒素致热过程
LPS与G-的毒力
细菌内毒素
张志飞 预防兽医学 2014.05.17
Байду номын сангаас
❖简史 ❖结构与功能 ❖检测方法
目录
简史
1.1874年 Dane Peter L.Panum
Dane Peter L.Panum是第一位系统地、科学 地研究此毒素的科学家。在1874年，他发表 论文明确指出： ①腐烂毒素是不挥发的，也不是活的微生物， 但可能来源于微生物； ②毒素耐热，不是一种酶； ③注射12mg浓缩物就足够引起高热，致犬死 亡。 根据我们现在对内毒素的认识，Panum的研 究结果已经涉及到内毒素。
简史
❖20世纪50年代后
人们逐步认识到这些从革兰阴性细菌分离得到的物质实际 上是同一成分，并且是所有革兰阴性菌细胞壁外膜上的主 要结构成分，对细菌的生长和活力至关重要，是革兰氏阴 性细菌的主要致病因子，并将这些物质统称为内毒素或脂 多糖（LPS）。从此，内毒素的研究，日益受到微生物学 家、临床医师、生物学家和免疫学家的普遍重视。
肪酸，若其被水解， Lipid A或LPS即失去活性。 ❖ 类脂A具有免疫原性，注入动物全内可以产生相应
抗体。
内毒素的化学性质
❖核心多糖/R多糖
分为连接O-特异性侧链的外核部分和连接 类脂A的内核部分。 相对稳定，同一菌属结构相同。 内核部分含有庚糖和2-酮基-3-脱氧辛酸 (KDO)两种特殊的糖类分子。它们在LPS结 构中起着连结O多糖与类脂的作用。
❖ LPS能够在细菌定殖时候发挥粘附素的作用。
❖ LPS结构的变化能够使菌体逃过先前形成的免疫 反应，对自身起到保护作用。
内毒素的化学性质
❖Lipid A ❖ 可视作LPS的“生物活性中心”，是抗原活性部
位，保存着LPS的各种生物学活性。 ❖在Lipid A成分中，脂肪酸约占70%～80%，各种
细菌Lipid A的脂肪酸性质和排列不同。 ❖Lipid A的生物学活性主要在于其以酯键相连的脂
LPS与G-的毒力
侧链多糖如何影响细菌毒力，有如下几种猜想：
❖ 特异的O抗原能够让微生物吸附于特定的组织，特别是上 皮组织。
❖ 光滑抗原具有更强的抗吞噬作用，因为粗糙变异株更容易 被吞噬细胞吞噬和破坏。
❖ O多糖可作为毒力因子类脂A的水溶性载体。多糖的结构 很大限度的影响细胞表面的水合能力。
❖ O多糖可以保护细胞免受抗体和补体的损害。 ❖ O多糖/O抗原是多种重要革兰阴性病原菌抗原变异的基础。
什么是内毒素？
❖ 广义的内毒素指的是所有与细胞壁结合的细菌毒素。 ❖ 在细菌学中，内毒素通常指的是革兰阴性菌外膜上
的脂多糖。 ❖ （唯一的革兰阳性菌产生毒素是李斯特菌属中的
Listeria monocytogenes）
外膜
周质 细胞膜
试验器具
孔蛋白
脂蛋白 肽聚糖
磷脂
属性 化学属性
分布 煮沸是否变性
简史
❖1884年，Rober Koch
证明霍乱弧菌为霍乱的致病菌，并在他的实验室开 展其致病性研究。经该实验室研究，从霍乱弧菌观 察到一种毒素，可牢固结合在细菌细胞上，具有很 强的毒性作用，在细菌溶解时才释放出来。由于这 种毒素与已经发现的其他毒素明显不同，因此将其 称为内毒素（endotoxin）。与此同时，意大利人 Eugenio Centanni从大肠杆菌等自溶物种分离出一 种无菌白色粉末的高致热原性物质。该物质对热十 分稳定，不属于蛋白质，且与细菌的生存和感染引 起的病理变化密切相关，被他称为Pyrotoxina，他
抗原性 能否变成类毒素
毒力效价 特异性 酶活性
是否致热
表1 细菌内毒素和外毒素的特点
检内毒查素 方法概述
外毒素
脂多糖 (分子量= 10kDa) 蛋白质 (mw = 50-1000kDa)
外膜的组成部分
细胞外，可扩散
不
通常变性
有
有
不能
能
相对较低（>100ug)
相对较高
低
高
无
总有
是
偶尔
LPS在外膜中的功能
简史
❖20世纪40年代后期，Otto Westphal 和Otto Luderitz
系统地分析了从沙门菌、大肠杆菌和其他肠道杆菌的分离物 ，进一步发现分离物的致热活性主要集中在O-抗原复合物中 ，且未降解多糖呈高致热原性，结合蛋白的多糖活性较低， 降解多糖和单纯蛋白质则完全无活性。1952年，Westphal 建立了一种更有效的分离方法——热-酚-水抽提法，其分离 物几乎不含蛋白质，仅含糖、磷和脂肪酸成分，具有非常强 的生物活性，静脉内注射1ng/kg，就可致人发热，被称为脂 多糖。该提取方法的建立，被认为是内毒素研究历史上的里 程碑，成为经典的分离法而被广泛应用。
在单核细胞、巨噬细胞与LPS作用过程中，触发了三种反应： ❖1、产生细胞因子。包括IL-1, IL-6, IL-8，TNF和血小板活 化因子。 ❖这些因子刺激机体依次产生前列腺素和白细胞三烯。这两 种物质能有效调节内毒素引起的炎症和败血性休克。 ❖LPS刺激巨噬细胞增强其吞噬作用和细胞毒性作用。激活 的巨噬细胞产生溶酶体、IL-1(内源性致热源)和肿瘤坏死因子 （TNFα）。
❖ LPS可能会阻止血清成分和吞噬细胞对菌体的破 坏。
内毒素的化学性质
❖O多糖 3~5个糖构成的寡糖亚基重复序列组成。 维持着LPS的亲水性。 接近核心多糖部分缺失越多，变异株对疏水 物质越敏感。
LPS与G-的毒力
类脂A（LPS有毒部分）
毒力区域
多糖链（LPS无毒、有抗原性部分）
LPS与G-的毒力
❖O多糖与毒力
毒力和光滑属性都与完整的O多糖相关。之所以说O多糖 与毒力相关，是因为有试验证实，稍微改变一点LPS侧链 糖基序列，整个细菌的毒力就有很大的改变。
抗原多样性使得细菌具有多种血清型，这样细菌就可以通 过改变血清型避开宿主免疫反应，增加入侵宿主的几率。
LPS与G-的毒力
❖类脂A和毒力
❖ 很强的生物反应调节剂，能够有效的刺激哺乳动 物免疫系统。
❖ 发热，白细胞量改变，弥散性血管内凝血，低血 压，休克和死亡。
❖ 内毒素性休克
内毒素致热过程
LPS与G-的毒力
细菌内毒素
张志飞 预防兽医学 2014.05.17
Байду номын сангаас
❖简史 ❖结构与功能 ❖检测方法
目录
简史
1.1874年 Dane Peter L.Panum
Dane Peter L.Panum是第一位系统地、科学 地研究此毒素的科学家。在1874年，他发表 论文明确指出： ①腐烂毒素是不挥发的，也不是活的微生物， 但可能来源于微生物； ②毒素耐热，不是一种酶； ③注射12mg浓缩物就足够引起高热，致犬死 亡。 根据我们现在对内毒素的认识，Panum的研 究结果已经涉及到内毒素。
简史
❖20世纪50年代后
人们逐步认识到这些从革兰阴性细菌分离得到的物质实际 上是同一成分，并且是所有革兰阴性菌细胞壁外膜上的主 要结构成分，对细菌的生长和活力至关重要，是革兰氏阴 性细菌的主要致病因子，并将这些物质统称为内毒素或脂 多糖（LPS）。从此，内毒素的研究，日益受到微生物学 家、临床医师、生物学家和免疫学家的普遍重视。
肪酸，若其被水解， Lipid A或LPS即失去活性。 ❖ 类脂A具有免疫原性，注入动物全内可以产生相应
抗体。
内毒素的化学性质
❖核心多糖/R多糖
分为连接O-特异性侧链的外核部分和连接 类脂A的内核部分。 相对稳定，同一菌属结构相同。 内核部分含有庚糖和2-酮基-3-脱氧辛酸 (KDO)两种特殊的糖类分子。它们在LPS结 构中起着连结O多糖与类脂的作用。
❖ LPS能够在细菌定殖时候发挥粘附素的作用。
❖ LPS结构的变化能够使菌体逃过先前形成的免疫 反应，对自身起到保护作用。
内毒素的化学性质
❖Lipid A ❖ 可视作LPS的“生物活性中心”，是抗原活性部
位，保存着LPS的各种生物学活性。 ❖在Lipid A成分中，脂肪酸约占70%～80%，各种
细菌Lipid A的脂肪酸性质和排列不同。 ❖Lipid A的生物学活性主要在于其以酯键相连的脂
LPS与G-的毒力
侧链多糖如何影响细菌毒力，有如下几种猜想：
❖ 特异的O抗原能够让微生物吸附于特定的组织，特别是上 皮组织。
❖ 光滑抗原具有更强的抗吞噬作用，因为粗糙变异株更容易 被吞噬细胞吞噬和破坏。
❖ O多糖可作为毒力因子类脂A的水溶性载体。多糖的结构 很大限度的影响细胞表面的水合能力。
❖ O多糖可以保护细胞免受抗体和补体的损害。 ❖ O多糖/O抗原是多种重要革兰阴性病原菌抗原变异的基础。
什么是内毒素？
❖ 广义的内毒素指的是所有与细胞壁结合的细菌毒素。 ❖ 在细菌学中，内毒素通常指的是革兰阴性菌外膜上
的脂多糖。 ❖ （唯一的革兰阳性菌产生毒素是李斯特菌属中的
Listeria monocytogenes）
外膜
周质 细胞膜
试验器具
孔蛋白
脂蛋白 肽聚糖
磷脂
属性 化学属性
分布 煮沸是否变性
简史
❖1884年，Rober Koch
证明霍乱弧菌为霍乱的致病菌，并在他的实验室开 展其致病性研究。经该实验室研究，从霍乱弧菌观 察到一种毒素，可牢固结合在细菌细胞上，具有很 强的毒性作用，在细菌溶解时才释放出来。由于这 种毒素与已经发现的其他毒素明显不同，因此将其 称为内毒素（endotoxin）。与此同时，意大利人 Eugenio Centanni从大肠杆菌等自溶物种分离出一 种无菌白色粉末的高致热原性物质。该物质对热十 分稳定，不属于蛋白质，且与细菌的生存和感染引 起的病理变化密切相关，被他称为Pyrotoxina，他
抗原性 能否变成类毒素
毒力效价 特异性 酶活性
是否致热
表1 细菌内毒素和外毒素的特点
检内毒查素 方法概述
外毒素
脂多糖 (分子量= 10kDa) 蛋白质 (mw = 50-1000kDa)
外膜的组成部分
细胞外，可扩散
不
通常变性
有
有
不能
能
相对较低（>100ug)
相对较高
低
高
无
总有
是
偶尔
LPS在外膜中的功能
简史
❖20世纪40年代后期，Otto Westphal 和Otto Luderitz
系统地分析了从沙门菌、大肠杆菌和其他肠道杆菌的分离物 ，进一步发现分离物的致热活性主要集中在O-抗原复合物中 ，且未降解多糖呈高致热原性，结合蛋白的多糖活性较低， 降解多糖和单纯蛋白质则完全无活性。1952年，Westphal 建立了一种更有效的分离方法——热-酚-水抽提法，其分离 物几乎不含蛋白质，仅含糖、磷和脂肪酸成分，具有非常强 的生物活性，静脉内注射1ng/kg，就可致人发热，被称为脂 多糖。该提取方法的建立，被认为是内毒素研究历史上的里 程碑，成为经典的分离法而被广泛应用。
在单核细胞、巨噬细胞与LPS作用过程中，触发了三种反应： ❖1、产生细胞因子。包括IL-1, IL-6, IL-8，TNF和血小板活 化因子。 ❖这些因子刺激机体依次产生前列腺素和白细胞三烯。这两 种物质能有效调节内毒素引起的炎症和败血性休克。 ❖LPS刺激巨噬细胞增强其吞噬作用和细胞毒性作用。激活 的巨噬细胞产生溶酶体、IL-1(内源性致热源)和肿瘤坏死因子 （TNFα）。