第5章 细菌感染与宿主免疫

第5章细菌感染与宿主免疫

一、教学大纲要求

（1）人体细菌的分类及与人体的关系。

（2）病原菌的致病性及机体免疫防御系统组成。

（3）传染病的概念、病原菌感染类型及其传播方式。

（4）条件致病菌的意义、条件致病菌与内源性感染的关系、引起内源性感染的机制。

（5）医院感染的类型、途径及病原菌的特点。

（6）正常菌群与菌群失调的概念、人体重要的正常菌群、菌群检测指标。

二、教材内容精要

（一）宿主与菌群的相互关系

根据细菌与人体的相互关系，可将人体细菌分为有益菌、条件致病菌、病原菌三大类。

1．有益菌（beneficial bacteria）对人体具有生理作用，是个体自然、正常生命活动必不可少的组成部分。

2．条件致病菌（opportunistic pathogens）对健康宿主不致病，但能使免疫力低下或生理功能异常的病人致病，或者在特定条件下产生毒性产物或获得侵袭性而具有致病性，主要引起内源性感染。

3．病原菌（pathogens）是感染性疾病的病原体，产毒素，具有侵袭性，能使健康宿主受感染，通过释放毒性产物或诱发超敏反应引起机体较强烈的结构或功能变化。

（二）病原菌的致病性与宿主免疫反应

1．毒力病原菌在宿主之间传播、侵袭、定植、逃避防御机制、释放毒素或诱发超敏反应等能力，构成了病原菌的毒力（virulence）。病原菌的毒力包括侵袭力和毒素。病原菌在宿主间传播、侵袭、定植并逃避免疫的能力，称为侵袭力（invasiveness），由菌体表面结构和侵袭性物质等构成；毒素包括外毒素和内毒素。

（1）侵袭力

1）粘附病原菌与宿主的呼吸道、消化道或泌尿生殖道等粘膜上皮细胞附着是绝大多数病原菌感染过程中的第一步。粘附可由粘附素（adhesin）介导，粘附素是病原菌细胞表面的蛋白质或多糖。宿主粘膜上皮细胞表面有粘附素受体，一般是糖蛋白或糖脂。病原菌粘附素与粘膜上皮细胞表面受体的相互作用具有高度特异性，因而病原菌感染具有组织特异性。一种病原菌可具备多种粘附素。

2）侵袭病原菌与宿主细胞表面受体结合后可启动侵袭过程，引发一系列基因表达、细菌与细胞间信号转导、宿主细胞表面改变、细胞内细胞骨架重排等。

3）免疫逃逸病原菌通过复杂机制来逃避或抵抗宿主免疫。某些细菌的毒素和毒性蛋白能杀伤中性粒细胞和巨噬细胞；荚膜、菌毛、A群链球菌的M蛋白、伤寒沙门菌的Vi抗原，大肠埃希菌的K抗原等具有抵抗吞噬细胞吞噬的作用；结核分枝杆菌、伤寒沙门菌阻止吞噬体（phagosome）与溶酶体（lysosome）融合从而

能在吞噬体内生存。

2．毒素细菌毒素（toxin）按其来源、性质和作用，分为外毒素（exotoxin）和内毒素（endotoxin）两种。

1. 外毒素产生外毒素的病原菌大都是革兰阳性菌，如破伤风梭菌、肉毒梭菌、白喉棒状杆菌、产气荚膜梭菌、A群链球菌、金黄色葡萄球菌。某些革兰阴性菌如痢疾志贺菌、鼠疫耶尔森菌、霍乱弧菌、肠产毒素型大肠埃希菌、铜绿假单胞菌等也能产外毒素。大多数外毒素是在菌体内合成后分泌至菌体外，也有少数于病原菌裂解后释放。

外毒素的化学成分是蛋白质，易被蛋白酶分解破坏，多数不耐热。例如白喉毒素在58～60o C、经1～2h，破伤风痉挛毒素在60o C、经20min可被破坏。但葡萄球菌肠毒素能耐100o C、30min。根据外毒素作用的靶细胞和所致临床病理特征，可分成神经毒素、细胞毒素和肠毒素三大类。

（1）神经毒素（neurotoxin）：抑制神经元释放神经递质，引起神经传导功能异常，神经持续兴奋、骨骼肌痉挛，或神经肌肉麻痹，如肉毒毒素。

（2）细胞毒素（cytotoxin）：作用于靶细胞的酶或细胞器，致使细胞功能异常和死亡，组织器官发生炎症、坏死。如白喉毒素对外周神经末梢和心肌有亲和性，通过抑制靶细胞蛋白质合成而导致外周神经麻痹、心肌炎等。

（3）肠毒素（enterotoxin）：作用于肠粘膜上皮细胞引起细胞损伤及肠液分泌增多，病人出现呕吐、腹泻、发热等局部或全身性症状，如霍乱肠毒素、志贺毒素、葡萄球菌肠毒素等。

2.内毒素内毒素是革兰阴性菌细胞壁外膜中的脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）组分，细菌死亡裂解后释放。内毒素分子量大于10万，其分子结构由特异性多糖、核心多糖和脂质A三部分组成，依靠脂质A连接在革兰阴性菌细胞壁外膜上。内毒素耐热，加热100o C、1h不被破坏；需加热至160o C、2～4h，或用强碱、强酸，或强氧化剂煮沸30min才灭活。脂质A是内毒素的主要毒性组分，各种革兰阴性菌脂质A的结构与生物学性质相似，毒性作用类同，可引起局部或全身性病理生理反应，如发热、白细胞升高，严重者可发生内毒素休克、弥散性血管内凝血。

3.超抗原超抗原(super antigen)是一类具有强大免疫激活作用的外毒素，能刺激强烈的初次免疫应答，且没有初次与再次免疫应答的区别。研究较多的细菌超抗原有金黄色葡萄球菌外毒素、化脓性链球菌外毒素等。

4.凋亡病原菌毒力因子可诱导宿主细胞凋亡。病原菌的毒力因子通过与细胞凋亡通路中的一些关键成分结合或干扰细胞存活基因的转录和表达引起凋亡，已知的主要有膜穿孔毒素（pore-forming）、蛋白质合成抑制毒素、菌体效应蛋白(effector)、超抗原等。

（二）侵入数量与部位

病原菌侵入后是否致病与病原菌数量的多少和毒力强弱有关。各种病原菌都有特定的侵入部位，需侵入易感机体的适当部位才能引起感染。

（三）、宿主免疫反应

1．非特异性免疫系统对多数微生物都有效，目的是避免感染。

（1）表面防御皮肤、粘膜、粘膜中纤毛细胞的纤毛运动，体液冲刷等组成了表面防御机制。除了上述物理性防御机制，粘膜部位还受诸如胃酸、胆盐、蛋白酶、抗菌肽等抑菌杀菌物质的保护。在宿主皮肤和很多粘膜部位，还生存着正常有益的菌群。结肠菌群通过营养竞争延缓病原菌增殖从而发挥定植抗力（colonization resistance）的作用，如阴道乳酸杆菌产生乳酸使阴道pH值维持在4.0～4.5抵抗病原菌侵袭；正常菌群还通过产生抗菌物质如细菌素、过氧化氢等抑制病原菌。

（2）吞噬作用血液和组织液内的吞噬细胞能吞噬、杀死病原菌。有两种主要的吞噬细胞，存在于血液循环系统内的短龄、多形核中性细胞和存在于组织内的单核细胞和巨噬细胞。

（3）补体(complement) 被激活后的补体可引起连锁的蛋白质分解反应，产生多种生物活性产物而加强吞噬作用，并可激活吞噬细胞，以及形成膜攻击复合体在革兰阴性细菌膜上形成孔洞，导致细菌死亡等。除了补体之外，血清中还含有其它一些抑菌、杀菌物质，如抗菌肽、乙型溶素（β-lysin）、吞噬细胞杀菌素、组蛋白、白细胞素、乳素、正常调理素、溶菌酶、铁螯合剂，等等。

（4）炎性反应中性粒细胞和单核细胞渗入感染部位、巨噬细胞释放细胞因子、以及补体系统激活等，均可引起一系列炎性反应，起到防止微生物增殖和蔓延的作用。

2.获得性免疫系统获得性免疫（acquired immunity）特异性地作用于诱发免疫反应的抗原而对其它抗原无效，又称为特异性免疫（specific immunity）。初次免疫应答一般需要7～10d时间，但再次接触相同抗原时反应迅速且免疫强度增加，称为“记忆性”。

（１）获得性免疫系统

１）粘膜免疫系统粘膜免疫系统（mucosal immune system）包括弥散在黏膜上皮内或粘膜下固有层的免疫细胞和免疫分子，以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道由单个或多个淋巴小结聚集成的粘膜相关淋巴组织（mucosal associated lymphoid tissue, MALT）。

2）体液免疫体液免疫是指由特异抗体介导的免疫应答，主要作用于胞外菌及其毒素。大多数宿主血清中约80%的抗体是IgG。根据它们在抗菌免疫中的作用，可分为抗菌抗体和抗外毒素抗体。

3）细胞免疫细胞免疫是以T细胞为主的免疫应答，在抵御胞内菌感染中起主要作用。当T细胞与某些致病菌或疫苗接触后，分化增殖为致敏或免疫T细胞。其中主要是CD4 Th1细胞和细胞毒性T细胞（cytotoxic T lymphocyte, CTL）。

（2）胞外菌（extracellular bacteria）感染免疫胞外菌（extracellular bacteria）寄居在宿主细