微生物学 第5章 细菌与病毒的感染与致病机制

内毒素的检测

鲎试验（limulus lysate test）最敏感

鲎：“马蹄蟹”，节肢动物门，无脊椎动物，时存活了3亿年的活化石。 有开放性血管系统，每只可采血100-300ml，其血清呈蓝色，内含血蓝 蛋白和外源凝集素。鲎血重金含一种变形细胞，其裂解产物可与G-菌 的内毒素和脂磷壁酸等发生特异性和高灵敏度的凝胶化反应。

主要来源于正常菌群
感染途径
途 径 方 式 疾 病 举 例
肺结核、白喉、百日咳 伤寒、痢疾、食物中毒 淋病、梅毒等 皮肤化脓感染，破伤风 细菌败血症 鼠疫，沙门菌病 结核及炭疸杆菌感染 呼吸道感染 消化道感染 泌尿生殖道感染 创伤性感染 经血感染 媒介昆虫感染 多途径感染 气溶胶，飞沫方式吸入 粪-口方式，食入 性接触，血液或粘膜损伤 皮肤、粘膜创伤、破损 输血、注射、针刺 密切接触、叮咬 经消化、呼吸、创伤等
毒素和侵袭性酶
霍乱弧菌 志贺菌
伤寒沙门菌
痢疾
侵袭性大肠埃希菌引起肠壁的损伤和破坏
全身播散
侵袭性沙门菌引起小肠壁损伤导致腹泻
丹毒
Erysipelascaused by Streptococcus pyogenes
链球菌引起的蜂窝组织炎
Child with Streptococcal cellulitis
合成代谢产物 G+菌和部分G-菌产生 释放到菌体外，或溶解释放

特征

毒性作用强

肉毒毒素的毒性比内毒素强1000万倍

选择性强，引起特有的病理变化 理化稳定性差 抗原性强

蛋白质，由两个亚单位组成

A亚单位为活性蛋白 B亚单位为结合蛋白
细胞表面
结合单位
活性单位
A
B
举例：霍乱毒素分子结构
外毒素的种类和作用
外毒素
（极毒抗原）
脱毒
0.3-0.4%甲醛
类毒素
（无毒抗原）
免疫动物
抗毒素
（抗毒抗体）
toxoid
antitoxin
受甲醛作用可使其活性蛋白灭 活而不影响接合蛋白的抗原性
外毒素刺激机体 产生的中和抗体
1.神经毒素：选择性地作用在神经细胞引起功能紊乱
细菌 破伤风梭菌 肉毒梭菌 外毒素 痉挛毒素 肉毒毒素 疾病 破伤风 肉毒中毒 作用机制 封闭抑制性神经元 阻止乙酰胆碱释放 症状和体征 骨骼肌强直性痉挛 肌肉松驰性麻痹
免疫功能下降
菌群失调
异位寄生 abnormal habitation

常见的条件感染类型

烧伤时创面化脓菌感染 及败血症


切口化脓性感染
泌尿道感染 下呼吸道感染
念珠菌性阴道炎
伪膜性肠炎
二、细菌的致病机制

致病性 ：细菌侵入机体并在宿主体内定居、增殖 并引起疾病的性质

疾病：生物体在一定条件下，由体内或体外致病因素引起的一系列复
四、细菌的感染类型

隐性感染

细菌能在体内生长繁殖，但宿主无明显临床症状

机体免疫力较强，入侵的病原菌数量少或毒力较弱

显性感染

机体受到严重损害，出现明显的临床症状和体征

机体抵抗力弱，或入侵细菌毒力强，数量大
传染病：有传染性的病原菌引起的显性感染
按感染发生部位与性质

局部感染 全身感染

外毒素与内毒素的对比
区别 来源
存在部位 化学成分 稳定性 作用方式 毒性作用
外 毒 素
G+菌与部分G分泌到菌外，少数是崩解释出 蛋白质 60～80℃，30分钟 与受体结合
强，对组织器官有选择性，引起特
内 毒 素
G-菌
细胞壁组分，菌裂解后释出 脂多糖 160℃，2～4小时
细胞分泌细胞因子、血管活性物质

持续性病毒感染 persistent viral infection

①机体免疫力低下，无力清除病毒；
②病毒抗原性弱，机体难以产生免疫应答予以清除；
③病毒存在于受保护部位或病毒发生突变，逃避宿主免疫作用； ④病毒基因组整合于宿主基因组中，与细胞长期共存

慢性病毒感染 chronic viral infection
乳杆菌、大肠埃希菌、类白喉棒状杆菌等
图例如下页
皮肤上的正常菌群
正常菌群的生理作用

生物拮抗作用

生物膜

营养作用 免疫作用

①作为抗原库 ②促进宿主免疫器官发育

抑癌、抗衰老作用
生物膜举例
• 生物屏障作用机理：
• 改变pH值
• 占位性保护作用
• 争夺营养 • 抗菌素和细菌素
占位性生物屏障作用
一、正常菌群与条件致病菌
• 正常菌群 normal flora: • 分布于人体各部位正常
寄居而对人无害的细菌
人体各部位正常细菌数量
人体各部位常见的正常菌群
部位
皮肤 口腔
主要细菌种类
葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、丙酸杆菌、 非致病性分枝杆菌等 链球菌、奈瑟菌、放线菌、葡萄球菌、乳杆菌、梭菌等
气性坏疽

对机体防御机制的抵抗力

抗吞噬：荚膜、血浆凝固酶、溶血素 抗调理作用：荚膜多糖中的唾液酸、SPA 抗sIgA作用 补体
M蛋白
fibrinogen
肽聚糖
链球菌的防御机制
宿主暴露 病原菌粘附、侵入
局部位点暴露
暴露
聚集和生长
毒性
侵袭
组织破坏 产生疾病
病原菌致病过程图示
二、产毒性
外毒素

病毒进入机体后，不引起临床症状

病毒携带者（viral carrier）

可在体内增殖并向外界播散，是重要的传染源

显性感染 apparent viral infection

急性病毒感染 acute viral infection

潜伏期短、发病急，数日或数周恢复
又称病原消灭型感染，机体内特异性抗体可作为感染证据

病原微生物在宿主体内与宿主防御机制相互作用中并 引起一定的病理过程
少数细菌总 有致病性
•
动物身体提供了有利的生长环境
•富含有机营养物质和生长因子 •提供稳定的pH、温度和渗透压
许多细菌具有 潜在致病性
•每一器官又有不同的理化条件 •但动物体有多变的防御机制
大多细菌不具有致病性
第一节 细菌的感染与致病机制

（4）脓毒血症 pyemia

化脓性细菌在引起败血症的同时，又播散至其 他许多组织或器官，引起转移性化脓病灶

带菌状态 carrier state

经过显性感染和隐性感染后，致病菌未被及时清除而继 续存于体内，与机体免疫力形成相对的平衡状态 带菌者：处于带菌状态的宿主

第二节

病毒的感染与致病机制
（1）毒血症 toxemia

细菌在局部繁殖，不入血，仅外毒素入血引起全身中毒症状

（2）菌血症 bacteremia

由原发部位侵入血流，到达其它部位，但未在血中大量繁殖

（3）败血症 septicemia

细菌侵入血流后并在血中大量繁殖，造成机体严重损伤和全身中毒 症状者

高热、皮肤和粘膜瘀斑、肝脾肿大等
鼻咽腔
外耳道 眼结膜 肠道
葡萄球菌、甲型链球菌、肺炎链球菌、奈瑟菌、拟杆菌等
葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、铜绿假单胞菌、非致病性分枝杆菌 葡萄球菌、结膜干燥杆菌等 大肠埃希菌、产气肠杆菌、变形杆菌、铜绿假单胞菌、肠球菌、双歧杆 菌、乳杆菌、类杆菌、破伤风梭菌、产气荚膜梭菌等
尿道
阴道
葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、非致病分枝杆菌等
细菌的毒力，包括侵袭性酶和毒素


内、外毒素的主要区别
细菌全身感染的类型


病毒侵入机体的方式与传播途径
病毒感染类型
Fra Baidu bibliotek
pandemic caused by flu
Agony caused by poliovirus
一、病毒的传播途径

水平传播 horizontal transmission

指病毒在人群中不同个体之间的传播
较弱，引起发热、白细胞增多、
殊临床表现
微循环障碍、休克、DIC等
弱，抗体作用弱
抗原性
强，刺激机体产生抗毒素；脱毒形成类 毒素
三、细菌的感染途径

1．外源性感染 exogenous infection
① 病人
② 带菌者
③ 患病及带菌动物

鼠疫、狂犬病、炭疽、鹦鹉热、疯牛病

2．内源性感染 endogenous infection
抗内毒素抗体 人体对内毒素敏感
内毒素引起的调节因子


内毒素的生物学作用

①发热反应 ②白细胞反应 ③低血压与休克
④弥漫性血管内凝血（DIC）

Shwartzman现象

其它作用 保护性效应

败血症的皮肤表现
小剂量LPS可增强机体非特异性抵抗力， 有增强抗感染免疫和抗肿瘤免疫作用

症状和体征
腹泻、呕吐
肠毒素
肠毒素
腹泻
食物中毒
呕吐、腹泻
呕吐、腹泻
金葡菌
白喉
破伤风梭菌引起的肌肉痉挛
霍乱

细菌外毒素在医药上的应用：

与单抗连接，制备免疫毒素和重组毒素作为导向药物治疗肿瘤 可作免疫调节剂增强宿主抵抗力 临床治疗
内毒素 endotoxin

脂多糖 LPS
lipopolysacharide

病毒持续存在于机体，不断排出。 病程长达数月或数十年 HBV、CMV、EBV
持

潜伏性病毒感染 latent viral infection

病毒基因组潜伏，无病毒体，不能分离出病毒，在某些条件下病 毒被激活，增殖出现临床症状，可检测出病毒。 HSV导致的唇部单纯疱疹
2.细胞毒素：作用于细胞代谢的某一环，引起代谢障碍
细菌 白喉棒状杆菌 外毒素 白喉毒素 疾病 白喉
作用机制
抑制蛋白质合成
症状和体征 肾上腺出血、心肌损伤、外 周神经麻痹
3.肠毒素：肠道局部产生，仅作用于局部
细菌
霍乱弧菌
产毒型大肠菌
外毒素 肠毒素
疾病
霍乱
作用机制
激活肠粘膜腺苷环化酶， 增高细胞内cAMP水平 刺激呕吐中枢

菌毛

粘附于组织细胞 有组织特异性

细胞壁成分

膜磷壁酸（LTA）

其它因素

生化反应

变形链球菌+乳杆菌--------龋齿
G菌毛
细菌
受体（糖类）
G+
膜磷壁酸
粘连蛋白
透明质酸酶：引起组织松散

繁殖和扩散

胶原酶：水解胶原蛋白 链激酶：水解纤维蛋白凝块 卵磷脂酶：水解组织细胞 凝固酶：形成纤维蛋白屏障

垂直传播 vertical transmission

母体的病毒经胎盘或产道由亲代传播给子代的方式

HBV、CMV、HIV和风疹病毒 胎儿病毒感染后果
畸形胎儿
（死亡+）
死胎
（流产、死产）
受感染胎儿
（疾病）
正常胎儿
人类病毒的感染途径
感染途径 呼 吸 道 传播方式与媒介 空气、飞沫、痰、唾 液或皮屑 病毒种类 正粘病毒（流感病毒）、副粘病毒， 鼻病毒、水痘病毒和腺病毒

菌体裂解释放 生物毒性 化学稳定性
G-菌崩解和内毒素释放过程演示
脂多糖分子结构
分子量大于10万，分子结构由三部分组成：
寡糖重复 单位
核心多糖
类脂A
外膜
O抗原
决定基
主要毒 性成份 脂质A：糖磷脂

性质稳定，耐热

160℃ 2～4小时被破坏， 或用强酸、强碱、强氧化 剂煮沸30分钟才灭活

消 化 道
污染的水或食物
脊髓灰质炎病毒、其他肠道病毒、 轮状病毒、HAV及HEV
眼及泌尿生 接触（直接或间接）、 HIV、HSV-1、HSV-2、CMV、 殖道 游泳池、性交 HPV、腺病毒及肠道病毒70型等 破损皮肤 血 液 吸血昆虫、狂犬 输血注射、器官移植 宫内、分娩产道、 哺乳 脑炎病毒、狂犬病病毒等 HIV、HBV、HCV、CMV 风疹病毒、HIV、HBV、CMV
经胎盘或产 道

局部感染 local infection

全身感染 systemic infection

从入侵部位经血流或神经系统向全身或到达远离入侵
部位播散，进入机体血液系统称
病毒血症
viremia

第一次病毒血症
第二次病毒血症
二、病毒感染类型

隐性感染 inapparent viral infection
第5章 细菌与病毒的感染与致病机制
Mechanisms of Bacterial and Viral infection and Pathogenesis
商庆龙
Instructor in Dept. of medical microbiology, HMU 2009.11.3

感染 infection ：
粘膜表面和肠腔间有较厚的细菌层
（大鼠肠切片放大262倍）
临近肠壁组织的细菌的聚集菌落
大鼠肠切片（放大2624倍）
共生关系
条件致病菌

条件致病菌 opportunistic pathogen ：

在一定条件下正常菌群或非致病菌引起机体感染
正常菌群/ 非致病菌
？
条件致病菌
机体方面
细菌方面
寄生部位改变
杂且有特征性的病理状态

毒力：表示病原菌致病性的强弱程度

半数致死量 LD50 ：

在一定条件下能引起50%实验动物死亡或感染的最小细菌属或毒素量
细菌的致病性
入侵、定位 繁殖、扩散 机体防御
侵袭力
毒力
产毒性
病原 菌
侵入数量
细菌毒素
侵入门径：呼吸道、消化道、皮肤伤口
一、侵袭力

粘附与定植 adherence and colonization