微生物课件-第9章.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,疾病,：生物体在一定条件下，由致病因素引起的病理状态。,非传染性：生理性、遗传性、癌症、机械损伤,传染性：,微生物病原：病毒、细菌、真菌、原生 动物,寄生虫,节肢动物,有,2000,种以上的微生物跟人类疾病有关，世界上每年有,130,万人死于感染性疾病。,10,种最主要的感染性疾病,一些重要的传染病病原菌及疾病：,鼠疫耶尔森氏菌（,Yersina petis,),霍乱弧菌(,Vibrio cholerae,),麻风分枝杆菌,(Mycobbacterium leprae),脑膜炎奈瑟氏球菌,(Neisseria meningitisis,),淋病奈瑟氏球菌,(N.gonorrhoeae,),结核分支杆菌(,Mycobactererium tuberculosis,),伤寒沙门氏菌(,Salmonella typhi),痢疾志贺氏菌(,Shigella deysenteria,),梅毒密螺旋体(,Treponema pallidum,),人类免疫缺陷性疾病(HIV),大肠杆菌 O-157：H7,幽门螺杆菌病,肝炎病毒、狂犬病毒、登革热病毒、埃博拉热、SARS,疯牛病、莱姆病,一、传染与传染病,病原微生物,，,或病原体(,pathogen),：,引起生物机体疾病的微生物,传染病：,由有生命力的病原体引起的疾病。,特点,：,病原体,传染性,流行性,地方性,季节性,免疫性,第一节、传染,Host-Pathogen-Environment Interaction:Disease outbreak,Hos,t,Environments,Pathogens,二、决定传染结局的三大因素,病原菌,宿主的免疫力,环境因素,（一）病原体,1.细菌的毒力,：,3、病原菌感染的途径,2.细菌的数量,：,侵袭力,毒素,吸附和侵入能力；,繁殖与扩散能力；,对宿主防御机能的抵抗能力,外毒素,内毒素,1）吸附和侵入能力：,通过具有粘附能力的结构如革兰氏阴性菌的菌毛粘附于宿主的,呼吸道、消化道及泌尿生殖道粘膜上皮细胞的相应受体，于局部繁殖，积聚毒力或继续侵入机体内部。,在原处生长繁殖并引起疾病；霍乱弧菌（,Vibrio cholerae,）,侵入细胞内生长繁殖并产生毒素，使细胞死亡，造成溃疡。如痢疾志贺氏菌（,Shigella deysenteriae,）：,通过粘膜上皮细胞或细胞间质侵入表层下部组织或血液中,进一步扩散，如溶血链球菌（,Streptococcus haemolyticus,）,（1）侵袭力：,2）繁殖与扩散能力：,a,、透明质酸酶（旧称扩散因子）,水解结缔组织中透明质酸，透性增加，利于病原体迅速扩散,（链球、葡球等）,b,、胶原酶,血浆纤维蛋白,c,、血浆凝固酶,d,、链激酶（血纤维蛋白溶酶）,e,、卵磷脂酶（毒素）,水解胶原蛋白，利于扩散（产气荚膜梭菌）,凝固成纤维蛋白屏障，保护其免受宿主吞噬（金葡菌）,激活血纤维蛋白溶酶原,血纤维蛋白溶酶,水解各种组织细胞，尤红细胞（产气荚膜梭菌、蛇毒液）,水解、利于扩散,3）对宿主防御机能的抵抗能力：,a）,荚膜和微荚膜具有抗吞噬和体液杀菌物质的能力。,b）,致病性葡萄球菌产生的血浆凝固酶有抗吞噬作用；,c）,分泌一些活性物质如溶血素，抑制白细胞的趋化作用；,d）,具抵抗在吞噬细胞内被杀死的能力，能在吞噬细胞内寄生；,（2）毒素(,toxin),病原细菌，在生长过程中合成并分泌到胞外的毒性蛋白质。如破伤风痉挛毒素、白喉毒素等；,1）外毒素（,exotoxin）,(,p287):,特点：,通常为蛋白质，抗原性强，可选择作用于各自特定的组织器官，不同病原菌产生的外毒素不同，所引起的症状也不同。其毒性作用强，但毒性不稳定，对热和某些化学物质敏感。,1,mg,肉毒毒素纯品可杀死2亿只小鼠或一百万只豚鼠，中毒的死亡率几近100%。,1,mg,破伤风毒素可杀死100万只小鼠,1,mg,白喉毒素可杀死1000只豚鼠。,类毒素（,toxoid）：,用0.3-0.4%甲醛处理外毒素，使其毒性完全丧失，但仍保持抗原性，这种经处理的外毒素为类毒素。,抗毒素,（,antitoxin）,：,用类毒素注射动物（如马），以制备外毒素的抗体，称为抗毒素，作治疗用。,作用于白细胞、血小板、补体系统、凝血系统等多种细胞和体液系统，引起发热、白细胞增多、血压下降及微循环障碍，有多方面复杂作用，但相对毒性较弱。,2）内毒素（,endotoxin）(p287)：,革兰氏阴性菌的细胞壁脂多糖(,LPS)，,于菌体裂解时释放，称内毒素。,各种革兰氏阴性菌的内毒素作用相似，且没有器官特异性。,外毒素与内毒素的比较,3、病原菌感染的途径(,p288),呼吸道感染,消化道感染,皮肤创伤感染,泌尿生殖道,其它：垂直传播,2、病原菌的数量,：,（一）病原体,1.细菌的毒力,：,3、病原菌感染的途径,2.细菌的数量,：,侵袭力,毒素,吸附和侵入能力；,繁殖与扩散能力；,对宿主防御机能的抵抗能力,外毒素,内毒素,（二）宿主的免疫力,非特异性免疫,特异性免疫,遗传素质、年龄、营养、精神、内分泌状态、药物等,（三）环境因素,自然环境：气候、季节、温度、湿度、地理环境,社会环境：社会制度、居住环境、医疗环境,三、传染的三种可能结局(,p290),隐性传染,带菌状态,显性传染,宿主的免疫力较低，或入侵病原菌的毒力较强、数量较多，病原菌在体内繁殖并产生大量有毒产物，使宿主的细胞和组织严重损害，出现了一系列临床症状。,病原体被限制于某一局部且无法大量繁殖，二者长期处于僵持状态。,宿主免疫力强，病原体毒力相对较弱，传染后只引起宿主的轻微伤害，且很快就将病原体彻底消灭，因而基本上不表现临床症状。,“伤寒玛丽”,（,Mary Mallon,）：,一个健康带菌者，被证实在美国有,7,个地区多达,1500,个伤寒患者都是她传染的。,举例:,Superspreading SARS Events,Beijing,2003,Emerging Infectious Disease,2004,2,256-260,Zhuang Shen,*Fang Ning,*Weigong Zhou,Xiong He,*Changying Lin,*Daniel P.Chin,Zonghan Zhu,Anne Schuchat,*Beijing Center for Disease Prevention and Control,Beijing,China;World Health Organization,Beijing,China;Centers for Disease Control and Prevention,Atlanta,Georgia,USA;and Beijing Joint SARS Expert Group,Beijing,China,A 62-year-old woman(patient A)was admitted to a specialty hospital in Beijing for treatment of diabetes mellitus on February 5,2003.The hospital treated a SARS patient in late March 2003,but specific contacts between that patient and patient A have not been identified.,On April 5,2003,fever and headache developed in patient A.Her leukocyte count was 6.4 x10,9,/L,and chest x-ray showed bilateral infiltrates with pleural effusion.She was treated for possible tuberculosis.,Her clinical condition deteriorated,and she died April 12.On the same day,fever and chest x-ray abnormalities developed in eight of her relatives,including her husband,sons,daughters,and son-in-law,and they were diagnosed as having probable SARS,Patient A had 74 close contacts,including,25 healthcare workers,11 relatives,36 patients who were hospitalized in the same ward,2 persons who were accompanying other patients on the same ward.,Among the close contacts,SARS developed in 33 of 74,for a secondary infection rate of 45%.,Outcomes of Illness among Patients in Infection Chain,结果:,感染总数:,77,死亡:15,死亡年龄分布:,40,岁,(range 41 to 82);,存活年龄分布:,40,岁,(range 17 to 80).,Several features of SARS transmission observed in multiple outbreaks:,1.,the central role of hospitals,in disease transmission:,the difficulty in distinguishing SARS from other clinical symptomsthe danger associated with delayed case detection and isolation.,2.superspreading was related to both the,environment,(e.g.,hospitals where large numbers of contacts occur)and,host,(patients who were older and had more severe illness).,This transmission chain occurred relatively early in Beijings outbreak,and hospital authorities had not yet introduced personal protective equipment or isolation of patients with respiratory conditions.,第二节 宿主的非特异免疫(,p291),非特异免疫,，,又称天然免疫：机体的一般生理防卫功能，由先天遗传而来，无特异性、对病原体天然抵抗力。,天然免疫的组成,一、表皮和屏障结构,皮肤与粘膜,（第一道防线）,生理上的屏障结构,1）机械的阻挡和排除作用：,2）分泌液中所含化学物质有局部抗菌作用：,3）正常菌群的拮抗作用,血脑屏障,血胎屏障,二、细胞因素,主要是指体内的各种吞噬性细胞吞噬病原体及其它各种异物的能力。,吞噬细胞表面存在补体受体、抗体受体等多种受体，当有相应配体存在并与之结合时，将刺激吞噬细胞活化，大大增强其吞噬杀伤能力。,巨噬细胞（macrophage)：,大型单核细胞，具有吞噬和胞饮作用，起源于骨髓干细胞。,巨噬细胞作用：,1),吞噬和杀菌作用,2)抗原递呈作用,3)免疫调节作用,4)抗癌作用,吞噬过程：,水解酶、溶菌酶等多种酶类和其它杀菌物质的作用下杀灭病原体,病原体,吞噬细胞,（偶然相遇，或各种趋化因子的吸引作用）,吞噬细胞伸出伪足，吞入病原体形成吞噬体,与溶酶体融合为吞噬溶酶体,三、,正常体液、组织中的抗菌物质(,p295),补体系统,干扰素,溶菌酶,其它：乙型溶素、吞噬细胞杀菌素、组蛋白、白细胞素、乳铁蛋白、血小板、正铁血红素等,存在于正常体液中的非特异性的杀菌物质，包括30余种成分，分可溶性蛋白与膜结合蛋白，主要由肝细胞和巨噬细胞产生。,1.补体系统（,complement system）：,通常以无活性形式存在于正常血清和体液中。,补体激活后发挥作用,。,1,）经典激活途径,2,）旁路激活途径,3),凝集素途径,补体激活途径,补体的生物学功能：,溶解和杀伤细胞；,趋化作用（吞噬细胞的趋化因子）；,免疫粘附作用；,中和病毒；,过敏毒素（促进炎症）作用,（使肥大细胞释放组胺）,2.干扰素（,interferon，IFN）：,宿主淋巴细胞在病毒等多种诱生剂刺激下产生的一类低分子量糖蛋白，常见的有,a,、,b,、,g、,等。,干扰素作用于宿主细胞，使之合成抗病毒蛋白、控制病毒蛋白质合成，影响病毒的组装释放，具有广谱抗病毒功能；同时，还有多方面的免疫调节作用。,（病毒或干扰素诱生剂）,作用机制：,人干扰素的主要特性,I,型,II,型,III,型,类型,1,2,3,糖基化,有 有,有 一 无 无,酸稳定性,抗 抗 敏感,pH2,稳定 稳定 不稳定,aa,组成,166172 166 143 178 174 174,Mw(kD),19 23 40 2033 22 22,分子内,二硫键,2 1,无,2 3 3,干扰素诱生剂：,人工合成的dsRNA、可在细胞内繁殖的微生物、微生物产物、多聚化合物、植物凝集素、葡萄球菌肠毒素A等。,3.溶菌酶,：,14.7,kDa,不耐热的碱性蛋白，主要来源于吞噬细胞,并可分泌到血清及各种分泌液中，能水解革兰氏阳性菌胞壁肽聚糖而使细胞裂解。,炎症是机体受到有害刺激时所表现的一系列局部和全身性防御应答，可以看作是非特异免疫的综合作用结果，其作用为清除有害异物、修复受伤组织，保持自身稳定性。,四、炎症,炎症的特征：红、肿、热、痛、功能障碍,炎症既是一种病理过程，又是一种防御病原体的积极方式：,动员了大量的吞噬细胞聚集在炎症部位；,血液中的抗菌因子和抗体发生局部浓缩；,死亡宿主细胞的堆积可释放抗微生物物质；,炎症中心氧浓度下降和乳酸积累，抑制病原菌的生长；,适度的体温升高可以加速免疫反应的进程；,第三节 宿主的特异性免疫,概念：,机体识别非自身和自身的抗原物质，并对它产生免疫应答，从而保证机体内环境的稳定状态，是机体接触抗原后产生的，又称获得性免疫,。,特点：,记忆性,获得性、,高度特异性、,免疫系统-（获得性免疫的物质基础）,免疫器官,免疫细胞,免疫分子,免疫系统,一、免疫器官：,中枢免疫器官,周围免疫器官,免疫细胞发生和分化的场所，包括骨髓、胸腺、法氏囊（鸟类）等。,免疫细胞居住和发生免疫应答的场所，包括淋巴结、脾脏和粘膜相关淋巴组织。,二、免疫细胞：,淋巴细胞、粒细胞和单核细胞、巨噬细胞；,广义地还包括红细胞和血小板及其各类细胞的祖细胞。,来自骨髓多能造血干细胞！,免疫活性细胞,（,P300）,一类能接受抗原刺激，并引起特异性免疫反应的细胞。,主要指,T,细胞和,B,细胞。,1.,T,细胞：,起源于骨髓，在胸腺中成熟，然后转移到外周淋巴器官，又称胸腺依赖型淋巴细胞。其功能是执行细胞免疫。,T,细胞表面标志：,表面受体：绵羊红细胞受体、有丝分裂原受体,抗原受体：接受,ABC,加工后的抗原,1）调节性T细胞（T,R,）（P301）,辅助性T细胞（T,H,）：活化B细胞成浆细胞和产生抗体,抑制性T细胞（T,S,）：抑制T,H,、T,C,、B细胞活性,2）效应,T,细胞（,T,E,）,迟发型超敏,T,细胞（,T,DTH,）：,遇抗原刺激后释放淋巴因子，,引发迟发性超敏反应,细胞毒,T,细胞（,T,C,）：,杀死带抗原的靶细胞,2、B细胞：,骨髓中的多能干细胞分化成淋巴细胞，再分化成前B细胞，进一步发育成为成熟B细胞。又称骨髓依赖性淋巴细胞。,当受抗原刺激后，,B,细胞先转化为浆母细胞，再分化为浆细胞，产生并分泌抗体，进行体液免疫。,3、其他免疫细胞,或缺少,T,、,B,细胞的表面标志，或同时兼具,2,种表面标志。,1,）,K,细胞（杀伤细胞）,专一性杀死被,IgG,抗体所覆盖的靶细胞。,2,）,NK,细胞,可在无抗原或抗体下，杀伤肿瘤或皮病毒感染细胞。,主发挥抗肿瘤免疫。,3,）,N,细胞,4,）,D,细胞（树突状细胞）,1.膜表面免疫分子：,三、免疫分子及其作用（,P304）,免疫分子：膜表面免疫分子,体液免疫分子,主要组织相容性复合物抗原：,一类特殊的细胞表面蛋白，是机体识别“自身”或“异己”的分子基础,白细胞分化抗原(,CD):,200,多种，参与活化、介导细胞迁移等,粘附分子（,AM）：,参与活化信号转导、细胞迁移或炎症反应等,膜表面抗原受体,：存在于,B,细胞和,T,细胞，与特异性抗原结合,2.体液免疫分子,细胞因子：具有对细胞功能的多方面调节作用，其中有些还具有细胞毒性(如肿瘤坏死因子)和抗病毒功能(如干扰素)，直接参与免疫应答的效应过程。,抗体：特异免疫的主要体液成分,补体：非特异免疫的主要成分,四、抗原和抗体（,P305）,（一）抗原（,Antigen）,能诱导机体产生免疫应答，并能与相应抗体或,T,淋巴细胞在体内外发生特异结合反应的物质。抗原应具有免疫原性和免疫反应性（,或反应原性）,。,免疫原性：,指能刺激机体产生免疫应答能力的特性,反应原性：,能与相应的免疫应答产物(抗体及致敏淋巴细胞)发生特异反应的特性。,完全抗原或,免疫原,具有免疫原性和反应原性的抗原,不完全抗原或半抗原,只有反应原性而没有免疫原性的抗原,抗原,2.抗原免疫原性的物质基础：,异物性：异种或异体物质,相对分子量大：1.0 10,4,化学结构与组成：蛋白质、复杂多糖、核酸,抗原表面可决定抗原特异性的特定化学基团。它是抗原特,异性的物质基础。一般由5-7个氨基酸、单糖、或核苷酸组成，抗原所携抗原决定簇的数目称为抗原价，一般抗原是多价的。,3.抗原决定簇,，,或表位,：,4.细菌的抗原,1）表面抗原：荚膜或微荚膜,2）菌体抗原：细胞壁、细胞膜、细胞质,3）鞭毛抗原：H抗原,4）菌毛抗原：,5）外毒素和类毒素,1,、结构与种类,1,）结构,Y,型对称，包括,H,和,L,链，分为三个区,V,区,（,variable,）：,1/4H+1/2L,C,区,（,constant,）,:3/4H+1/2L(C1,、,C2,、,C3),铰链区,（,H,、二硫键）：富含,pro,(二）抗体（,antibody）（P309）,机体在抗原物质刺激下，由,B,细胞分化成的浆细胞所形成的一类能与相应抗原在体内外特异结合的免疫球蛋白（,Ig）。,2,）种类,依,H,链血请学分类,IgG,、,IgA,、,IgM,、,IgD,、,IgE,五类,H,链构造变异分不同亚类：,IgG1,、,IgG2,、,IgG3,、,IgG4,、,IgA1,、,IgA2,等。,依,L,链分型,和 两型,2,、,IgG,酶解和化学分解片段,a,、木瓜蛋白酶,:2 Fab,，,Fc(Fc+,多肽）,(crystalisable),b,、胃蛋白酶,（,Fab,）,2,+Fc pFc+,多肽,不同动物抗体的种类：,人和鼠 Ig：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE,其它动物Ig：IgG、IgA、IgM、IgE,鸟类 Ig：IgG、IgA、IgM、,家兔Ig：IgG、IgA、IgM,两栖类Ig：IgG、IgM,鱼类Ig：IgM,4,、抗体形成的规律,初次应答：,Ab,量不高，维持时间短,IgM,；,二次应答：,再次注射，潜伏期缩短，,Ab,量迅速增加，主,IgG,回忆应答：,初次注射,Ag,所产生的,Ab,在体内完全消失时，,再次接触,Ag,，,Ab,量突然上升 的现象。,抗体形成的规律,与抗原特异的结合,激活补体,与多种细胞的,Fc,受体结合,免疫调节,免疫原性,抗体的作用：,单克隆抗体,概念：由一纯系,B,淋巴细胞克隆经过分化、增殖后的浆细胞所产生的单一成份、单一特异性的免疫球蛋白分子。,制备原理：,五、免疫应答（,P297）,1.,感应阶段,2.,反应阶段,3.,效应阶段,机体接受抗原刺激的阶段,淋巴细胞识别抗原后，活化增殖、分化,抗原成为被打击的对象,T,细胞 淋巴母细胞 致敏淋巴细胞,B,细胞 浆母细胞 浆细胞：分泌抗体,巨噬细胞吞噬抗原，免疫活性细胞表面抗原受体识别抗原,记忆细胞,B,细胞介导体液免疫：产生的抗体发挥作用,T,细胞介导细胞免疫：直接杀伤病原或释放淋巴因子,第五节 生物免疫制品（,P330）,人工自动免疫,人工被动免疫,疫苗（活疫苗、死疫苗）,类毒素,自身疫苗,亚单位疫苗,化学疫苗,多肽疫苗,基因工程疫苗,DNA,疫苗,抗抗体疫苗,抗毒素,抗病毒血清,抗菌血清,免疫球蛋白制剂,免疫核糖核酸,转移因子、白细胞介素、,胸腺素、干扰素、,卡介苗、小棒杆菌,等,人工自动免疫,人工被动免疫,常规疫苗,新型疫苗,特异性免疫治疗剂,免疫调节剂,抗抗体疫苗：抗体分子的可变区中高变区的抗原决定族，即独特型决定族；抗体作为免疫原产生的抗体称抗抗体。,核酸疫苗（,DNA vaccine）、DNA,疫苗、基因疫苗,本质：含有目的抗原基因，具有表达能力的重组,DNA（,重组质粒或重组病毒）。,举例：鳗弧菌金属蛋白酶DNA疫苗的制备及应用,鳗弧菌：鱼类的病原菌,金属蛋白酶（,empA,）,：外毒素 1836bp,致病性：引起牙鲆、大菱鲆出血和鱼的死亡。,LD,50,：,(8.1,g/g,鱼体重,pET24d,（）,empA,Bam,HI,和,Xho,I,双酶切,T4 DNA,连接酶连接,重组质粒,pET24d(+)/,empA,转化大肠杆菌,Jm109,1,）金属蛋白酶,empA,原核表达及性质,EmpA,活性中心及其附近氨基酸序列,2,）体外定点突变构建无活性金属蛋白酶突变体,His,350,Asp,Glu,347,Ala,Glu,347,Lys,Glu,370,Lys,蛋白水解活性和细胞毒性完全丧失,His,346,Leu,His,346,Pro,His,350,Leu,His,350,Pro,Glu,370,Ala,蛋白水解活性降低,100,400,倍，细胞毒性明显减弱。,酶活性中心和,Zn,结合位点,Tyr,361,Asp,417,His,429,突变体蛋白水解活性降低,1,20,倍，仍然保留部分或大部分的蛋白酶活力和细胞毒性。,底物结合位点,pEGFP-N1,质粒,Bam,HI,和,Xho,I,双酶切,m-,empA,7,基因,T4DNA,连接酶连接,重组真核表达质粒,转化大肠杆菌,Top10,3）真核表达质粒的构建及检测,免疫牙鲆血清中抗,m-EmpA7,的抗体水平变化,4）DNA疫苗对鱼的免疫效果评价,第四节 免疫学方法及其应用,自学,思考题,1.病原微生物是怎样引起疾病的?根据你所学知识谈谈如何预防传染病的流行和传播？,2.机体天然免疫和特异性免疫的组成和功能各有哪些？,3.什么是干扰素？干扰素是如何发挥作用的,？,