《动物微生物与免疫学》课程教学资源（讲稿）第四章 细菌的感染与致病机理

第五章细菌的感染与致病机理第一节细菌与感染一、概念1.感染（infection）是指病原微生物在宿主体内持续存在或增殖。对个体而言。2.传染：流行三个环节都满足的过程。传染是感染的一种特殊类型。3、感染和传染都可造成疾病的发生，（disease）表示病原微生物感染之后，对宿主造成明显的损害。感染只是病原菌进入机不一定引起机体反应，病原菌作用于机体，机体的防卫反应。二、细菌的分类：致病菌：（pathogenicbacteria）是指那些导致机体发病的细菌。是一群高度特化了的微生物，为了自身的生存，已适应而且必须在宿主生物体内持续存在或增殖，有时可造成宿主发病。非致病菌：机会致病菌：三、病原菌引起传染的必要条件1.病原体引起细菌的毒力与数量2.病原性细菌侵入机体的途径（门户）伤口3.动物机体的易感性4.外界环境条件（气候，地理环境，使役）三、机会致病菌细菌致病性与毒力的传统概念的缺陷是仅考虑病原菌本身，即着重研究那些专性致病菌（frankpathogen），忽视了宿主因素以及宿主与病原菌的相互作用，亦即忽视了“机会致病菌”（opportunisticpathogene）的普遍存在。1.机会致病菌：是指某些细菌通常并不主动入侵宿主，但当宿主的免疫屏障被打开或免疫功能异常时，这类细菌就会进入机体的血液或组织，造成感染并致病。也就是说，宿主给它们提供了感染的机会。1.1就某种细菌而言，在某种宿主可能是专性致病菌，但对另一种宿主则可能成为机会致病菌，猪链球菌球2型（Streptococcussuistype2，SS2）是典型的例子。通常猪链球菌2型感染并可致死猪，并不感染人，但皮肤有伤口的人在接触带菌的病死猪肉时，该菌可通过伤口感染，成为人的机会致病菌，引致人的败血症等并致死亡。1.2有些机会致病菌本是正常共栖菌或环境常在菌，但当宿主免疫功能受损

第五章 细菌的感染与致病机理 第一节 细菌与感染 一、概念 1.感染（infection）是指病原微生物在宿主体内持续存在或增殖。对个体而言。 2.传染：流行三个环节都满足的过程。 传染是感染的一种特殊类型。 3、感染和传染都可造成疾病的发生，（disease）表示病原微生物感染之后，对 宿主造成明显的损害。 感染只是病原菌进入机不一定引起机体反应，病原菌作用于机体，机体的防卫反 应。 二、细菌的分类： 致病菌：（pathogenic bacteria）是指那些导致机体发病的细菌。是一群高度特 化了的微生物，为了自身的生存，已适应而且必须在宿主生物体内持续存在或增 殖，有时可造成宿主发病。 非致病菌： 机会致病菌： 三、病原菌引起传染的必要条件 1． 病原体引起细菌的毒力与数量 2． 病原性细菌侵入机体的途径（门户）伤口 3． 动物机体的易感性 4． 外界环境条件（气候，地理环境，使役） 三、机会致病菌 细菌致病性与毒力的传统概念的缺陷是仅考虑病原菌本身，即着重研究那些 专性致病菌（frank pathogen），忽视了宿主因素以及宿主与病原菌的相互作用， 亦即忽视了“机会致病菌”（opportunistic pathogene）的普遍存在。 1.机会致病菌:是指某些细菌通常并不主动入侵宿主，但当宿主的免疫屏障 被打开或免疫功能异常时，这类细菌就会进入机体的血液或组织，造成感染并致 病。也就是说，宿主给它们提供了感染的机会。 1.1 就某种细菌而言，在某种宿主可能是专性致病菌，但对另一种宿主则可 能成为机会致病菌，猪链球菌球 2 型（Streptococcus suis type 2，SS2）是典 型的例子。通常猪链球菌 2 型感染并可致死猪，并不感染人，但皮肤有伤口的人 在接触带菌的病死猪肉时，该菌可通过伤口感染，成为人的机会致病菌，引致人 的败血症等并致死亡。 1.2 有些机会致病菌本是正常共栖菌或环境常在菌，但当宿主免疫功能受损

或正常菌群遭破坏时，本来并无侵袭性的这些细菌“乘虚而入”，得以感染，而对宿主致病。例如抗生素使用失当的犬，往往发生化脓性皮炎，病原为中间葡萄球菌。由于导致免疫抑制的因素增多，人类的机会致病菌感染近年来较频繁出现。事实上，产生机会感染的微生物并不仅限于细菌，某些病毒、真菌也同样如此。1.3机会致病菌并不等同于“条件致病菌（conditionedpathogene），后者是一个较老的概念，主要指环境条件的差异造成同一细菌致病性的差异。例如大肠杆菌既可从病畜、也可从健康动物分离，同样是大肠杆菌，怎么有的致病，有的不致病，认为是环境条件变化所致，因此就将其称为条件致病菌。现在知道，虽然都是大肠杆菌，但存在毒力因子的差异，有致病性及非致病性大肠杆菌之别，具有毒力因子的菌株才有致病性。非致病性大肠杆菌有可能成为机会致病菌，如具有1型菌毛的大肠杆菌。第二节细菌的致病性和毒力1.致病性（pathogenicity）一定种类的病原菌在一定的条件下，能在宿主体内引起感染的能力称为致病性。致病性是细菌种的特征之一，质的概念。病原菌（pathogenicbacteria）：指那些导致机体发病的细菌。即具有致病性的细菌。2.毒力（virulent）病原菌致病力的强弱程度，同一细菌的不同菌株，其毒力不一样，因此，毒力是菌株的特征，量的概念一、细菌致病性的确定利用柯赫法则：是确定细菌是否具有致病性的主要依据。1.经典柯赫法则（Koch'spostulates）（1）特殊的病原菌应在同一疾病中查见，在健康者不存在(2）此病原菌能被分离培养而得到纯种(3）此纯培养物接种易感动物，能导致同样病症（4）自实验感染的动物体内能重新获得该病原菌的纯培养2.基因水平（Koch'spostulatesforgenes）（1）应在致病菌株中检出某些基因或其产物，而无毒力菌株中无。（2）如有毒力菌株中的毒力基因被损坏，菌株的毒力应减弱或消失。如果将此基因克隆到无毒力菌株内，后者成为有毒力菌株。（3）将细菌接种动物时，这个基因应在感染的过程中表达。（4）在接种动物体内可检测到这个基因产物的抗体，或产生免疫保护

或正常菌群遭破坏时，本来并无侵袭性的这些细菌“乘虚而入”，得以感染，而 对宿主致病。例如抗生素使用失当的犬，往往发生化脓性皮炎，病原为中间葡萄 球菌。由于导致免疫抑制的因素增多，人类的机会致病菌感染近年来较频繁出现。 事实上，产生机会感染的微生物并不仅限于细菌，某些病毒、真菌也同样如此。 1.3 机会致病菌并不等同于“条件致病菌（conditioned pathogene），后者是一 个较老的概念，主要指环境条件的差异造成同一细菌致病性的差异。例如大肠杆 菌既可从病畜、也可从健康动物分离，同样是大肠杆菌，怎么有的致病，有的不 致病，认为是环境条件变化所致，因此就将其称为条件致病菌。现在知道，虽然 都是大肠杆菌，但存在毒力因子的差异，有致病性及非致病性大肠杆菌之别，具 有毒力因子的菌株才有致病性。非致病性大肠杆菌有可能成为机会致病菌，如具 有 1 型菌毛的大肠杆菌。 第二节 细菌的致病性和毒力 1.致病性（pathogenicity） 一定种类的病原菌在一定的条件下，能在宿主体内引起感染的能力称为致病 性。 致病性是细菌种的特征之一，质的概念。 病原菌（pathogenic bacteria）：指那些导致机体发病的细菌。即具有致病性的 细菌。 2.毒力（virulent） 病原菌致病力的强弱程度，同一细菌的不同菌株，其毒力不一样，因此，毒 力是菌株的特征，量的概念 一、细菌致病性的确定 利用柯赫法则：是确定细菌是否具有致病性的主要依据。 1.经典柯赫法则（Koch’s postulates） (1) 特殊的病原菌应在同一疾病中查见，在健康者不存在 (2)此病原菌能被分离培养而得到纯种 (3)此纯培养物接种易感动物，能导致同样病症 (4)自实验感染的动物体内能重新获得该病原菌的纯培养 2.基因水平（Koch’s postulates for genes） （1） 应在致病菌株中检出某些基因或其产物，而无毒力菌株中无。 （2） 如有毒力菌株中的毒力基因被损坏，菌株的毒力应减弱或消失。如果 将此基因克隆到无毒力菌株内，后者成为有毒力菌株。 （3） 将细菌接种动物时，这个基因应在感染的过程中表达。 （4） 在接种动物体内可检测到这个基因产物的抗体，或产生免疫保护

二、细菌毒力的测定在疫苗研制、血清效价测定、药物筛选中都必须知道细菌的毒力。表示方法很多，最具实用的是：1.半数致死量（medianlethaldose，LD50）是指能使接种的实验动物在感染后一定时限内死亡一半所需的微生物量或毒素量。2.半数感染量（medianinfectiousdose，ID50）某些病原微生物只能感染实验动物、鸡胚或细胞，但不引致死亡，可用ID50来表示其毒力。第三节细菌的毒力因子及分泌系统莱膜及其他物质侵袭力酶类细菌的毒力因素外毒素(exotoxin)毒素内毒素（endotoxin)侵袭力：病原菌突破机体的防御屏障在机体内生长繁殖，蔓延扩散的能力。1.荚膜及其他表面物质：荚膜具抵抗吞噬细胞的吞噬和消化的能力，有荚膜品系毒力强有些细菌表面的抗原物质，Vi抗原有助于侵袭作用，大肠杆菌的纤毛中的K抗原具有侵袭力。2.酶类：(1）透明质酸酶（扩散因子)：可分解结缔组织的透明质酸使间隙扩大，透性增高易于扩散(2）凝固酶：（金黄色葡萄球菌）释放的酶可加速血浆凝固，从而保护细菌免被吞噬细胞的吞噬。（3）纤维蛋白溶酶：能将纤维蛋白溶解，从而解除病原菌被局限的状态易扩散

二、细菌毒力的测定 在疫苗研制、血清效价测定、药物筛选中都必须知道细菌的毒力。表示方 法很多，最具实用的是： 1.半数致死量（median lethal dose, LD50） 是指能使接种的实验动物在感染后一定时限内死亡一半所需的微生物量或毒 素量。 2.半数感染量（median infectious dose, ID50） 某些病原微生物只能感染实验动物、鸡胚或细胞，但不引致死亡，可用 ID50 来表示其毒力。 第三节 细菌的毒力因子及分泌系统 一、 侵袭力：病原菌突破机体的防御屏障在机体内生长繁殖，蔓延扩散的能力。 1．荚膜及其他表面物质：荚膜具抵抗吞噬细胞的吞噬和消化的能力，有荚膜品 系毒力强 有些细菌表面的抗原物质，Vi 抗原有助于侵袭作用，大肠杆菌的纤毛中的 K 抗 原具有侵袭力。 2．酶类： (1) 透明质酸酶(扩散因子)：可分解结缔组织的透明质酸使间隙扩大，透性增高 易于扩散 (2) 凝固酶：(金黄色葡萄球菌)释放的酶可加速血浆凝固，从而保护细菌免被吞 噬细胞的吞噬。 (3) 纤维蛋白溶酶：能将纤维蛋白溶解，从而解除病原菌被局限的状态易扩散。 细菌的毒力因素 毒素 外毒素(exotoxin) 内毒素(endotoxin) 侵袭力 荚膜及其他物质 酶类

（4）卵磷酯酶：梭菌酶，可以分解膜上的卵磷酯，导致细胞破裂和红细胞溶解。（5）脱氧核糖核酸酶：水解DNA使脓液变稀利于扩散（6）胶原酶：蛋白分解酶，分解酶，分解肌肉和CT的胶原，使肌肉崩解软化和坏死易扩散。二，毒素（toxin）（一）外毒素（exotoxin）某些病原菌在生长繁殖过程中所产生的对宿主细胞有毒性的可溶性蛋白质。大多数外毒素在菌体内合成后必须分泌于胞外。1.化学性质：蛋白质2.产生：G+、G-均产生，分泌至胞外3.特性：菌种特异性（1）毒性作用极强：肉毒梭菌产生的肉毒毒素的毒力最强（2）有高度的特异性：一种外毒素选择作用于一定的组织器官，引起特定病理过程和临床表现（3）不耐热，多数在6~80℃经10~80min即可失去毒性（4）对宿主不致热（5）抗原性强，刺激机体产生中和抗体抗毒素：外毒素刺激机体产生特异性的抗体，可用于紧急治疗和预防。类毒素：外毒素在0.4%甲醛溶液作用下，经过一段时间可以脱毒，但仍保留原有抗原性4.组成A亚单位：毒素的活性中心，决定毒素的毒性效应。B亚单位：结合单位，协助A亚单位。B亚单位可单独与细胞膜受体结合，从而阻断完整毒素结合细胞。刺激机体产生相应的抗体，可作为良好的亚单位疫苗。（二）内毒素（endotoxin）内毒素：指革兰氏阴性菌外膜中的脂多糖（LPS）成分，细菌在死亡后破裂或用人工方法裂解菌体后才释放。1.化学性质：脂多糖（LPS）2.产生：革兰氏阴性菌3.特性

(4) 卵磷酯酶：梭菌酶，可以分解膜上的卵磷酯，导致细胞破裂和红细胞溶解。 (5) 脱氧核糖核酸酶：水解 DNA 使脓液变稀利于扩散。 (6) 胶原酶：蛋白分解酶，分解酶，分解肌肉和 CT 的胶原，使肌肉崩解软化和 坏死易扩散。 二.毒素（toxin） （一）外毒素（exotoxin） 某些病原菌在生长繁殖过程中所产生的对宿主细胞有毒性的可溶性蛋白 质。大多数外毒素在菌体内合成后必须分泌于胞外 。 1.化学性质：蛋白质 2.产生：G+、G-均产生，分泌至胞外 3. 特性：菌种特异性 （1）毒性作用极强：肉毒梭菌产生的肉毒毒素的毒力最强 （2）有高度的特异性：一种外毒素选择作用于一定的组织器官，引起特 定病理过程和临床表现 （3）不耐热，多数在 6~80℃经 10~80min 即可失去毒性 （4）对宿主不致热 （5）抗原性强，刺激机体产生中和抗体 抗毒素 ：外毒素刺激机体产生特异性的抗体，可用于紧急治疗和预防。 类毒素 ：外毒素在 0.4%甲醛溶液作用下，经过一段时间可以脱毒， 但仍保留原有抗原性 。 4. 组成 A 亚单位：毒素的活性中心，决定毒素的毒性效应。 B 亚单位：结合单位，协助 A 亚单位。 B 亚单位可单独与细胞膜受体结合，从而阻断完整毒素结合细胞。刺激机 体产生相应的抗体，可作为 良好的亚单位疫苗。 （二）内毒素（endotoxin） 内毒素：指革兰氏阴性菌外膜中的脂多糖（LPS）成分，细菌在死亡后破裂或用 人工方法裂解菌体后才释放。 1.化学性质：脂多糖（LPS） 2.产生：革兰氏阴性菌 3. 特性

(1)毒性弱，很少致死(2)致发热、腹泻、呕吐（3）耐热，加热100℃经1h仍不被破坏，必须加热160℃经24h，或用强酸、强碱或强氧化剂煮沸30min才失活。(4)常致宿主发热(5）抗原性较弱，免疫应答不足以中和毒性4.组成（1）0特异多糖侧链（2）非特异核心多糖（3）类脂A：主要的毒性部分三、II型分泌系统（TypeIsecretionsystem）ⅢI型与I型虽都是一步性分泌，且不被加工，但不同点在于，IⅢ型需较多蛋白质参与。细菌的分泌系统的发现是近年为细菌致病机制研究的重要进展，其中的Ⅲ型分泌系统与动植物的许多革兰阴性病原菌的毒力因子的分泌有关。在病原菌与宿主细胞接触后，这一系统得以启动，具有接触介导的特征。启动后细菌分泌与毒力有关的多种蛋白质，与相应的伴侣蛋白（chaperone）结合，从细菌的胞浆直接进入宿主细胞胞浆，发挥毒性作用。IⅢI型分泌系统通常由30~40kbp大小的基因组编码，以毒力岛（参见第6章第1节）的形式存在于细菌的大质粒或染色体。与细菌基因组的其他部分相比，某些该分泌系统的基因的DNA的G+C含量较低，可能是可转移的外源插入成分，通过水平传递获得

(1)毒性弱，很少致死 (2)致发热、腹泻、呕吐 (3)耐热，加热 100℃经 1h 仍不被破坏，必须加热 160℃经 2~4h，或用强酸、强 碱或强氧化剂煮沸 30min 才失活。 (4)常致宿主发热 (5)抗原性较弱，免疫应答不足以中和毒性 4. 组成 （1）O 特异多糖侧链 （2） 非特异核心多糖 （3） 类脂 A ：主要的毒性部分 三、Ⅲ型分泌系统（Type Ⅲ secretion system） Ⅲ型与Ⅰ型虽都是一步性分泌，且不被加工，但不同点在于，Ⅲ型需较多蛋白质参与。 细菌的分泌系统的发现是近年为细菌致病机制研究的重要进展，其中的Ⅲ型分泌系统与 动植物的许多革兰阴性病原菌的毒力因子的分泌有关。在病原菌与宿主细胞接触后，这一系 统得以启动，具有接触介导的特征。启动后细菌分泌与毒力有关的多种蛋白质，与相应的伴 侣蛋白（chaperone）结合，从细菌的胞浆直接进入宿主细胞胞浆，发挥毒性作用。 Ⅲ型分泌系统通常由 30~40kbp 大小的基因组编码，以毒力岛（参见第 6 章第 1 节）的 形式存在于细菌的大质粒或染色体。与细菌基因组的其他部分相比，某些该分泌系统的基因 的 DNA 的 G+C 含量较低，可能是可转移的外源插入成分，通过水平传递获得