上海第二医科大学教案

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1 课程名称微生物学和微生物学检验 上海交通大学医学院教案 授课题目 细菌感染与免疫检查与防治 授课日期 2012 年 3 月 5 日 授课班级 10 本授课时数 3 学时授课方式大课 授 课 重 点 难 重点 : 1 掌握条件致病菌形成的特定条件 细菌的致病机制 宿主的免疫防御机制 2 正常菌群的生理学意义 ; 3 细菌的致病机制 ; 4 类毒素的概念及其用途 ; 人工免疫的概念, 种类及比较 ; 5 灭活疫苗和减毒活疫苗优缺点 难点 : 1 细菌感染的来源, 传播方式与途径, 感染的类型 ; 2 医院获得性感染常见病原体及特点 类型 传播途径 ; 3 人工被动免疫常用的生物制品的种类 点 授 课 内 容 教 具 与 时 间 分 配 教具 :CAI 授课内容 : 一 人体正常菌群与条件致病菌 ( 一 ) 正常菌群 1. 定义正常人的体表和与外界相通的腔道 ( 如消化道 呼吸道 泌尿生殖道等 ) 中寄 居着不同种类和数量的微生物, 通称正常菌群, 在正常情况下, 正常菌群对宿主不表现任何致 病作用 2. 微生态学研究正常微生物群的结构 功能, 以及与其宿主相互关系的学科 3. 正常菌群的生理作用 (1) 生物拮抗作用 : 正常菌群在宿主皮肤粘膜表面特定部位粘附 定植和繁殖, 形成菌 膜屏障, 通过空间争夺 营养争夺和产生代谢产物等机制, 抑制并排斥外籍菌的入侵和定植, 维持人体微生态平衡 (2) 免疫作用 : 能促进宿主免疫器官的发育, 刺激宿主产生免疫应答, 产生的免疫分子 对具有交叉抗原组分的致病菌有一定程度的抑制或杀灭作用 (3) 营养作用 : 正常菌群参与宿主的物质代谢 营养转化和合成 (4) 排毒作用 : 有利用毒素, 致癌物的排泄 ( 二 ) 条件致病菌 1. 定义有些细菌在正常情况下并不致病, 但在某些特殊条件下 ( 如宿主免疫防御机制 受到损害时 ) 可以致病 2. 致病条件 (1) 宿主免疫功能下降 : 宿主有先天或后天免疫功能缺陷, 患有慢性消耗性疾病, 烧伤 或烫伤, 接受介入性诊治操作等, 免疫力普遍下降, 易发生内源性感染

2 (2) 菌群失调 : 是指在宿主正常菌群中各菌种间的比例发生较大幅度变化而超出正常范围的状态 严重的菌群失调可导致二重感染 (3) 定位转移 : 是指正常菌群由原籍生境转移到外籍生境或本来无菌生存的位置上的现象 二 细菌的致病机制 ( 一 ) 细菌的毒力 1. 侵袭力致病菌突破宿主的防御机制, 侵入机体并在体内定植 繁殖和扩散的能力, 称为侵袭力 细菌的侵袭力主要由菌体的表面结构和侵袭性物质组成 2. 毒素 (1) 外毒素 1) 来源 : 产生菌主要是革兰阳性菌 某些革兰阴性菌如痢疾志贺菌 鼠疫耶氏菌 霍乱弧菌 肠产毒型大肠埃希菌 铜绿假单胞菌等也能产生外毒素 大多数外毒素是在菌体内合成后分泌至菌体外 ; 也有少数存在于菌体内, 待细菌死亡裂解后才释放出来 2) 化学成分和特性 : 化学成分是蛋白质, 易被蛋白酶分解破坏, 绝大多数不耐热 3) 毒性 : 强 不同细菌产生的外毒素对宿主组织器官具有选择性毒性作用, 引起特殊病变 4) 分类 : 外毒素按其作用机制和所致临床病理特征, 可分为神经毒素 细胞毒素 肠毒素和溶细胞毒素四大类 5) 结构特点 : 1A-B 型毒素 : 多数外毒素属于此类, 是由两种不同功能的肽链 ( 或亚单位 )A 链和 B 链构成完整毒素, 其中 A 链是毒性中心, 决定毒素作用方式及致病特点 ;B 链负责识别靶细胞膜上特异性受体并与之结合, 介导 A 链进入靶细胞, 决定毒素对宿主细胞的选择亲和性 2 单肽链毒素 6) 抗原性 : 大多具有良好的抗原性, 可刺激机体产生抗毒素 外毒素可被甲醛脱去毒性, 但仍保持免疫原性, 成为类毒素 (2) 内毒素 1) 来源和化学成分 : 革兰阴性菌细胞壁外膜中的脂多糖组分, 当细菌死亡裂解或用人工方法破坏菌体后,LPS 游离才作为毒素起作用 脂质 A 是内毒素的主要毒性组分 2) 特性 : 耐热, 加热 100 经 1 小时不被破坏 3) 毒性 : 内毒素引起的毒性作用大致相同 主要临床症状有 :1 发热反应 ;2 白细胞反应 ;3 内毒素血症与内毒素休克 ;4 弥散性血管内凝血 4) 抗原性 : 抗原性很弱, 不能用甲醛脱毒成类毒素 ( 二 ) 细菌的侵入数量感染的发生, 除致病菌必须具有一定的毒力外, 还需有足够的数量 菌量的多少, 一方面与致病菌毒力强弱有关, 另一方面取决于宿主免疫力的高低 一般是细菌毒力愈强, 宿主免疫力越低, 引起感染所需的菌量愈小 ( 三 ) 细菌侵入的部位有了一定的毒力和足够数量的致病菌, 若侵入易感机体的部位不适宜, 仍不能引起感染 各种致病菌具有特定的侵入部位, 这与其生长繁殖所需特定的微环境有关 三 宿主的抗菌免疫机制 ( 一 ) 天然免疫

3 1. 屏障结构 (1) 物理屏障 1) 皮肤与粘膜屏障 : 人体与外界环境接触的表面, 覆盖着一层完整的皮肤和粘膜结构, 能阻挡致病菌的穿透 2) 血 - 脑脊液屏障 : 血 - 脑脊液屏障由软脑膜 脉络丛的毛细血管内皮细胞和星状胶质细胞等组成, 主要借助脑毛细血管内皮细胞层的紧密连接和微弱的吞饮作用, 阻挡致病菌及其毒性产物从血流进入脑组织或脑脊液, 从而保护中枢神经系统 3) 胎盘屏障 : 由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿绒毛膜组成, 能阻止母体血液中的病原体及其有害产物进入胎儿体内 (2) 化学屏障 : 皮肤粘膜分泌的杀菌物质 补体 抗菌肽 急性期蛋白 细胞因子 (3) 微生物屏障 : 正常菌群构成的菌膜屏障是宿主抵御外籍菌感染最重要的防御系统之一 2. 吞噬细胞包括中性粒细胞和巨噬细胞, 它们具有捕获 吞噬和杀灭病原体的能力 (1) 吞噬和杀菌过程 : 大致分为游走和趋化 识别与结合 吞入及杀灭几个连续步骤 (2) 吞噬作用的后果 : ( 二 ) 获得性免疫 1. 获得性免疫系统 (1) 粘膜免疫 :siga (2) 体液免疫 : 体液免疫是指由特异性抗体介导的免疫应答, 主要作用于胞外菌及其毒素 (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 2. 胞外菌感染的免疫胞外菌寄居在宿主细胞外的组织间隙和血液 淋巴液 组织液等体液中 大多数致病菌属胞外菌, 主要有葡萄球菌 链球菌 肺炎链球菌 脑膜炎奈瑟菌 淋病奈瑟菌 志贺菌 霍乱弧菌 白喉棒状杆菌 破伤风梭菌 流感嗜血杆菌和铜绿假单胞菌等 3. 胞内菌感染的免疫 (1) 胞内菌 : 1) 兼性胞内菌 : 在宿主体内, 主要寄居在细胞内生长繁殖 ; 在体外, 亦可在无活细胞的适宜环境中生存和繁殖 如结核分枝杆菌 麻风分枝杆菌 伤寒沙门菌 布鲁菌 嗜肺军团菌 产单核细胞李氏菌等 2) 专性胞内菌 : 不论在宿主体内或体外, 都只能在活细胞内生长繁殖 立克次体 柯克斯体 衣原体等属于专性胞内菌 (2) 感染的特点 : 胞内寄生, 低细胞毒性, 潜伏期较长, 病程缓慢, 主要通过病理性免疫损伤而致病等 持续的抗原刺激可形成胞内菌感染常有的肉芽肿病变特征 (3) 胞内菌的免疫 : 主要靠以 T 细胞为主的细胞免疫 四 感染的发生与发展 ( 一 ) 传染源 1. 外源性感染病原体来自宿主体外 ( 患者 带菌者 病畜和带菌动物 ) 的感染 2. 内源性感染指病原体来自患者体内或体表的感染, 亦称为自身感染 ( 二 ) 传播方式与途径病原菌可以通过呼吸道感染 消化道感染 创伤感染 接触感染 节肢动物叮咬感染 ( 三 ) 感染的类型 1. 隐性感染当宿主的抗感染免疫力较强, 或侵入的致病菌数量不多 毒力较弱, 感染

4 后对机体损害较轻, 不出现或只出现不明显的临床症状, 是为隐性感染, 又称亚临床感染 2. 潜伏感染当宿主与致病菌在相互作用过程中暂时处于平衡状态时, 致病菌潜伏在病灶内或某些特殊组织中, 一般不排出体外 一旦机体免疫力下降, 潜伏的致病菌则被激活, 大量繁殖后, 引起疾病复发 3. 显性感染当宿主的抗感染免疫力较弱, 或侵入的致病菌数量较多, 毒力较强, 以致机体的细胞组织受到不同程度的损害, 出现一系列临床症状和体征, 是为显性感染 (1) 临床上按病情缓急分 : 1) 急性感染 : 病情发展迅速, 病程较短, 一般是数日至数周 2) 慢性感染 : 病情较急性感染轻, 病程缓慢, 常持续数月至数年 胞内菌往往引起慢性感染, 如结核分枝杆菌 麻风分枝杆菌等 (2) 临床上按感染的部位及性质不同分 : 1) 局部感染 : 致病菌侵入宿主体后, 仅局限在一定部位生长繁殖, 引起局部病变 2) 全身感染 : 感染发生后, 致病菌或其毒性代谢产物通过血液向全身播散而引起全身急性症状 毒血症 : 内毒素血症 : 菌血症 : 败血症 : 脓毒血症 : 4. 带菌状态有时宿主在显性或隐性感染后, 致病菌并未立即消失, 而在体内继续留存一定时间, 与机体免疫力处于相对平衡状态, 是为带菌状态 五 医院感染 医院感染又称医院获得性感染, 是指病人或工作人员在医院内获得并产生临床症状的感染 ( 一 ) 常见病原体及其特点 1. 常见病原体随着治疗方法 药物种类 诊断技术的发展变化, 医院感染的病原体种类亦随之改变 2. 特点 (1) 大多为条件致病菌 (2) 耐药性 (3) 具有特殊的适应性 ( 二 ) 医院感染的类型 1. 外源性感染 (1) 交叉感染 (cross infection): 由医院内患者 病原携带者或医务人员直接或间接接触引起的感染 (2) 医源性感染 (iatrogenic infection): 在治疗 诊断和预防过程中, 由于所用器械消毒不严而造成的感染 2. 内源性感染患者非特异性免疫与特异性免疫受损 ; 接受侵 ( 介 ) 入性诊治措施 ; 微生态平衡遭受破坏, 患者自身的正常菌群可因菌群失调或定位转移而引起医院感染 细菌感染的实验室诊断 ( 一 ) 细菌学诊断 1. 标本采集原则 (1) 严格执行无菌操作, 尽量避免患者正常菌群或外界环境中杂菌污染标本 采取局部病变标本处, 不可用消毒剂, 必要时宜以无菌生理盐水冲洗, 拭干后再取材 从呼吸道 消化道 泌尿生殖道 伤口或体表分离可疑致病菌时, 应与其特定部位的正常菌群及临床表现一并加以考虑 (2) 根据致病菌在患者不同病期的体内分布和排出部位, 采集不同的标本, 尽可能采集病变明显部位的材料

5 (3) 应在疾病早期和使用抗菌药物之前采集标本 (4) 标本必须新鲜, 采集后尽快送检 若不能立即送检, 应将标本置于特殊的转运培养 基中, 低温保存 2. 致病菌的检验程序 (1) 直接涂片染色镜检 : 直接涂片染色镜检法可在显微镜下直接观察致病菌的形态 大 小 排列方式和染色特点 凡在形态和染色性上具有特征的致病菌, 直接涂片染色后镜检有助 于初步诊断 (2) 分离培养 : 是确诊细菌感染性疾病最可靠的方法 ( 金标准 ) 不同细菌采用不同的培 养基和培养方法 (3) 生化试验 : 检测细菌对各种基质 ( 如糖类和蛋白质 ) 的代谢作用和代谢产物的差异, 借以区别和鉴定细菌 生化试验对菌体形态 革兰染色反应和菌落特征相同或相似的细菌 ( 如 肠道杆菌 ) 的鉴定尤为重要 (4) 血清学试验 : 用含有已知的特异性抗体的免疫血清, 可快速 准确地检出临床标本 中极微量的致病菌特异抗原, 亦可鉴定分离培养出的未知纯种细菌, 并可确定致病菌的种或型, 有助于确定病因 (5) 动物试验 : 可进行致病菌的分离与鉴定 细菌毒力的检测等 常用实验动物有小鼠 豚鼠和家兔等 一般不作为常规细菌学诊断 (6) 基因诊断技术 : 核酸杂交和 PCR 技术 ( 二 ) 血清学诊断 (serological diagnosis) 采用已知的细菌或其特异性抗原, 检测患者血清或其他体液中有无相应特异性抗体及其效 价的动态变化, 可作为某些传染病的辅助诊断, 这类方法通常称为血清学诊断 血清学诊断主 要适用于抗原性较强 生化试验不易区别 难以培养或不能培养的致病菌, 以及病程较长的感 染性疾病 在血清学诊断中, 最好采取患者急性期和恢复期双份血清标本 必须有抗体效价明 显高于健康人群的水平或随病程递增才有诊断价值 当恢复期的抗体效价比急性期升高 4 倍 时, 即可区别既往感染或现症感染 细菌感染的免疫预防 人工免疫包括人工主动免疫 (artificial active immunization) 和人工被动免疫 (artificial passive immunization), 是预防细菌感染的有效措施 ( 表 7-2) 人工主动免疫方法通常称为预防 接种 (prophylactic inoculation) 或疫苗接种 (vaccination), 是将疫苗 (vaccine) 接种于人体, 使之产生获得性免疫力的一种防治微生物感染的措施 人工被动免疫是注射含有特异性抗体的 免疫血清 纯化免疫球蛋白等, 使机体立即获得特异性免疫, 作用及时, 但维持时间不长, 主 要用于急性传染病的治疗或紧急预防 ( 一 ) 人工主动免疫 1. 灭活疫苗 (inactivated vaccine) 选用免疫原性强的病原体, 经人工大量培养后, 用理化 方法杀死, 但仍保留抗原性而制成的生物制品, 称之为灭活疫苗 2. 减毒活疫苗 (live-attenuated vaccine) 从自然界发掘, 或通过人工培育筛选, 或通过基 因突变或重组, 将病原体的毒力降低到足以产生模拟自然发生隐性感染, 诱发理想的免疫应答 而又不产生临床症状的疫苗, 称之为减毒活疫苗 例如卡介苗 (BCG) 3. 亚单位疫苗 (subunit vaccine) 亚单位疫苗是指不含病原体核酸, 仅含能诱发宿主产生 中和抗体的微生物蛋白或表面抗原的疫苗 4. 类毒素 (toxiod) 细菌外毒素经 0.3%~0.4% 甲醛处理后, 失去毒性但仍保持免疫原性, 成为类毒素 (toxoid) 可诱导机体产生抗毒素 5. 核酸疫苗 (nucleic acid vaccine)

6 第 页 授 课 内 容 教 具 与 时 间 分 ( 二 ) 人工被动免疫 1. 抗毒素 (antitoxin) 2. 免疫球蛋白 (immunoglobulin) 三 细菌感染的治疗 ( 一 ) 抗菌药物杀菌机制 ( 二 ) 细菌耐药性 1. 临床常见的耐药菌金黄色葡萄球菌 [ 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (methicillin resistant S.aureus, MRSA)] 革兰阴性杆菌 ( 大肠埃希菌 肺炎克氏菌 铜绿假单胞菌等 ) 耐万古霉素 肠球菌 (vancomycin resistant enterococcus, VRE) 结核分枝杆菌 [ 多重耐药结核分枝杆菌 (MDR-TB)] 肺炎链球菌 流感嗜血杆菌 淋病奈瑟菌和志贺菌属 2. 耐药的生化机制 (1) 灭活作用 : (2) 靶位改变 : (3) 减少药物吸收 : (4) 增加药物排出 : 3. 控制细菌耐药性的策略 配 小结复习思考题参考书 感染 : 细菌侵入宿主后, 进行生长繁殖, 释放毒性物质, 引起不同程度的病理过程 致病菌 ( 病原菌 ): 能使健康宿主致病的细菌 非致病菌 ( 非病原菌 ): 不能造成宿主致病的细菌, 它们可能是宿主正常菌群的不可缺少的组成部分 思考题 : 1. 感染 致病菌 非致病菌 正常菌群 条件致病菌 医院获得性感染 微生态学 毒力 半数致死量 半数感染量 毒血症 菌血症 败血症 脓毒血症 内毒素血症 带菌者和带菌状态的含义 2. 条件致病菌的致病条件有哪些? 正常菌群的生理学意义是什么? 3. 细菌侵袭力包括哪些方面? 毒力包括哪些方面? 举例说明 4. 内毒素与外毒素的区别? 参考书 : 洪秀华 : 临床微生物学检验 上课教师郭晓奎 第 页

第一章 图 1 1 传染病的特征 9 T h1 T h2 细胞调节机制简图 正调节 负调节 细胞因子与细菌的相互作用机制目前尚未完全明了 有实验表明 细胞因子与细菌之间 存在有互利和互抑双重效应 例如 T N Fα 和 IFNγ 可抑制放线菌的生长而 IL 6 的作用则 反之 IL 1 2 和 GM CSF 可促进某些致病性大肠杆菌生长而 IL 1ra 可抑制之 研究表 明 某些致病性大肠杆菌有与

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