细菌引起疾病的条件 细菌毒力的强弱 细菌侵入宿主体内的数量 一 细菌的致病性 少数细菌总有致病性 少数细菌总有致病性 许多细菌具有潜在致病性 许多细菌具有潜在致病性 细菌入侵的门户 部位 宿主的免疫力 大多细菌不具有致病性 大多细菌不具有致病性 正常菌群与条件致病菌 正常菌群 在人体各部位正 常寄居

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1 病原生物学微生物与人类 凌建亚博士教授 第四章微生物与人类健康 4.1 微生物致病机理 生命科学学院微生物技术国家重点实验室 医学免疫学 免疫 immunity 人体 医学微生物学人体寄生虫学 感染 infection 掌握内容 细菌的感染与致病 细菌的毒力 ; 外毒素与内毒素 病毒的感染与致病 病毒侵入机体的方式与传播途径 ; 病毒感染类型 真菌的感染与致病 熟悉内容 微生态平衡与失调 ; 细菌引起的感染类型 了解内容 医院内感染及预防 ; 决定细菌侵袭力的因素 一 细菌的感染与致病机制 感染或传染 : 病原菌在一定的环境条件下, 突破机体的防御屏障侵入机体, 在一定的部位生长 繁殖, 并引起不同程度的病理过程 病原菌和机体相互作用 相互斗争的过程 细菌致病性 ( 质 ) 细菌引起疾病的性质 毒力 ( 量 ) 表示病原菌致病性的强弱程度 半数致死量 (LD 50 ) 半数感染量 (ID 50 )

2 细菌引起疾病的条件 细菌毒力的强弱 细菌侵入宿主体内的数量 一 细菌的致病性 少数细菌总有致病性 少数细菌总有致病性 许多细菌具有潜在致病性 许多细菌具有潜在致病性 细菌入侵的门户 部位 宿主的免疫力 大多细菌不具有致病性 大多细菌不具有致病性 正常菌群与条件致病菌 正常菌群 在人体各部位正 常寄居而对人无 害的细菌 人体各部位正常细菌数量 正常菌群 生理作用 生物拮抗 作屏障 营养作用 产营养 免疫作用 有免疫 抗衰老作用 除废物 占位性生物屏障作用

3 条件致病菌 opportunistic pathogen 正常菌群 / 非致病菌? 条件致病菌 ( 二 ) 细菌致病机制 毒力 侵袭力 产毒性 入侵 定居 繁殖 扩散 细菌毒素 机体方面 细菌方面 病原菌 侵入数量 免疫功能下降 寄生部位改变 菌群失调 侵入门径 : 呼吸道 消化道 皮肤伤口 1. 细菌的毒力 (1)) 侵袭力指病原菌突破机体的防御机能并在体内生长繁 殖 蔓延扩散的能力 侵袭力与菌体表面结构和侵袭性物质密切相关 菌体表面结构 荚膜 粘附因子 ( 具有黏附作用的细菌结构或物质 ) 菌毛 粘附于组织细胞 有组织特异性 细胞壁成分 + 表面物质膜磷壁酸 (LTA( LTA)+ 相关蛋白 侵袭性物质 - 相关酶类 菌体表面结构 荚膜 : 细菌的荚膜具有抵抗吞噬细胞的吞噬 和抗溶菌酶及补体等杀菌物质的作用, 因而有助 于在体内迅速繁殖和扩散 菌毛等粘附因子 : 细菌首先通过粘附因子宿主呼吸道 消化道或泌尿生殖道等黏膜上皮细胞上, 才能在局部定居 繁殖并引起疾病 其它表面物质 : 其它表面物质如金黄色葡萄球菌的 A 蛋白 链球菌的 M 蛋白 大肠杆菌的 K 抗原等都具有抗吞噬和抗正常体液中杀菌物质的作用 侵袭性物质不具毒性, 感染过程中协助致病菌抗吞噬或向四周扩散 与侵袭力有关的酶类 -1 ( 选讲 ) 透明质酸酶 : 在动物机体结缔组织中, 有一种具有粘性的高分子多糖质, 叫透明质酸酶. 它们可以水解结缔组织中的透明质酸, 使其失去粘性, 导致松弛, 易于病原微生物扩散蔓延 溶纤维蛋白酶 ( 又称链球菌激酶 ):A 群链球菌和葡萄球菌能产生这种酶, 能将凝固的纤维蛋白迅速溶解, 解除病原微生物的局限状态, 有利于病原微生物向组织深部蔓延扩散 卵磷脂酶 : 魏氏梭菌能产生分解细胞的卵磷脂酶, 使细胞坏死或红细胞溶解 与侵袭力有关的酶类 -2 ( 选讲 ) 胶原酶 : 魏氏梭菌能产生一种蛋白质分解酶, 它能水解动物肌肉中网状结缔组织, 使肌肉软化 崩解 坏死 此酶有利于病原微生物的侵袭作用 DNA 酶 : 细胞裂解后可析出 DNA,DNA 能使渗出液黏稠, 使病原微生物活动受限 而 DNA 酶能使 DNA 溶解, 从而有利于细菌扩散 凝血浆酶 : 金黄色葡萄球菌能产生凝血浆酶, 使血浆凝固, 产生纤维性的网状结构, 从而保护细菌免受吞噬

4 (2)) 毒素通过毒性作用危害宿主, 或刺激机体发生变态反应, 间接地对宿主造成损伤 细菌的毒素主要有外毒素和内毒素两种 外毒素特征 : 蛋白质 毒性作用强 选择性强 理化稳定性差 抗原性强 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 外毒素 exotoxin 细菌 破伤风梭菌 肉毒梭菌 细菌 白喉棒状杆菌 细菌 外毒素 痉挛毒素 疾病 破伤风 肉毒毒素肉毒中毒 外毒素 白喉毒素 外毒素 疾病 白喉 疾病 神经毒素作用机制 封闭抑制性神经元 阻止乙酰胆碱释放 细胞毒素作用机制 抑制蛋白质合成 肠毒素作用机制 症状和体征 骨骼肌强直性痉挛 肌肉松驰性麻痹 症状和体征 肾上腺出血 心肌损伤 外周神经麻痹 症状和体征 霍乱弧菌肠毒素霍乱激活肠粘膜腺苷环化酶, 腹泻 呕吐增高细胞内 camp 水平产毒型大肠肠毒素腹泻呕吐 腹泻埃希菌金葡菌肠毒素食物中毒刺激呕吐中枢呕吐 腹泻 外毒素 ( 极毒抗原 ) 脱毒 % 甲醛 外毒素抗原性 类毒素 ( 无毒抗原 ) 免疫动物 抗毒素 ( 抗毒抗体 ) 破伤风梭菌引起的肌肉痉挛 霍乱 白喉 类毒素 (toxoid( toxoid): 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 抗毒素 (antitoxin( antitoxin): 外毒素刺激机体产生的中和抗体 脂多糖 LPS O 抗原决定簇 寡糖重复单位 核心多糖 内毒素 endotoxin 脂质 A 外膜 主要毒性成份 内毒素的生物学作用 : 发热反应 白细胞反应 内毒素血症与内毒性休克内毒性休克 弥漫性血管内凝血 败血症的皮肤表现

5 外毒素与内毒素的对比 区别外毒素内毒素 来源 存在部位 G + 菌与部分 G - 分泌到菌外, 少数是崩解释出 G - 菌 细胞壁组分, 菌裂解后释出 化学 蛋白质 脂多糖 成分 稳定性 60~80 80,30 分钟 160,2~4 小时 作用方式 毒性作用 抗原性 与受体结合 强, 对组织器官有选择性, 引起特殊临床表现 强, 刺激机体产生抗毒素 ; 脱毒形成类毒素 刺激细胞分泌细胞因子 血管活性物质 较弱, 引起发热 白细胞增多 微循环障碍 休克 DIC 等 弱, 抗体作用弱 (3) 细菌毒力的测定 最小致死量 (MLD): 能使特定的试验动物于感染后, 在一定时限内发生死亡的最小微生物量和毒素量 半数致死量 (LD 50 ): 在一定时限内能使半数动物于感 染后发生死亡所用之活微生物量或毒素量 最小感染量 (MID): 是病原微生物对实验对象引起感 染的最小剂量 半数感染量 (ID 50 ): 是病原微生物对半数实验对象发生 感染的剂量 (4) 改变细菌毒力的方法 毒力增强的方法 : 连续通过易感动物, 可使病原微生物 的毒力增强 ; 有的细菌与其它微生物共生或被温和噬菌体感染也可增强毒力 毒力减弱的方法 : 病原菌的毒力可自发地或人为地减弱 人工减弱病原菌的毒力, 在疫苗制造上有重要意义 常用的方法有 : 将病原微生物连续通过非易感动物 ; 在较高温度下培养 ; 在含有特殊化学物质的培养基中培养 此外, 在含有特殊抗血清 特异噬菌体或抗生素的培养基中培养, 甚至长期进行一般的人工继代培养, 也都能使病原菌的毒力减弱 2 细菌侵入机体的数量及门户 (1) 细菌侵入的数量 由于正常机体对外来细菌的侵入具有一定的天然免疫力, 因此, 细菌引起疾病除需要有一定的毒力外, 还要有一定的数量 (2) 细菌侵入的门户 具有一定毒力和数量的病原菌, 还要有适当的门户侵入, 才能引起疾病, 如消化道 呼吸道和生殖道黏膜及皮肤都可成为细菌侵入的门户 细菌引起感染的数量与其毒力成反比 毒力愈强, 引起感染所需菌量愈少 ; 反之则需要量大 如毒力强的鼠疫耶尔森菌, 数个细菌侵入即可引起鼠疫 ; 而毒力弱的沙门菌, 常需摄入数亿个菌才能引起急性肠胃炎 各种细菌通过特定的侵入门户, 才能到达特定器官和细胞引起感染 一般一种致病菌只有一种侵入门户, 如破伤风梭菌及其芽胞, 必须侵入缺氧的深部创口才能引起破伤风 ; 志贺菌须经口侵入肠道才能繁殖引起痢疾 一些病原菌可有多种侵入门户, 如结核分枝杆菌可经呼吸 消化道 皮肤创伤等多个门户侵入机体引起感染 感染 ( 传播 ) 的具体方式 途径方式疾病举例 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 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

6 不感染 隐性感染 潜伏感染 显性感染 带菌状态 ( 三 ) 细菌感染类型 毒血症 ( n 急性感染 n 慢性感染 亚临床感染无明显的病变和临床症状 n 局部感染 n 全身感染 1. 健康带菌者 2. 感染痊愈体内存在对外排菌 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 白喉 破伤风 菌血症 (bacteremia( bacteremia) 病原菌由原发部位侵入血流, 但未在血中大量繁殖, 到达其它部位, 再繁殖致病 伤寒早期菌血症 败血症 (septicemia( septicemia) 细菌侵入血流后并在血中大量繁殖, 产生毒性产物, 造成机体严重损伤和全身中毒症状者 脓毒血症 (pyemia( pyemia) 化脓性细菌入血, 在其中繁殖, 又播散至其他许多组织或器官, 引起转移性化脓病灶肝脓肿 肾脓肿 内毒素血症 (endotoxemia( endotoxemia) 全身感染( 四 ) 宿主的免疫力 免疫 (immunity): 生物体能够辩认自我与非自我, 对非我做出反应以保持自身稳定的功能 传统的免疫概念 : 机体抵抗病原微生物的能力, 即抗传染免疫 非特异免疫机体的一般生理防卫功能, 是在种系发育过程中形成的, 由先天遗传而来, 防卫任何外界异物对机体的侵入而不需要特殊的刺激或诱导 主要包括生理屏障 细胞因素和体液因素等 非特异免疫的组成 : 免疫 非特异免疫 特异免疫 生理屏障 : 皮肤 粘膜 分泌液 共生菌群体液因素 : 补体系统 溶菌酶 干扰素细胞因素 : 吞噬细胞 自然杀伤细胞炎症反应 : 免疫的综合作用等 1 生理屏障 (1) 皮肤与粘膜 : 皮肤 : 扁平细胞粘膜 : 单层柱状上皮细胞 1 机械的阻挡和排除作用 : 健康机体的外表面覆盖着连续完整的皮肤和粘膜结构, 其外面的角质层是坚韧的, 不可渗透的, 组成了阻挡微生物入侵的有效屏障 机体的机械方式如纤毛运动 咳嗽和喷嚏排除异物 2 分泌液中所含化学物质有局部抗菌作用 : 各种分泌液中的杀菌成分 ; 呼吸道 消化道 泌尿生殖道表面粘膜所分泌的粘液的化学 性屏障作用 眼泪 唾液和尿液的清洗作用 ; 汗腺 : 乳酸皮脂腺 : 脂肪酸呼吸道 : 粘液 - 纤毛机制口腔 : 唾液 溶菌酶 抗体胃肠 : 胃酸 肠液 胆汁尿道 : 尿液冲刷阴道 : 乳酸杆菌产酸

7 3 共生菌群人的体表和与外界相通的腔道中存在大量正常菌群, 通过在表面部位竞争必要的营养物, 或者产生如大肠杆菌素 酸类 脂类等抑制物, 而抑制多数具有疾病潜能的细菌或真菌生长 胎盘屏障 基蜕膜 胎儿绒毛膜滋养层细胞阻挡微生物 大分子物质 (2) 血脑屏障 : 其显微结构包括无孔或少孔的内皮细胞 连续的基底膜和有疏松连结的星形胶质细胞血管周足组成的断续膜, 控制血浆各种溶质选择性的通透, 把有害物质拒之脑组织之外, 使它不能逸出脑毛细血管 2 体液因素补体系统 干扰素 溶菌酶等 (1) 补体系统 非特异性的血清蛋白, 主要由肝细胞和巨噬细胞产生 常以无活性形式存在于正常血清和体液中 补体激活 : 可以被任何的抗原 - 抗体复合物激活, 由无活性形 式转变为活性形式 ( 对病原体具有杀灭作用 ) 生物学功能 : 溶解和杀伤细胞 ; 趋化作用 ; 免疫粘附作用 ; 中和病毒 ; 过敏毒素 ( 促进炎症 ) 作用 (2) 干扰素 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 具有广谱抗病毒的功能 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 (3) 溶菌酶 不耐热的碱性蛋白, 来源于吞噬细胞并可分泌到血清及各种分泌液中, 能水解 G+ 胞壁肽聚糖而使细胞裂解 3 细胞因素 主要是指体内的各种吞噬细胞吞噬病原体及其它各种异物的能力 吞噬细胞的种类 : 多形核白细胞和单核细胞吞噬细胞的功能 : 吞噬细胞具有吞噬入侵的病原微生物等颗粒的能力

8 多形核白细胞 : 存在于血液和骨髓中, 含大量溶菌酶, 以嗜中性粒细胞最重要 巨噬细胞 : 存在于血液 淋巴核多种组织中的大型单核细胞具有吞噬作用 杀菌作用 抗原递呈作用 免疫调节作用 抗癌作用 4 炎症反应炎症是机体受到有害刺激 ( 包括各种理化因素, 但以病原微生物感染为主 ) 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, 其作用于清除有害异物 修复受伤组织, 保持自身稳定性 内 外源性热原物质作用于下丘脑导致发热 ( 发烧 ) 死亡白细胞与破坏裂解的靶细胞共同酿成脓液 ( 化脓 ) 红 肿 痛 热和功能障碍是炎症的五大特征 ( 炎症 ) 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, 进一步抑制病原 菌的生长 ; 适度的体温升高可以加速免疫反应的进程 ; 特异免疫 特点 : 针对性强 不能遗传 可因再次接触抗原而增加 分类 : 细胞免疫 体液免疫

9 抗原 (Ag) 与 B 细胞结合, 诱导 B 细胞释放抗体 记忆 B 细胞形态较小 寿命较长, 一年以上 结合并激活 T 细胞 浆细胞形态较大, 寿命较短 ( 小于一周 ) 记忆 T 细胞 活化的 T 杀伤细胞 特异性免疫 抗体

10 感染途径 呼吸道 消化道 眼及泌尿生殖道 破损皮肤 血液 人类病毒的感染途径 传播方式与媒介 空气 飞沫 痰 唾液 正粘病毒 ( 流感病毒 ) 副粘病 或皮屑 毒, 鼻病毒 水痘病毒和腺病毒 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 接触 ( 直接或间接 ) HIV HSV-1 HSV-2 CMV 游泳池 性接触 HPV 腺病毒及肠道病毒 70 型等 吸血昆虫 狂犬 输血 注射 器官移植 病毒种类 脑炎病毒 狂犬病病毒等 HIV HBV HCV CMV ( 二 ) 病毒的传播途径 局部感染 local infection 病毒侵入机体后, 只在入侵部位感染细胞 全身感染 systemic infection 从入侵部位经血流或神经系统向全身到达远离入侵部位播散 经胎盘或产道 宫内 分娩产道 哺乳 风疹病毒 HIV HBV CMV 进入机体血液系 -> 病毒血症 (viremia( viremia) ( 三 ) 病毒的致病机制 病毒致病作用表现在宿主细胞和机体宿主细胞和机体两个水平 细胞病变效应 (CPE( CPE) 急性病毒感染时细胞和宿主的反应 正常细胞病毒感染细胞体外组织培养时, 病毒感染的细胞可见到细胞变圆 聚集 融合 裂解或脱落等现象 包涵体 (inclusion( body) 病毒在增殖的过程 中, 常使寄主细胞内形成一种蛋白质性质的病变结构, 一般是由完整的病毒颗粒或尚未装配的病毒亚基聚集而成 ; 少数则是宿主细胞对病毒感染的反应产物, 不含病毒粒子 细胞浆或细胞核内出现光镜下可见的斑块状结构 病毒感染对机体的致病作用 对组织器官的亲嗜性与损伤 免疫病理损伤 体液免疫病理作用 细胞免疫病理作用 病毒对免疫系统的致病作用 病毒感染引起免疫抑制 病毒对免疫活性细胞的杀伤 病毒感染引起自身免疫病

11 真菌的感染与致病机制 真菌感染的来源 内源性感染 平时寄居在机体上的真菌, 是正常菌群的组成部分, 只有在机体免疫力低下时起感染 外源性感染 多为生存于自然界而正常机体内不存在的真菌, 常经呼吸道吸入或接触等方式自体外侵入机体引起感染 浅部真菌感染 真菌感染类型 主要为皮肤丝状菌, 侵犯皮肤 毛发 指甲等角化组织引起癣症, 又称癣菌 深部真菌感染 经呼吸道或伤口侵入播散到全身任何器官 致病性强, 引起慢性肉芽肿 溃疡和坏死等 条件致病性真菌感染 机会致病性真菌, 常感染免疫功能低下 菌群失调等特殊状态患者 真菌的致病机制 局部机械刺激和炎性反应 损害免疫细胞 真菌变态反应性 真菌毒素 真菌性中毒 肿瘤 体癣分离出的红色毛癣菌 白色念珠菌, 通常存在于正常人口腔, 上呼吸道, 肠道及阴道, 一般在正常机体中数量少, 不引起疾病, 当机体免疫功能或一般防御力下降或正常菌群相互制约作用失调, 则大量繁殖并改变生长形式 ( 芽生菌丝相 ) 侵入细胞引起疾病 曲霉菌, 为条件致病性真菌 曲霉菌病原发的常局限于耳 眼睛与肺部, 继发的见于肿瘤 结核等病人最多见的肺曲霉菌病主要表现为慢性气喘, 局限性浸润性损害, 或形成肉芽肿样的真菌球, 伴有组织坏死与脓肿 体内感染的白念珠菌 白念珠引起的口腔炎症 曲霉 曲霉感染的肺切面图

12 小结 细菌的毒力, 包括侵袭性酶和毒素 ; 内 外毒素的主要区别 病毒侵入机体的方式与传播途径 病毒感染类型 真菌感染的类型与致病机制 4.2 各类微生物致病实例 1. 结核病 - 结核杆菌 一 细菌致病 痨病 - 内经 中 虚劳之症 - 白色瘟疫 结核病存在已有 5000 年历史了, 石器时代的人骨化石上就有脊柱结核 据世卫组织 2003 年统计, 全球 53 亿人口中, 有 17 亿人已受结核病感染, 每年新增 800 万, 其中 95% 分布在发展中国家 我国是世界上结核病负担最严重的 22 个国家之一 艾滋病并发结核病 死亡伙伴 HIV 阳性病人感染结核菌后, 结核病发病率较 HIV 阴性者高 30 倍 一般认为, 一个 HIV 阴性者感染结核菌后, 在他一生中有 10% 的机会发生结核病 ;HIV 阳性者, 一年中就有 10% 发病 我国香港 年, 共发现 HIV 阳性者 1542 例, 其中艾滋病 500 例, 并发结核病者 109 例, 占 21.8% 我国台湾省 年发现 HIV 感染者 309 例, 并发结核病者 77 例, 占 24.9% 1) 内源性复燃 :HIV 感染可导致体内原已稳定的潜在陈旧性结核病灶, 重新活跃起来, 发生继发性结核病 2) 外源性再感染 : 艾滋病病人由于机体免疫力低, 易出现耐多药结核病暴发流行及再感染结核菌, 并很快发病和恶化 3) 原发感染 : 多发生在结核病疫情甚低的国家和地区, HIV 感染者可发生原发性结核病 2. 鼠疫 1346 年, 西征的蒙古军队包围黑海港口城市克法, 把患鼠疫死亡的死尸用投石机射入城内, 城里鼠疫由此开始流行 城里的居民热那亚人逃离此城, 鼠疫也跟随他们传播到西西里, 随后又传播到欧洲大陆 在短短 5 年内, 第一波的鼠疫就导致了欧洲 1/3 到 1/2 的人口死亡 在随后的 300 多年间, 鼠疫在欧洲仍反复爆发, 直到 17 世纪末 18 世纪初才平息 黑死病 - 鼠疫 - 鼠疫耶尔森杆菌 人类历史上最早的一次使用 生物武器 间接促使了东罗马帝国的崩溃 传染源主要是鼠类和啮齿动物 感染后越冬到翌春发病, 再感染幼鼠, 形成鼠的自然疫源的和鼠疫耶尔森菌种延续 人类感染的途径主要有三个 : 一是动物和人间鼠疫的传播, 鼠蚤叮咬是主要传播途径, 也可通破损的皮肤伤口侵入人体 二是皮肤传播, 少数可因直接接触病人的痰液 脓液或病兽的皮 血 肉经破损的皮肤和黏膜受染 三是呼吸道飞沫传播, 肺鼠疫耶尔森菌可借飞沫构成传播, 造成人间鼠疫的大流行

13 二 病毒致病 The SARS outbreak of 2003 According to the World Health Organization (WHO), a total of 8,098 people worldwide became sick with SARS during the 2003 outbreak. Of these, 774 died. The SARS Coronavirus: 中国 6 月下旬以来发生 128 起聚集性甲型流感病例 北京科兴获准生产 另 9 家企业完成甲感疫苗的临床试验, 正申报注册 一种急性出血性传染病, 病死率高达 50% 到 90%, 通过接触病人的血液或其他体液, 经皮肤 呼吸道或结膜而感染, 潜伏期为 5 至 1 4 天 禽流感席卷韩日越三国世界卫生组织 1 月 14 日警告说, 禽流感已经开始席卷亚洲部分地区, 并且导致越南至少 3 人死亡, 它对亚洲的威胁可能比非典更严重 1878 年, 意大利禽流感, 首次爆发 : 危害最大, 经济损失最严重的禽流感 (H5N5):1983 年美国滨州等地区, 直接损失 6000 多万美元, 间接经济损失估计达 3.49 亿美元,1997 年 5 月, 香港禽流感, 直接损失达 8000 万港币 2003 年 3 月, 荷兰禽流感, 波及最广的爆发, 荷兰南部海尔德兰省 800 个农场已经受到禽流感的影响, 已蔓延到比利时与德国边境附近 三 真菌致病 发热 咳嗽 气短 胸闷 无力, 到晚期会出现心慌 水肿和肺组织纤维化等心衰体征, 甚至导致心力衰竭而死亡 蘑菇孢子肺 心理的恐慌 4.3 微生物疾病防治 抗生素的使用

14 抗生素定义 抗生素是某些细菌 放线菌和真菌等微生物的次级代谢产 物, 在低浓度下对各种病原性微生物具有杀灭或抑制作用的物 图中央是青霉菌, 周围是致病细菌 距青霉素最远的细菌个大 色浓, 活力十足 ; 距青霉菌较近的细菌个较小 色较浅, 活力较差 ; 而最接近青霉菌的细菌个最小 色发白, 显然已经死亡 质 抗生素是某些细菌 放线菌和真菌等微生物的次级代谢产物, 或用化学方法合成的相同结构或结构修饰物, 在低浓度下对各种病原性微生物或肿瘤细胞具有强有力杀灭 抑制或其他药理作用的药物 从感染部位彻底清除细菌 抗生素的作用 治愈病人 减少耐药菌的选择性 案例 2006 年 3 月, 北京一知名医院收治了一名普通的咳嗽患者, 尽管医生使用多类型抗生素, 仍没能挽回年轻的生命 细菌培养发现, 病人体内感染的病菌对各种抗生素均耐药 患者每天在单位食堂吃饭, 顾虑单位食堂不干净, 可能会有一些细菌在里面, 所以每次吃完饭都要吃两粒抗生素 减少病人个体携带耐药菌数 减少耐药菌的传播 思考 :1 谁应当为他的死亡负责? 2 为什么没有人指导他合理使用抗生素? 3 他服用的抗生素是从哪里获得的? 规范的给药方式意味着足够的抗生素治疗 敏感菌 耐药菌 规范的给药方式 -- 足量抗生素治疗的结果 T>MIC>40-50% 细菌学清除 细菌学治愈 : 97% 临床治愈 临床感染的症状与体症迅速消退 防止耐药菌的传播 不规范的给药方式意味着不足量抗生素治疗 敏感菌 耐药菌 不规范的给药方式 -- 不足量抗生素治疗的结果 T>MIC<30-40% 耐药菌持续存在并繁殖 细菌学治疗失败 : 63% 临床治愈 临床的症状与体症消退缓慢 临床治疗失败的危险性 增加临床并发症的危险 耐药菌的产生 耐药菌的传播 临床显效不等于细菌学治愈

15 合理使用抗生素 合理使用抗生素的临床药理概念为安全有效使用抗生素, 即在安全的前提下确保有效, 这就是合理使用抗生素的基本原则 首先要掌握抗生素的抗菌谱根据致病菌的敏感度选择抗生素根据感染疾患的规律及其严重程度选择抗生素, 重症深部感染选择抗菌作用强, 血与组织浓度均较高的抗生素根据抗菌药物的药动学特点选择抗生素严格掌握适应症 抗生素使用理想目标 1. 有效控制感染, 达到最佳疗效 ; 2. 有效预防和减少抗生素的毒副作用 ; 3. 剂量和疗程合理, 防止产生耐药菌株 ; 4. 避免导致病人体内正常菌群失调 ; 5. 选药 给药途径 给药方式合理 国内外抗生素使用现状 WHO 推荐 : 抗生素医院使用率为 30% 美英等发达国家医院 : 使用率 22%-25% 中国卫生部要求抗生素使用在 50% 以内 近五年我国医院中抗生素使用率均保持在 67%-82% 之间, 抗生素类药物的费用占全部药费的 40% 左右 在使用抗生素人群中,1/3 以上根本不需要用抗生素, 约 50% 以上并未起到作用 我国抗生素使用现状 医生处方中抗生素所占比例 : 城区感冒患者 占 70% 农村感冒患者 占 85-92% 抗生素抑菌与杀菌联合使用城区感冒患者使用 2 种抗生素占 51% 联合使用中不正确占 22% 农村感冒患者使用 2 种抗生素占 42% 联合使用中不正确的占 72-84% 某医院 01 年 6 月 27 日医院感染横断面调查 当天住院病人 例使用抗菌药物 使用率 39.5% 使用药物 605 种次 药物分类 药物种次 (%) 青霉素类 61(10.08) 头孢菌素类 286(47.27) 碳青霉烯类 5(0.83) 单环类 0 头霉素类 0 氨基糖甙类 33(5.45) 大环内酯类 8(1.32) 四环素类 0 氯霉素 0 林可霉素类 33(5.45) 多肽类 12(1.98) 磷霉素 4(0.66) 氟喹诺酮类 79(13.06) 磺胺类 甲硝唑 44(7.27) 抗结核药 31(5.12) 抗真菌药 9(1.49)

16 Bid=q12h Tid=q8h 医护人员认知不足 : 各种药物的特性 规范用药的重要性 青霉素 400 万 u,bid 青霉素 200 万 u,q6h 凯福隆 2.0g, Bid 凯福隆 2.0g, q8h 头孢拉定 6.0g, qd/3.0,bid 头孢拉定 2.0g, q6h 西力欣 1.5g, Bid/3.0g, qd 西力欣 1.5g, q8h 如果医生完全规范给药, 实际上有阻力 : 造成护士的工作量增加 门急诊的病人顺应性差 一天一剂使用的药物 --- 方便, 有效, 经济 抗生素不合理使用 细菌耐药性 数据表明 : 上世纪五六十年代青霉素一次剂量是 2 万 ~4 万单位, 现在需用几十万 几百万单位 葡萄球菌 肠道革兰氏阳性杆菌 结核杆菌 痢疾杆菌之所以长久地肆虐人类, 就是耐药性不断增强的结果 环丙沙星 20 年前开始在临床上应用, 当时副作用小 疗效好, 现在几乎对 60% 以上的病人失去作用 抗生素使用中的误区 误区 1: 抗生素 = 消炎药 ( 细菌 / 病毒 / 无菌性炎症 ) 误区 2: 抗生素可预防感染 误区 3: 广谱抗生素优于窄谱抗生素 误区 4: 新的抗生素比老的好, 贵的抗生素比便宜的好 误区 5: 使用抗生素种类越多, 越能有效控制感染 误区 6: 感冒就用抗生素 误区 7: 发烧就用抗生素 什么是超级细菌? 泛指临床上出现的多重耐药菌, 对绝大多数抗生素不再敏感的细菌 年, 英国媒体爆出 : 南亚发现新型超级病菌 NDM-1( 新德里金属 -β- 内酰胺酶 1 ), 抗药性极强可全球蔓延 NDM-1 超級細菌感染示意圖

17 显微镜下的超级细菌 超级细菌 蔓延多国致人死亡或造成全球性灾难 在印度 巴基斯坦等南亚国家出现的一种 超级病菌 (NDM_1), 对几乎所有的抗生素都有耐药性, 有专家称, 这种新型细菌变种基因有可能在全球蔓延 超級細菌襲日恐進逼台灣全球已奪 6 命僅 2 抗生素能擋 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 ( 简称 MRSA),MRSA 极其常见, 可引起皮肤 肺部 血液和关节的感染 MRSA 的耐药性发展非常迅速 1959 年西方科学家用一种半合成青霉素 ( 即甲氯西林 ) 杀死耐药的金黄色葡萄球菌之后仅隔两年在英国就出现了耐甲氯西林金黄色葡萄球菌 日本昨證實出現第一起感染 NDM-1 超級細菌病例, 使得這種最早於前年出現在南亞印度和巴基斯坦等國的細菌, 至少已攻陷全球 16 個國家或地區, 逐步朝台灣逼近 全球至少有 200 人感染 NDM-1 超級細菌, 其中 6 人死亡 資料來源 : 綜合外電替加环素和黏菌素 上世纪 80 年代后期,MRSA 已经成为全球发生率最高的医院内感染病原菌之一 ( 也被列为世界三大最难解决的感染性疾病首位 ), 在全球范围内目前被证实对 MRSA 还有效的只有万古霉素

18 4.3.2 疫苗的使用 疫苗 发展中国家, 死亡总人数的 30%~50% 死于传染病 ; 发达国家, 传染病死亡人数仅占死亡总人数的 4%~8%, 主要得益于疫苗的广泛应用 一 概述 二 灭活疫苗 三 减毒活疫苗 四 亚单位疫苗 一 概述 1 疫苗的概念 人工免疫 : 有计划 有目的地给人体 接种抗原, 或输入抗体或免疫细胞, 使机 体获得某种特异性抵抗力, 从而达到预防 或治疗某种疾病的目的 一 概述 人工主动免疫和人工被动免疫的比较 人工主动免疫 人工被动免疫 输入物质抗原 ( 疫苗 ) 抗体或致敏淋巴细胞 诱导时间慢 (1~4 周 ) 快 ( 立刻发挥作用 ) 维持时间长 ( 数月 ~ 数年 ) 短 (2~3 周 ) 用途主要用于预防治疗或应急预防 疫苗 : 用于人工主动免疫的生物制品 一 概述 疫苗 : 刺激机体免疫系统对某种病原微生 物处于高度戒备状态 - 时刻准备着! 一 概述 2 理想疫苗的标准 安全 : 无致病性和接种后异常反应 有效 : 可诱导产生可靠的保护性免疫 实用 : 易于接种 保存和运输, 价廉

19 3 疫苗的发展历史 1 古典疫苗时期 : 牛痘苗 狂犬病疫苗 2 培养疫苗时期 : 脊髓灰质炎疫苗 卡 介苗 3 基因工程疫苗时期 : 乙型肝炎基因工程疫苗 人类使用各种疫苗的时间表 开始使用年份 可预防疾病 疫苗类型 1772 天花 天花活病毒 1798 天花 自然减毒牛痘苗 1885 狂犬 减毒活病毒和死病毒 1896 伤寒 灭活全菌体 1896 霍乱 灭活全菌体 1897 鼠疫 灭活全菌体 1923 白喉 粗制福尔马林类毒素 1927 结核病 卡介苗 1955 小儿麻痹症 灭活疫苗 1963 麻疹 减毒活疫苗 1981 乙型肝炎 灭活血浆功 1991 甲型肝炎 减毒活苗和死疫苗 美国疫苗使用前后的传染病死亡人数比较 传染病 最高死亡人数 1997 年死亡人数 死亡降低百分数 白喉 (1921) 麻疹 (1941) 腮腺炎 (1968) 百日咳 (1934) 小儿麻痹症 21269(1952) 风疹 57686(1969) 破伤风 1560(1923) 流感嗜血杆菌 20000(1984) 乙肝疫苗 26611(1985) 免疫预防的巨大贡献 WHO 评论在生命科学还没有一个领域对人类健康作出如此重大的贡献 : 一些重要传染病得到控制或消灭 改变了人类的疾病谱我国 :50 年代初到现在平均寿命由 35 岁达到了 73 岁 延长了人类的平均寿命 1974 年 WHO 在全球发起了 EPI, 经 35 年的不懈的努力全球的婴儿免疫接种的覆盖率已经达到了 80% 以上 EPI 计划包括 : 世界卫生组织的扩大免疫措施 (Expend Program Immunization EPI) 卡介苗 白 百 破 麻疹 脊髓灰质炎 乙肝 黄热病 流感嗜血杆菌 1990 年世界儿童会议上提出 20 世纪末麻疹发病率和死亡率分别降到 90% 和 95%, 基本消灭新生儿破伤风和小儿麻痹症, 2000 年中国宣布消灭脊髓灰质炎 美国儿童免疫接种计划 疫苗 出生 1 月 2 月 4 月 6 月 12 月 15 月 18 月 月 2-3 岁 4-6 岁 乙肝 1 HepB HepB HepB HepB 轮状 2 Rota Rota Rota 白喉 破伤风 百日咳 3 DTaP DTaP DTaP DTaP DTaP b 型流感嗜血杆菌 4 Hib Hib Hib Hib Hib PCV 肺炎 5 PCV PCV PCV PCV PPV 脊灰灭活疫苗 IPV IPV IPV IPV 流感 6 Influenza( 每年 ) 麻疹 风疹 腮腺炎 7 MMR MMR 水痘 8 Varicella Varicella 甲肝 9 HepA(2 剂 ) HepA 脑膜炎 10 MPSV4

20 我国儿童计划免疫接种程序 乙肝疫苗 卡介苗 脊灰疫苗 百白破疫苗 麻疹疫苗 乙型肝炎 结核病 脊髓灰质炎 百日咳 白喉 破伤风 麻疹 甲型肝炎 流行性脑脊髓膜炎 流行性乙型脑炎 风疹 流行性腮腺炎 流行性出血热 炭疽和钩端螺旋体病 老的传染病时有起伏 : big three: 爱滋 结核 疟疾 新的传染病不断出现 * 平均每年在动物发现 2-3 种新的病毒性疾病 : 疯牛病 疯狗病 疯羊病 疯猪病 * 近 20 年出现了 15 种没法治疗的新的病毒性疾病 *1970 年以来新发展的传染病有 20 多种, 如 1977 年的肺炎军团菌 1983 年幽门螺杆菌和艾滋病毒 1988 年的丙型肝炎 2003 年的 SARS 等 传染病的威胁仍然巨大当今世界上每年有 1700 万人死于传染病其中 2/3 是因为无疫苗可用 1/3 是因为疫苗本身的质量或接种等原因造成 我国乙肝 2 亿 AIDS:1999 国家公布 50 万, 2010 将达 1000 万? 面临的问题 二 灭活疫苗 二 灭活疫苗 灭活疫苗 (inactivated vaccine): 又称死疫苗, 是用化学或物理的方法, 将具有感染性的完整的病原微生物杀死, 使其失去传染性而保留抗原性而成 百日咳 乙型脑炎 流行性脑脊髓膜炎 狂犬病 伤寒 钩体病 甲型肝炎 鼠疫 流感 脊髓灰质炎 (salk) 等疫苗 优点 : 易于制备 ; 免疫原性稳定 性高 ; 储存及运输方便 ; 易于制备多价 疫苗 ; 疫苗安全性高 缺点 : 免疫力维持时间短, 需要 多次重复接种 ; 主要诱发体液免疫, 不 能产生细胞免疫或黏膜免疫应答 ; 接种 剂量较大, 不良反应 ; 需要严格灭活 SARS 疫苗研究 1 国内全病毒灭活疫苗所用的 SARS 毒株 均为原始毒力很强的毒株, 其研发 检定和将 来的生产都必须需在 P3 级条件下进行, 不能适 应规模化生产 二 灭活疫苗 2 尚无有效的动物模型,SARS 流行爆 发具有不确定性, 各种疫苗的安全性和有效 性的临床前验证较困难 三 减毒活疫苗 减毒活疫苗 (live-attenuated vaccine): 用人工 诱变或从自然界筛选出的毒力高度降低或无毒 的活的病原微生物制成的疫苗 可模拟自然发 生隐性感染, 诱发理想的免疫应答而又不产生 临床症状 结核病 脊髓灰质炎 (Sabin) 麻疹 乙型脑炎 甲型肝炎 风疹疫苗 腮腺炎等疫苗

21 三 减毒活疫苗 三 减毒活疫苗 优点 : 能诱发全面 稳定 持久的体 液 细胞和粘膜免疫应答 ; 一般只须接种一 次 ; 可采用口服 喷鼻或气雾途径免疫 缺点 : 有效期短和热稳定性差, 运输 保存条件要求较高 ; 回复突变危险 ; 使用范 围相对窄 基因缺失活疫苗 (gene deleted live vaccine): 采用分子生物学技术, 去除与毒力 或毒力相关基因片段, 使病原微生物毒力减低或丧失 用缺失突变毒株制成的疫苗 与自然突变株 ( 多为点突变毒株 ) 相比, 基因缺失活疫苗具有突变性状明确 稳 定 不易发生毒力返祖的优点 对于某些抗原性弱 易发生免疫逃避的病 原体, 常规疫苗往往难以获得有效的免疫应答 及保护性 四 亚单位疫苗 一些免疫保护机制不清, 可能诱导免疫病 理反应, 有潜在致肿瘤作用的病毒, 以及不易 培养的病原体, 则难以用传统方法生产疫苗 四 亚单位疫苗 亚单位疫苗 (subunit vaccine): 不含病原 体核酸, 选用能诱发宿主产生中和抗体的微生 物蛋白或表面抗原而制成的疫苗 白喉类毒素 破伤风类毒素 流感嗜血杆菌荚膜多糖 脑膜炎球菌荚膜多糖 流感病毒血凝素和神经氨酸酶 乙型肝炎 HBsAg( 基因工程疫苗 ) 人乳头瘤病毒 四 亚单位疫苗 四 亚单位疫苗 优点 : 除去了病原体中与诱发保护性免疫 无关或有害成分, 只保留有效的免疫原成分, 因而免疫作用明显增强而稳定, 可靠性提高, 对机体引起的不良反应小 缺点 : 需要选用佐剂 ; 不能诱发细胞免疫 和黏膜免疫 将病原体中能诱导保护性免疫应答的目的 抗原编码基因克隆后, 插入适当的原核或真核 表达载体质粒 ; 基因重组亚单位疫苗 (genetic engineering subunit vaccine) 再将重组质粒导入细菌 酵母菌或哺乳动 物细胞中高效表达目的基因 ; 分离 提取 纯化目的蛋白目的蛋白而制成

22 四 亚单位疫苗 基因工程疫苗发展的重点 1 不能或难以培养的病原体 ; 2 有潜在致癌性或免疫病理作用的病原体 ; 3 传统疫苗效果差或不良反应大的病原体 ; 4 能简化免疫程序 降低成本的多价疫苗 五 疑似预防接种异常反应 (AEFI) 疫苗本身因素 毒株 纯度与均匀度 生产工艺 附加物 污染外源性因子 制造中的差错 疫苗使用因素 接种对象不当 禁忌证掌握不严 接种部位 途径不正确 接种剂量和次数过多 误用与剂型不符的疫苗或稀释液 疫苗运输或储存不当, 使用时未检查或使用中未摇匀 受种个体因素 健康状况 过敏性体质 免疫功能不全 精神因素 其他因素 接种时间 药物影响 其他 不安全注射 疫苗毒株 ( 疫苗本身因素 ) 生物学特性 : 毒力 毒性 菌体蛋白和代谢产物等 百日咳 伤寒 流感 脑膜炎疫苗 : 含内毒素, 致热 血压下降 WBC 增高 百日咳疫苗 : 内毒素具有组胺致敏因子 (HSF), 促淋巴细胞增多因子 (LPF) 不耐热毒素(HLT) 胰岛激活蛋白 (IAP) 等致敏 低血糖 ; 可发生神经系统合并症 活疫苗仍保持一定的残余毒力, 接种后常引起人工轻度感染过程 麻疹疫苗 : 发热和轻型皮疹 (5-10%) 风疹疫苗 : 致畸 关节炎 胎儿 GRS 流感全病毒疫苗 : 发热和轻度类似流感症状 腮腺炎疫苗 : 腮腺炎样疾患 脑膜炎 (Urabe 株 ) BCG: 淋巴结炎 疫苗纯度与均匀度 纯度 早期的抗血清 类毒素含有较多的非特异性蛋白抗原成份, 反应 ( 特别是过敏反应 ) 较多, 改为纯化精制品后, 反应大为减少, 症状减轻 无细胞百日咳 乙肝基因工程 伤寒 Vi 流脑 A 或 A+C 钩体外膜 Hib 荚膜多糖 (PRP) 肺炎 23 荚膜多糖等抗原 均匀度 有些疫苗在生产上由于操作不当, 可能影响制品的均匀度 在生产卡介苗过程中, 如果菌团研磨不均匀, 含菌数多少不一, 均匀度较差, 接种后的局部反应 淋巴结肿大或化脓比例也随之增多 130 疫苗生产工艺 疫苗的生产工艺经过了不断改进和完善的过程 脑组织疫苗 ( 碱性蛋白 ) 羊脑组织培养的山浦氏狂犬病疫苗, 含有羊脑组织, 可能发生神经麻痹, 引起变态反应性脑脊髓炎等严重反应 地鼠肾原代细胞组织培养的狂犬病疫苗, 神经系统反应极为罕见 培养液中的小牛血清 营养素 动物蛋白 抗生素等也可能是过敏原 鸡胚培养疫苗 ( 卵蛋白 ): 麻疹 腮腺炎和流感等疫苗 组织培养疫苗 ( 小牛血清, 细胞碎片 ) 用于控制污染的新霉素 青霉素 庆大霉素 链霉素等 疫苗附加物 防腐剂 苯酚 ( 石炭酸 ): 与菌体蛋白结合不牢固而容易析出, 注射后刺激中枢神经系统, 引起胃肠道痉挛而发生呕吐 腹痛 腹泻等症状 硫柳汞 : 引起迟发型变态反应 ; 高剂量有神经毒性 稳定剂 明胶 : 牛源明胶 : 速发型 (IgE 抗体 ) 和非速发型过敏反应 ( 细胞免疫 ) 病毒性活疫苗 ( 麻疹 水痘 乙脑等 ): 全身性荨麻疹 血管性水肿, 喉头水肿 喘鸣 过敏性体克等过敏反应 山梨醇 牛奶 糖 佐剂 ( 吸附剂 ) 氢氧化铝 : 增加人体 IgE 抗体的产生, 增加人体致敏程度 ; 局部注射后的疼痛和触痛 浓度高或未摇匀, 刺激结缔组织增生. 每人次剂量不超过 0.5mg 其他佐剂 : 油包水佐剂 ( 弗氏不完全佐剂 花生油 ) 亲脂性化合物 ( 皂素 ) 脂质体 ( 胆固醇 + 磷脂 ) 细菌 ( 结核菌 百日咳菌 ) 包壁酰二肽 (MDP)( 结杆菌活性成分或合成 ) 悬浮剂 : 水 盐 杀菌剂 : 甲醛 β- 丙内脂 其他 : 培养基中残留蛋白 抗生素等 血液原料的潜在危险 ( 白蛋白 )

23 疫苗污染外源性因子 疫苗生产所用的原料如动物器官 组织 动物血清 酶制剂等, 可能带有野病毒株 支原体和其他潜在的致病因子等 脊灰病毒采用猴肾细胞培养, 而猴病毒大都作为潜在因子存在于猴体 动物血清可能含有噬菌体, 可侵噬细菌产生毒素, 还可能导致人体细胞的改变 不允许动物细胞污染外源因子 ( 潜在病毒 ) 用 SPF 鸡 ( 鸭 ) 胚细胞制备疫苗 (MV, 狂苗 ) 猪明胶取代牛明胶 ( 疯牛病 ) 残留小牛血清不得超过 50ng/ 剂 疫苗制造中的差错 疫苗在灭活过程中未将病原体杀死, 接种到人体后将引起严重的事故 狂犬病活病毒接种事故 中国布氏菌疫苗减毒不全接种事故 美国脊灰疫苗灭活不全接种事故 毒性逆转, 某些类毒素制剂存在微量毒性逆转现象 毒力返祖, 活疫苗理论上存在毒力返祖 污染杂菌和致病菌 动物血清噬菌体含量不能超过 20PFU/ml 接种对象不当 ( 疫苗使用因素 ) 不同疫苗有不同的接种对象, 对象选择不当, 容易导致反应的发生 成人或较大年龄儿童一般不主张注射儿童用的吸附白喉疫苗, 除非锡克试验证明无白喉免疫力 ; 或用成人型白喉疫苗予以注射, 否则可能发生较重反应 百日咳仅 6 岁以下儿童接种, 以防发生异常反应 年老体弱或重度衰弱的人, 不主张接种各种疫苗, 否则易发生晕厥, 或因接种反应引起其他原有疾病发生 135

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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