指定教課書 : 醫用微生物學, 第六版 Medical Microbiology, 6 th 原著 : Murray et al. 編譯 : 商惠芳等 th ed ed. 1
陳怡原 mchen@mail.cgu.edu.tw Microbiology Oct 9, 2012 Ch. 8: 滅菌 消毒與消毒與抗菌 Ch. 18: 細菌致病機轉 Ch. 19: 細菌性疾病的實驗室診斷 Ch. 20: 抗菌劑 2
Ch. 8 滅菌 消毒與消毒與防腐 Sterilization, Disinfection and Antisepsis 3
滅菌 Sterilization 常用名辭定義 達到完全無菌 ( 或任何生命 ) 之狀況 消毒 Disinfection 抑制 移除或殺死可致病之微生物, 但孢子及其他具抵抗性之微生物仍能存活 可依殺菌程度不同而分類 : 高度消毒劑用於無法以一般滅菌方式處理之物品 ; 中度消毒劑用於清除表面之微生物 ; 低度消毒劑多用於非精密儀器 使用時效果會因使用消毒劑的濃度 使用時間長短及溫度而異 防腐 Antisepsis 利用化學劑將存於皮膚表面或其他組織之微生物抑制或移除, 但孢子仍能存活 優碘 : 用於人體組織可達抑菌或殺菌效果之化學物品 4
控制細菌生長的方法 物理除菌法 : 加熱法 ( 分乾熱及濕熱法 ) 放射線法 ( 分離子射線及非離子射線 ) 機械式移除 (mechanical removal): 過濾法 化學除菌劑 : 界面活性劑 醛 ( 氧化乙烯 甲醛及戊二醛 ) 氧化劑( 包含鹵素 ) 酚類及其衍生物 四級胺化合物 醇類化合物 5
物理除菌法 1: 加熱滅菌法 濕熱法 : 利用水份加熱以高溫破壞核酸, 造成蛋白質變性並破壞細胞膜 對多種微生物有殺菌效應, 殺菌效果較乾熱法佳 1. 高壓蒸氣滅菌法 2. 巴斯德消毒法 3. 煮沸法 4. 流動蒸氣法 乾熱法 : 以空氣傳熱使細胞脫水, 引起細胞內物質氧化及蛋白質變性 殺菌效果較不佳, 需較高溫及長時間 1. 乾熱滅菌法 2. 焚燒法 6
濕熱法 : 高壓蒸氣滅菌法 高壓蒸氣滅菌法 (Autoclave): 在高壓下, 水蒸氣可保持在沸騰點以上 可有效除去孢子 (spore) 一般殺菌條件 : 在 121 0 C, 15 磅壓力下需 15 20 分鐘 7
高壓滅菌鍋 8
濕熱法 : 巴斯德消毒法 pasteurization 消毒溫度控制在沸點以下以保持食品品味 巴斯德消毒法可減少整體微生物之含量, 以提高產品壽命, 但並不能完全滅菌 多用於不耐熱之食品如牛奶 果汁及其他飲料 9
煮沸法 : 其它濕熱法 100 o C,15 30 minutes 多用於耐熱之器具, 但不能殺滅細菌及黴菌之孢子 流動蒸氣 : 80 100 o C, 每日 30 minutes, 持續 3 天多用於無法用高壓蒸氣滅菌法滅菌之物質如石蠟, 含油脂醫療成份之物質, 醣類發酵培養基 10
乾熱法 1. 乾熱滅菌法 適用於玻璃製品 金屬類 細胞 : 80 100 o C,1 小時 孢子 : 150 180180 o C,2 4 小時 2. 焚燒法 適用於具感染性之廢棄物 11
物理除菌法 2: 放射線法 Radiation ultraviolet (UV) radiation ( 非離子化射線 ) 能量較低, 無法穿透, 故只用於表面殺菌 UV light 造成 DNA 結構改變 (thymidine dimer), 進而導致細菌死亡 ionizing radiation ( 離子化射線 ): γ,χ 穿透力強 破壞 DNA 結構因而導致細菌死亡 可殺死內孢子但對病毒的殺傷力有限 可用在不耐熱之物品如抗生素 食物 塑膠製品等 12
物理除菌法 3: 過濾法 ( 用於不耐熱之物質 ) nylon membrane with bacterial removal rating of 0.2 µm 13
化學滅菌法 : 破壞細胞膜 蛋白質及核酸結構 界面活性劑 : 降低細菌與環境交界之張力 醇類化合物 : 溶解細胞膜及細胞壁的脂質並造成蛋白質變性 酚類及其衍生物 : 溶解細胞膜並造成蛋白質變性 氧化劑 : 鹵素 ( 優碘是其一 ) 過氧化氫 高錳酸鉀 染劑 烴基化劑 : 甲醛 戊醯醛 氧化乙烯 ( 無色氣體 ) 重金屬 14
影響滅菌與消毒的因素 1. 時間 2. 濃度 3. ph 值 4. 溫度 5. 微生物的本質 6. 外界物質 7. 微生物之生理狀態 15
醇類化合物 (Alcohols) 可殺細菌及真菌但無法抑制孢子 只對部分病毒有效 造成蛋白質變性, 溶解細胞膜及細胞壁的脂質 16
酚類及其衍生物 (Phenolics Phenolics) 實驗室及醫院常用之消毒劑, 藥性長 溶解細胞膜及細胞壁的脂質並造成蛋白質變性 可殺結核桿菌, 對有機物有效 有氣味, 可引起皮膚不適, 不宜長期使用 17
以不可逆的方式與蛋白質結合, 導致蛋白質的 alkylation l 並可破壞 DNA 結構 18
10/02/2012 Review Questions 1. 何謂滅菌 消毒及防腐? 請各列舉一方法來完成以上三目的 那一種滅菌法可以達到完全無菌? 2. 請簡述 UV radiation 的殺菌原理 3. 請列舉革蘭氏陽性及陰性菌細胞結構的差異 4. 請列舉外毒素及內毒素的相同及相異處 5. 甚麼是 AB 毒素? 6. 何謂柯霍氏假說? 此假說可否用於證實所有感染原與疾病的關係? 為什麼? 7. 甚麼是院內感染? 目前最常見的院內感染原有哪些? 8. 請簡述 Dapsone 磺胺劑及萬古黴素的作用機轉 9. 金黃葡萄球菌抗 methicilline 的機轉為何? 10. 引起細菌性咽喉炎的病原菌為何? 19
Ch. 18 細菌的致病機轉 Mechanisms of Bacterial Pathogenesis 20
感染的定義 寄主物進入宿主體內或體表, 兩者產生關係的過程 寄生物與宿主的關係 : 共棲 當共棲過程產生衝突疾病便會發生 互利共生 片利共生 寄生 21
常用名辭定義 毒力因子 : 細菌在人體造成感染及傷害組織之分子 ; 如莢膜 外毒素及代謝產物 正常菌叢 : 位於人體內且多不會引發感染之細菌 致病菌 : 在宿主內繁殖時會引起發炎反應或組織損傷之細菌 伺機性致病菌 : 可造成機會性感染之細菌 ( 多發生於病人有其他感染時 ) 22
柯霍氏假說 1. 該微生物必須存在每一個案中 2. 能從患者分離出該微生物, 並進行培養 3. 將培養出來的微生物注入另一易感宿主, 可造成相同的疾病 4. 可從此宿主分離出相同的微生物 23
微生物的入侵 微生物入侵的部位 皮膚 口咽部 呼吸道 腸胃道 泌尿生殖道 宿主的天然防預 : 皮膚含的油脂 ( 脂肪酸 ) 呼吸道之黏膜及纖毛 腸胃道的胃酸 膽汁和其他酵素 泌尿道之尿液 口咽部之唾液 溶菌酶 分泌的 IgA 均具保護功能 24
微生物的入侵 微生物入侵宿主途徑的類型 1. 吞食 : 如沙門氏菌屬 志賀菌屬等 2. 吸入 : 如分枝桿菌 博德氏菌等 3. 經由動物咬傷或表面傷口進入宿主 : 如破傷風桿菌 鼠疫 狂犬病 皮膚正常菌種也可因傷口或導管進入體內造成感染 4. 經由節肢動物叮咬進入宿主 : 如登革熱 日本腦炎 5. 性交 : 如淋病雙球菌 梅毒螺旋體 砂眼披衣菌 25
細菌毒力機轉 群聚 (colonization) 黏附 (adherence) 及侵入 (invasion) 多數病毒感染及部分細菌感染是利用微生物之特殊沾合器與宿主細胞受器結合, 如金黃葡萄球菌之 LTA A 族鏈球菌之 M 蛋白質 淋病雙球菌的纖毛 (fimbriae) 部分腸內細菌可利用侵染素蛋白質 (invasin) 與宿主細胞結合, 進而刺激宿主細胞進行吞嗜動作 致病機轉 (pathogenesis) : 細菌的代謝產物 外毒素 ( 包括超級抗原 ) 分解酵素 毒性蛋白質 內毒素及免疫病理 ( 過度發炎反應 ) 逃避寄主防禦機制 抗藥性 26
超級抗原的作用機轉 27
細菌的致病機轉 : 破壞組織 細菌的代謝產物如發酵所產生的酸 氣體及其他副產品 細菌所產生的分解酵素 : 包括磷脂酶 c( 破壞細胞膜 ) 膠原蛋白酶 玻尿酸酶 蛋白酶 脂酶等 細菌所產生的毒素 : 包含細菌可直接傷害宿主組織的細菌體結構成分 ( 如細胞壁 ) 或可激發具摧毀作用的蛋白質 ( 如金黃葡萄球菌腸毒素 肉毒桿菌素等 ) 28
細菌的致病機轉 : 內毒素及其 他細胞結構 革蘭氏陽性菌的胜肽聚糖及其分解物 胞壁酸 (TA) 及脂質胞壁酸 (LTA) 等成份會刺激發熱反應 革蘭氏陽性菌的脂多醣體 (LPS) 是強力的急性期與發炎期反應促進剤 LPS 的脂質 A 具內毒素活性 革蘭氏陰性細胞壁 革蘭氏陽性細胞壁 LPS 酯台口酸 / 台口酸 Teichoic acid 29
細菌的致病機轉 : 外毒素 溶細胞酵素 (cytolytic y enzymes) A B 毒素 : 包含 A 及 B 二部份, 其中 B 負責與細胞表面的受器結合而 A 部份具抑制細胞功能的活性 超級抗原 : 可不具專一性地活化 T 細胞, 造成大量細胞激素分泌, 引發類似自體免疫反應 也可刺激 T 細胞, 使具 T 細胞專一性受器之 T 細胞凋亡, 進而失去免疫反應 30
A B 毒素 : 白喉外毒素的功能 31
A B 毒素 : 破傷風及肉毒桿菌神 經外毒素的功能 注意 : 二者均為神經毒素, 但作用模式完全不同 32
33
細菌的致病機轉 : 免疫病理 因感染後的發炎反應及過量的免疫反應所造成之症狀 由內毒素引發之敗血 結核桿菌感染所引發之肉芽腫 A 族鏈球菌 M 蛋白質所引發之風濕性熱 34
微生物逃避宿主防禦的機轉 35
宿主的防禦機制與微生物的反應 非特異性之防禦 : 宿主的防禦機制 1. 機械性障礙 : 皮膚的脂肪酸與溶菌酶, 細胞的分泌物, 宿主的細胞膜 2. 吞噬作用 : 吞噬細胞, 補體, 干擾素, 乳鐵蛋白, 轉鐵蛋白 具特異性之防禦 : 免疫系統 : B 細胞,T 細胞 36
院內感染與防治 定義 : 在住院期間所得之感染 院內感染的來源 37
院內感染種類 泌尿道感染 下呼吸道感染 外傷口感染 眼耳鼻喉及口腔感染 血液感染 腸胃道感染 皮膚感染 其他部位感染 最常見的院內感染病菌 金黃葡萄球菌 綠膿桿菌 大腸桿菌 白色念珠菌 院內感染的防治措施 洗手 隔離 38
10/02/2012 Review Questions 1. 何謂滅菌 消毒及防腐? 請各列舉一方法來完成以上三目的 那一種滅菌法可以達到完全無菌? 2. 請簡述 UV radiation 的殺菌原理 3. 請列舉革蘭氏陽性及陰性菌細胞結構的差異 4. 請列舉外毒素及內毒素的相同及相異處 5. 甚麼是 AB 毒素? 6. 何謂柯霍氏假說? 此假說可否用於證實所有感染原與疾病的關係? 為什麼? 7. 甚麼是院內感染? 目前最常見的院內感染原有哪些? 8. 請簡述 Dapsone 磺胺劑及萬古黴素的作用機轉 9. 金黃葡萄球菌抗 methicilline 的機轉為何? 10. 引起細菌性咽喉炎的病原菌為何? 39
Ch. 19 細菌性疾病的實驗室診斷 Laboratory Diagnosis of Bacterial Diseases 40
常用名辭定義 菌血症 (bacteremia): 血液中分離出細菌 黴菌血症 (fungemia): 血液中分離出黴菌 敗血症 (septicemia): 可由菌血症及黴菌血症引起 ; 又分為連續性敗血 (continuous septicemia) 及週期性敗血 (intermittent septicemia) 41
A. 檢體收集注意事項 : 檢體的收集與處理 1. 有效分離活體 : 避免環境中其他微生物及病人黏膜表層之正常菌叢 2. 最適宜的輸送及培養方法 B. 檢體的採取和保存方法 1. 血液培養 腦脊髓液及其它正常時無菌的體液 2. 上 下呼吸道檢體尿液培養 3. 眼 耳 4. 尿液 5. 傷口及膿分泌物 6. 糞便 7. 生殖道檢體 42
細菌檢測及鑑定 鏡檢 抗原檢測 檢定特定細菌核酸 培養 檢測抗細菌抗體 ( 血清學檢測 ) 抗菌感受性試驗 液體培養基稀釋測驗 瓊脂擴散試驗 其他詳見第 20 章 43
瓊脂擴散試驗 1 此菌對測試之四種藥物具不同的敏感度, 其中藥物 1 及 3 抑菌效果好於 4 2 及 4 3 2 利用具梯度之抗生素紙錠同時測定最小抑制濃度 MIC: minimal inhibitory concentration 44
液體培養基稀釋試驗 觀察測試細菌在連續稀釋之抗生素中生長程度得知最小抑制濃度 45
上呼吸道常見之細菌 I. 常見咽喉感染病原 A 族鏈球菌 : 最常見咽喉感染病原 白喉桿菌 百日咳桿菌 淋病雙球菌 披衣菌 肺炎黴漿菌 II. 其他呼吸道常見之病原 金黃葡萄球菌 肺炎鏈球菌 流行性感冒嗜血桿菌 腸道細菌科 假單孢菌屬 46
Ch. 20 抗細菌藥物 Antibacterial Agents 47
常用名辭定義 抗菌範圍 (Antibacterial spectrum) 廣效性 (Broad spectrum) 的抗生素可抑制多種革蘭氏陰性及陽性細菌 ; 窄效性 (Narrow spectrum) 的抗生素則只針對幾種細菌 最小殺菌濃度 (Minimum bactericidal concentrations) 殺死 99.9% 標準濃度細菌所需最低抗生素濃度 抗生素相乘作用 (Synergism) 兩種藥物合併使用時有增強效應, 較兩種藥物分開更具殺菌活性 抗生素拮抗作用 (Antagonism) 兩種藥物合併使用時互相干擾, 總體活性較任何單一藥物殺菌活性低 48
抗生素的基本作用位置 49
抗生素相乘作用 (Synergism) PABA+Pteridine Dihydropteroic acid Dihydropteroate synthetase inhibited by sulfisoxazole Dihydrofolic acid Dihydrofolate reductase inhibited by trimethoprim Tetrahydrofolic acid 50
抗生素之臨床應用 作用於細菌之抗菌機轉 抑制細菌細胞壁合成 : β 內醯胺 萬古黴素 頭孢黴素抑制細菌蛋白質 : 胺基糖苷類 紅黴素 抑制核酸合成 :Quinolone, Rifampin, Metronidazole 抑制葉酸新陳代謝 : 磺胺類藥物 Dapsone 作用於黴菌之抗菌機轉 作用於細胞膜作用於核酸合成干擾黴菌分裂 51
抑制葉酸新陳代謝 磺胺藥與 PABA 結構相似, 故可用來干擾細菌 PABA 之攝取進而抑制核苷酸及胺基酸的合成 52
微生物呈現抗藥性的方式 1. 改變對藥物之通透性 2. 有效排除藥物至細胞外 3. 產生酵素破壞藥物活性 : 例如金黃葡萄球菌之青黴素酶 4. 改變藥物作用標的物之結構 : 例如金黃葡萄球菌之 meca 5. 產生不同之酵素較不受藥物影響但不影響代謝 53
微生物的抗藥性產生機制 1. 非遺傳性來源 2. 遺傳性來源 i. 突變及篩選 ii. 藉由轉形 (transformation ), 轉導 (transduction) 或接合 (conjugation) 造成抗藥基因的移轉 54
預防抗藥性之方法 避免濫用 選擇適當抗生素 按時服藥 55
10/02/2012 Review Questions 1. 何謂滅菌 消毒及防腐? 請各列舉一方法來完成以上三目的 那一種滅菌法可以達到完全無菌? 2. 請簡述離子化射線的殺菌原理 3. 請列舉革蘭氏陽性及陰性菌細胞結構的差異 4. 請列舉外毒素及內毒素的相同及相異處 5. 甚麼是 AB 毒素? 6. 何謂柯霍氏假說? 此假說可否用於證實所有感染原與疾病的關係? 為什麼? 7. 甚麼是院內感染? 目前最常見的院內感染原有哪些? 8. 請簡述 Dapsone 磺胺劑及萬古黴素的作用機轉 9. 金黃葡萄球菌抗 methicilline 的機轉為何? 10. 引起細菌性咽喉炎的病原菌為何? 56