第一章 细菌的形态与结构(Morphology and Structure of Bacteria)
【教学目标和要求】
- 掌握细菌的大小(测量单位)与形态。
- 掌握细菌细胞壁的功能、主要成分、G⁺菌与G⁻菌细胞壁的不同点及其医学意义。
- 掌握细菌L型的概念及其医学意义。
- 掌握细菌的特殊结构及其在医学上的意义。
- 了解细菌胞膜及胞质内与医学有关的重要结构与功能,掌握中介体的功能。
【具体教学内容】
第一节 细菌的大小与形态
一、细菌的大小
细菌的测量单位以微米(μm) 为单位。
二、细菌的基本形态
细菌的基本形态分为三种:球形、杆形、螺形。
第二节 细菌的结构
细菌的结构分为基本结构和特殊结构两大类。基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质及核质等,是所有细菌共有的结构;特殊结构包括荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞等,仅某些细菌具有。
一、细菌的基本结构
(一)细胞壁(Cell Wall)
1. 细胞壁的主要成分——肽聚糖(Peptidoglycan)
- 肽聚糖是细菌细胞壁的主要成分,是G⁺菌和G⁻菌细胞壁的共同成分。
- 肽聚糖仅存在于原核微生物中,是真核细胞所没有的成分。
2. G⁺菌与G⁻菌细胞壁的不同点
| 比较项目 | G⁺菌细胞壁 | G⁻菌细胞壁 |
|---|---|---|
| 肽聚糖含量 | 含量高,结构致密 | 含量低,结构疏松 |
| 特殊成分 | 磷壁酸(Teichoic acid):包括壁磷壁酸和膜磷壁酸(脂磷壁酸,LTA),是G⁺菌的主要表面抗原,与致病性(黏附)有关;蛋白质:如葡萄球菌A蛋白(SPA)、链球菌M蛋白 | 外膜(Outer membrane):位于肽聚糖外层,包含脂多糖(LPS)、脂质双层(含外膜蛋白OMP)、脂蛋白;周质间隙(Periplasmic space) |
| 脂多糖(LPS) | 无 | 有,即内毒素(Endotoxin),由三部分组成:①脂质A(Lipid A)——无种属/属特异性,具毒性效应;②核心多糖(Core polysaccharide)——属特异性;③特异性多糖(Specific polysaccharide)——种特异性,即O抗原;尚有脂寡糖(LOS) |
3. 细胞壁的功能
- 维持固有形态,抵抗低渗环境;
- 物质交换;
- 致病性;
- 耐药性(抗生素作用的靶点);
- 静电性质;
- 血清型分类等其他功能。
4. 细菌L型(Bacterial L-Form)——细胞壁缺陷型
- 概念:细菌在特定条件下(如抗生素、溶菌酶等作用下)细胞壁合成受阻,形成的细胞壁缺陷型细菌。
- 生物学特性:
- 形态:高度多形性(高度多形性),在固体培养基上形成**"荷包蛋样"菌落**(fried egg colony),可回复(reversion)为原菌;
- 培养基:需高渗环境维持生存;
- 致病性:可引起慢性感染,对某些抗生素耐药。
- 医学意义:与慢性感染、抗生素耐药密切相关,临床分离培养时需注意高渗培养基的使用。
(二)细胞膜(Cell Membrane)
- 细菌细胞膜类似于真核微生物,由磷脂双分子层和蛋白质组成。
- 不含有胆固醇(与真核细胞膜的区别)。
细胞膜的功能
- 将分子主动转运进入细胞内;
- 通过氧化磷酸化产生能量;
- 生物合成;
- 分泌酶和毒素;
- 参与细胞分裂。
与医学有关的重要结构
- 蛋白质分泌系统(Protein secretion system)
- 青霉素结合蛋白(Penicillin-Binding Protein, PBP)——与细菌的代谢、致病性和耐药性密切相关。
中介体(Mesosome)
- 定义:细胞膜向胞质内内陷折叠形成的囊状结构。
- 功能:中介体是横隔(transverse septum) 的起源,参与细胞分裂。
(三)细胞质(Cytoplasm)
细胞质是无定形基质(amorphous matrix),内含核糖体、营养物质颗粒和质粒等。
1. 核糖体(Ribosome)
- 蛋白质合成的场所(site of protein synthesis)。
- 细菌核糖体为70S(由30S小亚基 + 50S大亚基组成),含rRNA和蛋白质。
- 抗生素作用的靶点(如氨基糖苷类、四环素等作用于核糖体)。
2. 质粒(Plasmid)
- 染色体外遗传物质(extra-chromosomal genetic material),为闭合环状双链DNA或线性双链DNA。
- 可独立于细菌染色体复制。
- 携带遗传信息,控制细菌的某些功能:
- F质粒(F factor) ——编码性菌毛,参与细菌接合;
- R质粒(R factor) ——编码耐药性(drug-resistance)。
3. 胞质颗粒(Cytoplasmic Granules)
- 胞质内的营养物质储存场所(storage sites for nutrients),如异染颗粒等。
(四)核质(Nucleoid / Bacterial Chromosome)
- 无核膜(no nuclear membrane),无核仁(no nucleolus)。
- 遗传物质集中分布于胞质内某一区域,称为核质(nucleoid) 或细菌染色体(bacterial chromosome)。
二、细菌的特殊结构(Special Structures)
(一)荚膜(Capsule)
- 定义:细菌细胞壁外的一层黏液性物质(mucous substance),由多糖或多肽组成。
- 厚度分类:
- > 0.2 μm —— 荚膜(Capsule)
- < 0.2 μm —— 微荚膜(Microcapsule)
- 结构松散 —— 黏液层(Slime layer)
荚膜的医学意义
- 抗吞噬作用(anti-phagocytosis)——抵御宿主吞噬细胞的吞噬;
- 黏附作用(adherence)——有助于细菌定植于宿主细胞表面;
- 保护作用——抵抗补体、溶菌酶的裂解作用及抗菌药物的损伤;
- 用作某些疫苗的免疫原(immunogen);
- 血清型分型的依据(如肺炎球菌荚膜多糖疫苗)。
(二)鞭毛(Flagella)
- 定义:细菌表面长丝状附属物(long filamentous appendage),成分为蛋白质,起源于细胞膜。
鞭毛的功能
- 运动性(motility) ——细菌的主动运动器官;
- 致病性——某些细菌(如霍乱弧菌 Vibrio)通过鞭毛运动增强侵袭力;
- 分类与鉴定——根据鞭毛的数量、位置和抗原性(H抗原) 进行细菌的鉴定和分类。
(三)菌毛(Pili)
- 定义:细菌表面毛发状细丝(hairlike filaments),比鞭毛更短、更直,起源于细胞膜。
- 分布:大多数G⁻菌具有菌毛,少数G⁺菌也有。
菌毛的分类与功能
| 类型 | 数量 | 功能 |
|---|---|---|
| 普通菌毛(Common pili) | 100~200根/细胞 | 黏附(adhesion)——介导细菌与宿主细胞表面特异性受体的结合,与致病性密切相关 |
| 性菌毛(Sex pili) | 1~4根/细胞 | 接合时转移遗传物质(DNA)——由F质粒(F factor) 编码,参与细菌接合(conjugation) |
(四)芽胞(Spore)
- 定义:某些细菌在不利环境下,在菌体内形成的休眠体,对不良环境有极强的抵抗力。
芽胞的医学意义
- 高度抵抗力——对热、干燥、辐射、化学消毒剂、营养缺乏等具有很强的抵抗力;
- 灭菌指标——杀灭芽胞是判断灭菌效果的金标准(如高压蒸汽灭菌的监测指标);
- 外源性感染来源——芽胞在环境中长期存活,是外源性感染的来源(如破伤风梭菌、产气荚膜梭菌等)。
【教学和学习建议】
- 比较G⁺菌与G⁻菌细胞壁的不同点及意义,重点掌握肽聚糖含量和特殊成分(磷壁酸 vs 外膜/LPS)的差异及其临床意义。
- 看图形象记忆细菌的大小(μm)和三种基本形态(球形、杆形、螺形)。
- 联系临床记忆细菌L型:细胞壁缺陷 → 多形性、"荷包蛋样"菌落 → 高渗培养 → 慢性感染、耐药。
- 掌握中介体的概念(细胞膜内陷折叠)和功能(参与细胞分裂,横隔起源),联系青霉素结合蛋白(PBP)与耐药性的关系。
- 将特殊结构(荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞)与医学意义关联记忆(如荚膜抗吞噬、鞭毛运动/H抗原、菌毛黏附/接合、芽胞耐热/灭菌指标)。
【教学/考核难点重点】
重点
- 细菌的大小测量单位(μm)与三种基本形态(球形、杆形、螺形)。
- 细菌细胞壁的功能、主要成分(肽聚糖),G⁺菌与G⁻菌细胞壁的不同点:
- G⁺菌:肽聚糖含量高,含磷壁酸(表面抗原、黏附相关)
- G⁻菌:肽聚糖含量低,含外膜(含LPS/内毒素:脂质A + 核心多糖 + O抗原)
- 细菌L型的概念(细胞壁缺陷型)及医学意义(多形性、"荷包蛋样"菌落、高渗培养、慢性感染、耐药)。
- 细菌特殊结构的名称及医学意义:
- 荚膜:抗吞噬
- 鞭毛:运动、H抗原、鉴定
- 菌毛:普通菌毛→黏附/致病;性菌毛→接合/F质粒
- 芽胞:高度耐热、灭菌指标、外源性感染来源
- 中介体的功能:细胞膜内陷折叠,参与细胞分裂(横隔起源)。
难点
- G⁺菌与G⁻菌细胞壁结构的精细差异:肽聚糖含量与排列方式、磷壁酸(G⁺特有)与外膜/LPS(G⁻特有)的结构与功能对应关系。
- 脂多糖(LPS/内毒素)的三层结构:脂质A(毒效应,无种属特异性)、核心多糖(属特异性)、特异性多糖/O抗原(种特异性)的区别与意义。
- 细菌L型的生物学特性:细胞壁缺失后的形态改变(多形性)、培养基要求(高渗)、临床意义(慢性感染、耐药)及其"回复"现象的理解。
- 质粒的遗传学意义:染色体外DNA、独立复制、F因子(性菌毛/接合)与R因子(耐药性)的功能区分。
- 芽胞的医学意义与灭菌指标的关系:芽胞并非细菌繁殖体,而是休眠体,杀灭芽胞是判断灭菌效果的金标准。
第二章 细菌的生理(Bacterial Physiology)
【教学目标和要求】
- 掌握细菌的营养物质。
- 掌握影响细菌生长的因素。
- 掌握根据细菌代谢时对分子氧的需要与否的分类,掌握专性厌氧菌在有氧环境中无法生长繁殖的原因。
- 掌握细菌的繁殖方式。
- 掌握生长曲线4期的特点。
【具体教学内容】
第一节 细菌的理化性状(略讲或自学)
(本节按大纲要求略讲或自学,不作详细展开。)
第二节 细菌的营养与生长繁殖
一、细菌的营养物质
细菌生长繁殖所需的营养物质包括:水、碳源、氮源、无机盐等。
二、影响细菌生长的因素
影响细菌生长的因素主要包括:
- 营养物质——细菌生长繁殖的物质基础;
- pH值——大多数病原菌最适pH为7.2~7.6;
- 温度——大多数病原菌最适温度为37℃;
- 气体条件(氧) ——根据细菌代谢时对分子氧的需要与否进行分类;
- 渗透压——一般培养基的渗透压适合多数细菌生长。
三、细菌对氧的需求分类
根据细菌代谢时对分子氧(O₂) 的需要与否,可将细菌分为以下4类:
| 类型 | 英文 | 特点 | 举例 |
|---|---|---|---|
| 专性需氧菌 | Obligate aerobe | 必须在有氧环境中生长 | 结核分枝杆菌(M.tuberculosis) |
| 微需氧菌 | Microaerophilic bacterium | 在低氧浓度下生长最佳 | 幽门螺杆菌(H.pylori) |
| 兼性厌氧菌 | Facultative anaerobe | 有氧无氧均可生长(大多数病原菌属此类) | 多数病原菌 |
| 专性厌氧菌 | Obligate anaerobe | 在有氧环境中不能生长 | 梭菌属(Clostridium) |
专性厌氧菌在有氧环境中无法生长繁殖的原因
专性厌氧菌缺乏超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(Catalase)和过氧化物酶(Peroxidase),无法清除有氧代谢过程中产生的超氧阴离子(O₂⁻) 和过氧化氢(H₂O₂) 等有毒氧代谢产物,导致细菌损伤甚至死亡。
酶系反应如下:
- SOD:O₂⁻ + 2H⁺ → H₂O₂
- Catalase:H₂O₂ → H₂O + O₂↑
- Peroxidase:R-O-O-R’ → H₂O
四、细菌的繁殖方式
- 繁殖方式:二分裂(Binary fission)——无性繁殖。
- 代时(Generation time):细菌数量倍增所需的时间。大多数细菌代时为20~30分钟;结核分枝杆菌代时较长,为18~24小时。
五、细菌群体生长规律——生长曲线(Growth Curve)
在液体培养基中培养细菌,以活菌数的对数为纵坐标、培养时间为横坐标,可绘制出生长曲线,分为4期:
| 时期 | 英文 | 特点 | 生物学意义 |
|---|---|---|---|
| 迟缓期 | Lag phase | 细菌适应新环境,体积增大,代谢活跃,但不分裂繁殖 | 为后续快速繁殖做准备 |
| 对数期 | Logarithmic (Exponential) phase | 快速繁殖,活菌数呈指数增长,繁殖速率恒定 | 细菌的形态、染色性、生化反应、药物敏感性等生物学性状最典型、最稳定——是进行细菌鉴定和药敏试验的最佳时期 |
| 稳定期 | Stationary phase | 繁殖速率 = 死亡速率,活菌数达到最大值并保持稳定 | 代谢产物(抗生素、外毒素等)大量积累 |
| 衰退期 | Decline phase | 死亡速率 > 繁殖速率,活菌数逐渐减少 | 细菌形态改变,出现退化型 |
六、在固体培养基中的生长——菌落(Colony)
将细菌接种于固体培养基上,单个细菌经分裂繁殖可形成一个肉眼可见的细菌集团,称为菌落(Colony)。不同细菌的菌落大小、形态、颜色、透明度等各有差异,是细菌鉴定和分离纯化的重要依据。
第三节 细菌的新陈代谢
一、细菌的生化反应(Biochemical Reaction)
- 定义:不同细菌具有不同的酶系统,对同一底物的代谢途径和产物不同,通过生化试验检测细菌的代谢产物,用以鉴别不同种类的细菌,称为细菌的生化反应。
- 常用生化反应试验:糖发酵试验、吲哚试验、甲基红试验、V-P试验、枸橼酸盐利用试验、尿素酶试验、硫化氢试验等。
二、细菌合成代谢产物及医学意义
细菌的合成代谢产物及其临床意义如下:
| 合成代谢产物 | 说明 | 医学意义 |
|---|---|---|
| 热原质(Pyrogen) | 细菌合成的一种致热物质,即G⁻菌细胞壁的脂多糖(LPS/内毒素) | 耐高温(121℃加热20分钟不被破坏,需250℃才能灭活);制备和使用静脉注射药物时须严格执行无菌操作,去除热原质 |
| 毒素与侵袭性酶 | 外毒素(Exotoxin)、内毒素(Endotoxin)、侵袭性酶(Invasive enzyme) | 与细菌的致病性密切相关 |
| 色素(Pigment) | ①水溶性色素——如铜绿假单胞菌(P.aeruginosa) 产生的绿色色素;②脂溶性色素——如金黄色葡萄球菌(S.aureus) 产生的金黄色色素 | 可用于细菌鉴别 |
| 抗生素(Antibiotic) | 某些微生物(主要是放线菌和真菌)产生的能抑制或杀灭其他微生物的物质 | 临床抗感染治疗的重要药物来源 |
| 细菌素(Bacteriocin) | 某些细菌产生的蛋白质,能杀死或抑制近缘菌株的生长 | 可用于细菌分型和流行病学调查 |
| 维生素(Vitamin) | 细菌合成的某些维生素 | 可为宿主提供部分维生素来源 |
第四节 细菌的人工培养(实验课介绍)
(本节按大纲要求于实验课中介绍。)
第五节 抑制或杀灭微生物的理化因素
一、基本概念
| 术语 | 英文 | 定义 |
|---|---|---|
| 灭菌 | Sterilization | 杀灭所有微生物(包括病毒、真菌、细菌及细菌芽胞) |
| 消毒 | Disinfection | 杀灭大部分微生物,但不一定能杀灭所有微生物及芽胞;以杀灭病原体为目的 |
| 防腐 | Antisepsis | 抑制微生物的生长和繁殖 |
| 无菌 | Asepsis | 无活的微生物(尤其指无病原体);无菌操作(Aseptic technique) 指防止微生物进入人体或污染物品的操作技术 |
二、物理消毒灭菌法
物理因素主要通过热或辐射杀灭微生物,或通过过滤移除微生物。
(一)热力灭菌法
机制:热力通过使蛋白质变性、损伤细胞膜、断裂DNA等方式杀灭微生物。
| 分类 | 方式 | 条件 | 应用范围 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 干热灭菌法 | 焚烧(Incineration) | 火焰直接焚烧 | 接种环、接种针等 | 彻底灭菌 |
| 干烤(Hot air oven) | 180℃ | 玻璃器皿等耐热物品 | ||
| 湿热灭菌法 | 巴氏消毒法(Pasteurization) | 72℃,15~30秒 | 牛奶、酒类等(不耐高温的液体) | 杀灭病原体,不要求杀灭所有微生物 |
| 煮沸法(Boiling) | 100℃(海平面) | 日常消毒 | 芽胞对煮沸有抵抗力,不能保证灭菌 | |
| 高压蒸气灭菌法(Autoclaving) | 121℃,15~20分钟 | 最常用的灭菌方法 | 可杀灭包括芽胞在内的所有微生物 |
(二)紫外线杀菌(Ultraviolet Light, UV)
- 机制:紫外线照射后,DNA形成胸腺嘧啶二聚体(Thymine dimer),抑制DNA复制,导致细菌死亡或变异。
- 穿透力弱:无法穿透玻璃、纸张等。
- 应用:手术室空气消毒、物体表面消毒。
- 注意事项:紫外线可刺激皮肤和眼睛,使用时注意防护。
(三)滤过除菌法(Filtration)
- 原理:通过物理阻留方式去除液体或空气中的微生物,而非杀灭。
- 应用:适用于不耐热的液体(如静脉注射液、血清、抗生素溶液等)。
- 孔径:0.22 μm 的滤膜可阻留所有细菌及芽胞。
三、化学消毒灭菌法
常用化学消毒剂通过使蛋白质变性、破坏细胞膜、干扰酶系统等机制发挥杀菌作用。不同种类消毒剂的作用机制及应用范围各有不同。
四、影响消毒灭菌效果的因素
影响消毒灭菌效果的因素包括:消毒剂的性质与浓度、微生物的种类与数量、温度、pH值、有机物的存在、接触时间等。
【教学和学习建议】
- 查资料了解专性厌氧菌的临床感染现状(如破伤风梭菌、产气荚膜梭菌等)。
- 查资料了解生化反应试验在细菌鉴定方面的具体应用(如肠道杆菌的鉴定)。
- 查资料了解化学消毒剂的临床应用现状。
【教学/考核难点重点】
重点
- 影响细菌生长的因素:营养物质、pH、温度、气体(氧)、渗透压。
- 细菌对氧的分类:专性需氧菌、微需氧菌、兼性厌氧菌、专性厌氧菌。
- 专性厌氧菌在有氧环境中无法生长繁殖的原因——缺乏SOD、过氧化氢酶、过氧化物酶,无法清除有毒氧代谢产物。
- 细菌的繁殖方式——二分裂,大多数细菌代时20~30分钟。
- 生长曲线4期的特点:迟缓期(适应)、对数期(快速繁殖,生物学性状最典型,药敏试验最佳时期)、稳定期(繁殖=死亡,代谢产物积累)、衰退期(死亡>繁殖)。
- 细菌生化反应的定义及常用试验种类。
- 热原质的定义与医学意义:G⁻菌LPS,耐高温(需250℃灭活),静脉用药需严格无菌操作去除热原质。
- 细菌素的定义与医学意义:某些细菌产生的蛋白质,可杀伤近缘菌株,用于细菌分型。
- 消毒、灭菌、防腐、无菌的基本概念。
- 高压蒸气灭菌法(121℃,15~20分钟)和巴氏消毒法(72℃,15~30秒)的条件及应用。
- 紫外线杀菌的机制(形成胸腺嘧啶二聚体→抑制DNA复制)、特点(穿透力弱)及应用(空气、物体表面消毒)。
- 滤过除菌法的应用(不耐热液体,如血清、抗生素溶液,0.22 μm孔径)。
难点
- 专性厌氧菌缺乏SOD、过氧化氢酶和过氧化物酶的分子机制及其与有氧环境不能生长的关系。
- 热原质的耐热特性(121℃ 20分钟不被破坏,需250℃灭活)及其在临床用药安全中的重要意义。
- 生长曲线各期的实际应用意义,尤其是对数期是进行细菌鉴定和药物敏感性试验的最佳时期。
- 高压蒸气灭菌法与干热灭菌法、煮沸法、巴氏消毒法的适用范围区分。
- 湿热法较干热法优越的原因(湿热穿透力强,蒸汽冷凝时释放潜热,更易使蛋白质凝固变性)。
第三章 噬菌体(Bacteriophage)
【教学目标和要求】
- 掌握噬菌体的定义、形态与结构。
- 掌握毒性噬菌体的定义。
- 了解毒性噬菌体的增殖过程。
- 掌握温和噬菌体、溶原性细菌、前噬菌体的定义。
- 了解温和噬菌体的增殖过程。
【具体教学内容】
第一节 噬菌体的生物学性状
一、噬菌体的定义
噬菌体(Bacteriophage,简称Phage) 是感染细菌、真菌、放线菌等微生物的病毒,具有以下共同特性:
- 结构简单——由核酸(DNA或RNA) 和蛋白质外壳组成;
- 专性活细胞内寄生——必须在活的宿主细胞内才能增殖;
- 严格的宿主特异性——一种噬菌体通常只感染特定种类的细菌。
二、噬菌体的形态与结构
- 观察工具:需用电子显微镜观察。
- 主要形态:
- 蝌蚪形(Tadpole) ——最常见,由头部和尾部组成;头部内含核酸,尾部为蛋白质组成的中空管状结构,尾端有尾丝等吸附器官。
- 微球形(Microsphere)
- 细杆形(Slim rod)
第二节 毒性噬菌体(Virulent Phage)
一、毒性噬菌体的定义
毒性噬菌体(Virulent phage) 是指在宿主菌内增殖复制,最终裂解(Lysis) 宿主菌并释放子代噬菌体的噬菌体。
二、毒性噬菌体的增殖过程
毒性噬菌体的增殖过程分为以下阶段:
- 吸附(Adsorption) ——噬菌体通过尾丝等结构特异性吸附于宿主菌表面的受体。
- 穿入(Penetration/Injection) ——噬菌体将核酸注入宿主菌细胞内,蛋白质外壳留在菌体外。
- 生物合成(Biosynthesis) ——噬菌体DNA利用宿主菌的酶系统和原料,复制噬菌体核酸,并合成噬菌体的蛋白质外壳等结构成分(分为早期感染和晚期感染阶段)。
- 成熟与释放(Maturation & Release) ——噬菌体核酸与蛋白质外壳装配成完整的子代噬菌体颗粒,宿主菌裂解,释放出大量子代噬菌体。
第三节 温和噬菌体(Temperate Phage)
一、温和噬菌体的定义
温和噬菌体(Temperate phage) 是指感染宿主菌后,其核酸整合到宿主菌的染色体DNA中,随宿主菌DNA复制而复制,不裂解宿主菌的噬菌体。
二、温和噬菌体与溶原性
- 前噬菌体(Prophage) :整合于宿主菌染色体DNA中的温和噬菌体核酸。
- 溶原性细菌(Lysogenic bacteria) :染色体中携带前噬菌体的细菌。
- 溶原性噬菌体(Lysogenic phage) :能建立溶原状态的温和噬菌体。
三、温和噬菌体的增殖过程
温和噬菌体感染宿主菌后,可进入以下两种途径之一:
| 途径 | 过程 | 结果 |
|---|---|---|
| 溶原性周期(Lysogenic cycle) | 噬菌体核酸整合至宿主菌染色体 → 作为前噬菌体随宿主菌DNA复制而传代 | 宿主菌不裂解,可持续传代 |
| 裂解性周期(Lytic cycle) | 前噬菌体被诱导 → 脱离宿主菌染色体 → 复制、装配 → 裂解宿主菌 | 释放子代噬菌体 |
在某些条件下(如紫外线、化学诱变剂等),溶原性细菌中的前噬菌体可被诱导,从宿主菌染色体上脱离,进入裂解性周期。
四、噬菌体的应用
- 细菌的鉴定与分型(Identification and typing of bacteria) ——利用噬菌体的宿主特异性进行细菌的鉴定和流行病学分型。
- 分子生物学和遗传学研究的重要工具 ——作为基因克隆载体等。
- 细菌感染的治疗 ——噬菌体疗法(Phage therapy)。
【教学和学习建议】
- 查资料了解噬菌体在细菌鉴定方面的应用。
- 提前预习病毒的复制周期,有助于理解噬菌体的增殖过程。
- 比较温和噬菌体和毒性噬菌体增殖过程的不同(裂解性周期 vs 溶原性周期)。
【教学/考核难点重点】
重点
- 噬菌体的定义——感染细菌的病毒。
- 噬菌体的形态与结构——蝌蚪形(头部+尾部)、微球形、细杆形。
- 毒性噬菌体的定义——感染后在宿主菌内增殖并裂解宿主菌的噬菌体。
- 温和噬菌体的定义——感染后核酸整合于宿主菌染色体DNA中,不裂解宿主菌。
- 溶原性细菌(Lysogenic bacteria) 的定义——携带前噬菌体的细菌。
- 前噬菌体(Prophage) 的定义——整合于宿主菌染色体中的温和噬菌体核酸。
难点
- 毒性噬菌体与温和噬菌体的区别——裂解性周期 vs 溶原性周期。
- 溶原性周期与裂解性周期的转换:前噬菌体在何种条件下被诱导进入裂解性周期。
- 噬菌体严格宿主特异性的分子基础——吸附阶段依赖于宿主菌表面的特异性受体。
- 前噬菌体与宿主菌的关系:前噬菌体随宿主菌DNA复制而复制,不损伤宿主菌,但可赋予宿主菌某些新的生物学性状(如溶原性转换)。
第四章 细菌的遗传与变异(Bacterial Heredity and Variation)
【教学目标和要求】
- 了解细菌染色体的主要性质。
- 掌握质粒的概念及其特征。
- 熟悉插入序列、转座子、整合子的概念。
- 掌握突变的概念。
- 掌握转化、转导、接合、溶原性转换及原生质体融合的概念及机理。
- 掌握F质粒、R质粒的功能。
【具体教学内容】
第一节 细菌基因组
一、细菌变异的现象
细菌变异的表现形式多样,主要包括:
| 变异类型 | 举例 | 说明 |
|---|---|---|
| 形态与结构变异 | 细菌L型(细胞壁缺陷型) | 形态多形性 |
| 菌落变异 | S-R变异(光滑型→粗糙型) | 菌落从光滑型变为粗糙型 |
| 抗原性变异 | 抗原结构发生变化 | 可逃避宿主免疫识别 |
| 毒力变异 | BCG(卡介苗)——牛分枝杆菌经长期传代获得的减毒活疫苗 | 毒力减弱而保留抗原性 |
| 耐药性变异 | 多重耐药性(Multi-drug Resistance, MDR) | 同时对多种药物耐药 |
二、细菌的遗传物质基础
(一)细菌染色体(Bacterial Chromosome / Nucleoid)
- 细菌染色体为环状闭合双链DNA或线性双链DNA,游离存在于胞质内或整合于细胞结构之中。
- 具有自主复制能力,即为一个复制子(Replicon)。
- 赋予宿主菌某些生物学性状。
- 染色体DNA为细菌的必需遗传物质,决定了细菌的基本遗传性状。
(二)质粒(Plasmid)
定义:质粒是细菌染色体外的遗传物质,为闭合环状双链DNA或线性双链DNA,能独立于染色体自主复制。
质粒的特征:
- 自主复制(Autonomous replication) ——质粒是一个复制子(Replicon),可独立于染色体进行复制;
- 赋予宿主菌某些生物学性状——携带的基因可控制细菌的某些功能;
- 非必需(Dispensable) ——质粒的丢失不影响细菌的基本存活;
- 可转移性(Transferable) ——质粒可通过转化、接合、转导等方式在细菌间转移。
质粒的分类:
| 分类方式 | 类型 | 功能 |
|---|---|---|
| 按是否可接合转移 | 接合性质粒(Conjugative plasmid) | 携带接合相关基因,可通过接合方式在细菌间转移(如F质粒、R质粒) |
| 非接合性质粒(Non-conjugative plasmid) | 不能通过接合方式自主转移 | |
| 按编码性状分类 | F质粒(Fertility plasmid, F factor) | 编码性菌毛(Sex pili) ,参与细菌接合(Conjugation) |
| R质粒(Resistance plasmid, R factor) | 编码抗生素耐药性(Drug-resistance) | |
| 毒力质粒(Virulence plasmid, Vi plasmid) | 编码与致病性相关的毒力因子 |
三、细菌基因组中的特殊结构
| 结构 | 英文 | 定义 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 插入序列 | Insertion Sequence(IS) | 细菌基因组中最小的转座元件 | 含有反向末端重复序列(Inverted Repeat, IR) 和转座酶基因(Transposase gene) |
| 转座子 | Transposon(Tn) | 含有IS和其他基因(如耐药基因、毒力基因)的转座元件 | 可携带耐药性、毒力等功能基因,在染色体和质粒之间转移 |
| 整合子 | Integron(In) | 细菌基因组中可捕获和表达外源基因的元件 | 可整合多个耐药基因盒,是细菌多重耐药性产生的重要机制 |
转座元件(Transposable Element) 的共同特点:
- 是可在基因组内不同位置之间移动的DNA片段,称为**“跳跃基因(Jumping genes)”**。
- 通过转座酶(Transposase) 催化,不同于同源重组。
- 可在染色体与质粒之间或质粒与质粒之间转移。
第二节 细菌基因突变(Gene Mutation)
一、突变的概念
基因突变(Gene Mutation) 是指细菌的基因结构发生了改变,导致遗传性状发生稳定、可遗传的变异。
突变的类型:
| 类型 | 特征 | 突变频率 |
|---|---|---|
| 自发突变(Spontaneous mutation) | 自然条件下发生的突变 | 10⁻⁶~10⁻¹⁰(频率极低) |
| 诱导突变(Induced mutation) | 在诱变剂(物理、化学因素)作用下发生的突变 | 10⁻⁴~10⁻⁶(频率较自发突变高) |
第三节 基因的转移和重组(Gene Transfer & Recombination)
定义:遗传物质从供体菌(Donor) 转移至受体菌(Recipient),使受体菌获得供体菌的部分遗传性状,称为基因的转移和重组。
一、基因转移和重组的类型
| 类型 | 英文 | 定义 | 关键特点 |
|---|---|---|---|
| 转化 | Transformation | 受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段,并整合至自身基因组中,获得新的遗传性状 | 需感受态(Competence) 细菌;由Griffith经典实验证明(肺炎链球菌转化实验) |
| 转导 | Transduction | 以噬菌体为媒介,将供体菌的DNA片段转移至受体菌 | 分为普遍性转导和局限性转导 |
| 接合 | Conjugation | 通过供体菌与受体菌直接接触,由性菌毛(Sex pili) 介导的基因转移 | 需F质粒(F factor) 编码性菌毛 |
| 溶原性转换 | Lysogenic Conversion | 温和噬菌体的前噬菌体基因整合至宿主菌染色体后,使宿主菌获得新的遗传性状 | 与转导的本质区别:转导是转移外源DNA片段;溶原性转换是前噬菌体基因表达使宿主菌获得新性状 |
| 原生质体融合 | Protoplast Fusion | 将两种细菌的细胞壁去除(形成原生质体),在促融剂作用下融合,实现两套基因组的重组 | 可实现远缘细菌之间的基因重组 |
二、F质粒与R质粒的功能
| 质粒 | 功能 |
|---|---|
| F质粒(Fertility plasmid, F factor) | 编码性菌毛(Sex pili) ,使细菌成为供体菌(F⁺) ,介导接合(Conjugation) 过程中遗传物质的转移 |
| R质粒(Resistance plasmid, R factor) | 编码抗生素耐药性(Antibiotic resistance) ,可携带对多种抗生素的耐药基因,与细菌多重耐药性(MDR) 密切相关 |
【教学和学习建议】
- 查资料了解质粒在分子生物学中的应用(如基因克隆载体)。
- 着重理解突变发生的分子基础(碱基置换、移码突变等)。
- 通过实例(如肺炎链球菌转化实验)理解转化、转导、接合、溶原性转换的具体过程。
- 结合细菌的变异机制理解细菌耐药的遗传机制(预习第五章内容)。
【教学/考核难点重点】
重点
- 质粒的概念及其特征:染色体外DNA、自主复制(复制子)、非必需、可转移、赋予宿主菌某些生物学性状。
- F质粒的功能:编码性菌毛,介导细菌接合。
- R质粒的功能:编码抗生素耐药性,与多重耐药性(MDR)密切相关。
- 插入序列(IS) 、转座子(Tn) 、整合子(In) 的基本概念。
- 突变的概念——基因结构发生改变,产生稳定、可遗传的变异。
- 转化、转导、接合、溶原性转换的概念及关键媒介/方式。
难点
- 转化、转导、接合、溶原性转换及原生质体融合的机理区分:
- 转化→摄取游离DNA
- 转导→噬菌体介导
- 接合→细菌直接接触(性菌毛)
- 溶原性转换→前噬菌体基因整合后赋予宿主新性状(非DNA片段的主动转移)
- 原生质体融合→去除细胞壁后融合实现两套基因组重组
- 转座子(Tn)与插入序列(IS)的区别:IS仅含IR + 转座酶基因;Tn含IS + 功能基因(如耐药基因、毒力基因)。
- 整合子与多重耐药性(MDR)的关系——整合子可捕获和表达多个耐药基因盒,是细菌多重耐药性产生的重要机制。
- 溶原性转换与转导的区别:转导是噬菌体作为载体将供体菌的DNA片段转移至受体菌;溶原性转换是温和噬菌体前噬菌体基因整合至宿主菌染色体后,其自身基因表达使宿主菌获得新性状。
第五章 细菌的耐药性(Bacterial Drug Resistance)
【教学目标和要求】
- 掌握耐药性的定义。
- 掌握细菌耐药的遗传机制。
- 掌握细菌耐药的生化机制。
【具体教学内容】
第一节 抗菌药物的种类及其作用机制(不讲)
(本节按大纲要求不讲。)
第二节 细菌的耐药机制
一、耐药性的定义
耐药性(Drug Resistance) 是指细菌对抗菌药物的敏感性降低甚至消失,导致药物在常规治疗浓度下不能有效抑制或杀灭该细菌的现象。
二、细菌耐药的遗传机制
细菌耐药性根据来源可分为固有耐药性和获得耐药性两大类。
| 类型 | 英文 | 定义 | 机制 |
|---|---|---|---|
| 固有耐药性 | Intrinsic Resistance | 细菌天然对某些药物不敏感 | ①存在通透屏障(Permeability barrier) ——药物无法有效进入菌体内;②缺乏药物作用靶点(Absence of target) ——菌体内无该药物作用的靶分子 |
| 获得耐药性 | Acquired Resistance | 细菌在接触抗菌药物后,通过遗传变异而产生的耐药性 | ①基因突变(Gene mutation) ——导致单药耐药(Single-drug resistance, SDR);②基因转移(Gene transfer) ——通过R质粒(R plasmid)、转座子(Transposon)、整合子(Integron) 等转移耐药基因,导致多重耐药性(Multi-drug Resistance, MDR) |
三、细菌耐药的生化机制
细菌耐药的生化机制主要包括以下5种:
(一)产生钝化酶(Modified Enzymes),使抗菌药物失活
细菌产生能修饰或降解抗菌药物的酶,使药物失去活性。
典型例子:
- β-内酰胺酶(β-lactamase) :水解青霉素类、头孢菌素类等β-内酰胺类抗生素的β-内酰胺环,使其失活。
(二)药物作用靶位改变(Altered Target)
细菌通过改变抗菌药物作用的靶位点,使药物无法与靶位有效结合。
典型例子:
- 30S核糖体亚基发生蛋白突变 → 链霉素(Streptomycin) 耐药;
- 23S rRNA发生甲基化 → 红霉素(Erythromycin) 耐药;
- 青霉素结合蛋白(PBP) 缺失或结构改变 → 青霉素类、头孢菌素类 耐药。
(三)细胞膜通透性降低和主动外排泵系统增强
- 通透性降低:细菌改变孔蛋白(Porin) 的结构或数量,减少药物进入菌体内的量。
- 主动外排泵系统:细菌通过多重耐药外排泵(Multidrug resistance pump, MDR pump) 将进入菌体内的多种药物主动泵出,降低菌体内药物浓度。
(四)细菌生物被膜(Bacterial Biofilm, BF)
定义:细菌附着于惰性或活性表面,被其自身分泌的细胞外聚合物基质(Extracellular polymeric matrix,含蛋白质、多糖、DNA) 包裹形成的三维结构群落。
临床意义:
- 生物被膜内的细菌对抗菌药物的耐受性显著增强,是导致难治性慢性感染的重要原因之一。
- 常见临床场景:
- 留置导管(Indwelling catheter) 相关感染
- 人工心脏瓣膜相关感染
- 受损心脏瓣膜、阴道组织、牙齿表面等的定植感染(如表皮葡萄球菌生物被膜)
(五)其他机制
包括细菌代谢状态改变、持留菌(Persister)形成等。
四、细菌耐药性的分类
| 类型 | 英文 | 定义 |
|---|---|---|
| 单药耐药 | Single-Drug Resistance(SDR) | 仅对一种抗菌药物耐药 |
| 多重耐药性 | Multi-Drug Resistance(MDR) | 同时对三种或以上结构不同、作用机制不同的抗菌药物耐药 |
| 广泛耐药性 | Extensive Drug Resistance(XDR) | 除多黏菌素和替加环素(G⁻菌)或糖肽类和利奈唑胺(G⁺菌)外,对所有抗菌药物均耐药 |
| 泛耐药性 | Pan-Drug Resistance(PDR) | 对所有抗菌药物均耐药 |
| 交叉耐药性 | Cross Resistance | 细菌对某一种药物耐药后,对结构相似或作用性质相似的其他药物也表现出耐药 |
【教学和学习建议】
- 结合第四章(细菌的遗传与变异)中质粒、转座子、整合子的内容,理解细菌耐药的遗传机制。
- 查资料了解临床上多重耐药菌(MDR) 的感染现状和防控措施。
【教学/考核难点重点】
重点
- 耐药性的定义:细菌对抗菌药物敏感性降低甚至消失。
- 细菌耐药的遗传机制:
- 固有耐药性:天然不敏感(通透屏障、靶点缺失)
- 获得耐药性:基因突变(单药耐药)+ 基因转移(R质粒、转座子、整合子→多重耐药MDR)
- 细菌耐药的生化机制:
- 产生钝化酶(如β-内酰胺酶→水解β-内酰胺环)
- 药物作用靶位改变(如PBP改变→青霉素耐药)
- 膜通透性降低 + 主动外排泵增强
- 细菌生物被膜(Biofilm) 形成
- 其他机制
难点
- R质粒、转座子、整合子在多重耐药性(MDR)产生中的作用:
- R质粒:携带耐药基因,可通过接合在细菌间水平转移
- 转座子(Tn) :携带耐药基因,可在染色体与质粒之间、质粒与质粒之间跳跃转移
- 整合子(In) :可捕获和整合多个耐药基因盒,形成多重耐药基因簇
- 固有耐药性 vs 获得耐药性的区别:天然存在 vs 接触药物后获得的遗传变异。
- 主动外排泵系统导致多重耐药性的机制:可同时泵出多种结构和作用机制不同的药物。
- 细菌生物被膜(Biofilm)的临床意义:
- 生物被膜内细菌对抗菌药物耐受性显著增强(不仅是耐药,涉及代谢状态的改变)
- 与留置导管、人工瓣膜等医疗器械相关感染密切相关
- MDR、XDR、PDR的分级区分及其临床意义:根据耐药范围的严重程度递增。
第六章 细菌的感染与免疫(Bacterial Infection and Immunity)
【教学目标和要求】
- 掌握正常菌群的概念及生理作用。
- 掌握机会致病菌的概念及引起疾病的常见情况。
- 了解人体各部位的微生态系。
- 掌握微生态平衡、微生态失调的概念。
- 掌握微生态失调的原因及条件致病菌、菌群失调症的概念。
【具体教学内容】
第一节 正常菌群与机会致病菌
一、正常菌群(Normal Flora)
定义:正常菌群是指寄居于人体体表或与外界相通腔道中的微生物群,在正常情况下对宿主无害。
(一)正常菌群的分布
| 部位 | 常见菌群 |
|---|---|
| 皮肤 | 表皮葡萄球菌(S.epidermidis) |
| 呼吸道 | 鼻腔、咽部:草绿色链球菌(Viridans streptococci) |
| 口腔-肠道 | 口腔、牙菌斑、肠道:草绿色链球菌、变异链球菌(Streptococcus mutans)、脆弱类杆菌(Bacteroides fragilis)、大肠埃希菌(E.coli)、双歧杆菌(Bifidobacterium) |
| 泌尿生殖道 | 尿道、阴道:乳杆菌(Lactobacillus)、多种链球菌 |
(二)正常菌群的生理作用
- 生物学屏障作用——拮抗(Antagonism) :正常菌群通过占据生态位、产生抗菌物质等方式,抑制病原菌的定植和生长。
- 营养物质合成:合成B族维生素(VB)、维生素K(VK)、氨基酸等,供宿主利用。
- 免疫作用:促进宿主免疫系统的发育和成熟,增强免疫功能。
- 内分泌作用:某些正常菌群参与宿主的激素代谢等生理过程。
二、机会致病菌(Opportunistic Pathogens)
定义:某些微生物在正常情况下不致病,但在特定条件下可引起严重感染,称为机会致病菌。
机会致病菌引起感染的条件
- 正常菌群的异位(Translocation) ——正常菌群从原定植部位转移至其他部位;
- 宿主免疫功能低下(Immunocompromised host) ;
- 菌群失调(Dysbacteriosis) ——滥用抗生素破坏了正常菌群的平衡,导致双重感染(Dual infection) 或二重感染(Superinfection)。
三、微生态平衡与微生态失调
| 概念 | 定义 |
|---|---|
| 微生态平衡(Microecological balance) | 正常菌群与宿主之间、正常菌群内部各菌种之间保持相对稳定的生态关系 |
| 微生态失调(Microecological imbalance) | 正常菌群的种类、数量和定位发生改变,导致微生态失衡的状态 |
| 菌群失调症(Dysbacteriosis) | 微生态失调引起的临床症状,即二重感染,多见于长期大量使用广谱抗生素后 |
第二节 细菌的致病作用
一、致病性与毒力
| 概念 | 定义 |
|---|---|
| 致病性(Pathogenicity) | 病原体引起疾病的能力 |
| 毒力(Virulence) | 病原体引起疾病的程度(定量概念),是致病性的强弱指标 |
| 半数致死量(LD₅₀) | 能使半数受感染宿主死亡所需的病原体数量 |
| 半数感染量(ID₅₀) | 能使半数受感染宿主发生感染所需的病原体数量 |
LD₅₀和ID₅₀数值越小,表示毒力越强。
二、毒力因子(Virulence Factors)
细菌的毒力取决于侵袭力(Invasiveness) 和毒素(Toxin) 两大因素。
(一)侵袭力(Invasiveness)
侵袭力是指病原体黏附、定植、繁殖和扩散的能力。
1. 表面结构(Surface Structures)
| 结构 | 功能 |
|---|---|
| 黏附素(Adhesin) | 介导细菌黏附和定植(如普通菌毛、G⁻菌OMP、G⁺菌脂磷壁酸LTA) |
| 荚膜(Capsule) | 抗吞噬、黏附、形成生物被膜 |
| 鞭毛(Flagella) | 黏附、定植、运动 |
2. 侵袭性物质(Invasive Substances)
| 物质 | 功能 |
|---|---|
| 侵袭性酶 | 促进细菌在组织中的扩散,抗吞噬 |
| 透明质酸酶(Hyaluronidase) | 分解结缔组织中的透明质酸 → 促扩散 |
| 链激酶(Streptokinase) | 溶解纤维蛋白 → 促扩散 |
| 链道酶(Streptodornase) | 分解DNA → 降低脓液黏稠度 |
| 凝固酶(Coagulase) | 保护细菌免受吞噬和杀灭 |
3. 细菌生物被膜(Bacterial Biofilm, BF)
- 定义:细菌附着于惰性或活性表面,被其自身分泌的细胞外聚合物基质(蛋白质、多糖、DNA) 包裹形成的三维结构群落。
- 功能:具有黏附、定植、抵抗抗生素和抗免疫物质的作用,与慢性难治性感染密切相关。
(二)毒素(Toxin)
细菌毒素分为外毒素(Exotoxin) 和内毒素(Endotoxin) 两大类。
1. 外毒素(Exotoxin)
来源:主要由G⁺菌及部分G⁻菌在活菌生长繁殖过程中分泌至菌体外。
| 性质 | 特点 |
|---|---|
| 化学成分 | 蛋白质 |
| 稳定性 | 热不稳定,60℃加热1~2小时可被破坏 |
| 毒性 | 毒性强,具有组织选择性(对特定组织具有高度亲和力) |
| 抗原性 | 强,可刺激机体产生抗毒素(Antitoxin) ;经甲醛处理后可制成类毒素(Toxoid) |
| 结构 | A-B亚单位结构:A亚单位(活性亚基) ——发挥毒性效应;B亚单位(结合亚基) ——与敏感宿主细胞表面的特异性受体结合 |
外毒素的种类与作用:
| 类型 | 作用机制 | 举例 |
|---|---|---|
| 神经毒素(Neurotoxin) | 作用于神经组织 | 破伤风痉挛毒素(Tetanospasmin)、肉毒毒素(Botulin) |
| 细胞毒素(Cytotoxin) | 破坏宿主细胞 | 白喉毒素(Diphtherotoxin)——抑制细胞蛋白质合成;葡萄球菌溶血素(Staphylolysin)——损伤细胞膜 |
| 肠毒素(Enterotoxin) | 作用于肠道上皮细胞,引起肠道功能紊乱 | 霍乱毒素(Cholera toxin)、不耐热肠毒素(LT)、耐热肠毒素(ST) |
2. 内毒素(Endotoxin)
来源:G⁻菌细胞壁的组成成分——脂多糖(LPS),在细菌崩解后释放。
| 性质 | 特点 |
|---|---|
| 化学成分 | 脂多糖(LPS),主要毒性成分为脂质A(Lipid A) |
| 稳定性 | 耐热,160℃加热2~4小时才能破坏 |
| 毒性 | 毒性相对较低,无组织特异性 |
| 抗原性 | 弱,不能转化为类毒素,不能用作疫苗 |
内毒素的主要病理生理作用:
- 发热(Fever) ——致热作用;
- 白细胞数量的双相变化(Biphasic change in WBC count) ——先减少后增多;
- 内毒素血症与内毒素休克(Endotoxemia and Endotoxin Shock) ——
- 微循环障碍、血栓形成、缺血、缺氧、酸中毒;
- 高热、低血压、弥散性血管内凝血(DIC) ;
- 器官功能衰竭、休克、死亡。
3. 外毒素与内毒素的主要区别
| 比较项目 | 外毒素(Exotoxin) | 内毒素(Endotoxin) |
|---|---|---|
| 来源 | G⁺菌及部分G⁻菌分泌 | G⁻菌细胞壁崩解后释放(LPS) |
| 化学成分 | 蛋白质 | 脂多糖(LPS),毒性成分为脂质A |
| 稳定性 | 不稳定,60℃ 1~2小时破坏 | 耐热,160℃ 2~4小时破坏 |
| 毒性 | 强,有组织选择性 | 弱,无组织特异性 |
| 抗原性 | 强,可制成类毒素 | 弱,不能制成类毒素 |
| 代表性作用 | 破伤风痉挛毒素、白喉毒素、霍乱毒素等 | 发热、内毒素休克、DIC等 |
第三节 宿主的抗感染免疫
宿主的抗感染免疫包括固有免疫(非特异性免疫) 和适应性免疫(特异性免疫)。
一、固有免疫(非特异性免疫,Innate Immunity)
(一)屏障结构
- 皮肤与黏膜屏障:完整的皮肤和黏膜可有效阻挡病原体的入侵。
- 血脑屏障(Blood-Brain Barrier, BBB) :保护中枢神经系统。
- 胎盘屏障(Placental Barrier) :保护胎儿。
(二)吞噬细胞(Phagocytes)
吞噬细胞分为小吞噬细胞(中性粒细胞,Neutrophil) 和大吞噬细胞(单核吞噬细胞系统,MPS)。
吞噬作用的步骤
- 趋化(Chemotaxis) ——吞噬细胞向病原体方向定向移动;
- 识别(Recognition) ——吞噬细胞识别病原体;
- 吞入(Ingestion) ——形成吞噬体(Phagosome) ;
- 杀灭与消化(Killing & Digestion) ——吞噬体与溶酶体融合形成吞噬溶酶体(Phagolysosome)。
杀菌机制
- 氧依赖杀菌系统:呼吸爆发产生超氧阴离子、过氧化氢等活性氧。
- 氧非依赖杀菌系统:溶菌酶、乳铁蛋白、阳离子蛋白等。
吞噬的后果
| 类型 | 定义 | 举例 |
|---|---|---|
| 完全吞噬(Complete phagocytosis) | 吞噬细胞将病原体杀灭并消化 | 大多数病原菌 |
| 不完全吞噬(Incomplete phagocytosis) | 吞噬细胞将病原体吞入但未能杀灭,病原体在吞噬细胞内存活并繁殖,导致扩散 | 结核分枝杆菌(Mycobacterium) 等 |
| 组织损伤 | 吞噬过程中释放水解酶等引起炎症 | 炎症反应 |
二、适应性免疫(特异性免疫,Acquired Immunity)
根据细菌在宿主细胞内的生存方式,将细菌分为胞外菌和胞内菌。
(一)抗胞外菌感染免疫
| 免疫机制 | 具体作用 |
|---|---|
| 吞噬细胞 | 中性粒细胞(PMN)、巨噬细胞、单核细胞 —— 吞噬杀灭胞外菌 |
| 体液免疫(抗体) | ①阻断黏附与定植;②调理作用(Opsonization)——促进吞噬;③中和外毒素——抗毒素;④激活补体;⑤ADCC |
(二)抗胞内菌感染免疫
常见的兼性胞内菌(Facultative intracellular bacteria) :
| 细菌 | 说明 |
|---|---|
| 结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis) | |
| 麻风分枝杆菌(M.leprae) | |
| 伤寒沙门菌(Salmonella typhi) | |
| 布鲁菌(Brucella) | |
| 嗜肺军团菌(Legionella pneumophila) | |
| 李斯特菌(Listeria) |
常见的专性胞内菌(Obligate intracellular bacteria) :立克次体(Rickettsia)、衣原体(Chlamydia)。
| 免疫机制 | 具体作用 |
|---|---|
| 吞噬细胞 | 巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞 |
| 细胞免疫(Cell-mediated immunity) | CD4⁺Th1细胞和CD8⁺CTL —— 最主要抗胞内菌免疫机制 |
| 体液免疫(抗体) | 胞外期:阻断黏附与定植、调理作用;胞内期:激活补体、ADCC(作用有限) |
第四节 感染的发生与发展
一、感染来源(Sources of Infection)
| 类型 | 定义 | 来源 |
|---|---|---|
| 外源性感染(Exogenous infection) | 病原体来自宿主体外 | ①患者(Patient) ;②携带者(Carrier) ;③动物(Zoonosis,人兽共患病) ;④环境 |
| 内源性感染(Endogenous infection) | 病原体来自宿主体内的正常菌群 | ①正常菌群转变为机会致病菌;②潜伏病原体活化 |
二、传播途径(Routes of Transmission)
- 呼吸道(Respiratory tract)
- 消化道(Gastrointestinal tract)
- 损伤的皮肤或黏膜(Damaged skin or mucous membrane)
- 节肢动物叮咬(人兽共患病)
- 泌尿生殖道(性传播感染,STI/STD)
- 多种途径
三、传播方式(Transmission Mode)
| 方式 | 定义 |
|---|---|
| 水平传播(Horizontal transmission) | 病原体在同代宿主之间传播(人际传播、人兽传播) |
| 垂直传播(Vertical transmission) | 病原体从母代传播给子代 |
四、感染的类型
| 类型 | 定义 |
|---|---|
| 隐性感染(Inapparent/Subclinical infection) | 病原体感染后不出现明显临床症状 |
| 显性感染(Apparent infection) | 病原体感染后出现明显临床症状 |
| 携带状态(Carrier state) | 病原体在宿主体内持续存在,不引起临床症状但可传播病原 |
五、全身性感染(Systemic Infection)——重要概念
| 概念 | 英文 | 定义 |
|---|---|---|
| 菌血症 | Bacteremia | 病原菌侵入血流,但不在血液中繁殖 |
| 毒血症 | Toxemia | 外毒素进入血液 |
| 内毒素血症 | Endotoxemia | 内毒素进入血液 |
| 败血症 | Septicemia | 病原菌侵入血流并在血液中繁殖,引起全身性炎症反应,危及生命 |
| 脓毒血症 | Pyemia | 化脓性细菌侵入血流并在血液中繁殖,形成多发性脓肿 |
败血症可进一步发展为脓毒症(Sepsis/SIRS)和脓毒性休克(Septic shock)。
第五节 医院感染(Nosocomial/Hospital Infection)
一、医院感染的定义
医院感染(Hospital acquired infection / Nosocomial infection) 是指患者在住院期间获得的感染。
二、医院感染的预防与控制原则
- 消毒灭菌(Disinfection/Sterilization) :对医院工作人员活动区域、患者环境、医院环境进行严格消毒;
- 隔离防护(Isolation precaution) ;
- 合理使用抗菌药物(Rational usage of bactericidal drugs) 。
【教学和学习建议】
- 查资料了解机会性感染的临床发展现状。
- 比较内毒素与外毒素的主要区别(来源、化学本质、稳定性、毒性、抗原性)。
- 对比理解毒血症、脓毒血症、败血症、菌血症、内毒素血症的特点。
- 比较抗胞外菌与抗胞内菌感染免疫的不同(体液免疫为主 vs 细胞免疫为主)。
【教学/考核难点重点】
重点
- 正常菌群的概念及生理作用:生物屏障(拮抗)、营养合成(VB、VK)、免疫促进。
- 机会致病菌的概念:正常情况下不致病,特定条件下引起感染(异位、免疫低下、菌群失调/滥用抗生素)。
- 微生态平衡、微生态失调、菌群失调症的概念。
- 致病性与毒力的概念:致病性是定性,毒力是定量(LD₅₀、ID₅₀)。
- 侵袭力的构成因素:表面结构(黏附素、荚膜、鞭毛)、侵袭性酶、细菌生物被膜。
- 外毒素与内毒素的主要区别(来源、化学本质、稳定性、毒性、抗原性,见对比表)。
- 吞噬的后果:完全吞噬、不完全吞噬、组织损伤。
- 抗胞外菌感染免疫的特点(以体液免疫为主:抗体阻断黏附、调理作用、中和毒素、ADCC、激活补体)。
- 抗胞内菌感染免疫的特点(以细胞免疫为主:CD4⁺Th1、CD8⁺CTL)及常见兼性胞内菌种类。
- 内源性感染与外源性感染的概念。
- 菌血症、毒血症、内毒素血症、败血症、脓毒血症的概念。
- 医院感染的概念。
难点
- 外毒素与内毒素的全面比较:来源、化学本质(蛋白质 vs LPS/脂质A)、热稳定性(60℃ vs 160℃)、毒性强弱与组织选择性、抗原性与类毒素制备。
- 不完全吞噬的临床意义:吞噬细胞吞噬但未能杀灭胞内菌(如结核分枝杆菌),导致病原体在吞噬细胞内存活繁殖并播散。
- 抗胞内菌感染以细胞免疫为主的机制:CD4⁺Th1释放IFN-γ激活巨噬细胞 → 增强杀灭胞内菌能力;CD8⁺CTL识别MHC I分子提呈的胞内菌抗原 → 杀伤被感染的宿主细胞。
- 机会致病菌感染的条件:菌群失调(抗生素滥用)→ 双重感染/二重感染。
- 菌血症、败血症、脓毒血症、毒血症、内毒素血症的鉴别:核心区别在于病原菌是否在血液中繁殖、是否产生毒素(外毒素/内毒素)、是否引起全身炎症反应。
- 细菌生物被膜的双重作用:既是侵袭力因子(抗吞噬、抗药物、抗免疫),又参与慢性难治性感染。
第七章 细菌感染的检测方法与防治原则(Examination, Prevention and Treatment of Bacterial Infection)
【教学目标和要求】
- 掌握细菌感染的实验室检查方法。
- 掌握人工主动免疫、人工被动免疫的概念。掌握疫苗(死疫苗、活疫苗)、类毒素的概念。
- 熟悉各种新型疫苗(基因工程疫苗、重组载体疫苗、合成疫苗、亚单位疫苗、DNA疫苗)的概念。
- 掌握抗毒素的概念。
【具体教学内容】
第一节 细菌感染的实验室诊断
细菌感染的一般诊断步骤
- 从感染部位采集标本(Obtain a specimen) ;
- 染色涂片(Stain the specimen) ;
- 接种培养(Culture the specimen on appropriate media) ;
- 鉴定(抗原/抗体检测、分子生物学方法);
- 药敏试验(Antibiotic susceptibility test) 。
一、标本的采集与送检
采集注意事项:
- 早期采集,在使用抗菌药物之前;
- 无菌操作,避免污染;
- 根据不同部位和不同感染阶段采集;
- 血清学诊断需采集双份血清(急性期和恢复期)。
送检注意事项:
- 及时送检;
- 使用合适的运送培养基。
二、染色(Staining)
细菌标本经染色后镜检,可初步判断细菌的形态、排列和染色特性(如革兰染色)。
三、体外培养(Culture in vitro)
将标本接种于适当培养基,分离培养后进行细菌鉴定。
四、免疫学(血清学)检测(Immunological/Serological)
| 方法 | 检测对象 | 原理 |
|---|---|---|
| 抗原检测 | 标本中的细菌抗原 | 用已知抗体鉴定未知抗原 |
| 抗体检测 | 患者血清中的特异性抗体 | 用已知抗原检测未知抗体 |
抗体检测的关键原则:
- 单次血清抗体阳性不能区分既往感染与现症感染(可能来自既往感染或疫苗接种);
- 双份血清(急性期 + 恢复期)抗体滴度升高≥4倍,提示现症感染。
五、分子生物学检测技术(Molecular Biology Methods)
| 方法 | 检测对象 |
|---|---|
| PCR、qPCR | DNA |
| RT-PCR | RNA |
| DNA芯片(DNA chip) | DNA |
| DNA测序(DNA sequencing) | DNA |
六、药物敏感性试验(Drug Susceptibility Test)
测定细菌对各种抗菌药物的敏感性和耐药性,为临床合理选择抗菌药物提供依据。
第二节 细菌感染的特异性预防
一、人工主动免疫(Artificial Active Immunization)
概念:将抗原性物质(疫苗、类毒素等)接种于机体,使机体主动产生特异性免疫应答,从而获得持久的免疫力。
(一)疫苗(Vaccine)——细菌性疫苗的种类
| 类型 | 定义 | 特点 |
|---|---|---|
| 灭活疫苗(Inactivated/Killed vaccine) | 将病原体物理或化学方法灭活后制成的疫苗 | 安全,但免疫原性相对较弱,需多次接种 |
| 减毒活疫苗(Live, attenuated vaccine) | 将病原体毒力减弱但仍保留活力后制成的疫苗 | 免疫效果好,持久,但有回复突变的潜在风险 |
| 亚单位疫苗(Subunit vaccine) | 仅包含病原体的保护性抗原成分,不含核酸 | 安全性高,无感染风险 |
| 类毒素(Toxoid) | 外毒素经0.3%~0.4%甲醛处理,失去毒性但保留抗原性 | 用于抗毒素免疫(如破伤风类毒素、白喉类毒素) |
| 基因工程疫苗(Gene engineering vaccine) | 将编码保护性抗原的基因导入原核或真核表达系统,高效表达后纯化制备的疫苗 | 亚单位疫苗性质,安全性高,可大规模生产 |
二、人工被动免疫(Artificial Passive Immunization)
概念:将含特异性抗体的免疫血清或抗毒素等直接注入机体,使机体立即获得特异性免疫力,但维持时间短。
| 类型 | 用途 | 特点 |
|---|---|---|
| 抗毒素(Antitoxin) | 治疗或紧急预防外毒素所致疾病 | 立即保护,但维持时间短 |
| 胎盘球蛋白(Placental gammaglobulin) | 预防感染 | |
| 血清丙种球蛋白(Serum gammaglobulin) | 预防感染 |
抗毒素:是用类毒素免疫动物(如马)后,从动物血清中提取的含特异性抗体的制剂,用于中和外毒素(如破伤风抗毒素、白喉抗毒素)。
人工主动免疫 vs 人工被动免疫
| 比较项 | 人工主动免疫 | 人工被动免疫 |
|---|---|---|
| 注入物质 | 抗原(疫苗、类毒素) | 抗体(抗毒素、丙种球蛋白) |
| 起效时间 | 慢(需机体免疫应答) | 快(立即起效) |
| 维持时间 | 持久(有免疫记忆) | 短暂(无免疫记忆) |
| 用途 | 预防 | 治疗或紧急预防 |
【教学和学习建议】
- 总结归纳细菌感染的实验室检查方法(标本采集→染色→培养→血清学→分子生物学→药敏试验)。
- 总结目前常用的预防细菌感染的疫苗有哪些。
- 区分灭活疫苗、减毒活疫苗、亚单位疫苗、类毒素、基因工程疫苗的特点和适用情况。
【教学/考核难点重点】
重点
- 细菌感染的实验室检查方法:标本采集与送检、染色、培养、免疫学检测(抗原/抗体)、分子生物学检测(PCR、qPCR)、药敏试验。
- 人工主动免疫的概念:注射抗原(疫苗、类毒素)→ 机体主动产生免疫 → 持久预防。
- 人工被动免疫的概念:注射抗体(抗毒素、丙种球蛋白)→ 立即获得免疫 → 用于治疗或紧急预防。
- 疫苗的种类:灭活疫苗、减毒活疫苗、亚单位疫苗、类毒素、基因工程疫苗。
- 类毒素的概念:外毒素经甲醛处理,失去毒性但保留抗原性。
- 抗毒素的概念:含特异性抗体的血清制剂,用于中和外毒素。
- 亚单位疫苗的概念:仅含保护性抗原,不含核酸,安全性高。
- 基因工程疫苗的概念:将保护性抗原基因导入表达系统 → 表达纯化后制备,安全性高、可批量生产。
难点
- 抗体检测中双份血清法的重要性:单次抗体阳性无法区分既往感染与现症感染;双份血清滴度≥4倍升高 → 现症感染。
- 灭活疫苗与减毒活疫苗的区别:灭活疫苗安全但需多次接种;减毒活疫苗免疫效果好但存在回复突变风险。
- 类毒素与抗毒素的区别:类毒素是抗原(用于主动免疫预防);抗毒素是抗体(用于被动免疫治疗/紧急预防)。
- 基因工程疫苗与亚单位疫苗的关系:基因工程疫苗本质上属于亚单位疫苗,但其抗原通过基因重组技术表达获得,可大规模生产。
- 分子生物学检测方法的选择:PCR/qPCR检测DNA;RT-PCR检测RNA。
第八章 球菌(Cocci)
【教学目标和要求】
- 掌握葡萄球菌属的分类。
- 掌握金黄色葡萄球菌的形态染色、培养特性、抗原构造、致病物质和所致疾病。
【具体教学内容】
第一节 葡萄球菌属(Staphylococcus)
一、生物学性状
(一)形态与染色
- G⁺菌,排列呈不规则葡萄串状(grape-like clusters)。
- 无鞭毛、无芽胞,体内可形成荚膜(capsule in vivo)。
(二)培养特性
- 营养要求低,在普通培养基上可生长。
- 菌落特征:
- 普通琼脂平板:菌落呈圆形、光滑、不透明,产生脂溶性色素——金黄色(golden yellow)。
- 血琼脂平板:可形成β-溶血(β-hemolysis)。
(三)抗原构造
| 抗原 | 性质 | 功能 |
|---|---|---|
| 葡萄球菌A蛋白(SPA) | 细胞壁表面蛋白 | ①与人IgG的Fc段非特异性结合→用于协同凝集试验(Coagglutination);②抗吞噬:与吞噬细胞竞争Fc段,削弱调理作用;③损伤血小板、引起超敏反应 |
| 荚膜(Capsule) | 表面结构 | 抗吞噬 |
| 磷壁酸(Teichoic acid) | 细胞壁成分 | 黏附与定植 |
| 肽聚糖(Peptidoglycan) | 细胞壁成分 | 抗吞噬 |
(四)分类
根据菌落色素、凝固酶、溶血素、耐热核酸酶、SPA等生物学特性,常见葡萄球菌分为以下三类:
| 试验/特性 | 金黄色葡萄球菌(S.aureus) | 表皮葡萄球菌(S.epidermidis) | 腐生葡萄球菌(S.saprophyticus) |
|---|---|---|---|
| 菌落色素 | 金黄色 | 白色 | 柠檬色/白色 |
| 凝固酶(Coagulase) | + | - | - |
| α-溶血素(α-Hemolysin) | + | - | - |
| 耐热核酸酶 | + | - | - |
| SPA | + | - | - |
| 致病性 | 强(+++) | 弱/低(+/-) | 弱/低(+/-) |
二、致病性
(一)致病物质
1. 侵袭力(Invasiveness)
| 表面结构 | 功能 |
|---|---|
| SPA | 抗吞噬 |
| 荚膜 | 抗吞噬 |
| 磷壁酸 | 黏附与定植 |
| 肽聚糖 | 抗吞噬 |
| 侵袭性酶 | 功能 |
|---|---|
| 凝固酶(Coagulase) | 游离凝固酶(Free coagulase):存在于菌体外,被血浆中的协同因子(Cofactor) 激活,使纤维蛋白原→纤维蛋白,导致血浆凝固(试管法);结合凝固酶(Bound coagulase):存在于细胞壁,直接使菌体凝集(玻片法)。凝固酶可保护细菌免受吞噬和杀灭。 |
2. 毒素(Exotoxin)
| 外毒素 | 功能 |
|---|---|
| 葡萄球菌溶素(Staphylolysin) | α-溶血素(α-lysin):对红细胞和组织细胞有细胞毒作用,损伤细胞膜 |
| 杀白细胞素(Leukocidin) | 对中性粒细胞(PMN)和巨噬细胞(MΦ) 具有细胞毒作用 |
| 肠毒素(Enterotoxin) | 耐热(煮沸30分钟不被破坏);刺激呕吐中枢→引起食物中毒,以剧烈呕吐为主要特征 |
| 表皮剥脱毒素(Exfoliatin) | 引起皮肤水疱/剥脱性皮炎,导致葡萄球菌烫伤样皮肤综合征(SSSS) |
| 中毒性休克综合征毒素-1(TSST-1) | 引起中毒性休克综合征(TSS) |
(二)所致疾病
| 类型 | 疾病 |
|---|---|
| 侵袭性疾病(化脓性感染) | 局部皮肤感染:毛囊炎、疖、痈、脓疱病(脓汁黏稠、黄色,病灶界限清晰);器官感染:气管炎、肺炎、中耳炎、骨髓炎等;全身感染:败血症、脓毒血症 |
| 毒素性疾病 | 食物中毒(肠毒素)、SSSS(表皮剥脱毒素)、TSS(TSST-1) |
三、微生物学检查
- 标本采集:脓汁、血液、脑脊液、食物残渣等。
- 直接涂片染色:革兰染色镜检。
- 分离培养与鉴定:血琼脂平板、甘露醇发酵等。
- 凝固酶试验:鉴别金黄色葡萄球菌与凝固酶阴性葡萄球菌(CNS)。
- 肠毒素检测:用于食物中毒诊断。
四、防治原则
- 金黄色葡萄球菌对青霉素普遍耐药,用药应根据药敏试验结果选择。
- 注意个人卫生和医院感染防控。
第二节 链球菌属(Streptococcus)
一、链球菌的分类
| 分类依据 | 类型 | 特点 |
|---|---|---|
| 溶血现象 | 甲型溶血性链球菌(α-hemolytic) | 不完全溶血→菌落周围呈草绿色(1~2mm溶血环),多为机会致病菌 |
| 乙型溶血性链球菌(β-hemolytic) | 完全溶血→菌落周围呈透明溶血环(2~4mm),致病性强 | |
| 丙型链球菌(γ-streptococcus) | 不溶血,多无致病性 | |
| 抗原结构 | C多糖抗原(群特异性抗原) | 20个群,A群链球菌是主要人类病原菌 |
| M蛋白抗原(型特异性抗原) | 与致病性和超敏反应相关 |
二、A群链球菌(Group A Streptococcus, GAS)
(一)生物学性状
- G⁺菌,呈链状排列,无鞭毛、无芽胞,早期可形成透明质酸荚膜。
- 营养要求高(需含血液/血清的培养基)。
- 在血琼脂平板上形成细小菌落,呈β-溶血(完全溶血,透明溶血环)。
(二)抗原构造
| 抗原 | 功能 |
|---|---|
| M蛋白(M protein) | ①抗吞噬;②黏附于上皮细胞;③与超敏反应性疾病有关(与心肌有共同抗原→交叉反应→风湿热);④M蛋白-抗体复合物→急性肾小球肾炎 |
(三)致病物质
| 致病因子 | 功能 |
|---|---|
| 表面结构(LTA、M蛋白) | 黏附、抗吞噬 |
| 侵袭性酶 | 透明质酸酶(Hyaluronidase):分解透明质酸→促进扩散;链激酶(Streptokinase, SK):溶解纤维蛋白→促进扩散;链道酶(Streptodornase, SD):分解DNA→促进扩散 |
| 外毒素 | 链球菌溶血素O(SLO):氧不稳定(-SH→-S-S-),蛋白质,有抗原性→抗链球菌溶血素O(ASO) 检测用于风湿热辅助诊断;链球菌溶血素S(SLS):氧稳定,糖肽,抗原性弱;致热外毒素(Pyrogenic exotoxin)/红疹毒素/猩红热毒素:引起猩红热(Scarlet fever) |
(四)所致疾病
| 类型 | 疾病 |
|---|---|
| 化脓性感染 | 皮肤及皮下组织感染(淋巴管炎、淋巴结炎、蜂窝织炎);其他系统感染(扁桃体炎、咽炎、咽峡炎) |
| 毒素性疾病 | 猩红热(致热外毒素) |
| 超敏反应性疾病 | 风湿热(Rheumatic fever):关节炎、心脏炎(与心肌交叉抗原反应);急性肾小球肾炎(Acute glomerulonephritis)(M蛋白-抗体复合物沉积) |
(五)微生物学检查
- 标本采集:脓汁、咽拭子、血液等。
- 直接涂片染色:革兰染色镜检。
- 分离培养:血琼脂平板。
- ASO试验:检测抗链球菌溶血素O抗体,活动性风湿热时ASO滴度显著升高(>1:400单位)。
(六)防治原则
- 及时治疗咽炎和扁桃体炎,避免链球菌超敏反应性疾病。
- 首选药物:青霉素G(Penicillin G)。
三、肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)
(一)生物学性状
- G⁺菌,呈矛头状(lance-shaped),成双排列(双球菌,Diplococcus)。
- 有荚膜(Capsule)——毒力的主要因素。
- 血琼脂平板:形成α-溶血(草绿色),菌落呈光滑型(S型,有毒力)。
- 自溶现象(Autolysis):培养超过48小时,细菌因自溶酶作用而溶解,菌落中央凹陷。
(二)致病物质与所致疾病
| 致病物质 | 功能 |
|---|---|
| 荚膜(Capsule) | 抗吞噬(S型有毒力,R型失去荚膜后毒力减弱) |
| 肺炎链球菌溶血素(Pneumolysin) | 损伤宿主细胞 |
| IgA1蛋白酶(IgA1 protease) | 破坏黏膜表面IgA1 |
所致疾病:大叶性肺炎(Lobar pneumonia)、支气管炎、中耳炎、脑膜炎、败血症。
(三)微生物学检查
- 标本:痰、脓汁、血液、脑脊液等。
- 直接涂片:革兰染色镜检(见革兰阳性矛头状双球菌)。
- 分离培养:血琼脂平板,α-溶血,与草绿色链球菌鉴别(胆汁溶解试验、Optochin敏感试验)。
(四)防治原则
- 预防:多价(23价)荚膜多糖疫苗(Polyvalent capsule polysaccharide vaccine)。
- 治疗:首选青霉素G,耐药株可用红霉素、万古霉素等。
四、其他医学相关链球菌
| 菌种 | 溶血类型 | 临床意义 |
|---|---|---|
| 草绿色链球菌(Viridans streptococci) | α-溶血 | 正常菌群(口腔、咽部),其中变异链球菌(S.mutans) → 龋齿;咽峡炎链球菌(S.anginosus) → 亚急性细菌性心内膜炎(SBE) |
第三节 奈瑟菌属(Neisseria)
一、脑膜炎奈瑟菌(Neisseria meningitidis,脑膜炎球菌)
(一)生物学性状
- G⁻菌,呈肾形(Kidney-shaped)双球菌。
- 有荚膜和菌毛(Capsule & Pili)。
- 专性需氧菌(Obligate aerobe)。
- 营养要求高,需用巧克力血琼脂(Chocolate blood agar) 培养。
- 抵抗力极弱(“fragile”):对干燥、热、冷、常用消毒剂均极度敏感,标本需床边接种。
(二)致病物质与所致疾病
| 致病物质 | 功能 |
|---|---|
| 荚膜(Capsule) | 抗吞噬 |
| 菌毛(Pili) | 黏附于鼻咽黏膜 |
| 脂寡糖(LOS) | 主要致病物质,具内毒素活性→损伤毛细血管和小血管→出血性皮疹(Hemorrhagic exanthem) |
| IgA1蛋白酶(IgA1 protease) | 破坏黏膜表面IgA1 |
所致疾病:
- 流行性脑脊髓膜炎(Epidemic cerebrospinal meningitis)。
- 传播途径:飞沫传播(Droplet transmission)。
- 好发人群:6个月~2岁儿童。
- 中国:95%以上为A群。
- 临床表现:剧烈头痛、呕吐、颈项强直、皮肤瘀斑。
(三)微生物学检查
- 标本:脑脊液(CSF)、血液、鼻咽拭子。
- 直接涂片:革兰染色镜检(G⁻肾形双球菌,白细胞内/外)。
- 分离培养:巧克力血琼脂。
- 注意:因细菌极度脆弱,标本需立即床边接种。
(四)防治原则
- 预防:荚膜多糖疫苗(Capsule polysaccharide vaccine),用于儿童。
- 治疗:青霉素、磺胺类药物。
二、淋病奈瑟菌(Neisseria gonorrhoeae,淋球菌)
(一)生物学性状
- G⁻菌,呈肾形(Kidney-shaped)双球菌。
- 与脑膜炎奈瑟菌相似的生物学特性。
(二)致病物质与所致疾病
| 致病物质 | 功能 |
|---|---|
| 菌毛(Pili) | 黏附于泌尿生殖道上皮细胞 |
| 外膜蛋白(OMP) | 黏附 |
| 脂寡糖(LOS) | 具内毒素活性 |
| IgA1蛋白酶(IgA1 protease) | 破坏黏膜表面IgA1 |
所致疾病:
- 淋病(Gonorrhea)——性传播疾病(STD)。
- 男性:前尿道炎、前列腺炎。
- 女性:尿道炎、宫颈炎、盆腔炎。
- 新生儿:经产道感染→淋球菌性结膜炎(Gonococcal conjunctivitis) / 新生儿眼炎(Ophthalmia neonatorum) → 可致失明(Blindness)。
(三)微生物学检查
- 标本:泌尿生殖道脓性分泌物。
- 直接涂片:革兰染色镜检(G⁻肾形双球菌,白细胞内)。
- 生化试验或PCR。
(四)防治原则
- 目前尚无疫苗(No vaccine)。
- 治疗:青霉素(用于淋病);氯霉素-链霉素合剂(Chloromycetin-streptomycin mixture)(用于新生儿眼炎)。
【教学和学习建议】
- 分析导致葡萄球菌感染病灶脓汁黏稠、界限清晰的原因(凝固酶使纤维蛋白原→纤维蛋白,形成屏障包裹病灶)。
- 比较链球菌与葡萄球菌感染病灶特点的不同并分析原因(链球菌产生透明质酸酶、链激酶等扩散因子→病灶边界不清、脓汁稀薄)。
- 脑膜炎奈瑟菌和淋病奈瑟菌有相似的生物学特性,对比学习可加深记忆。
【教学/考核难点重点】
重点
- 葡萄球菌属的分类(金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌的鉴别)。
- 金黄色葡萄球菌的致病物质(凝固酶、葡萄球菌溶素、杀白细胞素、肠毒素、表皮剥脱毒素、TSST-1)和所致疾病(化脓性感染、食物中毒、SSSS、TSS)。
- 链球菌属的分类(根据溶血现象:α-溶血、β-溶血、γ-溶血;根据C多糖抗原分群)。
- A群链球菌的致病物质(M蛋白、透明质酸酶、链激酶、链道酶、SLO、SLS、致热外毒素)和所致疾病(化脓性感染、猩红热、风湿热、急性肾小球肾炎)。
- 肺炎链球菌的形态培养(G⁺矛头状双球菌、有荚膜、α-溶血)、致病物质(荚膜、肺炎链球菌溶血素、IgA1蛋白酶)和所致疾病(大叶性肺炎等)。
- 脑膜炎奈瑟菌的形态染色(G⁻肾形双球菌)、培养特性(巧克力血琼脂)、抵抗力(极度脆弱)、致病物质(荚膜、菌毛、LOS、IgA1蛋白酶)和所致疾病(流行性脑脊髓膜炎)。
- 淋病奈瑟菌的形态染色(G⁻肾形双球菌)、培养特性、抵抗力、致病物质(菌毛、外膜蛋白、LOS、IgA1蛋白酶)和所致疾病(淋病、新生儿眼炎)。
难点
- 凝固酶的两种形式:游离凝固酶(试管法,需协同因子)vs 结合凝固酶(玻片法,直接凝集)。
- SPA的应用:与人IgG Fc段非特异性结合→协同凝集试验;抗吞噬机制(竞争Fc段)。
- ASO试验的临床意义:检测抗SLO抗体,用于风湿热的辅助诊断,活动期滴度>1:400单位。
- 肺炎链球菌与草绿色链球菌的鉴别:均为α-溶血,但肺炎链球菌对Optochin敏感、胆汁溶解试验阳性。
- 脑膜炎奈瑟菌与淋病奈瑟菌的异同:形态相似(G⁻肾形双球菌),但所致疾病、传播途径、培养特性略有差异;淋病奈瑟菌目前无疫苗。
- 链球菌超敏反应性疾病的机制:风湿热(与心肌交叉抗原反应);急性肾小球肾炎(M蛋白-抗体复合物沉积)。
第十二章 厌氧性细菌(Anaerobic Bacteria)
【教学目标和要求】
- 熟悉厌氧菌的种类、分布及感染特点。
- 掌握厌氧芽胞梭菌的致病性(致病条件、致病物质、所致疾病)及防治原则。
【具体教学内容】
厌氧菌概述
厌氧菌根据能否形成芽胞分为两大类:
| 类型 | 代表菌 | 特点 |
|---|---|---|
| 有芽胞厌氧菌(厌氧芽胞梭菌属,Clostridium) | 破伤风梭菌(C.tetani)、产气荚膜梭菌(C.perfringens)、肉毒梭菌(C.botulinum) | G⁺大杆菌,外源性感染,产生外毒素(Exotoxin),临床表现典型,治疗以抗毒素为主 |
| 无芽胞厌氧菌(Non-spore-forming anaerobe) | 种类繁多,形态多样(G⁺/G⁻球菌、G⁺/G⁻杆菌),如脆弱类杆菌(B.fragilis)、消化链球菌(Peptostreptococcus) | 内源性感染,产生毒素及其他侵袭因子,症状相似(脓肿、炎症、败血症),治疗以抗菌药物为主 |
第一节 厌氧芽胞梭菌属(Clostridium)
一、破伤风梭菌(Clostridium tetani)
(一)生物学性状
- G⁺菌,周身鞭毛(Peritrichous flagella),无荚膜。
- 芽胞:圆形,位于菌体顶端(Terminal spore),使菌体呈**“鼓槌状(Drum-stick)”**。
- 专性厌氧菌(Obligate anaerobe)。
- 血琼脂平板:完全溶血,菌落呈羽毛状(Feather colony)。
- 抵抗力:芽胞在土壤中可存活数年;100℃加热1小时可杀灭芽胞。
- 繁殖体对青霉素敏感。
(二)致病条件
- 深而窄的伤口,伴有泥土等异物污染,造成厌氧微环境。
(三)致病物质
| 外毒素 | 特点 |
|---|---|
| 破伤风溶血素(Tetanolysin) | 溶血作用 |
| 破伤风痉挛毒素(Tetanospasmin) | 蛋白质(A-B亚单位结构:A亚基为毒性活性部分,B亚基为结合部分);神经毒素,毒性极强(1μg即可致死);具有抗原性→可刺激机体产生破伤风抗毒素(TAT) |
(四)致病机制
芽胞→繁殖体(局部生长)→产生破伤风痉挛毒素(Neurotoxin)
作用途径:
- 毒素沿神经纤维(逆行,Retrograde) 到达脊髓前角细胞(Anterior horn cells);
- 重链(B亚基) 与神经节苷脂(Ganglioside) 结合,轻链(A亚基) 进入神经细胞;
- 轻链具有锌内肽酶(Zinc endopeptidase) 活性,裂解参与抑制性神经递质(如GABA、甘氨酸)释放的突触小泡膜蛋白;
- 阻断脊髓突触中抑制性介质的释放→肌肉痉挛性收缩(Convulsive contraction)。
(五)所致疾病
- 破伤风(Tetanus):
- 潜伏期:通常7~8天(多数在3周内发病)。
- 早期症状:头痛、肌肉疼痛。
- 典型表现:牙关紧闭(Lock jaw)、苦笑面容(Sardonic grin)、角弓反张(Opisthotonus)、呼吸衰竭。
- 新生儿破伤风(Neonatal tetanus):主要因断脐时使用不洁器械或脐带消毒不严所致。
(六)免疫性
- 为体液免疫——抗毒素(Antitoxin) 中和外毒素。
(七)防治原则
| 措施 | 具体方法 |
|---|---|
| 主动免疫 | DPT(白喉-百日咳-破伤风联合疫苗) |
| 被动免疫 | TIG(人破伤风免疫球蛋白) 或TAT(破伤风抗毒素),早期、足量使用 |
| 伤口处理 | 清创术(Debridement) |
| 抗菌药物 | 青霉素杀灭繁殖体 |
二、产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)
(一)生物学性状
- G⁺菌,粗大直杆或稍弯杆菌,有荚膜(Capsule)。
- 芽胞:椭圆形(Oval),直径小于菌体,位于次极端(Subterminal)。
- 无鞭毛。
- 血琼脂平板:形成双溶血环(Double hemolytic ring)。
- 牛乳培养基:“汹涌发酵(Stormy fermentation)”——分解乳糖产酸产气,使凝乳崩裂。
- 分型:5个血清型(A~E):A型是人类疾病的主要病原;C型→坏死性肠炎;F型→食物中毒。
(二)致病条件
- 深部伤口 + 芽胞污染 + 缺氧环境。
(三)致病物质
| 致病因子 | 功能 |
|---|---|
| 荚膜(Capsule) | 抗吞噬 |
| α毒素(α-toxin,卵磷脂酶 Lecithinase) | 水解卵磷脂→破坏细胞膜→细胞裂解(红细胞、白细胞、内皮细胞等)→血管通透性↑ |
| β毒素(β-toxin) | 引起坏死性肠炎 |
| 肠毒素(Enterotoxin) | 肠道壁通透性↑→腹泻 |
| κ毒素(胶原酶 Collagenase) | 水解胶原→促进扩散 |
| μ毒素(透明质酸酶 Hyaluronidase) | 促进扩散 |
| ν毒素(DNA酶 DNAase) | 降低坏死组织黏稠度 |
(四)所致疾病
| 疾病 | 主要菌型 | 特点 |
|---|---|---|
| 气性坏疽(Gas gangrene) | A型(混合感染:产气荚膜梭菌A型 + 溶组织梭菌 + 诺维梭菌等) | 组织坏死、产气、水肿、全身中毒,死亡率高 |
| 食物中毒(Food poisoning) | F型 | 食入被大量细菌污染的食物→肠毒素→腹泻 |
| 坏死性肠炎(Necrotizing enteritis) | C型 | 肠壁坏死、出血 |
(五)微生物学检查
- 直接涂片:伤口深部渗出物涂片→G⁺粗大杆菌、有荚膜、白细胞少、常混合其他细菌。
- 厌氧培养:汹涌发酵试验。
- 动物试验:“泡沫肝(Foamy liver)” 现象。
(六)防治原则
- 外科清创:不缝合、松散填塞。
- 抗生素:大剂量青霉素,立即使用。
- 抗毒素:多价抗血清(Polyvalent antiserum)。
- 高压氧舱治疗(Hyperbaric oxygen chamber therapy)。
三、肉毒梭菌(Clostridium botulinum)
(一)生物学性状
- 粗大杆菌,无荚膜,周身鞭毛(Peritrichous flagella)。
- 芽胞:椭圆形(Oval),位于次极端(Subterminal)。
- 抵抗力:芽胞可在胃液中存活24小时。
(二)致病物质——肉毒毒素(Botulin)
- 毒性最强的外毒素(The most toxic exotoxin):0.1μg即可致死。
- 神经毒素(Neurotoxin),作用于外周胆碱能神经(Peripheral cholinergic nerves),引起肌肉弛缓性瘫痪(Flaccid paralysis)。
- 作用机制(三步) :
- 重链与神经突触受体结合;
- 进入神经细胞;
- 轻链(具有锌内肽酶活性)灭活参与乙酰胆碱(Acetylcholine)释放的膜蛋白→阻断神经递质释放。
(三)所致疾病——肉毒中毒(Botulism)
| 类型 | 感染来源 | 特点 |
|---|---|---|
| 食源性肉毒中毒(Food-borne botulism) | 国外:罐头、香肠等;中国:发酵豆制品(臭豆腐、豆酱)、发酵面制品(甜面酱) | 致死性(Fatal);早期表现:眼肌和咽喉肌麻痹(复视、吞咽困难);晚期:呼吸和心脏衰竭→死亡 |
| 婴儿肉毒中毒(Infant botulism) | 蜂蜜(Honey)(<6个月婴儿) | 肠道内定植产生毒素 |
| 创伤/医源性/吸入性肉毒中毒 | 伤口污染、医源性注射、吸入 | 少见 |
(四)防治原则
- 食物彻底煮沸。
- 从胃肠道清除未吸收的毒素。
- 多价抗毒素(Polyvalent antitoxin) 中和未结合的毒素。
- 重症监护和支持治疗。
- 肉毒毒素的临床应用:用于除皱(美容) 等治疗(小剂量局部注射)。
第二节 无芽胞厌氧菌(Non-spore-forming Anaerobes)
一、种类与分布
| 类型 | 代表菌 |
|---|---|
| G⁺杆菌 | 双歧杆菌(Bifidobacterium)、乳酸杆菌(Lactobacillus) |
| G⁻杆菌 | 脆弱类杆菌(Bacteroides fragilis)(最重要条件致病菌)、梭杆菌(Fusobacterium) |
| G⁺球菌 | 消化球菌(Peptococcus)、消化链球菌(Peptostreptococcus) |
| G⁻球菌 | 韦荣球菌(Veillonella) |
二、致病条件
无芽胞厌氧菌是人体正常菌群,致病需满足以下条件:
- 菌群异位(Alteration of residential location) ——正常菌群转移至非正常部位;
- 菌群失调(Flora disequilibrium) ——正常菌群平衡被破坏;
- 宿主免疫功能低下(Immunity function lower) ;
- 局部厌氧环境(Local anaerobic environment) ——组织缺血、坏死等形成厌氧微环境。
三、致病物质
- 脂多糖(LPS)、菌毛(Pili)、荚膜(Capsule)、侵袭性酶(Enzymes)、外毒素(Exotoxin)等。
四、感染特点
| 特征 | 说明 |
|---|---|
| 感染性质 | 内源性感染(Endogenous infection),多为慢性过程 |
| 病理类型 | 多为化脓性感染(Pyogenic infection) |
| 分泌物特点 | 黏稠性渗出物或脓汁(乳白色、粉红色、血色或棕黑色),恶臭(Cacosmia) |
| 治疗反应 | 氨基糖苷类抗生素(Aminoglycoside)治疗无效 |
| 细菌学检查 | 直接涂片可见细菌,但常规培养无细菌生长(需厌氧培养) |
五、微生物学检查与防治原则
- 微生物学检查:直接涂片镜检 + 厌氧培养(Anaerobic culture)。
- 防治原则:外科手术清创引流 + 合理选用抗菌药物(需覆盖厌氧菌)。
【教学和学习建议】
- 比较三种厌氧芽胞梭菌(破伤风梭菌、产气荚膜梭菌、肉毒梭菌) 致病机制的不同。
- 回顾机会性致病菌的致病条件(结合第六章内容),理解无芽胞厌氧菌的感染特点。
- 注意氨基糖苷类抗生素对厌氧菌无效的临床意义。
【教学/考核难点重点】
重点
- 厌氧芽胞梭菌的致病性:
- 致病条件:深部伤口 + 厌氧微环境 + 芽胞污染;
- 致病物质:外毒素(破伤风痉挛毒素、产气荚膜梭菌α毒素、肉毒毒素);
- 所致疾病:破伤风、气性坏疽、肉毒中毒。
- 防治原则:
- 主动免疫:DPT疫苗(破伤风类毒素);
- 被动免疫:TAT/TIG(抗毒素),早期足量使用;
- 外科清创 + 抗生素(青霉素)。
- 无芽胞厌氧菌的致病条件(异位、菌群失调、免疫低下、局部厌氧环境)。
- 无芽胞厌氧菌感染特点(内源性、慢性、化脓性、恶臭分泌物、氨基糖苷类无效)。
难点
- 三种厌氧芽胞梭菌致病机制的差异:
- 破伤风梭菌:毒素沿神经逆行→脊髓前角→阻断抑制性介质释放→痉挛性瘫痪。
- 产气荚膜梭菌:产生多种毒素和酶(α毒素卵磷脂酶破坏细胞膜、胶原酶促扩散等)→组织坏死、产气、水肿。
- 肉毒梭菌:毒素作用于外周胆碱能神经→阻断乙酰胆碱释放→弛缓性瘫痪。
- A-B亚单位毒素的作用机制:B亚单位与受体结合,A亚单位进入靶细胞发挥毒性效应(破伤风痉挛毒素、肉毒毒素均属此类)。
- 无芽胞厌氧菌常规培养阴性但直接涂片可见细菌的原因:需厌氧培养条件。
- 氨基糖苷类抗生素对厌氧菌无效的原因:氨基糖苷类需氧依赖的摄取机制,在厌氧环境中无法进入菌体。
第十三章 分枝杆菌属(Mycobacterium)
【教学目标和要求】
- 掌握结核分枝杆菌的生物学性状、致病性与免疫性。
- 掌握结核菌素试验的原理及意义。
- 掌握结核分枝杆菌的微生物学检查与特异性预防。
【具体教学内容】
分枝杆菌属概述
- 分枝杆菌为细长、微弯的杆菌(Thin and slightly curved rods)。
- 抗酸染色阳性(Acid-fast bacilli, AFB)——呈红色。
- 细胞壁含有大量脂质(Large amount of lipid),与其染色特性、抵抗力和致病性密切相关。
分枝杆菌的分类
| 类型 | 代表菌 |
|---|---|
| 结核分枝杆菌复合群 | 人型结核分枝杆菌(M.tuberculosis)、牛分枝杆菌(M.bovis)、非洲分枝杆菌(M.africanum)、田鼠分枝杆菌(M.microti) |
| 非结核分枝杆菌(Nontuberculosis mycobacteria, NTM) | 多种 |
| 麻风分枝杆菌(M.leprae) | 麻风病病原体 |
第一节 结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)
一、生物学性状
(一)形态与染色
- 细长、直或微弯杆菌(Thin, straight or slightly curved rods)。
- 抗酸染色(Acid-fast stain)阳性→呈红色。
- 细胞壁厚而复杂,富含脂质(Lipid-rich)。
- 无鞭毛、无荚膜、无芽胞(Non-motile, non-capsule, non-spore)。
(二)培养特性
- 专性需氧菌(Obligate aerobe)。
- 营养要求特殊:需在罗氏培养基(Roche medium)(含蛋黄、甘油、马铃薯、孔雀绿等)上生长。
- 生长缓慢:代时12~24小时;初次分离需3~4周。
- 菌落:呈**“菜花样(Cauliflower)”**。
- 液体培养基表面可形成菌膜(Pellicle)。
(三)抵抗力
| 耐受/敏感 | 特点 |
|---|---|
| 耐受 | 干燥(在干燥痰中可存活6~8个月);酸(3% HCl、6% H₂SO₄);碱(4% NaOH);染料 |
| 敏感 | 湿热;消毒剂(酒精);抗结核药物(利福平Rifampin、异烟肼Isoniazid等);紫外线(UV) |
(四)变异性
| 变异类型 | 说明 |
|---|---|
| 毒力变异 | BCG(卡介苗,Bacillus Calmette-Guérin):牛分枝杆菌(M.bovis) 经230次传代(1908~1921年)获得的减毒活疫苗,用于结核病的预防,尤其对儿童有效 |
| 耐药性变异 | 多重耐药结核分枝杆菌(Multidrug-resistant TB, MDR-TB) 已成为全球性问题 |
二、致病性
结核分枝杆菌不产生荚膜、侵袭性酶和外毒素,细胞壁中不含内毒素。其致病性主要源于:
- 菌体在组织细胞内繁殖引起炎症反应;
- 菌体成分和代谢产物的毒性作用;
- 免疫病理效应(Immunopathological effects)。
(一)致病物质(菌体成分)
| 成分 | 功能 |
|---|---|
| 索状因子(Cord factor, TDM) | 与线粒体膜结合→损伤呼吸功能;抑制白细胞游走→慢性肉芽肿(Chronic granulomatosis) |
| 磷脂(Phosphatide) | 刺激单核细胞增殖→形成结核结节(Tubercle);抑制蛋白酶分解→干酪样坏死(Caseous necrosis) |
| 蜡质D(Wax D) | 作为佐剂(Adjuvant),参与迟发型超敏反应(DTH) |
| 硫酸脑苷脂(Sulfatides) | 抗吞噬:抑制吞噬体(Phagosome)与溶酶体(Lysosome)的融合 |
| 蛋白质(结核菌素 Tuberculin) | 与蜡质D共同作用→迟发型超敏反应(DTH) |
(二)所致疾病
| 感染类型 | 发生人群 | 特点 |
|---|---|---|
| 原发感染(Primary infection) | 多见于儿童 | 常见于肺部感染,形成原发综合征(Primary syndrome) |
| 继发感染(Post-primary infection) | 多见于成人 | 多为内源性感染,多为慢性,病变局限 |
三、免疫性
- 抗结核免疫以细胞免疫(CMI) 为主。
- 感染免疫(Infection immunity) :结核分枝杆菌感染后产生的免疫力。
- CMI与DTH(迟发型超敏反应) 在结核感染中共存(Coexist),均由T细胞介导。
四、结核菌素试验(Tuberculin Skin Test, TST)
(一)原理
基于结核感染后CMI与DTH共存的原理,将结核菌素注射于皮内,观察局部皮肤迟发型超敏反应。
| 试剂 | 说明 |
|---|---|
| OT(旧结核菌素,Old tuberculin) | 传统制剂 |
| PPD(纯蛋白衍生物,Purified Protein Derivative) | 现代常用制剂 |
(二)方法与结果判读
皮内注射PPD后48~96小时观察局部硬结(Induration) 和红斑(Erythema) 直径。
| 硬结直径 | 结果判读 | 临床意义 |
|---|---|---|
| <5mm | 阴性(-) | ①无结核感染;②感染早期;③重症结核患者(免疫力低下);④细胞免疫功能低下(肿瘤、AIDS、免疫抑制剂使用者) |
| 5mm ≤ 直径 < 15mm | 阳性(+) | ①既往结核感染;②BCG接种成功 |
| ≥15mm | 强阳性(++) | 活动性结核(Active TB) |
(三)应用
- 检测BCG接种后的免疫效果;
- 结核病流行病学调查;
- 辅助诊断结核病;
- 检测肿瘤患者的细胞免疫功能。
五、IFN-γ释放试验(IGRA)
- 原理:结核分枝杆菌抗原再次刺激已被致敏的T细胞→释放IFN-γ;通过检测全血或外周血单个核细胞受刺激后释放的IFN-γ判断是否感染。
- 方法:ELISA(全血检测)或ELISPOT(细胞检测)。
- 优点:1~2天出结果;高敏感性和特异性;不受BCG和大多数非结核分枝杆菌的影响,对潜伏结核感染检测具有重要价值。
六、微生物学检查
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| 直接涂片镜检 | 标本(痰、尿等)涂片→抗酸染色→镜检;为提高检出率可浓缩集菌(痰/粪便先用4% NaOH处理→离心→取沉淀接种) |
| 分离培养 | 标本浓缩后接种罗氏培养基,观察"菜花样"菌落 |
| 动物试验 | 豚鼠(Guinea pig)接种 |
| PCR | 核酸检测 |
| 免疫学检测 | 结核菌素试验(TST)、IFN-γ释放试验(IGRA) |
七、特异性预防与治疗
- 特异性预防:BCG(卡介苗)。
- 药物治疗:
- 一线药物:链霉素(Streptomycin)、异烟肼(Isoniazid)、对氨基水杨酸(Para-aminosalicylic acid);
- 二线药物:乙胺丁醇(Ethambutol)、吡嗪酰胺(Pyrazinamide);
- 三线药物:卷曲霉素(Capreomycin);
- 新药:利福平(Rifampin)。
第二节 麻风分枝杆菌(Mycobacterium leprae)
一、生物学性状
- 与结核分枝杆菌相似的抗酸染色阳性杆菌。
- 目前尚不能在体外人工培养。
- 人类是主要宿主。
二、致病性
- 麻风分枝杆菌主要侵犯皮肤、周围神经和黏膜。
- 临床分为瘤型(Lepromatous) 和结核样型(Tuberculoid) 等多种类型,取决于宿主的免疫应答状态。
三、防治原则
- 联合化疗(Multidrug therapy, MDT) ——氨苯砜(Dapsone)、利福平、氯法齐明(Clofazimine)等联合使用。
【教学和学习建议】
- 查资料了解目前结核病发病率回升的原因(HIV/AIDS、MDR-TB、流动人口等)。
- 通过**"毁容性"临床表现的图片**加深记忆麻风分枝杆菌的致病特点。
- 重点理解结核菌素试验的原理(基于CMI与DTH共存),注意BCG接种后阳性与活动性结核强阳性的区别。
【教学/考核难点重点】
重点
- 结核分枝杆菌的生物学性状:抗酸染色阳性(红色)、专性需氧、罗氏培养基、生长缓慢(3~4周)、"菜花样"菌落、对干燥和酸碱耐受、对湿热和紫外线敏感。
- 结核分枝杆菌的致病性:菌体成分(索状因子→慢性肉芽肿;磷脂→结核结节和干酪样坏死;蜡质D→DTH;硫酸脑苷脂→抗吞噬)→原发感染(儿童,原发综合征)和继发感染(成人,慢性)。
- 结核菌素试验(TST)的原理:基于CMI与DTH共存;阳性/阴性/强阳性的判读标准及临床意义。
- 结核分枝杆菌的特异性预防:BCG(卡介苗,牛分枝杆菌减毒活疫苗)。
- 结核分枝杆菌的微生物学检查:抗酸染色涂片、浓缩集菌、罗氏培养基培养、PCR、TST、IGRA。
- IGRA的优势:高敏感性和特异性,不受BCG影响。
难点
- 结核分枝杆菌致病性与免疫性之间的关系:CMI与DTH共存→结核菌素试验利用DTH原理检测感染状态。
- 原发感染与继发感染的区别:原发感染(儿童,原发综合征)vs 继发感染(成人,多内源性,慢性、局限性)。
- 结核菌素试验阴性结果的多种可能解释:①无感染;②感染早期;③重症结核(免疫力低下);④免疫功能低下状态(肿瘤、AIDS、免疫抑制剂使用)。
- BCG免疫效果监测与感染鉴别的局限性:BCG接种后TST可为阳性,与自然感染难以仅凭TST鉴别;IGRA不受BCG影响,更具优势。
【细菌对比表】
| 细菌 | 革兰染色 | 特殊结构 | 培养特性 | 关键致病物质 | 所致疾病 | 防治/治疗要点 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 金黄色葡萄球菌 | G⁺葡萄串状 | 体内有荚膜 | 普通培养基,金黄色脂溶性色素,β-溶血 | 凝固酶、SPA、α-溶血素、肠毒素、表皮剥脱毒素、TSST-1 | 化脓性感染(脓汁黏稠)、食物中毒、SSSS、TSS | 根据药敏选药(多耐药) |
| A群链球菌 | G⁺链状 | 早期透明质酸荚膜 | 血琼脂,β-溶血 | M蛋白、透明质酸酶、链激酶、链道酶、SLO、致热外毒素 | 化脓性感染(脓汁稀薄)、猩红热、风湿热、急性肾小球肾炎 | 青霉素G |
| 肺炎链球菌 | G⁺矛头状双球菌 | 荚膜(毒力主要因素) | 血琼脂,α-溶血 | 荚膜(抗吞噬)、肺炎链球菌溶血素、IgA1蛋白酶 | 大叶性肺炎、支气管炎、脑膜炎等 | 23价荚膜多糖疫苗;青霉素G |
| 脑膜炎奈瑟菌 | G⁻肾形双球菌 | 荚膜、菌毛 | 巧克力血琼脂,专性需氧,抵抗力极弱 | LOS(内毒素活性)、荚膜、菌毛、IgA1蛋白酶 | 流行性脑脊髓膜炎 | 荚膜多糖疫苗;青霉素、磺胺 |
| 淋病奈瑟菌 | G⁻肾形双球菌 | 菌毛 | 巧克力血琼脂 | 菌毛、外膜蛋白、LOS、IgA1蛋白酶 | 淋病、新生儿眼炎 | 无疫苗;青霉素等 |
| 结核分枝杆菌 | 抗酸染色阳性(红色) | 细胞壁富含脂质 | 罗氏培养基,专性需氧,生长缓慢(3~4周)"菜花样"菌落 | 索状因子、磷脂、蜡质D、硫酸脑苷脂 | 结核病(原发/继发) | BCG;异烟肼、利福平等 |
| 破伤风梭菌 | G⁺杆菌 | 芽胞(鼓槌状) | 专性厌氧 | 破伤风痉挛毒素(神经毒素,A-B结构) | 破伤风(牙关紧闭、角弓反张) | DPT疫苗;TAT/TIG;清创;青霉素 |
| 产气荚膜梭菌 | G⁺粗大杆菌 | 荚膜,芽胞次极端 | 专性厌氧,汹涌发酵 | α毒素(卵磷脂酶)、多种胶原酶、透明质酸酶等 | 气性坏疽、食物中毒、坏死性肠炎 | 清创(不缝合);大剂量青霉素;多价抗毒素;高压氧 |
| 肉毒梭菌 | G⁺粗大杆菌 | 芽胞次极端 | 专性厌氧 | 肉毒毒素(毒性最强,神经毒素) | 肉毒中毒(弛缓性瘫痪) | 食物彻底煮沸;多价抗毒素 |
关键鉴别要点:
| 比较维度 | 葡萄球菌 | 链球菌 |
|---|---|---|
| 脓汁特点 | 黏稠、界限清晰(凝固酶→纤维蛋白屏障) | 稀薄、界限不清(透明质酸酶、链激酶→扩散) |
| 溶血类型 | β-溶血 | α-溶血(肺炎链球菌、草绿色链球菌)/ β-溶血(A群链球菌) |
| 比较维度 | 外毒素(破伤风痉挛毒素/肉毒毒素) | 内毒素(LOS/LPS) |
|---|---|---|
| 作用机制 | 神经毒素:A-B亚单位结构,阻断神经递质释放 | 致热、血管损伤、休克(内毒素活性) |
| 临床特点 | 特异性强、毒性强 | 无特异性、发热、休克 |
我将为您整理病毒学与真菌学部分的完整教学内容。
第二十二章 病毒的基本性状(Basic Properties of Viruses)
【教学目标和要求】
- 掌握病毒的大小与形态。
- 掌握病毒体的概念和病毒的测量单位。
【具体教学内容】
第一节 病毒的大小与形态
一、病毒的基本特征
| 特征 | 说明 |
|---|---|
| 最小 | 直径20~300 nm,多数病毒**<150 nm**,光学显微镜下不可见,可滤过(Filterable) |
| 最简单 | 非细胞型实体(Non-cellular entity),仅含一种核酸(DNA或RNA) 和蛋白质 |
| 专性细胞内寄生(Obligate intracellular parasites) | 只能在活细胞内生长增殖 |
| 自我复制(Self-replication) | 以复制方式增殖 |
| 耐抗生素 | 对多种抗生素不敏感 |
二、病毒的大小与形态
- 测量单位:纳米(nm,Nanometer)。
- 病毒体(Virion):病毒完整的、具有感染性的颗粒,是病毒的基本感染单位。
- 形态:包括球形(Spherical)、丝状(Filamentous)、砖形(Brick)、子弹形(Bullet)、蝌蚪形(Tadpole) 等,多数呈球形。
第二节 病毒的结构和化学组成
一、病毒的结构
病毒的结构分为核心(Core)、衣壳(Capsid) 和包膜(Envelope) 三层。
| 结构 | 组成 | 功能 |
|---|---|---|
| 核心(Core) | 核酸(DNA或RNA) | 病毒的基因组(Genome),指导病毒复制、决定病毒特性;某些核酸具有感染性(Infectious nucleic acid) |
| 衣壳(Capsid) | 蛋白质,由壳粒(Capsomeres) 组成 | 保护核酸;具有抗原性;提供特异性结合位点(VAP,病毒吸附蛋白) |
| 包膜(Envelope) | 脂质双层(源于宿主细胞膜)+ 糖蛋白(刺突,Spike,病毒编码) | 维持病毒形态;刺突(Spike) 为病毒编码的糖蛋白,突出于脂质双层表面,是吸附和进入宿主细胞的重要结构(VAP);具有抗原性 |
| 基质蛋白(Matrix protein) | 蛋白质 | 连接衣壳与包膜 |
二、病毒的对称类型
| 对称类型 | 特点 |
|---|---|
| 二十面体对称(Icosahedral symmetry) | 由壳粒组成二十面体结构 |
| 螺旋对称(Helical symmetry) | 壳粒呈螺旋排列 |
| 复合对称(Complex symmetry) | 兼具上述两种类型(如噬菌体) |
三、病毒蛋白的分类
| 类型 | 定义 | 功能 |
|---|---|---|
| 结构蛋白(Structural protein) | 构成病毒体的蛋白成分 | 构成衣壳、包膜、基质蛋白;病毒吸附蛋白(VAP) |
| 非结构蛋白(Non-structural protein) | 病毒编码但不构成病毒体的蛋白 | 参与病毒复制周期(如RNA依赖的RNA聚合酶、逆转录酶);干扰宿主细胞生物合成;转化蛋白(肿瘤相关病毒) |
第三节 病毒的增殖
一、病毒的复制周期(Replication Cycle)
病毒的复制周期分为吸附、穿入、脱壳、生物合成、成熟与释放五个阶段。
| 阶段 | 过程 | 要点 |
|---|---|---|
| 吸附(Adsorption) | 病毒吸附蛋白(VAP) 与宿主细胞表面特异性受体结合 | 决定病毒的组织嗜性(Tropism) |
| 穿入(Penetration) | 无包膜病毒:胞饮/内吞作用(Endocytosis);包膜病毒:融合(Fusion)——病毒包膜与宿主细胞膜融合,核衣壳进入胞质;噬菌体:直接注入 | |
| 脱壳(Uncoating) | 溶酶体酶释放病毒核酸 | 病毒基因组从核衣壳中释放 |
| 生物合成(Biosynthesis) | 病毒核酸复制 + 病毒蛋白合成 | 因病毒类型而异(见下表) |
| 成熟与释放(Assembly & Release) | 无包膜病毒:宿主细胞裂解(Lysis) 释放;包膜病毒:通过出芽(Budding) 方式释放 |
二、不同病毒类型的生物合成特点
| 病毒类型 | 核酸类型 | 复制特点 |
|---|---|---|
| dsDNA病毒(多数DNA病毒) | 双链DNA | 在细胞核内复制,利用宿主DNA依赖的RNA聚合酶转录mRNA |
| 单正链RNA病毒(+ssRNA) | +ssRNA | 基因组直接具有mRNA功能,可直接与宿主核糖体结合翻译所需蛋白质 |
| 单负链RNA病毒(-ssRNA) | -ssRNA | 基因组不具备mRNA功能,需携带RNA依赖的RNA聚合酶,先合成互补的+ssRNA作为mRNA |
| 逆转录病毒(Retrovirus) | ssRNA | 携带逆转录酶(Reverse transcriptase),以RNA为模板合成DNA,再整合至宿主基因组 |
三、病毒的异常增殖
| 概念 | 定义 |
|---|---|
| 顿挫感染(Abortive infection) | 病毒侵入非容许细胞(Non-permissive cell) 后,不能完成完整复制周期 |
| 缺损病毒(Defective virus) | 病毒缺少一个或多个功能性基因,需辅助病毒(Helper virus) 提供缺失功能才能复制;缺陷干扰颗粒(DIP) 为不能复制、且干扰感染性病毒复制的缺损病毒 |
| 干扰现象(Interference) | 一种病毒感染细胞后,使该细胞抵抗其他病毒的感染(机制:诱导干扰素产生或干扰吸附) |
第四节 病毒的遗传与变异
一、病毒基因组的特点
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 小 | 不同病毒基因组大小差异大(3.2 kb~375 kb) |
| 仅含一种核酸 | 含DNA或RNA,不同时含两者 |
| 多样性 | DNA:ssDNA/dsDNA(环状/线性);RNA:+ssRNA/-ssRNA(分节段/不分节段)、dsRNA |
| 基因重叠(Gene overlapping) | 同一段DNA序列编码多个不同蛋白质 |
二、病毒基因变异的机制
(一)基因突变(Gene Mutation)
| 突变类型 | 说明 |
|---|---|
| 毒力突变(Virulence mutation) | 毒力增强或减弱 |
| 抗原性突变(Antigenic mutation) | 抗原结构改变→免疫逃逸 |
| 条件致死突变(Conditional-lethal mutation) | 如温度敏感突变株(ts mutant):在容许温度(28~35℃) 可复制,在非容许温度(37~40℃) 不能复制 |
| 宿主适应性突变(Host adapted mutation) | 适应不同宿主 |
| 耐药突变(Drug-resistant mutation) | 对药物耐药 |
(二)基因重组与重配(Recombination & Reassortment)
| 机制 | 定义 |
|---|---|
| 重组(Recombination) | 两种病毒感染同一细胞后,基因间发生交换 |
| 重配(Reassortment) | 分节段RNA病毒之间交换基因节段 |
| 交叉复活(Crossing reactivation) | 重组可导致遗传复活 |
| 多重复活(Multiplicity reactivation) | 多个缺损病毒共同感染同一细胞后互补恢复活性 |
(三)基因整合(Integration)
- 病毒基因组整合至宿主细胞DNA中(如逆转录病毒、HBV等)。
- 整合是细胞转化(Cell transformation) 和肿瘤发生的重要机制。
(四)病毒基因产物的相互作用
| 机制 | 定义 |
|---|---|
| 互补作用(Complementation) | 两种病毒感染同一细胞,一种为另一种提供所需基因产物(如HBV为HDV提供HBsAg) |
| 表型混合(Phenotypic mixing) | 两种病毒感染同一细胞后,子代病毒含有来自双亲的包膜成分 |
| 核壳转移(Transcapsidation) | 一种病毒的核酸被另一种病毒的衣壳包裹 |
第五节 理化因素对病毒的影响
一、灭活(Inactivation)的概念
病毒受理化因素作用后失去感染性(Infectivity),但仍可保留免疫原性、抗原性和血凝活性等特性,称为灭活(Inactivation)。
二、物理因素对病毒的影响
| 因素 | 效应 |
|---|---|
| 温度 | 大多数病毒耐冷怕热(Cold-resistant, heat-labile):-70℃(干冰) 或 -196℃(液氮) 可长期保存;50~60℃加热30分钟可杀灭大多数病毒 |
| 辐射 | X射线、γ射线、紫外线(UV) 可使病毒灭活 |
三、化学因素对病毒的影响
| 因素 | 效应 |
|---|---|
| pH | 多数病毒在pH 6~8稳定 |
| 脂溶剂(Lipo-solvent) | 乙醚灭活试验(Ether inactivation test) 可鉴别包膜病毒(敏感) 与无包膜病毒(不敏感) |
| 化学消毒剂 | 多数消毒剂可灭活病毒 |
【教学和学习建议】
- 回顾非细胞型微生物的基本特征。
- 看图理解病毒的三种对称类型(二十面体、螺旋、复合对称)。
- 对比包膜病毒与无包膜病毒复制周期过程的不同(穿入方式:胞饮 vs 融合;释放方式:裂解 vs 出芽)。
- 试比较细菌与病毒在变异机制上的不同(细菌:基因突变、基因转移(转化/转导/接合);病毒:突变、重组/重配、整合)。
- 利用所学知识分析包膜病毒和无包膜病毒抵抗力的差异(包膜病毒对脂溶剂敏感,抵抗力较弱)。
【教学/考核难点重点】
重点
- 病毒体的概念——病毒完整的、具有感染性的颗粒。
- 病毒的测量单位——纳米(nm)。
- 病毒的结构、化学组成与功能:
- 核心(核酸)→复制、遗传;衣壳(蛋白质)→保护、抗原性;包膜(脂质+糖蛋白)→吸附、抗原性;基质蛋白→连接衣壳与包膜。
- 病毒复制周期各步骤:吸附→穿入→脱壳→生物合成→成熟与释放。
- dsDNA病毒、单正链RNA病毒、单负链RNA病毒、逆转录病毒的复制周期特点。
- 缺损病毒、顿挫感染、干扰现象的概念。
- 灭活的概念——病毒失去感染性但可保留免疫原性。
- 理化因素对病毒的影响:耐冷怕热、脂溶剂可鉴别包膜病毒。
难点
- 不同核酸类型病毒的生物合成特点:
- +ssRNA病毒基因组直接作为mRNA翻译;
- -ssRNA病毒需携带RNA依赖的RNA聚合酶;
- 逆转录病毒需逆转录酶,RNA→DNA→整合。
- 缺损病毒与顿挫感染的区别:缺损病毒是病毒本身基因缺陷;顿挫感染是宿主细胞不容许,病毒无法完成复制。
- 基因重组与重配的区别:重组是基因间交换;重配是分节段RNA病毒的节段交换。
- 互补作用 vs 表型混合:互补改变子代病毒功能(基因未变);表型混合改变子代病毒结构(表型改变,基因型不变)。
第二十三章 病毒的感染与免疫(Viral Infection and Immunity)
【教学目标和要求】
- 掌握病毒感染的致病机制(病毒对宿主细胞的直接作用、病毒感染的免疫病理作用),与人类恶性肿瘤密切相关的病毒。
- 掌握病毒感染的传播方式(水平传播、垂直传播),常见的先天性感染的病毒。
- 掌握病毒感染的类型,持续性感染的种类、特点和举例。
【具体教学内容】
第一节 病毒的致病作用
一、病毒的传播方式
(一)水平传播(Horizontal Transmission)
病毒在个体之间的传播(人与人或动物与人)。
| 途径 | 传播方式 |
|---|---|
| 呼吸道 | 空气、飞沫(Droplets)或皮屑 |
| 消化道 | 污染的食物、水 |
| 眼/泌尿生殖道 | 接触、游泳池、性接触 |
| 血液 | 注射、输血/血制品、器官移植 |
| 损伤皮肤 | 昆虫叮咬、疯狗咬伤等 |
(二)垂直传播(Vertical Transmission)
病毒从母体传播给子代。
| 途径 | 说明 |
|---|---|
| 经胎盘(Through placenta) | → 胎儿 → 先天性感染(Congenital infection),可致先天性畸形(Congenital deformity) |
| 经产道(Through birth canal) | → 新生儿感染 |
| 经母乳(Through breast milk) | → 从感染母亲传播给婴儿 |
可垂直传播的病毒(记忆口诀:风巨乙艾——Rubella, CMV, HBV, HIV):
| 病毒 | 所致先天性疾病 |
|---|---|
| 风疹病毒(Rubella virus, RV) | 先天性白内障(Congenital cataract) |
| 巨细胞病毒(Cytomegalovirus, CMV) | 血小板减少性紫癜(Thrombocytopenic purpura)、先天性畸形 |
| 乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus, HBV) | 慢性乙肝 |
| 人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus, HIV) | AIDS |
二、病毒在体内的播散(Viral Dissemination in vivo)
病毒进入机体后可通过血液、淋巴液、神经通路等途径播散至全身靶器官。
三、病毒对宿主细胞的直接作用
| 作用方式 | 机制 | 举例 |
|---|---|---|
| 杀细胞效应(Cytocidal effect) | 无包膜病毒在宿主细胞内复制后裂解(Lysis) 细胞释放子代病毒;表现为细胞病变效应(CPE):细胞变圆、聚集、融合、脱落 | 多数无包膜病毒 |
| 稳定状态感染(Steady state infection) | 包膜病毒通过出芽(Budding) 释放,细胞不被杀死;可导致:①细胞表面出现病毒抗原→被免疫系统识别;②细胞融合→形成多核巨细胞(Multinucleated syncytial giant cell) | 疱疹病毒(Herpes virus) |
| 包涵体形成(Inclusion body) | 病毒在感染细胞内增殖形成的圆形、椭圆形或不规则嗜酸性/嗜碱性小体,可在光镜下观察 | 狂犬病病毒(Negri小体)、巨细胞病毒 |
| 细胞凋亡(Cell apoptosis) | 病毒通过调控宿主细胞凋亡蛋白诱导细胞程序性死亡 | HIV、腺病毒 |
| 基因组整合与细胞转化(Integration & Cell transformation) | 病毒基因组整合至宿主细胞DNA,导致细胞转化(Cell transformation) | 致瘤病毒(Oncogenic viruses) |
四、病毒感染的免疫病理作用
| 机制 | 说明 |
|---|---|
| 抗体介导的免疫损伤 | II型/III型超敏反应 |
| CTL介导的免疫损伤 | HAV/HBV/HCV不引起CPE,CTL识别肝细胞表面病毒抗原后杀伤肝细胞(免疫损伤) |
| 自身免疫损伤 | 病毒诱导产生针对自身抗原的免疫应答 |
| 细胞因子风暴(Cytokine storm) | 致炎细胞因子大量释放→全身炎症反应 |
| 免疫抑制作用(Immunosuppression) | 病毒抑制宿主免疫功能 |
五、病毒的免疫逃逸(Immune Escape)
| 机制 | 说明 |
|---|---|
| 细胞内寄生(Intracellular parasitism) | 病毒在细胞内复制,逃避抗体 |
| 抗原性改变(Antigenic changes) | 抗原变异→免疫逃逸 |
| 多种抗原结构(Multiple antigen structure) | 干扰免疫识别 |
| 抑制IFN产生(Inhibition of IFN production) | 抑制干扰素产生 |
| MHC-I表达下调(Reduce MHC-I expression) | 逃避CTL识别 |
六、与人类肿瘤密切相关的病毒(Oncogenic Viruses)
| 病毒 | 英文缩写 | 相关人类肿瘤 |
|---|---|---|
| 人乳头瘤病毒 | HPV | 宫颈癌(Cervical carcinoma) |
| EB病毒 | EBV | Burkitt淋巴瘤(Burkitt lymphoma)、鼻咽癌(Nasopharyngeal carcinoma) |
| 乙型肝炎病毒 | HBV | 肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma) |
| 丙型肝炎病毒 | HCV | 肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma) |
| 人疱疹病毒8型 | HHV-8 | 卡波西肉瘤(Kaposi sarcoma) |
| 人T细胞白血病病毒1型 | HTLV-1 | 成人T细胞白血病(Adult T-cell leukemia) |
七、病毒感染的类型
(一)按症状分类
| 类型 | 定义 |
|---|---|
| 隐性感染(Inapparent/Subclinical infection) | 病毒进入机体后不出现明显临床症状(可获得免疫或成为病毒携带者) |
| 显性感染(Apparent/Clinical infection) | 病毒进入机体后出现明显临床症状 |
(二)按病程分类
| 类型 | 定义 | 举例 |
|---|---|---|
| 急性感染(Acute infection) | 病程短(≤6个月),经免疫清除后病毒被清除 | 普通感冒、流感、甲型肝炎 |
| 持续性感染(Persistent infection) | 病毒在体内持续存在 >6个月,可持续或间歇性排毒 | 见下表 |
持续性感染的三种类型:
| 类型 | 定义 | 举例 |
|---|---|---|
| 潜伏感染(Latent infection) | 急性感染后病毒进入无症状潜伏期;当免疫抑制或诱因刺激时,病毒再激活(Reactivation) 复发 | **单纯疱疹病毒(HSV)**→唇疱疹;**水痘-带状疱疹病毒(VZV)**→带状疱疹(Shingles) |
| 慢性感染(Chronic infection) | 病毒可持续检出,症状轻微或无,但常反复或持续 | 慢性乙型肝炎(Chronic hepatitis B) |
| 慢发病毒感染(Slow virus infection) | 长潜伏期(数年) 后出现临床症状,进行性恶化,最终死亡 | HIV;麻疹病毒→亚急性硬化性全脑炎(SSPE);朊粒(Prion) 所致疾病 |
第二节 抗病毒免疫
一、固有免疫(Innate Immunity)
(一)干扰素(Interferon, IFN)
定义:干扰素是人或动物细胞在病毒感染或其他干扰素诱生剂刺激下产生的一组蛋白质(糖蛋白),具有抗病毒、抗肿瘤、免疫调节等生物学活性。
干扰素的产生:
| 诱生剂 | 产生的IFN |
|---|---|
| 病毒、人工合成的dsRNA(Poly I:C)、细菌内毒素等 |
干扰素的分类(人) :
| 类型 | 产生细胞 | 基因染色体 | 抗病毒活性 | 免疫调节活性 |
|---|---|---|---|---|
| IFN-α | 白细胞(Leukocytes) | 9号染色体 | +++ | + |
| IFN-β | 成纤维细胞(Fibroblasts) | 9号染色体 | +++ | + |
| IFN-γ | 抗原活化的T细胞(Ag-activated T cell) | 12号染色体 | + | +++ |
干扰素的抗病毒机制:
干扰素不能直接作用于病毒,而是通过诱导抗病毒蛋白(AVP) 发挥作用。
AVP包括:
- 2’,5’-寡腺苷酸合成酶(2’5’Oligo A synthase) → 激活RNase L → 降解mRNA
- 蛋白激酶(Protein kinase) → 抑制蛋白质合成
干扰素抗病毒的特点:
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 间接作用(Indirect) | 通过诱导AVP发挥作用,不直接作用于病毒 |
| 广谱抗病毒(Broad-spectrum) | 对不同病毒均有抑制作用 |
| 种属特异性(Host species specific) | 仅在产生该IFN的物种中发挥抗病毒作用 |
| 快速起效(Quick) | 在病毒感染的早期发挥作用 |
干扰素的生物学活性:
- 抗病毒(Anti-viral)
- 抗肿瘤(Anti-tumor) :抑制某些肿瘤细胞生长
- 免疫调节(Immune regulation) :激活NK细胞、巨噬细胞;上调MHC分子表达
(二)NK细胞
- 早期抗病毒感染的重要细胞(在适应性免疫激活前发挥重要作用)。
- 直接裂解病毒感染细胞(无需预先致敏)。
(三)屏障结构
- 血脑屏障(BBB) 、胎盘屏障(Placental barrier) 具有保护作用。
二、适应性免疫(Adaptive Immunity)
(一)体液免疫——中和抗体(Neutralizing Antibody)
定义:由病毒表面抗原(参与吸附和穿入的抗原)诱导产生的抗体,可与游离病毒结合,阻断病毒感染性。
机制:
- 抑制吸附(Inhibition of adsorption) ——抗体结合病毒表面抗原后阻断病毒吸附宿主细胞;
- 抗体包被的病毒被清除:通过吞噬细胞或补体等方式清除。
其他抗病毒抗体:
| 抗体类型 | 作用 |
|---|---|
| 血凝抑制抗体(Hemagglutination inhibition antibody, HI抗体) | 针对病毒血凝素(HA),用于血清学诊断 |
| 补体结合抗体(Complement fixation antibody, CF抗体) | 由病毒内部抗原或非中和抗原诱导,通过调理作用(Opsonization) 增强巨噬细胞吞噬 |
(二)细胞免疫
| 细胞类型 | 功能 |
|---|---|
| CD8⁺ CTL(细胞毒性T细胞) | MHC-I限制性杀伤靶细胞,是终止病毒感染的主要机制 |
| CD4⁺ Th1细胞 | 释放IFN-γ、TNF-α等细胞因子,激活巨噬细胞和NK细胞 |
(三)抗病毒免疫持续时间
病毒感染后产生的免疫力持续时间各异,有些可终身免疫(如麻疹),有些免疫力短暂(如流感)。
【教学和学习建议】
- 试比较细菌与病毒在致病机制及感染类型上的不同。
- 试比较细菌与病毒抗感染免疫特点的不同。
- 重点记忆与人类恶性肿瘤密切相关的6种病毒及对应肿瘤。
【教学/考核难点重点】
重点
- 病毒感染的致病机制:病毒对宿主细胞的直接作用(杀细胞效应、稳定状态感染、包涵体形成、细胞凋亡、整合与转化)+ 免疫病理作用。
- 与人类恶性肿瘤密切相关的病毒:HPV→宫颈癌;EBV→Burkitt淋巴瘤/鼻咽癌;HBV/HCV→肝癌;HHV-8→卡波西肉瘤;HTLV-1→成人T细胞白血病。
- 病毒感染的传播方式:水平传播(呼吸道、消化道、血液等)+ 垂直传播(胎盘、产道、母乳)。
- 常见的先天性感染的病毒:风疹病毒、巨细胞病毒、HBV、HIV(“风巨乙艾”)。
- 病毒感染的类型:隐性感染、显性感染;急性感染;持续性感染(潜伏感染、慢性感染、慢发病毒感染)的特点和举例。
- 干扰素定义、种类:IFN-α(白细胞)、IFN-β(成纤维细胞)、IFN-γ(T细胞)。
- 干扰素的抗病毒机制:诱导抗病毒蛋白(AVP)→降解mRNA、抑制蛋白质合成;间接作用、广谱、种属特异性、快速起效。
- 病毒中和抗体的概念:由病毒表面抗原诱导,结合游离病毒,阻断感染性。
难点
- 稳定状态感染的特点:包膜病毒通过出芽释放,细胞不被杀死,但细胞表面出现病毒抗原→被免疫系统识别;细胞融合→多核巨细胞。
- 持续性感染的三种类型区分:
- 潜伏感染:有潜伏期,可再激活(HSV、VZV)
- 慢性感染:病毒持续检出,症状轻微(慢性乙肝)
- 慢发病毒感染:长潜伏期(数年),进行性恶化→死亡(HIV、SSPE、朊粒)
- 干扰素与抗体的区别:干扰素是细胞因子(固有免疫),广谱;抗体是特异性免疫,特异性中和病毒。
- 干扰素的抗病毒机制:需明确干扰素不直接作用于病毒,而是通过诱导抗病毒蛋白(AVP)间接发挥作用。
- CTL是终止病毒感染的主要机制:通过MHC-I限制性杀伤病毒感染的靶细胞。
第二十四章 病毒感染的检查方法与防治原则(Laboratory Diagnosis and Prevention of Viral Infections)
【教学目标和要求】
- 掌握病毒感染的实验室检查方法。
- 掌握CPE的概念。
【具体教学内容】
第一节 病毒感染的检查方法
一、标本的采集与送检
| 要求 | 说明 |
|---|---|
| 采集时间 | 早期/急性期采集 |
| 抗生素添加 | 标本中加入抗生素抑制细菌污染 |
| 保存与运送 | 低温保存,尽快送检 |
| 血清学标本 | 采集双份血清(发病早期 + 恢复期2~3周) |
二、病毒的形态学检查
| 方法 | 观察对象 |
|---|---|
| 电子显微镜(EM) | 直接观察病毒颗粒形态 |
| 免疫电镜(IEM) | 用抗体标记后观察病毒 |
| 光镜(LM) | 观察包涵体(Inclusion body) |
三、病毒的分离培养
(一)动物接种(Animal inoculation)
将病毒接种于实验动物体内分离病毒。
(二)鸡胚接种(Chicken embryo inoculation)
将病毒接种于鸡胚不同部位(绒毛尿囊膜、尿囊腔、羊膜腔、卵黄囊等)进行培养。
(三)细胞培养(Cell Culture)
| 类型 | 特点 |
|---|---|
| 原代细胞(Primary cells) | 寿命短,传代数代即衰老 |
| 二倍体细胞(Diploid cell lines) | 来源于胚胎,可传代约100代后衰老 |
| 传代细胞系(Continuous cell lines) | 来源于转化细胞,可无限增殖 |
(四)病毒增殖的指征
| 指征 | 说明 |
|---|---|
| 细胞病变效应(CPE) | 病毒感染细胞后引起的形态学变化——细胞变圆、聚集、融合、脱落、形成包涵体等 |
| 红细胞吸附(Hemadsorption) | 病毒感染细胞后细胞表面表达血凝素,能吸附红细胞 |
| 病毒干扰现象(Viral interference) | 一种病毒干扰另一种病毒复制 |
| 细胞代谢改变 | 培养液pH改变等 |
(五)病毒感染力的定量测定
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| 50%组织培养感染剂量(TCID₅₀) | 使50% 培养细胞发生感染的病毒量 |
| 红细胞凝集试验(Hemagglutination test) | 利用某些病毒(HA-bearing viruses)在体外凝集红细胞的原理定量病毒 |
| 空斑形成试验(Plaque formation test) | 病毒感染细胞后形成的空斑(Plaque) 数代表感染性病毒颗粒数 |
四、病毒的免疫学检测
(一)病毒抗原检测
- ELISA、IFA(免疫荧光试验) 等方法检测标本中的病毒抗原。
(二)病毒抗体检测(血清学诊断)
| 方法 | 原理 | 应用 |
|---|---|---|
| 中和试验(Neutralization test) | 病毒 + 血清 → 接种细胞 → 观察CPE | 检测中和抗体 |
| 血凝抑制试验(Hemagglutination inhibition test, HI) | 病毒 + 血清 + 红细胞 → 观察血凝抑制 | 检测血凝抑制抗体 |
| 病毒特异性IgM检测 | 检测病毒特异性IgM抗体 | 早期诊断 |
双份血清法:急性期和恢复期血清标本,抗体滴度≥4倍升高可确诊现症感染。
五、病毒的分子生物学检测
| 方法 | 应用 |
|---|---|
| qPCR | 定量检测病毒DNA |
| RT-qPCR | 检测病毒RNA |
| 基因芯片(Gene chip) | 同时检测多种病毒 |
| 基因测序(NGS) | 病毒基因组全序列分析 |
第二节 病毒感染的特异性预防
一、人工主动免疫——疫苗(Vaccines)
| 疫苗类型 | 举例 |
|---|---|
| 灭活疫苗(Inactivated vaccine) | 流感疫苗、狂犬病疫苗 |
| 减毒活疫苗(Attenuated-live vaccine) | 麻疹疫苗、Sabin脊髓灰质炎疫苗 |
| 亚单位疫苗(Subunit vaccine) | 基因工程疫苗:HBV疫苗、HPV疫苗 |
| 核酸疫苗(Nucleic acid vaccine) | SARS-CoV-2 mRNA疫苗 |
| 重组载体疫苗(Recombinant carrier vaccine) | 腺病毒载体COVID-19疫苗 |
二、人工被动免疫
| 制剂 | 说明 |
|---|---|
| 免疫球蛋白(Immunoglobulin) | 丙种球蛋白(Gamma globulin)、HBIG(乙肝免疫球蛋白)、RIG(狂犬病免疫球蛋白) |
| 细胞因子(Cytokine) | 干扰素(IFN)、白细胞介素(IL)、TNF |
第三节 病毒感染的治疗
一、抗病毒化学药物
| 类型 | 代表药物 | 作用机制/靶点 |
|---|---|---|
| 核苷类似物(Nucleoside analogues) | 阿昔洛韦(ACV,Acyclovir)、拉米夫定(Lamivudine)、利巴韦林(Ribavirin) | 抑制病毒DNA/RNA聚合酶 |
| 非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTIs) | 奈韦拉平(Nevirapine)、吡啶酮 | 抑制逆转录酶 |
| 蛋白酶抑制剂(Protease inhibitors) | 沙奎那韦(Saquinavir)、利托那韦(Ritonavir)、替拉瑞韦(Telaprevir) | 抑制病毒蛋白酶 |
| 整合酶抑制剂(Integrase inhibitor) | 拉替拉韦(Raltegravir) | 抑制整合酶 |
| 神经氨酸酶抑制剂(Neuraminidase inhibitors) | 奥司他韦(Oseltamivir)等 | 抑制流感病毒释放 |
二、其他治疗
- IFN及其诱生剂(Poly I:C、甘草甜素、云芝多糖等)
- 中草药(黄芪、板蓝根、大青叶等)
- 基因治疗(反义寡核苷酸asON、核酶Ribozyme、siRNA等)
【教学和学习建议】
- 试比较细菌与病毒在体外培养及常用检测方法上的不同。
- 试比较细菌与病毒感染的治疗方法的差异。
【教学/考核难点重点】
重点
- 病毒感染的实验室检查方法:形态学(EM/IEM)、分离培养(动物/鸡胚/细胞)、免疫学检测(抗原/抗体)、分子生物学检测(PCR/qPCR/测序)。
- CPE的概念:病毒感染细胞后引起的形态学变化(细胞变圆、聚集、融合、脱落、包涵体形成)。
- 病毒分离培养的方法:动物接种、鸡胚接种、细胞培养(原代/二倍体/传代细胞)。
- 病毒定量方法:TCID₅₀、红细胞凝集试验、空斑形成试验。
- 血清学诊断:中和试验、血凝抑制试验、特异性IgM检测(早期诊断);双份血清≥4倍升高。
- 疫苗类型及代表疫苗:灭活疫苗、减毒活疫苗、亚单位疫苗(基因工程疫苗)、核酸疫苗、重组载体疫苗。
- 抗病毒药物类型及作用机制:核苷类似物(抑制聚合酶)、非核苷类逆转录酶抑制剂(抑制逆转录酶)、蛋白酶抑制剂、整合酶抑制剂、神经氨酸酶抑制剂。
难点
- TCID₅₀与空斑形成试验的区别:TCID₅₀是统计半数感染剂量;空斑形成试验直接计数感染性病毒颗粒数。
- 双份血清法诊断病毒感染:单次抗体阳性不能区分既往感染与现症感染;≥4倍升高提示现症感染。
- 中和试验与血凝抑制试验的区别:中和试验检测中和抗体(抑制病毒感染性);血凝抑制试验检测血凝抑制抗体(抑制血凝素介导的红细胞凝集)。
- 不同疫苗类型的适用性:减毒活疫苗免疫效果好但有回复突变风险;灭活疫苗安全但需多次接种;亚单位/核酸疫苗安全性高。
第三十五章 真菌学总论(Medical Mycology, General Principles)
【教学目标和要求】
- 了解真菌的定义。掌握真菌(单细胞、多细胞真菌)的形态结构特点。
- 掌握真菌的繁殖方式与培养特点。
- 了解真菌的变异性与抵抗力。
- 掌握致病性真菌的致病性及感染特点。
- 熟悉抗真菌免疫的特点。
【具体教学内容】
一、真菌的定义
真菌(Fungi)是真核生物(Eukaryotic organisms),具有真正的细胞核(核膜包被) 和膜性细胞器(线粒体等)。
二、真菌的形态与结构
(一)单细胞真菌(Monocellular Fungi)
- 呈圆形或椭圆形(Oval or round)。
- 分为酵母型(Yeast form) 和酵母样型(Yeast-like form)(有假菌丝,Pseudohypha)。
(二)多细胞真菌(Multicellular Fungi)
由菌丝(Hypha) 和孢子(Spore) 组成。
- 菌丝(Hypha) :多细胞真菌的丝状结构。
- 孢子(Spore) :真菌的繁殖结构,形态多样(叶状孢子、小分生孢子、大分生孢子、子囊孢子等)。
- 菌丝和孢子是真菌鉴定和分类的依据。
(三)真菌细胞结构
| 结构 | 组成 |
|---|---|
| 细胞壁(Cell wall) | 几丁质(Chitin) + 葡聚糖(Glucan,β1,3-葡聚糖、β1,6-葡聚糖) ——(β1,3-葡聚糖是G试验的检测靶点) |
| 细胞膜(Cell membrane) | 含脂质、甾醇(主要为麦角固醇,Ergosterol)、蛋白质和葡萄糖 |
| 隔膜(Septa) | 菌丝间的分隔结构 |
| 细胞核(Nucleus) | 有核膜和核孔(Nucleopore) |
三、真菌的培养特点
- 培养基:沙保弱葡萄糖琼脂(Sabouraud Dextrose Agar, SDA)。
- 培养温度:单细胞真菌——37℃;多细胞真菌——28℃。
- 菌落类型:
| 菌落类型 | 说明 |
|---|---|
| 酵母型菌落(Yeast type colony) | 单细胞真菌形成 |
| 酵母样型菌落(Yeast-like type colony) | 单细胞真菌形成(有假菌丝) |
| 丝状型菌落(Filamentous type colony) | 多细胞真菌形成 |
四、真菌的致病性
(一)真菌感染(Fungal Infection)
| 感染类型 | 病原体 | 特点 |
|---|---|---|
| 外源性感染(Exogenous infection)——致病性真菌感染 | 浅部真菌(Superficial fungi),如皮肤癣菌(Dermatophytes) | 感染皮肤、指(趾)甲和毛发→癣(Tinea) |
| 内源性感染(Endogenous infection)——机会性真菌感染 | 机会致病性真菌(Opportunistic fungi),如白念珠菌(Candida albicans) | 菌群失调(Dysbacteriosis) 或免疫功能低下(Immunocompromised) 时发病 |
(二)真菌性超敏反应(Hypersensitivity)
| 病原体 | 所致疾病 |
|---|---|
| 曲霉(Aspergillus)、青霉(Penicillium)、镰刀霉(Fusarium) | 哮喘(Asthma)、过敏性鼻炎(Allergic rhinitis)、荨麻疹(Urticaria)、过敏性皮炎(Allergic dermatitis) |
(三)真菌毒素中毒(Mycotoxicosis)
| 毒素 | 来源 | 致病作用 |
|---|---|---|
| 黄曲霉毒素(Aflatoxin) | 黄曲霉 | 10 μg/天即可诱发肝癌(Liver cancer) |
五、抗真菌免疫
- 非特异性免疫:皮肤黏膜屏障、吞噬细胞(中性粒细胞、巨噬细胞)等。
- 特异性免疫:以细胞免疫(CMI) 为主(因真菌常为细胞内寄生)。
【教学和学习建议】
- 比较真菌与细菌细胞壁结构的不同(真菌:几丁质+葡聚糖;细菌:肽聚糖)。
- 总结常见的引起机会性感染的病原体有哪些。
【教学/考核难点重点】
重点
- 真菌的形态结构特点:
- 单细胞真菌:圆形/椭圆形,酵母型/酵母样型(有假菌丝);
- 多细胞真菌:由菌丝(Hypha) 和孢子(Spore) 组成。
- 真菌的繁殖方式与培养特点:SDA培养基、培养温度(37℃ vs 28℃)、菌落类型。
- 真菌的致病性:真菌感染(浅部真菌→皮肤癣菌病;机会性真菌→内源性感染)、真菌性超敏反应、真菌毒素中毒(黄曲霉毒素→肝癌)。
难点
- 酵母型 vs 酵母样型:酵母型无假菌丝;酵母样型有假菌丝(Pseudohypha)。
- 真菌细胞壁与细菌细胞壁的区别:真菌含几丁质和葡聚糖;细菌含肽聚糖。
- 机会性真菌感染的致病条件:菌群失调(抗生素滥用)或免疫功能低下→内源性感染。
第三十六章 主要病原性真菌(Main Pathogenic Fungi)
【教学目标和要求】
掌握主要致病性真菌的致病性及感染特点。
【具体教学内容】
一、浅部感染真菌——皮肤癣菌(Dermatophytes)
| 菌属 | 特点 |
|---|---|
| 表皮癣菌属(Epidermophyton) | |
| 毛癣菌属(Trichophyton) | |
| 小孢子菌属(Microsporum) |
- 所致疾病:感染皮肤、指(趾)甲、毛发→癣(Tinea)。
- 传播途径:直接接触或间接接触传播。
二、机会致病性真菌(Opportunistic Pathogenic Fungi)
(一)白念珠菌(Candida albicans)
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 分类 | 单细胞真菌(酵母样型,有假菌丝) |
| 生态 | 人体正常菌群(口腔、肠道、阴道等) |
| 致病条件 | 菌群失调(抗生素滥用)或免疫功能低下 |
| 所致疾病(念珠菌病,Candidiasis) | 皮肤黏膜感染:鹅口疮(Thrush,口腔念珠菌病);器官感染:肺炎、肠炎、肾盂肾炎等;中枢神经系统感染:脑膜炎、脑脓肿 |
(二)新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 形态 | 单细胞真菌,有厚荚膜(Thick capsule) |
| 染色 | 墨汁染色(India ink) 可见透明荚膜 |
| 生态 | 存在于含鸟类(尤其是鸽子)粪便的土壤中 |
| 致病物质 | 荚膜(Capsule) 是主要致病因子(抗吞噬) |
| 感染途径 | 经呼吸道吸入 |
| 所致疾病(隐球菌病,Cryptococcosis) | 隐球菌性脑膜炎(Cryptococcal meningitis) ——尤多见于免疫低下人群(HIV/AIDS患者) |
(三)肺孢子菌(Pneumocystis)
- 经呼吸道进入肺部。
- 引起肺孢子菌肺炎(Pneumocystis pneumonia, PCP) ——免疫低下人群(尤其是HIV/AIDS患者) 的常见机会性感染。
【教学和学习建议】
总结常见的引起机会性感染的病原体有哪些。
【教学/考核难点重点】
重点
- 皮肤癣菌的致病性:感染皮肤、指(趾)甲、毛发→癣(Tinea)。
- 白念珠菌的致病性及感染特点:
- 正常菌群→菌群失调/免疫低下时致病;
- 所致疾病:鹅口疮(Thrush)、肺炎、肠炎、脑膜炎等。
- 新型隐球菌的致病性及感染特点:
- 荚膜(Capsule) 为主要致病因子(抗吞噬);
- 墨汁染色可见透明荚膜;
- 所致疾病:隐球菌性脑膜炎(Cryptococcal meningitis)——多见于HIV/AIDS患者。
- 肺孢子菌的致病性及感染特点:
- 经呼吸道感染;
- 引起肺孢子菌肺炎(PCP)——免疫低下人群(HIV/AIDS)的常见机会性感染。
难点
- 白念珠菌假菌丝与其致病性的关系:假菌丝形成是白念珠菌侵入组织的重要形式。
- 新型隐球菌荚膜的致病机制:抗吞噬、抑制免疫细胞功能。
- 机会性真菌感染的共性:均为内源性感染(白念珠菌为正常菌群)或环境来源(新型隐球菌、肺孢子菌),在免疫低下时致病。
【病毒与细菌对比表】
| 比较项目 | 细菌(Bacteria) | 病毒(Viruses) |
|---|---|---|
| 细胞结构 | 原核细胞(有细胞壁、细胞膜、核质,无核膜) | 非细胞型(无细胞结构) |
| 核酸类型 | 同时含DNA和RNA | 仅含一种核酸(DNA或RNA) |
| 测量单位 | 微米(μm) | 纳米(nm) |
| 增殖方式 | 二分裂 | 复制(吸附→穿入→脱壳→生物合成→成熟释放) |
| 培养方式 | 无生命培养基 | 活细胞(动物、鸡胚、细胞培养) |
| 抗生素敏感性 | 敏感(多数有效) | 不敏感(无效) |
| 遗传变异机制 | 基因突变、转化/转导/接合 | 基因突变、重组/重配、整合 |
| 感染类型 | 隐性/显性;急性/慢性 | 隐性/显性;急性/持续性(潜伏/慢性/慢发) |
| 抗感染免疫 | 体液免疫(抗胞外菌)+ 细胞免疫(抗胞内菌) | 细胞免疫为主(CTL终止感染);中和抗体 |
| 特异性预防 | 灭活疫苗、减毒活疫苗、类毒素、亚单位疫苗 | 灭活疫苗、减毒活疫苗、亚单位疫苗、核酸疫苗、重组载体疫苗 |
| 治疗药物 | 抗生素(青霉素、头孢菌素等) | 核苷类似物、蛋白酶抑制剂、逆转录酶抑制剂、整合酶抑制剂、神经氨酸酶抑制剂 |
【真菌与细菌对比表】
| 比较项目 | 细菌 | 真菌 |
|---|---|---|
| 细胞类型 | 原核细胞 | 真核细胞(有核膜、核仁) |
| 细胞壁成分 | 肽聚糖(Peptidoglycan) | 几丁质(Chitin)+ 葡聚糖(Glucan) |
| 细胞膜甾醇 | 不含胆固醇 | 含麦角固醇(Ergosterol) |
| 核糖体 | 70S(30S+50S) | 80S(40S+60S) |
| 形态 | 球形、杆形、螺形 | 单细胞(酵母/酵母样)或多细胞(菌丝+孢子) |
| 培养 | 普通培养基或特殊培养基 | 沙保弱葡萄糖琼脂(SDA) |
| 繁殖方式 | 二分裂 | 孢子繁殖(有性/无性) |
| 致病性 | 侵袭力(荚膜、酶等)+ 毒素(内/外毒素) | 真菌感染、超敏反应、真菌毒素中毒 |
| 抗真菌药物靶点 | 细胞壁(肽聚糖)、核糖体(70S)等 | 细胞膜(麦角固醇) 、细胞壁(β-葡聚糖) |
【主要病原性真菌对比表】
| 真菌 | 分类 | 形态特点 | 致病条件 | 所致疾病 |
|---|---|---|---|---|
| 皮肤癣菌(表皮癣菌、毛癣菌、小孢子菌) | 浅部感染真菌 | 多细胞真菌(菌丝+孢子) | 外源性感染(直接/间接接触) | 癣(Tinea)——感染皮肤、指(趾)甲、毛发 |
| 白念珠菌(Candida albicans) | 机会致病性真菌(深部) | 单细胞真菌,酵母样型(有假菌丝,Pseudohypha) | 菌群失调(抗生素滥用)或免疫功能低下 | 念珠菌病(Candidiasis)——鹅口疮、肺炎、肠炎、脑膜炎 |
| 新型隐球菌(Cryptococcus neoformans) | 机会致病性真菌(深部) | 单细胞真菌,有厚荚膜(Capsule),墨汁染色(India ink) 阳性 | 免疫功能低下(HIV/AIDS) | 隐球菌性脑膜炎(Cryptococcal meningitis) |
| 肺孢子菌(Pneumocystis) | 机会致病性真菌(深部) | 形态多样 | 免疫功能低下(HIV/AIDS) | 肺孢子菌肺炎(Pneumocystis pneumonia, PCP) |
【致瘤病毒总结表】
| 病毒 | 英文缩写 | 相关肿瘤 |
|---|---|---|
| 人乳头瘤病毒 | HPV | 宫颈癌(Cervical carcinoma) |
| EB病毒 | EBV | Burkitt淋巴瘤、鼻咽癌(Nasopharyngeal carcinoma) |
| 乙型肝炎病毒 | HBV | 肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma) |
| 丙型肝炎病毒 | HCV | 肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma) |
| 人疱疹病毒8型 | HHV-8 | 卡波西肉瘤(Kaposi sarcoma) |
| 人T细胞白血病病毒1型 | HTLV-1 | 成人T细胞白血病(Adult T-cell leukemia) |
【持续性病毒感染对比表】
| 类型 | 定义 | 病毒在体内状态 | 临床特点 | 举例 |
|---|---|---|---|---|
| 潜伏感染(Latent infection) | 急性感染后病毒进入无症状潜伏期 | 病毒以潜伏状态存在,可被再激活 | 潜伏期可长可短;再激活后复发疾病 | HSV(唇疱疹)、VZV(带状疱疹) |
| 慢性感染(Chronic infection) | 病毒持续可检出 | 病毒持续复制,持续或间歇性排毒 | 症状轻微/无,但反复或持续 | 慢性乙型肝炎(Chronic hepatitis B) |
| 慢发病毒感染(Slow virus infection) | 感染后长潜伏期(数年) 后发病 | 病毒持续存在 | 进行性恶化,最终死亡 | HIV、麻疹→SSPE、朊粒(Prion) |
第二十五章 呼吸道病毒(Respiratory Viruses)
【教学目标和要求】
- 掌握流行性感冒病毒的形态结构、抗原变异与流行的关系、疫苗的制备及使用现状。熟悉流行性感冒病毒的致病性、免疫性。
- 熟悉其它常见呼吸道病毒的种类、致病特点。
【具体教学内容】
呼吸道病毒概述
呼吸道病毒是指经呼吸道侵入并在呼吸道上皮细胞中增殖,引起呼吸道局部感染或呼吸道外组织器官病变的一类病毒。
| 病毒科 | 代表病毒 | 核酸类型 | 所致疾病 |
|---|---|---|---|
| 正黏病毒科(Orthomyxoviridae) | 流感病毒(Influenza virus) | -ssRNA,分节段 | 流行性感冒 |
| 副黏病毒科(Paramyxoviridae) | 副流感病毒、麻疹病毒(Measles virus)、腮腺炎病毒(Mumps virus)、呼吸道合胞病毒(RSV) | -ssRNA | 普通感冒、麻疹、腮腺炎、婴幼儿肺炎等 |
| 其他 | 腺病毒(Adenovirus) | dsDNA | 咽结膜热、婴幼儿肺炎、胃肠炎、流行性角膜结膜炎 |
| 风疹病毒(Rubella virus) | +ssRNA | 风疹、先天性风疹综合征(CRS,致畸) | |
| 鼻病毒(Rhino virus) | +ssRNA | 普通感冒 | |
| 冠状病毒(Coronavirus) | +ssRNA | 普通感冒、咽炎、腹泻;SARS、COVID-19、MERS | |
| 人偏肺病毒(Human metapneumovirus) | -ssRNA | 呼吸道感染(婴幼儿发病率较高) | |
| 亨德拉病毒/Nipah病毒 | -ssRNA | 急性传染性脑炎 |
第一节 流行性感冒病毒(Influenza Virus)
一、分型
根据核蛋白(NP)和基质蛋白(M1蛋白) 的抗原性,流感病毒分为甲(A)、乙(B)、丙(C) 三型。
| 型别 | 宿主范围 | 流行特征 |
|---|---|---|
| 甲型(A) | 人类、禽类(水禽、鸡)、猪、马等多种动物 | 抗原变异最频繁,可引起世界大流行(约10~20年一次) ——如1918-1919年大流行(超5亿感染,约5000万人死亡) |
| 乙型(B) | 仅感染人类 | 可引起局部暴发(Major outbreaks),但不会引起世界大流行 |
| 丙型(C) | 主要感染人类 | 引起轻微呼吸道感染,不引起流感暴发 |
- 甲型流感病毒根据HA和NA抗原性分为不同亚型(Subtype)。命名格式:型别/分离地点/病毒株编号/分离年代(HA和NA亚型),如A/HongKong/1/68(H3N2)。
- 甲型流感病毒是人类流感的主要病原体,也是禽流感病毒(H5N1、H7N9、H9N2等)的病原体。
二、形态与结构
- 形态:球形,直径100~120 nm,有包膜(Enveloped),表面有刺突(Spikes)。
- 结构由内向外分为:
| 结构 | 组成 | 功能 |
|---|---|---|
| 核心(Core) | -ssRNA(分节段,7~8个节段) + RNA聚合酶(RNA polymerase) | 分节段基因组是流感病毒易发生基因重配的结构基础 |
| 核蛋白(NP) | 包裹RNA的蛋白 | 型特异性(Type-specific),稳定性高——用于流感病毒分型 |
| 包膜(Envelope) | M1蛋白(基质蛋白)、M2蛋白(离子通道)、脂质双层 | M1维持病毒形态;M2(甲型流感特有)参与病毒脱壳和释放 |
| 刺突(Spikes) | 血凝素(HA) + 神经氨酸酶(NA) | 抗原性易变异;HA和NA是流感病毒亚分型的基础 |
1. 血凝素(Hemagglutinin, HA)
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 功能单位 | HA1(吸附宿主细胞受体)+ HA2(膜融合) |
| 吸附受体 | 宿主细胞表面神经氨酸(Neuraminic acid) |
| 生物学活性 | 凝集人类及某些动物红细胞 |
| 抗原性 | 易变异(Highly variable) |
| 免疫作用 | 抗HA抗体具有保护性,能中和病毒感染性 |
2. 神经氨酸酶(Neuraminidase, NA)
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 功能 | 水解宿主细胞表面糖蛋白末端的神经氨酸,促进子代病毒释放;液化呼吸道黏膜表面黏液,促进病毒扩散 |
| 抗原性 | 易变异(Variable) |
| 药物靶点 | 神经氨酸酶抑制剂(奥司他韦Oseltamivir) |
三、抗原变异(Antigenic Variation)与流行的关系
流感病毒抗原变异的根本原因包括:
- 基因突变(Gene mutation) ——HA和NA基因发生点突变,导致抗原性漂移(Antigenic drift)。
- 基因重配(Reassortment) ——因流感病毒基因组为分节段RNA,当两种不同亚型流感病毒同时感染同一细胞时,病毒基因节段可发生交换,导致抗原性转换(Antigenic shift)。
| 变异类型 | 英文 | 机制 | 变异程度 | 流行病学意义 |
|---|---|---|---|---|
| 抗原性漂移(Antigenic drift) | Antigenic drift | 基因突变(点突变) 积累 | 小幅度变异 | 导致中小规模流行,不产生新亚型 |
| 抗原性转换(Antigenic shift) | Antigenic shift | 基因重配(Reassortment) ——不同亚型流感病毒共感染同一细胞时交换RNA节段 | 大幅度变异 | 产生新型亚型,导致世界大流行 |
四、培养特性
| 培养方式 | 说明 |
|---|---|
| 鸡胚接种(Chicken embryo) | 常用培养方法 |
| 细胞培养(Cell culture) | 流感病毒在细胞培养中一般不产生明显的CPE |
五、抵抗力
- 56℃ 30分钟可灭活。
- 对乙醚、甲醛等敏感。
六、致病性与免疫性
- 传播途径:呼吸道飞沫传播。
- 病毒吸附:病毒HA刺突结合呼吸道上皮细胞表面神经氨酸受体。
- 临床表现:
- 呼吸道症状:咽痛、咳嗽等;
- 全身症状:头痛、发热、肌痛(Myalgias)(全身中毒症状明显);
- 并发症:多见于婴幼儿和老年人,细菌性肺炎常见。
- 免疫性:抗HA抗体(中和抗体)具有保护作用,但型/亚型特异性,对不同亚型无交叉保护;且因抗原持续变异,免疫力不持久。
七、微生物学检查
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| 病毒分离鉴定 | 鸡胚接种/细胞培养 |
| 血清学诊断 | 血凝抑制试验(Hemagglutination inhibition test, HI) ——检测血凝抑制抗体 |
| 快速诊断 | 间接/直接免疫荧光(IFA)、ELISA |
八、防治原则
(一)疫苗
| 疫苗类型 | 说明 |
|---|---|
| 流感裂解疫苗 | 在灭活全病毒疫苗基础上,用去污剂/裂解剂裂解病毒颗粒,保留有效抗原成分(表面抗原HA、NA、核蛋白NP、基质蛋白M1等) |
| 亚单位疫苗 | 在裂解疫苗基础上进一步纯化HA和NA蛋白(仅含纯化的HA和NA) |
(二)治疗药物
| 药物类型 | 代表药物 | 作用靶点 |
|---|---|---|
| 神经氨酸酶抑制剂(Neuraminidase inhibitor) | 奥司他韦(Oseltamivir) | 抑制NA活性,阻止病毒释放 |
| RNA依赖的RNA聚合酶抑制剂 | 法匹拉韦(Fapilavir)——抑制PB1亚基;马巴洛沙韦(Maboloxavir)——抑制PA亚基 | 抑制病毒RNA复制 |
第二节 其他常见呼吸道病毒
一、麻疹病毒(Measles Virus)
- 核酸类型:-ssRNA(不分节段),属副黏病毒科。
- 所致疾病:麻疹(Measles)。
- 特征性表现:口腔颊黏膜Koplik斑(Koplik’s spots)——麻疹的特征性病变(Pathognomic),呈"盐粒样(Grains of salt)"外观(不规则红斑,中央有细小白点)。
- 慢发病毒感染:麻疹病毒可引起亚急性硬化性全脑炎(SSPE,Subacute Sclerosing Panencephalitis)——慢发病毒感染典型例子。
- 预防:减毒活疫苗(Measles vaccine)。
二、风疹病毒(Rubella Virus)
- 核酸类型:+ssRNA。
- 所致疾病:风疹(Rubella)。
- 重要特点:垂直传播→先天性风疹综合征(Congenital Rubella Syndrome, CRS),可导致胎儿先天性畸形(如先天性白内障 Cataracts、先天性心脏病、耳聋等)。
- 预防:减毒活疫苗(Rubella vaccine)。
三、腮腺炎病毒(Mumps Virus)
- 核酸类型:-ssRNA,属副黏病毒科。
- 所致疾病:流行性腮腺炎(Mumps)——以腮腺肿痛为主要表现。
- 并发症:可引起生殖系统感染(睾丸炎、卵巢炎等)。
四、呼吸道合胞病毒(Respiratory Syncytial Virus, RSV)
- 核酸类型:-ssRNA,属副黏病毒科。
- 所致疾病:婴幼儿(2~6个月)毛细支气管炎(Bronchiolitis)和肺炎——婴幼儿下呼吸道感染的最重要病原体。
- 特点:在细胞培养中可引起细胞融合(Syncytium) 形成多核巨细胞(由此得名"合胞"病毒)。
五、副流感病毒(Parainfluenza Virus)
- 核酸类型:-ssRNA,属副黏病毒科。
- 所致疾病:普通感冒(Common cold)、哮吼(Croup)、肺炎等。
六、腺病毒(Adenovirus)
- 核酸类型:dsDNA(呼吸道病毒中唯一DNA病毒)。
- 所致疾病:
- 呼吸道疾病:婴幼儿肺炎、咽结膜热(Pharyngoconjunctival fever);
- 胃肠道疾病:婴幼儿胃肠炎;
- 眼部疾病:流行性角膜结膜炎(Epidemic keratoconjunctivitis)。
七、鼻病毒(Rhinovirus)
- 核酸类型:+ssRNA。
- 所致疾病:普通感冒(Common cold)——最常见病原体之一。
八、冠状病毒(Coronavirus)
- 核酸类型:+ssRNA,有包膜,表面有冠状刺突(Corona-like spikes)。
- 种类与所致疾病:
| 病毒 | 所致疾病 |
|---|---|
| SARS-CoV | 严重急性呼吸综合征(SARS,2003年爆发) |
| SARS-CoV-2 | 新型冠状病毒肺炎(COVID-19,2019年爆发) |
| MERS-CoV | 中东呼吸综合征(MERS) |
| 其他冠状病毒 | 普通感冒、咽炎、腹泻等 |
【教学和学习建议】
- 思考流感病毒容易发生变异的根本原因:
- 结构基础:单负链RNA基因组(RNA聚合酶缺乏校对功能→高突变率)+ 分节段RNA(不同亚型共感染可发生重配)。
- 进化压力:HA和NA不断受宿主免疫压力选择→抗原性漂移。
- 结合病毒学总论中基因突变与基因重组/重配的知识,理解流感病毒抗原漂移与抗原转换的机制。
【教学/考核难点重点】
重点
- 流感病毒的形态结构:球形、有包膜(Enveloped)、-ssRNA分节段(7~8节段)、包膜刺突HA(血凝素)和NA(神经氨酸酶)。
- 流感病毒的分型:
- 按NP和M1蛋白:分甲(A)、乙(B)、丙(C) 三型;
- 按HA和NA:甲型流感病毒分亚型(Subtype)(如H1N1、H3N2、H5N1、H7N9等)。
- 抗原变异与流行的关系:
- 抗原性漂移(Antigenic drift) :基因突变→小幅度变异→中小规模流行;
- 抗原性转换(Antigenic shift) :基因重配(Reassortment)→大幅度变异→新亚型→世界大流行。
- 根本原因:RNA病毒高突变率 + 分节段RNA基因组允许重配。
- 流感病毒的致病性:呼吸道飞沫传播;全身中毒症状明显(高热、肌痛等);并发症以细菌性肺炎常见(婴幼儿和老年人)。
- 流感病毒的防治:
- 疫苗:裂解疫苗、亚单位疫苗;
- 药物:神经氨酸酶抑制剂(奥司他韦)、RNA聚合酶抑制剂(法匹拉韦、马巴洛沙韦)。
- 其他常见呼吸道病毒的种类及致病特点(见下表)。
难点
- 抗原性漂移(Antigenic drift)与抗原性转换(Antigenic shift)的机制区别:漂移=突变(渐进性);转换=重配(跳跃性,需分节段RNA基础)。
- 流感病毒为何容易发生世界大流行:分节段RNA基因组(不同亚型共感染时发生重配产生新亚型)+ HA和NA变异(免疫逃逸)+ 宿主范围广(甲型流感可跨物种传播)。
- 血凝素(HA)与神经氨酸酶(NA)的功能区分:HA负责吸附和膜融合;NA负责释放和扩散(液化黏液)。
- 流感裂解疫苗与亚单位疫苗的区别:裂解疫苗含多种病毒成分(HA、NA、NP、M1等);亚单位疫苗仅含纯化的HA和NA蛋白。
【常见呼吸道病毒总结表】
| 病毒 | 核酸类型 | 包膜 | 所致主要疾病 | 重要特点 |
|---|---|---|---|---|
| 流感病毒(Influenza virus) | -ssRNA,分节段(7~8节段) | +(有包膜) | 流行性感冒 | HA、NA抗原易变异(漂移/转换);分节段RNA→易重配→大流行 |
| 麻疹病毒(Measles virus) | -ssRNA | + | 麻疹 | Koplik斑(口腔颊黏膜白色小点);可引起SSPE(慢发病毒感染) |
| 风疹病毒(Rubella virus) | +ssRNA | + | 风疹 | 垂直传播→先天性风疹综合征(CRS)→先天性白内障等致畸 |
| 腮腺炎病毒(Mumps virus) | -ssRNA | + | 流行性腮腺炎 | 并发症:睾丸炎(男性)、卵巢炎等生殖系统感染 |
| 呼吸道合胞病毒(RSV) | -ssRNA | + | 婴幼儿毛细支气管炎、肺炎 | 婴幼儿(2~6个月) 下呼吸道感染的最重要病原体;可引起细胞融合→多核巨细胞 |
| 副流感病毒(Parainfluenza virus) | -ssRNA | + | 普通感冒、哮吼(Croup)、肺炎 | 婴幼儿呼吸道感染常见病原 |
| 腺病毒(Adenovirus) | dsDNA | -(无包膜) | 婴幼儿肺炎、咽结膜热、婴幼儿胃肠炎、流行性角膜结膜炎 | 呼吸道病毒中唯一DNA病毒 |
| 鼻病毒(Rhinovirus) | +ssRNA | -(无包膜) | 普通感冒(最常见病原) | 普通感冒最主要病原体 |
| 冠状病毒(Coronavirus) | +ssRNA | + | SARS(SARS-CoV)、COVID-19(SARS-CoV-2)、MERS、普通感冒 | 表面有冠状刺突(Corona-like spikes);可导致严重急性呼吸综合征 |
【抗原性漂移 vs 抗原性转换对比表】
| 比较项 | 抗原性漂移(Antigenic Drift) | 抗原性转换(Antigenic Shift) |
|---|---|---|
| 根本机制 | 基因突变(点突变积累) | 基因重配(Reassortment)——分节段RNA节段交换 |
| 变异幅度 | 小幅度(Minor changes) | 大幅度(Major changes) |
| 是否产生新亚型 | 不产生新亚型 | 产生新型亚型 |
| 流行规模 | 中小规模流行 | 世界大流行 |
| 能否通过疫苗预防 | 疫苗需每年更新 | 人群缺乏免疫力,易导致大流行 |