微生物学感染与免疫.ppt

1、第 十二 章 感染与免疫,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。,第一节 传染,一、传染与传染病,传染病：由有生命力的病原体引起的疾病，与由其它致病因素引起的疾病在本质上是有区别的。病原微生物，或病原体：寄生于生物(包括人)机体并引起疾病的微生物传染，又称感染：机体与病原体在一定条件下相互作用而引起的病理过程。,疾病,非传染性疾病,传染性疾病,二、决定传染结局的因素（一）病原体（细菌为例） 1、毒力 2、数量 3、侵入门径（二）宿主的免疫力（三）环境因素:如年龄/营养/气候/季节等三、传染的可能结局,第二节 非特异免疫,非特异免疫，是机体的一

2、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。,非特异免疫的组成:生理屏障: 皮肤、粘膜及其附属物、共生菌群体液因素: 溶菌酶、补体、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,一、表皮和屏障结构,皮肤与粘膜： 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、

3、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；,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。临床上长期大量应用广谱抗菌素，肠道内对药物敏感的细菌被抑制，破坏了菌群间的拮抗作用，则往往引起菌群失调症，如耐药性金黄色葡萄球菌性肠炎。,2. 屏障结构体内的某些部位具有特殊的结构而形成阻挡微生物和大分子异物进入的局部屏障，对保护该器官，维持局部生理环境恒定有重要作用。1）血脑屏障：主要由软脑膜、脉络丛、脑毛细血管壁及其外的,脑星形细胞组成

4、，具有细胞间连接紧密、胞饮作用弱的特点，可阻挡病原体及其有毒产物从血液透入脑组织或脑脊液，保护中枢神经系统的稳定。,2）血胎屏障：由怀孕母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿的绒毛膜滋养层细胞共同组成，当它发育成熟（一般在妊娠3个月）后，能阻挡病原微生物由母体通过胎盘感染胎儿，但并不妨碍母子间的物质交换。,婴幼儿因其血脑屏障还未发育完善，故易患脑膜炎或流行性乙型脑炎等传染病。,二、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。,多形核白细胞：存在于血液核骨髓中，含大量溶菌酶，以嗜中性粒细

5、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,三、体液因素,正常体液和组织中抵抗病原体的成分：补体系统、干扰素、溶菌酶等1、补体系统存在于正常机体体液中的非特异性的血清蛋白，包括30余种蛋白质成分，主要由肝细胞和巨噬细胞产生。通常以无活性形式存在于正常血清和体液中。补体能被任何的抗原-抗体复合物激活，由无活性形式转变为对病原体具有杀灭作用的活性形式，称为补体激活。补体的生物学功能：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

6、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。,四、炎症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）吞噬细胞的溶酶体酶释放或泄漏会损伤自身组织成分各种毒性产物与活性介质将刺激正常机体组织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

7、）,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；,第三节 特异性免疫,特异性免疫：机体在生命过程中接受抗原性异物刺激后（如微生物感染或接种疫苗）产生的免疫应答反应，又称获得性免疫。特点：获得性、高度特异性、记忆性、个体差异性获得方式：,一、免疫系统免疫系统是获得性免疫的物质基础，包括免疫器官、免疫细胞、免疫分子。1、免疫器官：中枢免疫器官免疫细胞发生、分化和成熟的场所，包括骨髓、

8、胸腺、法氏囊（鸟类）等。外周免疫器官免疫细胞居住和发生免疫应答的场所，包括淋巴结、脾脏和粘膜相关淋巴组织。,2、免疫细胞指一切具有免疫功能的细胞，主要包括淋巴细胞、粒细胞、单核细胞和巨噬细胞。它们均来自骨髓多能干细胞。免疫活性细胞：一类能接受抗原刺激，并引起特异性免疫反应的细胞。主要指T细胞和B细胞。T细胞：起源于骨髓，在胸腺中成熟，然后转移到外周淋巴器官，其功能是执行细胞免疫。,T细胞,调节行T细胞效应性T细胞,辅助性T细胞：促使B细胞活化为浆细胞抑制性T细胞：抑制其它T细胞和B细胞的活性,迟发型超敏T细胞：结合抗原后释放淋巴因子，引起迟发型超敏反应细胞毒T细胞：杀死带抗原的靶细胞,B细胞：

9、骨髓中的多能干细胞分化成淋巴细胞，再分化成前B细胞，进一步发育成为成熟B细胞。当受抗原刺激后，B细胞先转化为浆母细胞，再分化为浆细胞，产生并分泌抗体，进行体液免疫。,3、免疫分子：主要指抗原及抗体,膜表面分子：主要包括膜表面抗原受体、组织相容性抗原、白细胞分化抗原和粘附分子 B细胞和T细胞表面有各自的特异性膜表面抗原受体，能识别不同的抗原并与之结合，启动特异性免疫。体液免疫分子：主要包括抗体、补体和细胞因子。 补体和抗体分别是非特异免疫和特异免疫的主要体液成分。 细胞因子具有对细胞功能的多方面调节作用，其中有些还具有细胞毒性(如肿瘤坏死因子)和抗病毒功能(如干扰素)，直接参与免疫应答的效应过程

10、。,二、免疫应答免疫应答的基本过程 p297,感应阶段 反应阶段 效应阶段,1. 感应阶段：机体接受抗原刺激的阶段,抗原,巨噬细胞（抗原递呈细胞，APC）,T细胞,细胞免疫,B细胞,体液免疫,2. 反应阶段：淋巴细胞识别抗原后，即被活化进行增殖、分化,被特异性抗原激活的T细胞转化为淋巴母细胞，再增殖、分化，成为有免疫效应的致敏淋巴细胞。,被特异性抗原激活的B细胞被活化后，转化为浆母细胞，再增殖、分化为浆细胞，分泌抗体。,受抗原刺激的淋巴细胞，在分化过程中，还有一部分细胞在中途停顿下来，不再增殖分化，成为记忆细胞，在体内能较长时间存在。当再次受到同种抗原刺激时，能迅速分化增殖成大量致敏淋巴细胞和

11、浆细胞，分别产生大量淋巴因子及抗体。,初次免疫应答：潜伏期长，抗体多为IgM，效价低，维持时间短再次免疫应答：潜伏期短，抗体以IgG为主，效价高，维持时间长,3. 效应阶段：抗原成为被打击的对象,B细胞介导的体液免疫：,体液中的抗体与相应的抗原进行特异性结合，发挥免疫效应的过程（与抗原特异结合、激活补体、结合细胞、通过胎盘）,T细胞介导的细胞免疫：,致敏淋巴细胞通过与相应的抗原接触直接杀伤病原靶细胞，或释放多种可溶性的生物活性物质（淋巴因子），发挥免疫效应。,第四节 免疫学方法,传统免疫学方法又称为血清学反应。现代免疫学方法包括体液免疫，还包括细胞免疫的各种方法。一、抗原、抗体反应的一般规律1

12、、特异性2、可逆性3、定比性4、阶段性5、条件依赖性,（一）凝集反应细菌和红细胞等颗粒性抗原，当与相应抗体特异结合后，在适量电解质存在的条件下，可逐渐聚集，出现肉眼可见的凝集现象称为凝集反应。反应中的抗原称为凝集原，抗体称为凝集素.在实际操作时，一般要稀释抗体。具体的方法有直接法、间接法。,二、抗原、抗体间的主要反应,早在1896年，Widal就利用伤寒病人血清与伤寒杆菌发生特异性凝集的现象成功地诊断伤寒病。1900年Landsteiner在特异血凝现象的基础上发现了人类ABO血型，于1930年获得诺贝尔生理学和医学奖。一个世纪以来，这些经典的血清学方法一直沿用至今，并继续造福子人类。根据凝集

13、反应的原理，以后又发展建立了各种间接凝集试验、间接凝集抑制试验以及固相免疫吸附血凝试验等新方法。,（二）沉淀反应沉淀反应是指可溶性抗原（细菌培养滤液、细胞或组织的浸出液、血清蛋白等）与相应抗体在液相中特异结合后，形成的免疫复合物受电解质影响出现的沉淀现象。反应中的抗原称为沉淀原，可以是类脂、多糖或蛋白质等；抗体称为沉淀素。在操作时，一般要稀释抗原。,早在1897年，Kmus发现鼠疫杆菌的培养滤液能与相应抗血清发生沉淀反应。一个世纪以来，沉淀反应这一古老的经典抗原抗体反应，经过不断改进和发展，至今仍然是生物医学研究领域和临床检验工作中常用的、简便可靠的一种免疫学试验方法。就广义而言，目前广泛应用

14、的各种高度灵敏和特异的标记免疫检测技术，如免疫荧光、放射免疫分析及酶免疫分析技术等，也都是在沉淀反应的基础上发展建立起来的。,经典方法现代方法,环状沉淀反应絮状沉淀反应,单向琼脂扩散法双向琼脂扩散法对流免疫电泳法火箭电泳法双向免疫电泳法,沉淀反应的主要方法,（三）补体结合试验：可用于检测未知抗体或抗原,(四）中和试验中和试验是免疫学和病毒学中常用的一种抗原抗体反应试验方法，用以测定抗体，中和病毒感染性或细菌毒素的生物学效应。凡能与病毒结合，使其失去感染力的抗体又称中和抗体。能与细菌外毒素结合，中和其毒性作用的抗体称为抗毒素。,中和试验可以在敏感动物体内(包括鸡胚)，体外组织(细胞)培养或试管内

15、进行。观察特异性抗体能否保护易感的试验动物死亡，能否抑制病毒的细胞病变效应或中和毒素对细胞的毒作用；以及测定抗体的其他生物学效应。,第五节 生物免疫制品,人工自动免疫人工被动免疫,常规疫苗新型疫苗,疫苗（活疫苗、死疫苗）类毒素自身疫苗,亚单位疫苗化学疫苗多肽疫苗基因工程疫苗基因疫苗抗抗体疫苗,特异性免疫治疗剂免疫调节剂,抗毒素抗病毒血清抗菌血清免疫球蛋白制剂免疫核糖核酸,转移因子白细胞介素胸腺素等,1、侵袭力(invasiveness)：病原菌突破宿主防线，并能于宿主体内定居、繁殖、扩散的能力，称为侵袭力。,毒力，又称致病力。表示病原体致病能力的强弱。对细菌而言，包括吸附、侵入、定殖、扩散、抵

16、抗、毒素等因素,（1）吸附和侵入能力：细菌通过具有粘附能力的结构，如革兰氏阴性菌的菌毛，粘附于宿主的呼吸道、消化道及泌尿生殖道粘膜上皮细胞的相应受体，于局部繁殖，积聚毒力或继续侵入机体内部。,在原处生长繁殖并引起疾病： 霍乱弧菌,侵入细胞内生长繁殖并产生毒素，使细胞死亡，造成溃疡： 痢疾志贺氏菌,通过粘膜上皮细胞或细胞间质侵入表层下部组织或血液中进一步扩散： 溶血链球菌,淋病奈瑟氏球菌：菌毛可使其吸附于尿道粘膜上皮的表面而不被尿液冲走；变异链球菌、乳杆菌：牙齿表面粘连成菌班，造成龋齿。,（2）繁殖与扩散能力通过水解性酶类（透明质酸酶、胶原酶、链激酶等），使组织疏松、通透性增加，有利于病原菌扩散

17、。,（3）对宿主防御机能的抵抗能力a）细菌的荚膜和微荚膜具有抗吞噬和体液杀菌物质的能力，有助于病原菌于在体内存活，例如肺炎球菌的荚膜。,b）致病性葡萄球菌产生的血浆凝固酶有抗吞噬作用； c）分泌一些活性物质如溶血素，抑制白细胞的趋化作用；d）具抵抗在吞噬细胞内被杀死的能力，能在吞噬细胞内寄生；,2、毒素(toxin),细菌毒素按其来源、性质和作用的不同: 外毒素、内毒素,病原细菌，主要是一些革兰氏阳性菌，在生长过程中合成并分泌到胞外的毒素，如破伤风痉挛毒素、白喉毒素等；也有存于胞内当细菌溶解后才释放的，如痢疾志贺菌的肠毒素。酶、酶蛋白、毒蛋白,（1）外毒素（exotoxin）：,特点：,通常为

18、蛋白质，抗原性强； 可选择作用于各自特定的组织器官； 不同病原菌产生的外毒素不同，所引起的症状也不同； 其毒性作用强，但毒性不稳定，对热和某些化学物质敏感。,类毒素（toxoid）和抗毒素（antitoxin）：利用外毒素对热和某些化学物质敏感的特点，用0.3-0.4%甲醛处理，使其毒性完全丧失，但仍保持抗原性，这种经处理的外毒素为类毒素，常用来预防注射。也可用类毒素注射动物（如马），以制备外毒素的抗体，称为抗毒素，作治疗用。,（2）内毒素（endotoxin） 革兰氏阴性菌的细胞壁物质，主要成分是脂多糖(LPS)，于菌体裂解时释放； 作用于白细胞、血小板、补体系统、凝血系统等多种细胞和体液系

19、统，引起发热、白细胞增多、血压下降及微循环障碍，有多方面复杂作用； 但相对毒性较弱； 各种革兰氏阴性菌的内毒素作用相似，且没有器官特异性。,外毒素与内毒素的比较：,*1mg肉毒毒素纯品可杀死2亿（2000万）只小鼠或一百万只豚鼠，中毒的死亡率几近100%，但及时注射抗毒素及对症治疗可使之降低。1mg破伤风毒素可杀死100万只小鼠，1mg白喉毒素可杀死1000只豚鼠。,病原体数量不同病原体引起宿主致病所需的数量是不同的。伤寒沙门氏菌：108-109个/宿主霍乱弧菌：106个/宿主痢疾志贺氏菌：7个/宿主侵入门径消化道感染呼吸道感染泌尿生殖道感染创口感染,免疫功能的分类,宿主的免疫力,隐性传染：如

20、果宿主的免疫力很强，而病原体的毒力相对较弱，数量又较少，传染后只引起宿主的轻微伤害，且很快就将病原体彻底消灭，因而基本上不表现临床症状。带菌状态：如果病原体与宿主双方都有一定的优势，但病原体仅被限制于某一局部且无法大量繁殖，二者长期处于僵持状态，就称为带菌状态。这种长期处于带菌状态的宿主，称为带菌者，成为该传染病的传染源，十分危险。“伤寒玛丽” ：一个健康带菌者，被证实在美国有7个地区多达1500个伤寒患者都是她传染的。,显性传染：如果宿主的免疫力较低，或入侵病原菌的毒力较强、数量较多，病原菌很快在体内繁殖并产生大量有毒产物，使宿主的细胞和组织蒙受严重损害，生理功能异常，于是就出现了一系列临床

21、症状。按发病时间的长短：急性传染：病程仅数日至数周，如流行性脑膜炎和霍乱等；多为细胞外寄生物引起！慢性传染：病程往往长达数月至数年，如结核病、麻风病等。多由细胞内寄生物引起！,抗原（Antigen，Ag）,定义：抗原是能诱导机体产生体液抗体和细胞免疫应答，并能与相应抗体或T淋巴细胞在体内外发生特异结合反应的大分子物质。,免疫原性或抗原性抗原在体内激活免疫系统，使其产生抗体和特异效应细胞的特性。免疫反应性或反应原性抗原能与相对应的免疫应答产物（抗体及致敏淋巴细胞）发生特异结合和反应的能力。,完全抗原：具有免疫原性和反应原性的抗原不完全抗原或半抗原：只有反应原性而没有免疫原性的抗原,抗原的特性,抗

22、原的种类,异物性：抗原大分子与所接触的机体的物质之间的理化性质的差异程度分子量大小：通常情况下，抗原的免疫原性与其分子量成正比 化学结构与组成：在大分子中，蛋白质的免疫原性最强，其次是复杂多糖，再次是核酸、类脂物质。 通常情况下，大分子的结构越复杂，免疫原性越强,抗原免疫原性的物质基础,抗原物质上能够刺激淋巴细胞产生应答并与其产物特异反应的化学基团。它是抗原特异性的物质基础。 一个抗原的表面可以存在多个不同的抗原决定簇 抗原所携抗原决定簇的数目称为抗原结合价，一般抗原是多价的。,抗原决定簇，或抗原表位,细菌细胞的包含的抗原表面抗原：细胞壁外层的抗原，主要是荚膜或微荚膜菌体抗原：细胞壁、细胞膜和

23、细胞质中的抗原鞭毛抗原：存在于鞭毛上的抗原菌毛抗原：菌毛蛋白抗原外毒素和类毒素：,抗体（Antibody，Ab）定义：机体在抗原物质刺激下由浆细胞产生的一类能与抗原特异结合的血清活性成分称为抗体，又称免疫球蛋白（Ig）。特点： 鱼类以上的脊椎动物的浆细胞分泌 在抗原的刺激下产生 可与相应的抗原发生特异性、非共价和可逆的结合 化学本质为球蛋白 可成为抗原免疫球蛋白的种类：纯化的免疫球蛋白可分为五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE,免疫球蛋白的分子结构典型的免疫球蛋白分子呈Y形,免疫球蛋白,重链轻链,可变区恒定区,可变区恒定区,免疫球蛋白的一些基本概念类和亚类：根据重链的血清学类型、分子量大小、糖含量的不同，把免疫球蛋白分为类。例如人的抗体有五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。 每一类免疫球蛋白再根据重链的结构变化分成亚类。,型和亚型：根据轻链的血清学类型，把免疫球蛋白分为型。共有两型（型和型） 每一型再按轻链可变区的氨基酸序列的差异分为亚型。,免疫球蛋白的酶解片断： 木瓜蛋白酶：两个抗原结合片断和一个可结晶片断 胃蛋白酶：大片断（Fab双体）和小片段 巯基乙醇：对称的半分子,免疫球蛋白的体：单体： IgG、IgD、IgE由一个Y形分子构成双体： IgA在分泌液中为双体，称为分泌型IgA（在血清中为单体，称为血清型IgA）五体： IgM由5个Y形分子构成,