有利于微生物侵袭的因素

作者:Larry M. Bush, MD, FACP, Charles E. Schmidt College of Medicine, Florida Atlantic University
已审核/已修订 8月 2022 | 修改的 9月 2022
看法 进行患者培训

以下情况有利于微生物入侵:

毒力因子

毒力因子协助病原体侵袭和抵抗宿主防御,这些因子包括:

  • 荚膜

  • 毒素

荚膜

一些病原体(如,某些肺炎球菌菌株、脑膜炎球菌、B型流感嗜血杆菌)具有荚膜,阻断吞噬作用,故此类细菌毒力强于无荚膜菌株。然而,包囊特异性的调理性抗体可以结合到荚膜并促进吞噬作用。

具有酶活性的菌体蛋白(如蛋白酶、透明质酸酶、神经氨酸酶、弹性蛋白酶、凝集素)能易化微生物在局部组织的扩散。 侵袭性微生物(如 Shigella flexneri, Yersinia enterocolitica)能穿透真核细胞,从而易于穿过黏膜表面。

一些细菌(如Neisseria gonorrhoeae, N. meningitidis, H. influenzae, Proteus mirabilis奇异变形杆菌Streptococcus pneumoniae)合成IgA特异性蛋白酶,能降解和灭活黏膜表面的分泌型IgA。

毒素

微生物可能释放毒素(称为外毒素),这是一些蛋白质分子,可能具有致病性(例如白喉霍乱破伤风肉毒杆菌中毒、梭菌性小肠结肠炎),或者增加疾病严重程度。多数毒素与特定靶细胞受体相结合。除了造成食物中毒的毒素预先形成外(如,肉毒素、葡萄球菌或 Bacillus cereus 的食物中毒),外毒素都是微生物在感染的过程中生成的。

内毒素是一种由革兰氏阴性菌产生的脂多糖,是这些微生物外膜的一部分。内毒素触发体液酶促反应机制包括补体、血凝、纤溶和激肽途径,是多数革兰阴性菌感染致死的原因。

其他因素

有些微生物是更致命的,因为它们做到了以下几点:

  • 影响抗体产生

  • 破坏保护性抗体

  • 对血清补体溶菌作用的抵抗影响毒力强度。

  • 抵抗吞噬细胞的氧化作用。

  • 产生超抗原

多种微生物具有损害抗体形成的机制,其方法是诱导抑制细胞、阻断抗原呈递以及抑制淋巴细胞分

许多粘膜病原体,包括 淋球菌, 脑膜炎奈瑟菌, 肺炎链球菌, 和 肺炎嗜血杆菌,产生裂解免疫球蛋白 A (IgA) 的蛋白酶。IgA是粘膜表面产生的主要免疫球蛋白类。

对血清补体溶菌作用的抵抗影响毒力强度。

一些微生物能抵抗吞噬细胞的氧化作用。 例如,LegionellaListeria 不会诱导或有效抑制氧化作用,而其他一些微生物可合成酶类(如过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶、超氧化物歧化酶)来降解氧化性产物。

一些病毒和细菌产生超抗原,绕开免疫系统,导致过量的幼稚T细胞的非特异性活化,从而导致大量释放促炎细胞因子(例如葡萄球菌和链球菌中毒性休克综合征)介导的过度和潜在的破坏性炎症。

微生物黏附

表面黏附有助于微生物建立基地并由此穿透组织。决定黏附的因子包括黏附素(介导吸附的微生物分子)及与之结合的宿主受体。 宿主受体包括细胞表面糖基和细胞表面蛋白(例如纤连蛋白),能够增强与某些革兰阳性菌(如葡萄球菌)的结合。

其他决定黏附的因素包括特定细菌(如链球菌)表面的特定结构,称为原纤维,细菌通过它与人体上皮细胞相结合。 此外其他一些细菌如肠杆菌科(如Escherichia coli)具有专门的黏附细胞器称为菌毛或纤毛。菌毛使得微生物可以与几乎任何人体细胞相结合,包括神经元以及泌尿道、口腔和肠道的上皮细胞。

生物膜

生物膜是围绕特定细菌形成的黏性层,能导致对吞噬作用和抗生素的抵抗。它在囊性纤维化患者肺部铜绿假单胞菌周围生长,并且在合成医疗器械上的葡萄球菌细菌周围生长,如静脉导管、人工血管移植物、矫形固定设备和人工关节以及缝合材料。

影响生物被膜在上述医疗仪器上形成的因素包括材料的粗糙性、化学成分和疏水性。

对抗生素的抵抗

微生物基因变异不可避免。使用抗微生物制剂最终会导致耐药的菌株生存下来。

抗生素耐药性的出现可能是由于染色体基因的自发突变。在很多情况下,耐药菌株从其他微生物中获得了可动遗传因子,通常属于同一物种,但有时来自不同的物种。这些因素包括转位子编码的基因,合成具有以下作用的酶:

  • 修饰或灭活抗生素

  • 改变抗菌剂在细菌细胞中积累的能力

  • 抗微生物剂的抑制作用(例如,抗生素靶位点的改变是常见的耐药机制)

尽量减少抗生素在人类、动物和作物种植中的不当使用,对公众健康至关重要。

进一步的讨论, see page 抗生素耐药

宿主免疫缺陷

两种类型的宿主免疫缺陷状态影响宿主抵抗感染的能力:

原发性免疫缺陷是原始的基因突变;已经描述了>100种免疫缺陷状态。多数原发性免疫缺陷在婴儿期被发现,但多达40%的是在青少年期或成年后第一次发现。

获得性免疫缺陷是由其他疾病(如肿瘤、HIV感染、慢性疾病)暴露于对免疫系统有害的化学物质或药物引起的。

机制

免疫反应的缺陷可能包括:

  • 细胞免疫功能

  • 体液免疫功能

  • 吞噬系统

  • 补体系统

细胞免疫缺陷通常是T细胞或联合免疫缺陷。T细胞具有杀伤细胞内致病体的功能,T细胞功能缺陷的患者易感性增加,例如对Pneumocystis jirovecii 或者隐球菌感染的几率增加。这些感染迁延不愈可导致发育停滞,慢性腹泻以及持续性口腔念珠菌感染。

体液免疫缺陷通常由B细胞不能生成功能性免疫球蛋白导致。 这种类型的免疫缺陷患者容易感染有荚膜病原体(如流感嗜血杆菌肺炎链球菌)。患者可表现为生长迟缓,腹泻,以及反复呼吸道感染。

吞噬系统功能缺陷影响对于细菌的即时免疫反应,导致脓肿复发或严重肺炎。

原发性补体系统缺陷非常罕见。 这种类型免疫缺陷的患者可能表现为化脓菌的复发性感染(如有荚膜菌,Neisseria),增加自身免疫性疾病(如系统性红斑狼疮)风险。

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