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;
Maria T. Vazquez-Pertejo, MD, FACP, Wellington Regional Medical Center
Reviewed ByBrenda L. Tesini, MD, University of Rochester School of Medicine and Dentistry
已审核/已修订 修改的 7月 2024
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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

某些病原体(如,某些肺炎球菌菌株、脑膜炎球菌、流感嗜血杆菌B型)具有荚膜,能阻止吞噬作用,使此类细菌致病力强于无荚膜菌株。然而,荚膜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、胶原酶)能易化微生物在局部组织的扩散。侵袭性微生物(如 志贺氏菌属, 小肠结肠炎耶尔森菌)能穿透并穿越完整的真核细胞,从而易于从黏膜表面进入。

某些细菌(例如,淋病奈瑟菌脑膜炎奈瑟菌流感嗜血杆菌奇异变形杆菌梭菌属肺炎链球菌)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。除了造成某些食源性疾病的毒素预先形成外(如,肉毒杆菌中毒、葡萄球菌或Bacillus cereus(蜡样芽孢杆菌)食物中毒),微生物在感染过程中生成外毒素。

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,是革兰阴性菌败血症致病的主要原因。

其他因素

有些微生物的致病力更强,因为以下几点:

  • 影响抗体产生

  • 破坏保护性抗体

  • 抵抗血清补体的溶菌作用

  • 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产生的机制,其方法是诱导抑制细胞、阻断抗原加工以及抑制淋巴细胞有丝分裂。

许多粘膜病原体,包括 淋病奈瑟菌, 脑膜炎奈瑟菌, 肺炎链球菌, 和 流感嗜血杆菌,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增强致病力。

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。其他细菌,例如肠杆菌科(例如,大肠埃希菌),具有特定的粘附性细胞器,称为菌毛或鞭毛。菌毛使得微生物能够附着于几乎任何人体细胞,包括中性粒细胞以及泌尿道、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。它主要围绕在囊性纤维化患者肺部铜绿假单胞菌周围生长,以及人造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。

抗菌药物耐药性

微生物基因变异不可避免。使用抗微生物制剂越来越多地导致耐药的菌株生存下来。

抗菌药物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。这些遗传元件在质粒或转座子上编码,并使微生物能够合成具有以下作用的酶:

  • 修饰或灭活抗菌药物

  • 改变抗菌剂在细菌细胞中积累的能力

  • 抵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 (1)。

如需进一步讨论,请参阅 抗生素耐药性

参考文献

  1. 1.Lessa FC, Sievert DM.Antibiotic Resistance: A Global Problem and the Need to Do More. Clin Infect Dis.2023;77(Suppl 1):S1-S3.doi:10.1093/cid/ciad226

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:

原发性免疫缺陷是由遗传引起的;已经描述了>100多种原发性免疫缺陷状态。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)引起,或由暴露于对免疫系统有害的化学物质或药物所致。

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 细胞有助于杀死细胞内病原体;因此,T 细胞缺陷的患者可能会出现机会性感染,如卡氏肺孢子菌隐球菌感染。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反复性感染(如有荚膜菌,Neisseria(奈瑟菌属)种),以及引起自身免疫性疾病(如系统性红斑狼疮)的风险增加。

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