第五章 细菌的感染与致病机制
1.什么是柯赫法则？如何从分子水平解释柯赫法则？
答：柯赫法则是确定某种细菌是否具有致病性的主要依据，其要点是，第一，特殊的病原菌应在同一疾病中查见，在健康者不存在；第二，此病原菌能被分离培养而得到纯种；第三，此纯培养物接种易感动物，能导致同样病症；第四，自试验感染的动物体内能重新获得该病原菌的纯培养。随着分子生物学的发展，“基因水平的柯赫法则”应运而生。取得共识的有一下几点：第一，应在致病菌株中检出某些基因或其产物，而无毒力菌株中无。第二，如有毒力菌株的某个基因被破坏，则菌株的毒力应减弱或消除。或者将此基因克隆到无毒菌株内，后者成为有毒力菌株。第三，将细菌接种动物时，这个基因应在感染的过程中表达。第四，在接种动物检测到这个基因产物的抗体，或产生免疫保护。该法则也适用于细菌以外的微生物，如病毒。
2.如何确定某种细菌具有致病性？
答：细菌是否具有致病性主要从细菌所具有的毒力来考虑。细菌毒力的表示方法很多，最具实用的是半数致死量和半数感染量。半数致死量是指能使解中的实验动物在感染后一定时限内死亡一半所需的微生物量或毒素量。半数感染量某些病原微生物只能感染实验动物、鸡胚或细胞，但不引致死亡，可用ID50来表示其毒力。
4.什么样的细菌能内化入胞？意义何在？
答：内化作用指某些细菌粘附于细胞表面之后，能进入吞噬细胞或非吞噬细胞内部的过程。内化作用对细胞的意义在于，细胞通过这种移位作用进入深层组织，或进入血液循环，细菌借以从感染的原发病灶扩散至全身或较远的靶器官。宿主细胞为进入其内的细菌提供了一个增殖的小环境和庇护所，使细菌逃避宿主免疫机制的杀灭。
5.胞外蛋白酶有何致病作用？举例说明.
答：胞外蛋白酶本身无毒性，但在细菌感染的过程中有一定作用。例如：
（1）血浆凝固酶：大多数致病性金黄色葡萄球菌能产生一种血浆凝固酶（游离血浆凝固酶），能加速人或兔血浆的凝固，保护病原菌不被吞噬或免受抗体等的作用。凝固酶是一种类似凝血酶原的物质，通过血浆中的激活因子变成凝血样物质后，才能使血浆中的纤维蛋白原变为纤维蛋白因而血浆凝固。金黄色葡萄球菌还产生第二种血浆凝固酶（凝聚因子），结合在菌细胞上，在血浆中将球菌凝集成堆，无需血浆激活因子，而是直接作用于敏感的纤维蛋白质。在抗吞噬作用方
面，凝聚因子比游离血浆凝固酶更为重要。
（2）链激酶：或称链球菌溶纤维蛋白酶，大多数引起人类感染的链球菌能产生链激酶。其作用是能激活溶纤维蛋白酶原或胞浆素原成为溶纤维蛋白酶或胞浆毒，而使纤维蛋白凝块溶解。因此，链球菌感染由于容易溶解感染局部的纤维蛋白屏障而促使细菌和毒素扩散。致病性葡萄球菌也有溶纤维蛋白酶，称为葡激酶，其作用不如链激酶强，在致病性上意义不大。
（3）透明质酸酶：或称扩散因子是一种酶，可溶解机体结缔组织中的透明质酸，使结缔组织疏松，通透性增加。如化脓性链球菌具有透明质酸酶，可使病细菌在组织中扩散，易造成全身性感染。
此外，产气荚膜杆菌可产生胶原酶，是一种蛋白分解酶，在气性坏疽中起致病作用。许多细菌有神经氨酸酶，是一种粘液酶，能分解细胞表面的粘蛋白，使之易于感染。A族链球菌产生的脱氧核糖核酸酶，能分解脓液中的DNA，因此，该菌感染的脓液，稀薄而不粘稠。
6.什么是细菌外毒素？其基本特性及组成如何？
答：外毒素是某些病原菌在生长繁殖过程中所产生的对宿主细胞有毒性的可溶性蛋白质。大多数外毒素在菌体内合成后必须分泌于胞外，故名“外毒素”
特性有：1.外毒素的毒性作用极强。2.外毒素的毒性具有高度的特异性。3.外毒素具有良好的免疫原性。4.具有酶的催化作用。5.外毒素是蛋白质，易被热、酸及蛋白质水解素灭活。
组成：大多数外毒素由A、B两种亚单位组成，有多种合成和排列形式。A亚单位为毒素的活性中心，称活性亚单位，决定毒素的毒性效应。B亚单位称结合单位，能使毒素分子特异性地结合在宿主易感染组织的细胞膜受体上，并协助A亚单位穿过细胞膜。A、B亚单位均无毒性，A亚单位必须在B亚单位的协助下，结合至受体释放到细胞内，才能发挥毒性的作用。B亚单位可单独与细胞膜受体结合，并阻断完整毒素的结合，B亚单位可刺激机体产生相应的抗体，从而阻断完整毒素结合细胞，可作为良好的亚单位疫苗。
7.什么是类毒素？有何用途？
答：用细菌产生的外毒素加以脱毒而成。类毒素对人体无毒，注射后可剌激身体产生抵抗毒素的免疫力，如白喉、破伤风类毒素等。
8.试述内毒素的来源、组成、致病意义及检测方法。
答：内毒素是细菌死亡后破裂或用人工方法裂解菌体后产生的 。革兰氏阳性菌细胞壁中的脂磷壁酸具有LPS的绝大多数活性，但无致热功能。
组成及致病：LPS由O特异多糖侧链、非特异核心多糖和类脂A三个部分组成。具有毒性的部分是类脂A，由一个磷酸化的N乙酰葡萄糖胺双体和6~7
个饱和脂肪酸组成，它将LPS固定在革兰氏阴性菌的外膜上。类脂A高度保守，肠杆菌科细菌的类脂A结构完全一样，因此所有革兰氏阴性菌内毒素的毒性作用都大致相同，引致发热、血循环中白细胞聚减，休克等，严重时亦可致死。
检测方法目前通常用limulus assay 方法实验。
9.比较外毒素与内毒素的主要异同点。
特性
化学性质
产生
耐热
毒性作用 外毒素 蛋白质 阴性菌分泌 通常不耐热 内毒素 致多糖 解产生极为耐热 极为耐热 由某些革兰氏阳性菌和由革兰氏阴性菌菌体裂特异性。为细胞毒素、肠全身性。致发热、腹泻、
毒素和神经毒素，对特定呕吐
的细胞或组织发挥特定
作用
毒性程度
致热性
免疫原性
能否产生类毒素 高 、往往致死 对宿主不致热 体 能，用甲醛处理 弱、很少致死 致热性，常致宿主发热 和毒性 不能 强，刺激机体产生中和抗较弱，免疫应答不足以中
10.举例说明细菌毒力因子重要的分泌系统的主要特点。
答：Ⅲ型分泌系统通常由30~40kbp大小的基因组编码，以毒力岛的形式存在于细胞的大质粒或染色体中。该分泌系统的基因可能是可转移的外源插入成分，通过水平传递获得。如肠致病性大肠杆菌为例，置37℃的处于对数生长期的EPEC与宿主细胞接触后，Ⅲ型分泌系统大量分泌蛋白质并进入宿主细胞。EPEC 的4型菌毛对激活此分泌系统起关键作用，BEP缺失突变株的此种激活为减弱。Ⅲ型分泌系统的这种接触激活作用可被氯霉素抑制。除Ⅲ型分泌系统之外，革兰氏阴性菌尚有Ⅰ型、Ⅱ型与Ⅳ型分泌系统。
11.细菌致病性的现代概念的精髓何在？
答: 细菌的致病性 (pathogenicity)是指细菌能引起感染的能力。细菌的致病性是对特定宿主而言，有的仅对人类有致病性，有的只对某些动物有致病性，有的则对人类和动物都有致病性。不同病原菌对宿主可引起不同程度的病理过程和导致不同的疾病，例如伤寒沙门菌感染引起人类伤寒，而结核分枝杆菌则引起结核病，这是由细菌种属特性决定的。
通常把病原菌的致病性强弱程度称为细菌的毒力 (virulence)。各种病原菌的
毒力不尽一致，即使同种细菌也因菌型或菌株的不同而有差异，毒力常用半数致死量(median lethal dose LD50)或半数感染量(median infective dose,ID50)表示，即在一定时间内，通过指定的感染途径，能使一定体重或年龄的某种实验动物半数死亡或感染所需要的最小细菌数或毒素量。因此，致病性是质的概念；毒力是量的概念。
12.环境因子如何影响细菌毒力因子的调节？举例说明。
答：许多细菌的毒力因子受环境因素的调节，仅在某些特定的条件下才能表达，对细菌毒力有调节作用的环境条件包括温度、铁离子及钙离子浓度、渗透压、PH、氧含量等。
温度是许多细菌重要的调解信号，特别是对那些自然生存环境的温度低于宿主体温的细菌，如嗜水气单胞菌的毒素、菌毛等在25℃左右表达量最高。
铁不仅是细菌必需的生长因子，而且对细菌毒力因子的表达也起调节作用，它不仅可诱导载铁体、载铁体受体及其它铁结合蛋白受体等与铁代谢有关成分的表达，而且还对某些细菌毒素有调节作用，类志贺毒素、铜绿假单胞菌外毒素A、菌毛、鞭毛、蛋白酶等。
钙对耶尔森菌的表达有调节作用，在无钙、37℃培养时，耶尔森菌生长停滞，但产生大量的YOPS。
渗透压对霍乱弧菌的毒力及菌毛的表达有调节作用。在宿主组织相近的生理范围内表达量最高。此外，铜绿假单胞菌某些菌株的荚膜以及渗透压的调节。
第五章 细菌的感染与致病机制
1.什么是柯赫法则？如何从分子水平解释柯赫法则？
答：柯赫法则是确定某种细菌是否具有致病性的主要依据，其要点是，第一，特殊的病原菌应在同一疾病中查见，在健康者不存在；第二，此病原菌能被分离培养而得到纯种；第三，此纯培养物接种易感动物，能导致同样病症；第四，自试验感染的动物体内能重新获得该病原菌的纯培养。随着分子生物学的发展，“基因水平的柯赫法则”应运而生。取得共识的有一下几点：第一，应在致病菌株中检出某些基因或其产物，而无毒力菌株中无。第二，如有毒力菌株的某个基因被破坏，则菌株的毒力应减弱或消除。或者将此基因克隆到无毒菌株内，后者成为有毒力菌株。第三，将细菌接种动物时，这个基因应在感染的过程中表达。第四，在接种动物检测到这个基因产物的抗体，或产生免疫保护。该法则也适用于细菌以外的微生物，如病毒。
2.如何确定某种细菌具有致病性？
答：细菌是否具有致病性主要从细菌所具有的毒力来考虑。细菌毒力的表示方法很多，最具实用的是半数致死量和半数感染量。半数致死量是指能使解中的实验动物在感染后一定时限内死亡一半所需的微生物量或毒素量。半数感染量某些病原微生物只能感染实验动物、鸡胚或细胞，但不引致死亡，可用ID50来表示其毒力。
4.什么样的细菌能内化入胞？意义何在？
答：内化作用指某些细菌粘附于细胞表面之后，能进入吞噬细胞或非吞噬细胞内部的过程。内化作用对细胞的意义在于，细胞通过这种移位作用进入深层组织，或进入血液循环，细菌借以从感染的原发病灶扩散至全身或较远的靶器官。宿主细胞为进入其内的细菌提供了一个增殖的小环境和庇护所，使细菌逃避宿主免疫机制的杀灭。
5.胞外蛋白酶有何致病作用？举例说明.
答：胞外蛋白酶本身无毒性，但在细菌感染的过程中有一定作用。例如：
（1）血浆凝固酶：大多数致病性金黄色葡萄球菌能产生一种血浆凝固酶（游离血浆凝固酶），能加速人或兔血浆的凝固，保护病原菌不被吞噬或免受抗体等的作用。凝固酶是一种类似凝血酶原的物质，通过血浆中的激活因子变成凝血样物质后，才能使血浆中的纤维蛋白原变为纤维蛋白因而血浆凝固。金黄色葡萄球菌还产生第二种血浆凝固酶（凝聚因子），结合在菌细胞上，在血浆中将球菌凝集成堆，无需血浆激活因子，而是直接作用于敏感的纤维蛋白质。在抗吞噬作用方
面，凝聚因子比游离血浆凝固酶更为重要。
（2）链激酶：或称链球菌溶纤维蛋白酶，大多数引起人类感染的链球菌能产生链激酶。其作用是能激活溶纤维蛋白酶原或胞浆素原成为溶纤维蛋白酶或胞浆毒，而使纤维蛋白凝块溶解。因此，链球菌感染由于容易溶解感染局部的纤维蛋白屏障而促使细菌和毒素扩散。致病性葡萄球菌也有溶纤维蛋白酶，称为葡激酶，其作用不如链激酶强，在致病性上意义不大。
（3）透明质酸酶：或称扩散因子是一种酶，可溶解机体结缔组织中的透明质酸，使结缔组织疏松，通透性增加。如化脓性链球菌具有透明质酸酶，可使病细菌在组织中扩散，易造成全身性感染。
此外，产气荚膜杆菌可产生胶原酶，是一种蛋白分解酶，在气性坏疽中起致病作用。许多细菌有神经氨酸酶，是一种粘液酶，能分解细胞表面的粘蛋白，使之易于感染。A族链球菌产生的脱氧核糖核酸酶，能分解脓液中的DNA，因此，该菌感染的脓液，稀薄而不粘稠。
6.什么是细菌外毒素？其基本特性及组成如何？
答：外毒素是某些病原菌在生长繁殖过程中所产生的对宿主细胞有毒性的可溶性蛋白质。大多数外毒素在菌体内合成后必须分泌于胞外，故名“外毒素”
特性有：1.外毒素的毒性作用极强。2.外毒素的毒性具有高度的特异性。3.外毒素具有良好的免疫原性。4.具有酶的催化作用。5.外毒素是蛋白质，易被热、酸及蛋白质水解素灭活。
组成：大多数外毒素由A、B两种亚单位组成，有多种合成和排列形式。A亚单位为毒素的活性中心，称活性亚单位，决定毒素的毒性效应。B亚单位称结合单位，能使毒素分子特异性地结合在宿主易感染组织的细胞膜受体上，并协助A亚单位穿过细胞膜。A、B亚单位均无毒性，A亚单位必须在B亚单位的协助下，结合至受体释放到细胞内，才能发挥毒性的作用。B亚单位可单独与细胞膜受体结合，并阻断完整毒素的结合，B亚单位可刺激机体产生相应的抗体，从而阻断完整毒素结合细胞，可作为良好的亚单位疫苗。
7.什么是类毒素？有何用途？
答：用细菌产生的外毒素加以脱毒而成。类毒素对人体无毒，注射后可剌激身体产生抵抗毒素的免疫力，如白喉、破伤风类毒素等。
8.试述内毒素的来源、组成、致病意义及检测方法。
答：内毒素是细菌死亡后破裂或用人工方法裂解菌体后产生的 。革兰氏阳性菌细胞壁中的脂磷壁酸具有LPS的绝大多数活性，但无致热功能。
组成及致病：LPS由O特异多糖侧链、非特异核心多糖和类脂A三个部分组成。具有毒性的部分是类脂A，由一个磷酸化的N乙酰葡萄糖胺双体和6~7
个饱和脂肪酸组成，它将LPS固定在革兰氏阴性菌的外膜上。类脂A高度保守，肠杆菌科细菌的类脂A结构完全一样，因此所有革兰氏阴性菌内毒素的毒性作用都大致相同，引致发热、血循环中白细胞聚减，休克等，严重时亦可致死。
检测方法目前通常用limulus assay 方法实验。
9.比较外毒素与内毒素的主要异同点。
特性
化学性质
产生
耐热
毒性作用 外毒素 蛋白质 阴性菌分泌 通常不耐热 内毒素 致多糖 解产生极为耐热 极为耐热 由某些革兰氏阳性菌和由革兰氏阴性菌菌体裂特异性。为细胞毒素、肠全身性。致发热、腹泻、
毒素和神经毒素，对特定呕吐
的细胞或组织发挥特定
作用
毒性程度
致热性
免疫原性
能否产生类毒素 高 、往往致死 对宿主不致热 体 能，用甲醛处理 弱、很少致死 致热性，常致宿主发热 和毒性 不能 强，刺激机体产生中和抗较弱，免疫应答不足以中
10.举例说明细菌毒力因子重要的分泌系统的主要特点。
答：Ⅲ型分泌系统通常由30~40kbp大小的基因组编码，以毒力岛的形式存在于细胞的大质粒或染色体中。该分泌系统的基因可能是可转移的外源插入成分，通过水平传递获得。如肠致病性大肠杆菌为例，置37℃的处于对数生长期的EPEC与宿主细胞接触后，Ⅲ型分泌系统大量分泌蛋白质并进入宿主细胞。EPEC 的4型菌毛对激活此分泌系统起关键作用，BEP缺失突变株的此种激活为减弱。Ⅲ型分泌系统的这种接触激活作用可被氯霉素抑制。除Ⅲ型分泌系统之外，革兰氏阴性菌尚有Ⅰ型、Ⅱ型与Ⅳ型分泌系统。
11.细菌致病性的现代概念的精髓何在？
答: 细菌的致病性 (pathogenicity)是指细菌能引起感染的能力。细菌的致病性是对特定宿主而言，有的仅对人类有致病性，有的只对某些动物有致病性，有的则对人类和动物都有致病性。不同病原菌对宿主可引起不同程度的病理过程和导致不同的疾病，例如伤寒沙门菌感染引起人类伤寒，而结核分枝杆菌则引起结核病，这是由细菌种属特性决定的。
通常把病原菌的致病性强弱程度称为细菌的毒力 (virulence)。各种病原菌的
毒力不尽一致，即使同种细菌也因菌型或菌株的不同而有差异，毒力常用半数致死量(median lethal dose LD50)或半数感染量(median infective dose,ID50)表示，即在一定时间内，通过指定的感染途径，能使一定体重或年龄的某种实验动物半数死亡或感染所需要的最小细菌数或毒素量。因此，致病性是质的概念；毒力是量的概念。
12.环境因子如何影响细菌毒力因子的调节？举例说明。
答：许多细菌的毒力因子受环境因素的调节，仅在某些特定的条件下才能表达，对细菌毒力有调节作用的环境条件包括温度、铁离子及钙离子浓度、渗透压、PH、氧含量等。
温度是许多细菌重要的调解信号，特别是对那些自然生存环境的温度低于宿主体温的细菌，如嗜水气单胞菌的毒素、菌毛等在25℃左右表达量最高。
铁不仅是细菌必需的生长因子，而且对细菌毒力因子的表达也起调节作用，它不仅可诱导载铁体、载铁体受体及其它铁结合蛋白受体等与铁代谢有关成分的表达，而且还对某些细菌毒素有调节作用，类志贺毒素、铜绿假单胞菌外毒素A、菌毛、鞭毛、蛋白酶等。
钙对耶尔森菌的表达有调节作用，在无钙、37℃培养时，耶尔森菌生长停滞，但产生大量的YOPS。
渗透压对霍乱弧菌的毒力及菌毛的表达有调节作用。在宿主组织相近的生理范围内表达量最高。此外，铜绿假单胞菌某些菌株的荚膜以及渗透压的调节。