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细菌的毒力因子

  细菌的毒力因子

  构成细菌毒力的物质称为毒力因子,主要有侵袭力和毒素,此外有些毒力因子尚不明确。近年来的研究发现,细菌的许多重要毒力因子的分泌与细菌的分泌系统有关。

  一、侵袭力

  病原菌在机体内定殖,突破机体的防御屏障,内化、繁殖和扩散的能力称为侵袭力。

  1、定殖

  细菌感染的第一步就是在体内定殖(或称定居),实现定殖的前提是细菌要粘附在宿主消化道、呼吸道、生殖道、尿道及眼结膜等处,以免被肠蠕动、粘液分泌、呼吸道纤毛运动等作用所清除。

  凡具有粘附作用的细菌结构成份统称为粘附素,通常是细菌表面的一些大分子结构成份,主要是革兰氏阴性菌的菌毛,其次是非菌毛粘附素,如某些外膜蛋白(OMP)以及革兰氏阳性菌的脂磷壁酸(LTA)等。

  细胞或组织表面与粘附素相互作用的成份称为受体,多为细胞表面糖蛋白,其中的糖残基往往是粘附素直接结合部位,如大肠杆菌1型菌毛结合D甘露糖、霍乱弧菌的4型菌毛结合岩藻糖及甘露糖、大肠杆菌的F5(K99)菌毛结合唾液酸和半乳糖。部分粘附素受体为蛋白质,最有代表性的是细胞外基质(ECM),ECM的成员有1型及4型胶原蛋白、层粘连蛋白、纤粘蛋白等,如金黄色葡萄球菌的粘附素胶胡原合蛋白受体为胶原蛋白。

  2、干扰或逃避宿主的防御机制

  病原菌粘附于细胞或组织表面后,必须克服机体局部的防御机制,特别是要干扰或逃避局部的吞噬作用及分泌抗体介导的免疫作用,才能建立感染。

  1. 抗吞噬作用:

  包括以下几个方面:

  • 不与吞噬细胞接触,可通过胞外酶(如链球菌溶血素等)破坏细胞骨架以抑制吞噬细胞的作用。
  • 抑制吞噬细胞的摄取,如多糖荚膜、链球菌的M蛋白和菌毛。
  • 在吞噬细胞内生存,如沙门氏菌的某些成份可抑制溶酶体与吞噬小体的融合;再如李氏杆菌被吞噬后,很快从吞噬小体中逸出,直接进入细胞质。而金黄色葡萄球菌则产生大量的过氧化氢酶,能中和吞噬细胞中的氧自由基。
  • 杀死或损伤吞噬细胞,细菌通过分泌外毒素或蛋白酶来破坏吞噬细胞的细胞膜,或诱导细胞凋亡,或直接杀死吞噬细胞。
  1. 抗体液免疫机制:

  细菌逃避体液免疫主要通过:

  • 抗原伪装或抗原变异,前者主要是在细菌表面结合机体组织成份,如金黄色葡萄球菌通过细胞结合性凝固酶结合血纤维蛋白,或通过SPA结合免疫球蛋白。
  • 分泌蛋白酶降解免疫球蛋白,嗜血杆菌等可分泌IgA蛋白酶,破坏粘膜表面的IgA。
  • 通过LPS、OMP、荚膜及S层等的作用,逃避补体,抑制抗体产生。

  3)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。细菌一旦丧失进入细胞的能力,毒力则显著下降。

  内化作用对细菌的意义在于,细菌通过这种移位作用进入深层组织,或进入血循环,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。

  4)在体内增殖:细菌在宿主体内增殖是感染的核心问题,增殖速度对致病性极其重要,如果增殖较快,细菌在感染之初就能克服机体防御机制,易在体内生存。反之,若增殖较慢,则易被机体清除。

  铁是许多细菌生长所必需,然而宿主体内无游离铁存在,细菌通过获铁系统为细菌生长提供所需的铁,获铁系统包括生产和利用载铁体或直接利用宿主的含铁化合物,如血红转铁蛋白、乳铁蛋白等。

  赤藓醇能刺激布氏杆菌在体内的生长。雄性及妊娠母畜生殖系统中有赤藓醇存在,因此布氏杆菌可在其中大量增殖,其感染局限于生殖系统。

  1. 在体内扩散:细菌分泌的蛋白酶称为胞外蛋白酶,它们具有多种致病作用,例如激活外毒素、灭活血清中的补体等,有的蛋白酶本身就是外毒素。此外,最主要的作用是作用于组织基质或细胞膜,造成它们的损伤,增加其通透,有利于细菌在体内的扩散性。此类常见的有:
  • 透明质酸酶,旧称扩散因子,分解结缔组织的透明质酸。
  • 胶原酶,主要分解ECM中的胶原蛋白。
  • 神经氨酸酶,主要分解肠粘膜上皮细胞的细胞间质。
  • 磷脂酶(α毒素),可水解细胞膜的磷脂。
  • 卵磷脂酶,分解细胞膜的卵磷脂。
  • 激酶,能将血纤维蛋白溶酶原激活为血纤维蛋白溶酶,以分解血纤维蛋白,防止形成血凝块。
  • 凝固酶,细菌在体内的扩散也可通过内化作用完成。特别是细胞结合性凝固酶,可为细菌提供抗原伪装外,使之不被吞噬或机体免疫机制所识别。