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細菌學基礎 第一章細菌的形態(tài)和結構 細菌 bacterium 是屬于原核生物界 prokaryotae 的一種形體微小 結構簡單 具有細胞壁和原始核質 無核仁和核膜 除核糖體外無其他細胞器的單細胞型微生物 細菌的概念 狹義則專指其中數(shù)量最大 種類最多 具有典型代表性的細菌 廣義的細菌泛指各類原核細胞型微生物 一 細菌的大小與形態(tài) 觀察工具 光學顯微鏡 測量單位 一般以 m為測量單位 球菌據(jù)形態(tài)不同分三大類桿菌螺形菌 球菌 雙球菌 如腦膜炎奈瑟菌 鏈球菌 如乙型溶血性鏈球菌 葡萄球菌 如金黃色葡萄球菌 四聯(lián)球菌 八疊球菌 桿菌 球桿菌 鏈桿菌 棒狀桿菌 分枝桿菌 螺形菌 弧菌 只有一個彎曲螺菌 有若干個彎曲 弧菌 螺菌 第二節(jié)細菌的結構 基本結構 細胞壁 細胞膜 細胞質 核質 特殊結構 莢膜 鞭毛 菌毛 芽胞 一 細胞壁 cellwall 細菌細胞的最外層 包繞在細胞膜周圍的膜狀結構 主要成分為肽聚糖 肽聚糖 peptidoglycan 原核細胞特有的組分 又稱粘肽 mucopeptide 糖肽 glycopeptide 或胞壁質 murein M M M M M M M M M M M M G G G G G G G G G G G G 聚糖骨架 M M M M M M M M M M M M G G G G G G G G G G G G G 菌的肽聚糖結構 G 菌 由聚糖骨架 四肽側鏈和五肽交聯(lián)橋三部分組成 青霉素作用點 溶菌酶作用點 G G G 菌 由聚糖骨架 四肽側鏈兩部分組成 G 菌的肽聚糖結構 G 菌的肽聚糖結構 G 菌的肽聚糖結構 G 菌的特殊組分 磷壁酸及一些表面蛋白 膜磷壁酸 壁磷壁酸 肽聚糖 15 50層 細胞膜 細胞壁 磷壁酸的功能 穩(wěn)定細胞結構 維持離子平衡 調節(jié)依賴陽離子的酶的活性重要的表面抗原 G 菌的特殊組分 外膜 外膜的功能 穩(wěn)定細胞結構 含有內毒素 重要的表面抗原 脂多糖 LPS 由脂質A 核心多糖和特異性多糖組成 即G 菌的內毒素 周漿間隙 多種酶及特殊結合蛋白 對細菌獲取營養(yǎng) 解除有害物質的毒性等方面有重要作用 G 菌的細胞表面結構 G 菌的細胞表面結構 G 菌與G 菌細胞壁結構比較 細胞壁G 菌G 菌 強度厚度肽聚糖層數(shù)肽聚糖含量糖類含量脂類含量磷壁酸外膜 較堅韌 三維結構 20 80nm 肽橋結合 可多達50層占細胞壁干重50 80 約45 1 4 較疏松 二維平面 10 15nm 肽鍵結合 1 2層占細胞壁干重5 20 15 20 11 22 G 菌與G 菌的差別及與細胞壁的關系 細胞壁的功能 1 維持菌體的固有形態(tài) 保護細菌抵抗外界低滲環(huán)境 2 參與菌體內外物質交換 3 帶有多種抗原 誘發(fā)機體產生免疫應答并與血清分型有關 細胞壁 細菌細胞壁缺陷型 細菌L型 細胞壁的肽聚糖結構受到理化或生物因素直接破壞或合成被抑制后的細菌 在高滲環(huán)境下仍可存活 這種細胞壁受損的細菌能夠生長和分裂者稱為細胞壁缺陷型或L型 L型葡萄球菌 葡萄球菌 致病特征 有一定的致病力 通常引起慢性感染 常在使用了作用于細胞壁的抗菌藥物后發(fā)生 尿路感染較多見 臨床上遇到癥狀明顯而常規(guī)細菌培養(yǎng)陰性者 應考慮細菌L型感染可能 宜做L型的專門分離培養(yǎng) 并更換抗菌藥物 二 細胞膜 cellmembrane 又稱胞質膜 cytoplasmicmembrane 位于細菌細胞壁內側 緊包著細胞質 細胞膜 1 結構與真核細胞基本相同 由磷脂和多種蛋白質組成 但不含膽固醇 2 功能 物質轉運 生物合成 分泌和呼吸等 青霉素結合蛋白 概念 青霉素結合蛋白是細菌細胞膜表面上的一些特異性蛋白質 Beta 內酰類抗生素能與其相結合 從而抑制細菌細胞壁的生物合成 主要的青霉素結合蛋白 PBP PBP1B 催化細菌細胞璧合成的主要酶PBP1A 補充PBP1B酶的活性PBP2 協(xié)助維持細菌形態(tài)PBP3 參與細菌分裂舒普深與PBP1B PBP1A及PBP3結合 三 細胞質 cytoplasm 即細菌細胞的原生質 protoplasm 細菌細胞膜內容物 內含多種重要結構 四 核質 nuclearmaterial 或稱擬核 nucleoid 即細菌的染色體 chromosome 為細菌的主要遺傳物質 組蛋白樣蛋白質 DNA 主要 RNA 較少 二 細菌的特殊結構莢膜鞭毛菌毛芽孢 一 莢膜 capsule 細菌分泌的一層包繞在細胞壁外的黏液性物質 莢膜 邊界清楚 厚度大于0 2 m 1 化學組成 多糖 少數(shù)為多肽 2 形成 體內或在含大量血清或糖的培養(yǎng)基上3 染色 不易著色 肺炎球菌 產氣莢膜桿菌 4 莢膜的功能 1 抗吞噬作用 2 黏附作用 3 抗有害物質的殺傷作用 二 鞭毛 flagellum 菌體上附著的細長并呈波狀彎曲的絲狀物 鞭毛 細菌的運動器官 電子顯微鏡下的細菌鞭毛 破傷風梭菌的周身鞭毛 根據(jù)鞭毛的數(shù)量和部位 鞭毛菌分四類 1 單毛菌3 叢毛菌2 雙毛菌4 周毛菌 雙毛菌 雙毛菌 傷寒桿菌的周身鞭毛 菌體 鞭毛 鞭毛的功能 1 是細菌的運動器官 使細菌游向營養(yǎng)物質 而逃離有害物質 2 有些鞭毛與細菌的致病性密切相關 3 可籍鑒定細菌及對細菌分類 三 菌毛 pilusorfimbriae 多數(shù)G 菌和少數(shù)G 菌菌體表面存在一種比鞭毛更細 更短而直硬的絲狀物 稱菌毛 必需電子顯微鏡觀察 種類 1 普通菌毛2 性菌毛 1 普通菌毛 ordinarypilus 是細菌的粘附結構 可與宿主細胞表面受體結合 是細菌感染的第一步 所以與菌毛結合的特異性決定了宿主感染的易感部位 2 性菌毛 sexpilus 僅見于少數(shù)G 菌 一般僅1 4根 比普通菌毛長而粗 有性菌毛的細菌為F 菌 否則為F 菌 Fertility編碼 接合 conjugation F 菌與F 菌相遇 F 菌的性菌毛與F 菌的性菌毛受體結合 F 菌體內的質粒或染色體DNA可通過中空的性菌毛進入F 菌體內 這個過程稱接合 四 芽孢 spore 細菌在一定環(huán)境條件下在菌體內形成的一個圓形或卵圓形的小體 Sporeforminginsideabacterium 芽孢形成與發(fā)芽 1 形成條件 芽孢的形成是由芽孢形成基因決定的 在動物體外 且一般為環(huán)境條件惡劣時形成 都是G 菌 破傷風 炭疽桿菌的芽孢 艱難梭菌的芽孢 肉毒梭菌的芽孢 2 芽孢特點 1 帶有細菌生命活動所必需的全部物質 可游離與菌體而獨立存在 2 難著色 其大小 形態(tài)及在菌體中的位置可籍細菌鑒別 3 可發(fā)芽形成新的菌體 1對1 但芽孢不是細菌的繁殖方式 而是休眠狀態(tài) 3 功能 增強細菌對熱力 干燥 輻射 化學消毒劑等理化因素的抵抗力 第二章細菌的耐藥性及控制策略 第一節(jié)細菌的耐藥性 耐藥性 drugresistance 是指細菌對藥物所具有的相對抵抗性 耐藥性的程度以該藥對細菌的最小抑菌濃度 MIC 表示 臨床常以藥物的治療濃度小于最小抑菌濃度為敏感 反之為耐藥 抗菌藥物的作用機制 抗菌藥物的主要作用部位 一 細菌耐藥性的分類 一 固有耐藥性 指細菌對某些抗菌藥物天然不敏感 與種屬有關 主要是缺乏藥物作用的靶位 如二性霉素B可與真菌細胞膜的固醇類結合 改變其通透性 發(fā)揮抗真菌作用 細菌細胞膜則無固醇類 故對二性霉素B具有固有耐藥性 革蘭陰性菌因有外膜 對作用于肽聚糖類的多種藥物均不敏感 二 獲得耐藥性 由于DNA的改變使其獲得耐藥性原因 1 基因突變如鏈霉素的靶位是30S亞基上的p12蛋白 當染色體上str基因突變后 p12蛋白構型改變 藥物不能與其結合而產生耐藥性 突變的頻率很低 與抗菌藥物使用無關 但藥物存在形成的選擇性壓力則有利于耐藥突變株的存活 最終形成優(yōu)勢群體 2 可傳遞的耐藥性 質粒介導的耐藥性多重耐藥菌株的發(fā)現(xiàn)難以用自發(fā)突變來解釋 1959年發(fā)現(xiàn)多重耐藥性可由大腸埃希菌傳遞給志賀菌 首次證實了R質粒的接合傳遞 幾乎所有致病菌均有耐藥性質粒 可通過接合 轉導 轉化的方式傳遞 環(huán)境中的抗生素可促進質粒的擴散及耐藥菌的存活 關于基因轉移元件的推測 單個基因自發(fā)突變 耐藥基因 一 鈍化酶 modifiedenzyme 的產生耐藥菌株通過合成某種鈍化酶作用于抗菌藥物 使其失去抗菌活性 1 內酰胺酶 lactamase 最主要的滅活酶目前已發(fā)現(xiàn)300多種新的種類不斷出現(xiàn)對 內酰胺抗生素造成威脅 第二節(jié)細菌耐藥性產生機制 內酰胺酶的作用位點 內酰胺酶的作用位點 內酰胺酶的抑制作用 單酰胺類 青霉素類 頭孢菌素類 內酰胺酶的分類 BushK etal AntimicrobAgentsChemother1995 39 1211 臨床關注的主要 內酰胺酶 超廣譜 內酰胺酶 ESBLs 高產頭孢菌素酶 AmpC酶 碳青霉烯類酶 金屬酶及2f組 內酰胺酶 由質粒介導的2be類 內酰胺酶除了能水解青霉素類和一二代頭孢菌素外 還能水解三代頭孢菌素及單環(huán) 內酰胺類氨曲南被 內酰胺酶抑制劑如克拉維酸 CA 所抑制產ESBLs細菌是院內感染的主要致病菌之一 SirotD JAntimicrobChemother1995 36 19 超廣譜 內酰胺酶extended spectrum lactamases ESBLs 產ESBLs菌株的耐藥特點 細菌一旦產生此類酶 臨床上對所有青霉素類 頭孢類 1 4代 和單酰胺類抗生素耐藥 而對碳青霉烯類和頭霉烯類較為敏感 2001 NCCLS 體外對酶抑制劑敏感 但使用酶抑制劑復合藥不一定有效 AmpC酶特點 1 往往在抗生素 特別是三代頭孢菌素 治療過程中誘導產生 并有可能選擇出持續(xù)高產AmpC 內酰胺酶的突變株所有 內酰胺酶抑制劑均不能解決AmpC酶 相反 克拉維酸是強誘導劑 AmpC酶特點 2 突變株不僅對第三代頭孢菌素耐藥 而且對 內酰胺類抗生素 酶抑制劑復合物也耐藥 目前大約30 50 腸桿菌屬 弗勞地枸櫞酸菌 沙雷菌等高產AmpC酶碳青霉烯是潛在的AmpC酶誘導劑 但對AmpC酶高度穩(wěn)定 故沒有選擇去阻遏突變株的作用 產ESBL與AmpC的差別 ESBLAmpC耐藥譜多重多重對三代頭孢多耐藥耐藥頭孢吡肟多敏感敏感哌酮 舒巴坦大多敏感耐藥氧哌 三唑大多敏感耐藥頭霉菌素敏感耐藥碳青霉烯類敏感敏感 2 氨基糖甙類鈍化酶可通過羧基磷酸化或羧基腺苷?；顾幬锝Y構改變 失去抗菌作用 依機理不同分為22種 由于氨基糖甙類抗生素結構相似 常有交叉耐藥現(xiàn)象 3 氯霉素乙酰轉移酶 chloramphenicolacetyltransferase 由質粒編碼 使氯霉素乙酰化而失去活性 以已酰輔酶A為輔酶 可使氨基糖苷類藥物如鏈霉素 卡那霉素等已?；耆Щ?4 甲基化酶金葡菌質粒可編碼一種甲基化酶 使50S亞基中的23SrRNA上的嘌呤甲基化 從而對紅霉素耐藥 二 藥物作用靶位的改變 如青霉素結合蛋白 PBPs 是 內酰胺類抗生素的作用靶位 MRSA菌株除了正常存在的PBP1 4外 尚有一種新的PBP稱為PBP2a 具有轉肽酶和轉糖基酶活性 PBP2a與 內酰胺類抗生素親和力低 在高濃度抗生素時 正常PBPs失活 PBP2a可代替正常PBPs的功能 參與細胞壁肽聚糖的合成 從此表現(xiàn)出對甲氧西林的耐藥性 革蘭陰性菌細胞壁外膜屏障作用是由一類孔蛋白 porin 所決定的 大腸桿菌有兩個主要的孔蛋白 OmpF和OmpC 孔徑分別是1 16nm和1 08nm 每個菌細胞外膜約含105個孔蛋白通道 突變可使孔蛋白丟失或降低表達 均會影響藥物從胞外向胞內的運輸 銅綠假單胞對抗生素的通透性比其他G 菌差是該菌對多種抗生素固有耐藥的主要原因 三 細胞壁通透性的改變 四 主動外排機制 主動外排機制首先在大腸埃希菌中發(fā)現(xiàn) 目前在不同細菌中已發(fā)現(xiàn)數(shù)十種多藥主動外排系統(tǒng) 銅綠假單胞菌的主動外排系統(tǒng)包括MexAB OprM MexCD OprJ MexEF OprN MexXY等 外膜通透性下降或主動外排作用是細菌對一些結構互不相同的藥物 如 內酰胺類 喹諾酮類 氯霉素 四環(huán)素等 產生多重耐藥的重要機制 細菌耐藥的主要機制 抗生素的滲透障礙12 抗生素作用靶位的改變8 細菌產生 內酰胺酶80 第七章醫(yī)學微生態(tài)學與醫(yī)院內感染 生態(tài)學 ecology 研究生物與環(huán)境相互關系的科學 微生態(tài)學 microecology 細胞水平或分子水平的生態(tài)學 研究微生物在細胞或分子水平上與宿主 環(huán)境 相互關系的科學 醫(yī)學微生態(tài)學 研究寄居在人體表和與外界相通的腔道的微生物與微生物 微生物與人體以及微生物和人體與外界環(huán)境相互依存 相互制約的學科 概念 一 正常菌群 normalflora 定植于人體表面和與外界相通的腔道粘膜中的細菌 分類 1 按生境分 1 原籍菌 autochthony 常住菌 residentflora 相對固定 伴隨終生 密度高 免疫原性低 2 外籍菌 allochthony 暫住菌 transientflora passengerflora 匆匆過客 流動性大 有潛在致病性 2 按關系分 1 共生菌 symbioticflora 與原籍菌有共生關系的細菌 2 寄生菌 parasitismflora 與宿主有寄生關系的細菌 鼻咽腔葡萄球菌 甲 丙型鏈球菌肺炎球菌 奈氏菌 類桿菌等 外耳道葡萄球菌 類白喉桿菌綠膿桿菌 非致病性分枝桿菌 表皮葡萄球菌口腔甲 丙型鏈球菌類白喉桿菌 肺炎球菌奈氏菌 乳桿菌 梭桿菌螺旋體 放線菌 白念珠菌 腸道大腸桿菌 產氣桿菌 變形桿菌綠膿桿菌 葡萄球菌 厭氧性細菌真菌 乳桿菌 雙歧桿菌等 陰道大腸桿菌 乳桿菌白念珠菌 類白喉桿菌非致病性分枝等 皮肽葡萄球菌 綠膿桿菌 白念珠菌丙酸桿菌 類白喉桿菌 非致病性分枝桿菌 人體內正常菌群的分布 眼結膜白色葡萄球菌 干燥桿菌 尿道白色葡萄球菌 類白喉桿菌 非致病性分枝桿菌 二 人體各部位的微生態(tài)系微生態(tài)系 由正常微生物群與宿主 環(huán)境 組成 是宿主常駐微生物群與宿主生態(tài)區(qū)在長期進化過程中形成的 一 口腔微生態(tài)系1 已發(fā)現(xiàn)細菌300多種 2 口腔鏈球菌為優(yōu)勢菌群 約占培養(yǎng)菌總數(shù)的60 但口腔不同部位菌群分布不同 3 口腔感染性疾病主要是口腔微生態(tài)失調的結果 二 食管與胃1 食管上部微生物群組與口腔接近 下部與胃接近 食管中尚未發(fā)現(xiàn)原籍菌 2 胃內原籍菌為乳桿菌 酵母菌和幽門螺桿菌 外籍菌群常被胃酸殺死 三 腸道1 量大 腸道微生物約占人體微生物總量的80 2 細菌為主 占糞便重量的30 40 3 厭氧菌居多 為需氧菌的100 1000倍 4 小腸生態(tài)系與大腸生態(tài)系 菌量至上而下逐漸增多 結腸微生物群最多 且菌群相對穩(wěn)定 5 腸道正常微生物群的類型 致病性類型 主要包括韋榮球菌 葡萄球菌 變形桿菌及假單胞菌 菌量少 病理情況下 可大量繁殖而感染致病 互生類型 主要包括雙歧桿菌 類桿菌 真桿菌和消化球菌等 數(shù)量多 對人體有益 中間類型 主要包括乳桿菌 大腸桿菌 鏈球菌和韋榮球菌等 既有生理作用 也有致病作用 6 腸道內正常菌群的調節(jié)機制 胃酸的作用 多數(shù)細菌被殺滅 腸蠕動使大量細菌被排出 腸道分泌物如膽酸 溶菌酶等可抑制細菌生長 微生物群相互作用保持平衡穩(wěn)定狀態(tài) 四 陰道常駐菌主要為乳桿菌 腸桿菌 丙酸桿菌等 乳桿菌為優(yōu)勢菌群 健康婦女陰道可分離出約29種微生物 厭氧菌 需氧菌 5 1 五 呼吸道 上呼吸道定植有需氧 微需氧和厭氧菌 有21個菌屬 200多種細菌 細菌類型相對穩(wěn)定 鼻腔液中以厭氧菌為最多 其次為葡萄球菌 鼻竇無菌 鼻咽部和扁桃體可分離到類白喉棒狀桿菌和葡萄球菌 氣管和支氣管僅有少量細菌 且不永久定植 細小支氣管以下部位 肺臟和胸腔無菌存在 六 皮膚常駐菌 表皮葡萄球菌 丙酸桿菌 類白喉棒狀桿菌 銅綠假單胞菌等 非常駐菌 金黃色葡萄球菌 鏈球菌 二 微生態(tài)失調的分類 一 菌群失調 floradisequilibrium 1 一度失調 潛伏型失調 數(shù)量改變2 二度失調 局限型失調 病理波動3 三度失調 菌群失調癥 dysbacteriosis 二 定位轉移 正常微生物群寄生部位發(fā)生改變而發(fā)生的微生態(tài)失調 異位寄生1 橫向轉移 原定位 周圍環(huán)境2 縱向轉移 原定位表層 深層 3 血行轉移 菌血癥4 異位病灶 膿毒血癥 二 微生態(tài)失調的誘發(fā)原因 一 抗生素 長期使用廣譜抗生素 導致菌群失調 二 同位素 放療 化療 三 手術 四 其他因素 激素療法 免疫抑制療法 細胞毒性藥物及營養(yǎng)失調等造成的免疫功能低下 第三節(jié)機會性感染一 基本概念 一 機會性感染 opportunisticinfection 正常菌群在機體免疫功能低下 寄居部位改變或菌群失調等特定條件下引起的感染 二 機會性致病菌 opportunisticpathogen 能引起機會性感染的所有微生物 二 細菌種類及感染條件 一 常見的機會致病菌 1 大腸埃希菌屬 2 克雷伯菌屬 3 綠銅假單孢菌屬 4 變形桿菌屬 5 腸桿菌屬 6 沙雷菌屬 7 葡萄球菌 CNS 二 感染條件 1 定位轉移 大腸桿菌 腸道外感染2 菌群失調 長期使用激素 免疫抑制劑 抗生素等引起 3 免疫功能下降 處于營養(yǎng)不良狀態(tài) 易發(fā)生機會性感染 第四節(jié)醫(yī)院感染 一 概念及特點 一 概念 醫(yī)院感染 hospitalinfection 醫(yī)院內感染 nosocomialinfection 醫(yī)院內獲得性感染 hospitalacquiredinfection 指包括醫(yī)院內各類人群所獲得的感染 主要指病人在住院期間又發(fā)生的其他感染 二 特點 1 感染的對象包括一切在醫(yī)院活動的人群 但易感對象為免疫功能低下的患者 2 感染的地點 時間必須發(fā)生在醫(yī)院內 包括出院不久發(fā)生的感染 3 病原體主要是機會致病性微生物 4 感染來源以內源性感染為主 5 傳播方式以接觸為主 6 病原體常為耐藥菌 二 分類 一 內源性醫(yī)院感染 endogenousnosocomialinfection 自身感染 指患者在醫(yī)院被由于某種原因使自身寄居的正常菌群轉變成機會性致病菌或潛伏的致病微生物大量繁殖而導致的感染 二 外源性醫(yī)院感染 exogenousnosocomialinfection