15.4: 无菌技术
- Page ID
- 200165
学习目标
- 描述真菌和寄生虫特有的毒性因子
- 比较真菌和细菌的毒力因子
- 解释原生动物寄生虫和蠕虫之间的区别
- 描述蠕虫是如何逃避宿主免疫系统的
尽管真菌和寄生虫是引起传染病的重要病原体，但它们的致病机制和毒性因子不如细菌的特征那么好。 尽管相对缺乏详细的机制，但这些病原体产生疾病所涉及的发病机制和一般毒力机制与细菌的发病阶段和一般毒力机制相似。
真菌毒力
致病真菌可以产生与本章前面讨论的细菌毒力因子相似的毒力因子。 在本节中，我们将研究与念珠菌、隐球菌、锁骨和曲霉种类相关的毒力因子。
白色念珠菌是一种机会性真菌病原体，是口腔鹅口疮、阴道酵母菌感染和皮肤念珠菌病的病原体。 念珠菌产生粘附素（表面糖蛋白），与上皮细胞和内皮细胞的磷脂结合。 为了帮助传播和组织入侵，念珠菌会产生蛋白酶和磷脂酶（即外酶）。 其中一种蛋白酶会降解角蛋白，角蛋白是一种存在于上皮细胞中的结构蛋白，从而增强了真菌侵入宿主组织的能力。 在动物研究中，已经表明，添加蛋白酶抑制剂可以减轻念珠菌感染。 1 同样，磷脂酶会影响宿主细胞膜的完整性，从而促进入侵。
隐球菌是一种引起肺炎和脑膜炎的真菌，其主要毒力因子是胶囊的产生。 多糖 glucuronoxylomannan 是隐球菌胶囊的主要成分。 与封装的细菌细胞类似，封装的隐球菌细胞比未封装的隐球菌对吞噬作用更具抵抗力，后者具有有效的吞噬作用，因此毒性较小。
像某些细菌一样，许多真菌会产生外毒素。 真菌毒素被称为霉菌毒素。 Claviceps purpurea 是一种生长在黑麦和相关谷物上的真菌，它会产生一种叫做麦角毒素的霉菌毒素，这是一种导致被称为麦角毒素的生物碱。 麦角症有两种形式：坏疽和抽搐。 在坏疽麦角毒症中，麦角毒素会导致血管收缩，导致血液流向四肢不当，最终导致坏疽。 公元5世纪，由于食用了受紫梭菌污染的黑麦，东欧爆发了一次著名的坏疽麦角中毒疫情。 在抽搐性麦角症中，毒素靶向中枢神经系统，引起躁狂和幻觉。
霉菌毒素黄曲霉毒素是由真菌曲霉产生的毒力因子，曲霉是一种机会主义病原体，可以通过受污染的食物或吸入进入人体。 吸入真菌可导致慢性肺部疾病曲霉病，其特征是发热、血痰和/或哮喘。 黄曲霉毒素在宿主中既是诱变剂（一种导致DNA突变的物质）又是致癌物（一种与致癌有关的物质），并且与肝癌的发展有关。 黄曲霉毒素也被证明可以穿过血胎盘屏障。 2 曲霉产生的第二种霉菌毒素是胶质毒素。 这种毒素通过诱导宿主细胞自毁和通过抑制吞噬细胞的功能和促炎反应来逃避宿主的免疫反应来促进毒力。 像念珠菌一样，曲霉也产生几种蛋白酶。 一种是弹性蛋白酶，它分解肺部结缔组织中发现的蛋白质弹性蛋白，从而导致肺部疾病的发展。 另一种是过氧化氢酶，这种酶可以保护真菌免受免疫系统产生的过氧化氢的侵害，从而消灭病原体。
练习\(\PageIndex{1}\)
- 列出细菌和真菌常见的毒性因子。
- 霉菌毒素起什么作用来帮助真菌在宿主中存活？
原生动物毒力
原生动物病原体是单细胞真核寄生虫，其毒力因子和致病机制与原核和病毒病原体相似，包括粘附素、毒素、抗原变异以及在吞噬囊泡内存活的能力。
原生动物通常具有附着在宿主细胞上的独特特征。 导致肠道疾病贾第虫病的原生动物 Giardia lambli a 使用由微管组成的大型粘性圆盘附着在肠道粘膜上。 在粘附过程中，G. lambli a 的鞭毛以从椎间盘下方吸出液体的方式移动，从而产生较低的压力区域，促进与上皮细胞的粘连。 贾第鞭毛虫不会侵入肠道细胞，而是引起炎症（可能是通过释放对细胞造成损害的细胞病变物质）并缩短肠绒毛，抑制营养物质的吸收。
一些原生动物能够产生抗原变异。 专性细胞内病原体恶性疟原虫（疟疾的病原体之一）存在于红细胞内，在那里它产生一种称为pfeMP1的粘附素膜蛋白。 这种蛋白质在受感染的红细胞表面表达，导致血细胞相互粘附并粘附在血管壁上。 这个过程会阻碍血液流动，有时会导致器官衰竭、贫血、黄疸（由于裂解红细胞中胆红素的积聚导致皮肤和眼睛巩膜变黄），并随后导致死亡。 尽管 pfeMP1 可以被宿主的免疫系统识别，但随着时间的推移，蛋白质结构的抗原变异使其难以被识别和消除。 这使得疟疾能够作为一种慢性感染在许多人身上持续存在。
非洲昏睡病的病原体 Trypanosoma brucei 的毒力因子包括形成胶囊和发生抗原变异的能力。 T. brucei 通过产生类似于细菌胶囊的致密糖蛋白外套来逃避吞噬作用。 随着时间的推移，会产生识别这种外套的宿主抗体，但是 T. brucei 能够改变糖蛋白的结构以逃避识别。
练习\(\PageIndex{2}\)
解释原生动物病原体的抗原变异如何帮助它们在宿主中存活。
Helminth Virulence
蠕虫或寄生虫是多细胞真核寄生虫，在很大程度上依赖于允许它们进入宿主组织的毒力因子。 例如，导致血吸虫病的曼氏血吸虫的水生幼虫形式借助降解皮肤蛋白质（包括弹性蛋白）的蛋白酶穿透完好无损的皮肤。
蠕虫要在宿主中存活足够长的时间以延续其通常复杂的生命周期，蠕虫需要逃避免疫系统。 有些蠕虫很大，以至于免疫系统对它们无效。 其他，例如成年蚯蚓（会导致旋毛虫病、蚜虫病和其他疾病），则受到坚硬的外角质层的保护。
在其生命周期中，寄生虫的表面特征各不相同，这可能有助于防止有效的免疫反应。 一些蠕虫在其外表面表达称为聚糖的多糖；由于这些聚糖类似于宿主细胞产生的分子，因此免疫系统无法将蠕虫识别为异物并对其进行攻击。 这种所谓的 “聚糖花招” 是一种保护斗篷，可以让蠕虫逃脱免疫系统的检测。 3
除了逃避宿主防御外，蠕虫还可以主动抑制免疫系统。 例如，曼氏杆菌会用蛋白酶降解宿主抗体。 蠕虫会产生许多其他物质，这些物质可以抑制先天非特异性和适应性特异性宿主防御元素。 它们还会向宿主释放大量物质，这些物质可能会使免疫系统局部不堪重负或导致其反应不当。
练习\(\PageIndex{3}\)
描述蠕虫如何避免被宿主免疫系统破坏。
关键概念和摘要
- 真菌和寄生虫病原体使用的致病机制和毒力因子与细菌病原体相似。
- 真菌通过粘附素与宿主细胞上受体的相互作用引发感染。 有些真菌会产生与疾病产生有关的毒素和外酶，以及提供吞噬保护的胶囊。
- 原生动物通过复杂的机制粘附在靶细胞上，并可能通过释放细胞病变物质造成细胞损伤。 一些原生动物通过抗原变异和胶囊的产生来避开免疫系统。
- 蠕虫能够通过在外部涂上使它们看起来像宿主细胞的聚糖分子或通过抑制免疫系统来避开免疫系统。