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细菌内毒素研讨概略

发布日期:2022-09-29 01:31:22 来源:bob棋牌娱乐 作者:bob官方平台

  细菌内毒素的研讨已有200多年的前史,最早的相关研讨起始于对腐朽动物的研讨。Dane Peter L.Panum是第一位体系地、科学地研讨这种毒素的科学家。在1874年,他宣布论文清晰指出:①这种腐朽毒素是不蒸发的,也不是活的微生物,但可能来历于微生物;②毒素耐热,不是一种酶;③打针12mg浓缩物就满足引起高热,致犬逝世。依据咱们现在对内毒素的知道,Panum的研讨成果以及涉及到内毒素。

  因为这种毒素最首要的体现便是引起发热,在19世纪,大多数人称其为致热物质(pyrogenic material)或致热原(pyrogen)。Sir John Burdon-Sanderson(英国生理和病理学家)在1896年,进一步将“致热物质”称为“致热原”,并在前人研讨的基础上,获得了部分纯化的致热原,初次提出了致热物质的来历问题:即内源性(致热原存在于血液或安排液内)和外源性(来自微生物)两方面。

  跟着感染感染性疾病是由微生物所造成的的知道日益清晰,致热原的来历研讨也由腐朽安排转移到微生物。丹麦医生Hans-Christian于1884年发明晰一种至今被广泛选用的染色技能,即革兰染色法。运用该办法可将一切的细菌分为两类:革兰阳性菌和革兰阴性菌。

  内毒素的发现首要归功于对霍乱弧菌的研讨,在19世纪后期,常常产生霍乱盛行,尤其是1892年前后,在全世界一些大的海港城市产生了大规模霍乱盛行,不计其数的人因而逝世。1884年,Rober Koch证明霍乱弧菌为霍乱的致病菌,并在他的试验室展开其致病性研讨。经该试验室研讨,从霍乱弧菌观察到一种毒素,可结实结合在细菌细胞上,具有很强的毒性效果,在细菌溶解时才开释出来。因为这种毒素与现已发现的其他毒素显着不同,因而将其称为内毒素(endotoxin)。与此同时,意大利人 Eugenio Centanni从大肠杆菌、鼠伤寒沙门菌等自溶物种别离出一种无菌白色粉末的高致热原性物质。该物质对热十分安稳,不属于蛋白质,且与细菌的生计和感染引起的病理改变密切相关,被他称为Pyrotoxina,他是第一个知道细菌致热原与内毒素密切联系的人。

  20世纪40年代后期,Otto Westphal 和Otto Luderitz 体系地剖析了从沙门菌、大肠杆菌和其他肠道杆菌的别离物,进一步发现别离物的致热活性首要会集在O-抗原复合物中,且未降解多糖呈高致热原性,结合蛋白的多糖活性较低,降解多糖和单纯蛋白质则完全无活性。1952年,Westphal 树立了一种更有用的别离办法——热-酚-水抽提法,其别离物简直不含蛋白质,仅含糖、磷和脂肪酸成分,具有十分强的生物活性,静脉内打针1ng/kg,就可致人发热,被称为脂多糖。该提取办法的树立,被以为是内毒素研讨前史上的里程碑,成为经典的别离法而被广泛应用。

  跟着内毒素别离办法的不断改进和进步,以及相关学科,如化学、生物学、血清学的开展,20世纪50年代后,人们逐渐知道到这些从革兰阴性细菌别离得到的物质实际上是同一成分,并且是一切革兰阴性菌细胞壁外膜上的首要结构成分,对细菌的成长和生机至关重要,是革兰氏阴性细菌的首要致病因子,并将这些物质统称为内毒素或脂多糖(LPS)。从此,内毒素的研讨,日益遭到微生物学家、临床医生、生物学家和免疫学家的遍及注重。1988年,成立了世界内毒素学会(International Endotoxin Society,IES),1994年,创办了《内毒素研讨杂志》。

  LPS存在于革兰阴性细菌的外膜,由脂类和多糖组成。多糖又分为O多糖和中心(中心)多糖(Core polysaccharide)。 O多糖坐落脂多糖最外层与环境相触摸,是革兰阴性细菌的菌体抗原(O抗原),典型的O多糖由20~40个重复单位组成,每个重复单位由3~7个糖分子构成,因为各菌种的O多糖品种和摆放次序均不相同,因而,O多糖又称为特异性多糖,是革兰阴性细菌分类的重要依据。0多糖的结构是LPS 中最易产生改变的部分,并可引起特异性的免疫反响。中心多糖坐落O多糖与脂类之间,可分为衔接O多糖的外核部分和衔接脂类的内核部分。中心多糖相对安稳,当LPS短少O 多糖时,它也能诱导抗体产生,但抗体的影响效果较小。内核部分含庚糖和2-酮基-3-脱氧痛苦(KDO)两种特别的糖类分子,它们在LPS结构中起衔接多糖与脂类的效果。脂类首要指类脂A,坐落LPS内层由2个葡萄糖胺、磷酸盐和一定量的脂肪酸组成,为LPS中最安稳的部分。现在以为在LPS结构中只要类脂A及KDO部分具有毒性,此结构部分具有激活机体免疫体系的效果。

  单核-巨噬细胞、中性粒细胞是参加LPS应对的首要靶细胞,宿主细胞对LPS的应对曾被以为是细胞病理、生理和药理学活性的一个从启动到停止的进程。现已知道到LPS 能辨认靶细胞并诱导其产生和开释具有免疫活性的细胞因子和其它宿主炎症反响介质。

  LPS诱导的细胞活化首要由LPS受体体系包含吞噬细胞外表上多种LPS受体。mCD14作为GPI锚蛋白存在于单核- 巨噬细胞及中性粒细胞膜外表,与LPS有较高的亲和力,是 LPS要害的膜结合位点,在LPS结合蛋白(LPS-Binding Pro tein,LBP)存在时,可介导低剂量LPS诱导细胞活化,开释炎症因子如肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素1(IL-1)等,被以为是LPS信号传导中最重要的LPS受体。但近年来的研讨越来越清楚地知道到:CD14短少跨膜区,不能直接同细胞内信号分子进行沟通,其成效可能是结合LPS,并使之局限于细胞膜的部分区域,传递并扩大LPS的诱导效果。在介导的细胞活化中,有必要凭借于其它跨膜蛋白,但这种跨膜信号的传递机制现在没有确知。

  LPS所引起的多种生物学效应并非是因为直接效果于靶细胞的成果,而是LPS首要直接效果于机体内单核-巨噬细胞,诱导其排泄多种介质分子,并凭借这些介质分子在部分或随血液循环至全身各部分而发挥其生理效果。

  在LPS诱导产生的多种介质分子中,细胞因子最为显着。其间TNF及IL-1是由LPS诱导产生并在免疫炎症及感染性休克病理反响进程中起要害效果。许多研讨成果标明,高浓度的TNF独自效果便可引起某些类似于LPS介导的病理改变,如发热、出血、不行逆性休克甚至逝世。并且发现临床上感染性休克及败血症患者血中的TNF含量显着升高,且其含量与患者病况严密相关。相同发现IL-1可诱导免产生败血症及休克。在引起细胞危害方面,发现LPS、TNF、IL-1之间存在协同效果,IL-1与TNF可协同介导内毒素休克的产生。IL-1和TNF协同效果以诱发血管扩张和白细胞介导的安排坏死,构成器官衰竭,甚至逝世。别的,由LPS影响巨噬细胞产生的IL-6和IL-8具有类似于TNF及IL-1的效果。在败血症、休克患者中IL-1β、TNF及IL-6水平的增高与患者的逝世率相关,这些患者中IL-6是最易于继续增高的一种细胞因子,且与逝世率严密相关。提示IL-6的反常表达和失调很可能是某些疾病的典型特征,然后使IL-6成为可能与发病机理直接相关的第一个细胞因子。动物模型和临床研讨也标明宿主体内TNF-α和IL-6水平的凹凸直接与细菌感染疾病的严峻性及预后相关。近年来研讨发现TNF-α、IL-6与感染性休克联系密切。可见,在炎症及感染性休克产生进程中赶快检测细胞因子水平是很有含义的。

  关于TNF或IL-1在革兰阴性细菌感染中的效果,一般以为TNF或IL-1产生的量及其地点部位对感染患者的病况开展有较大的影响,如果在肝和脾中产生适量的TNF或IL-1则有利于患者的预后;但若在血液中构成很多的TNF或IL-1,则只会加剧病况。

  因而,LPS诱导单核-巨噬细胞产生的细胞因子,一方面可激活机体部分或全体免疫体系参加抵抗细菌感染;另一方面若感染严峻,机体内很多LPS与单核-巨噬细胞触摸,产生很多炎性细胞因子而导致失控性炎症反响,导致感染性休克甚至器官衰竭。

  革兰氏阴性杆菌菌体自溶或被裂解时开释内毒素,但这并非是细菌开释内毒素的仅有途径。在革兰阴性杆菌成长繁衍进程中,内毒素也不断从细胞壁上脱落下来并开释到周围的介质中去。

  即便在营养物质匮乏的生理盐水中,细菌也能成长,加之内毒素性质比较安稳,如100℃时1h尚不能被损坏,有必要加热至160℃经2-4h,或用强酸、强碱或强氧化剂加热煮沸30min才干灭活,因而,内毒素简直无处不在。

  肠道中存放着数目巨大、品种繁复的细菌,其间的大肠杆菌等革兰阴性菌不断向肠腔中开释内毒素。因而,肠腔不仅是“储菌所”,也是“内毒素库”,肠腔中的内毒素含量足以导致宿主逝世,但因为肠黏膜具有杰出的屏障功用,故生理情况下仅有少数内毒素向肠外移位,并且这些内毒素很快被肝脏所损坏。可是,当化疗、休克引起的缺血缺氧、严峻伤口、烧伤时的应激要素导致肠黏膜屏障功用受损时,内毒素向周围安排器官中或血液中移位,其移位途径包含:①经门静脉、肝脏进入体循环;②经肠道淋巴管进入淋巴体系;③穿过肠壁进入腹膜腔然后吸收入血。肠道细菌、呼吸道细菌等产生的内毒素引起的内毒素血症,称为内源性内毒素血症;创面感染灶或体内感染灶的内毒素也能够向血液中移位,来自于感染灶的内毒素、输注的液体中污染的内毒素等引起的内毒素血症,称为外源性内毒素血症。

  肠道是巨大的“内毒素库”,特别的解剖部位决议了肠黏膜有必要是一道有用的防护屏障。肠黏膜屏障由黏膜上皮细胞构成的机械屏障和排泄型IgA(sIgA)等构成的免疫学屏障组成。

  生理条件下,肠上皮细胞一般不吸收肠腔内的内毒素。有试验证明,经静脉注入的内毒素能够出现在肠上皮细胞中,但向肠道内灌注的内毒素只在肠腔内接近肠黏膜的部位集合,而不进入上皮细胞内。肠上皮细胞及细胞间严密衔接构成的黏膜机械屏障,是防护肠腔内毒素移位的一道重要屏障,坚持完整性是其发挥防护效果的重要确保。

  严峻伤口、烧伤时,体液很多丢掉,血容量缺乏,导致机体缺血缺氧。为保持血压、确保心脑等重要器官的血液供给,内脏血管代偿性缩短,其间胃肠缺血缺氧时刻较其他器官更长,即便休克患者经液体复苏血流动力学回复正常后,胃肠道仍处于藏匿性休克状况。因而,当肠壁微血管康复灌流时,肠产生缺血/再灌注危害,上皮细胞产生很多的活性氧等介质,导致肠上皮细胞凋亡、细胞间严密衔接损坏,肠黏膜通透性因而敏捷添加,机械屏障功用削弱,然后促进肠腔内的内毒素经肠壁吸收并向肠外安排移位。

  活性氧是导致肠黏膜危害的最重要要素。进入血液中的内毒素能够引起血管内凝血、微血管通透性添加及血压下降等病理生理改变,然后导致全身多个器官产生缺血缺氧性危害,而胃肠道又是最早受损的靶器官之一。

  内毒素不仅是决议革兰阴性菌感染的首要致病因子,并且与人类其它许多疾病联系密切,是一种危及人类健康甚至生命的最为重要的病原菌相关形式分子。现在研讨最多、最为清晰的内毒素相关疾病是革兰阴性脓毒症或感染性休克。跟着有创技能、免疫抑制剂、细胞毒化疗,以及广谱抗生素运用增多,脓毒症和感染性休克的发病率自20世纪50年代以来一向呈增多趋势,在美国每年因其逝世人数达20万,儿童脓毒症病死率为10%-15%,成人则高达40%。据美国疾病操控和防备中心报导,脓毒症在美国为第12位死因。盛行病学剖析显现,80%的脓毒症与内毒素有关。因为脓毒症和感染性休克简直都是继发于其它疾病,如伤口、烧伤、及免疫力低下的各种危重疾病,因而,脓毒症或感染性休克自身不该该被以为是一种独立的疾病,而仅仅产生于其它疾病进程中的一种并发症,因而,其医治也应以防备或医治原发病为主。

  近年来,越来越多的试验显现,内毒素除引起危及生命的革兰阴性脓毒症外,也参加一些部分特定疾病的产生、开展。涉及到消化体系(如节段性回肠炎、溃疡性大肠炎、新生儿坏死性小肠结肠炎、急性胰腺炎、肝硬化、酒精性肝病、阻塞性黄疸等)、呼吸体系(如胆囊的纤维化、哮喘等)、心血管体系(如冠状动脉硬化)、泌尿体系(如溶血性尿毒综合征、血液透析或腹膜透析并发症)等多个体系的疾病。在这些疾病中,有的有较清晰的革兰阴性致病菌,如冠状动脉疾病与幽门螺旋菌、肺炎衣原体有关,溶血性尿毒综合症与大肠杆菌O157:H7有关。一切患者的血中均可检测出细菌内毒素和(或)细菌内毒素抗体。但是,内毒素与这些疾病联系的报导多是开始的,其切当效果不像脓毒症那样已构成一致,尚需求更多的研讨。