病原生物与人类 Pathogen and Human

1. 病原生物与人类Pathogenand Human

2. 导论:病原生物与我们共存

3. 一、病原生物对人的挑战 • 生…老…病…死 自然规律 • 大多数人会想到生病

4. 致病因素 中医理论 • 天人相应 阴阳互根 • 七情六淫 致病 • 七情（内因） 喜 怒 忧 思 悲 恐 惊 • 六淫（外因） 风 寒 暑 湿 燥 火 • 内因是根本，外因是条件， 外因通过内因起作用。

5. 致病因素现代病理学 • 外因（环境） • 物理：机械性（重力挤压）， 温、光、电、声、辐射 • 化学：酸、碱、药物、O2、大气、毒品 • 生物：病原体 • 内因 • 生长发育 • 营养代谢 • 遗传免疫

6. 二、微生物发现史

7. History of Microbiology （一）地球上出现生命的时限 Ancestors of bacteria were the first life on Earth

8. 1.生命发生到细胞 • 30亿年前地球上开始微生物发生进化出现复杂生命 • 单细胞微生物发生在海洋中 • CO2 + 甲烷 在空气中含量极高， 尚无O2 • O2对所有生物有毒 • 微生物从光合作用获得能量，分解H2O分子而释出O2 • 6亿年前大气中有了足够的O2支持多细胞生物

9. 2.古代对病原生物的认识 中国 • 《瘟疫论》：疫厉（厉气）， 16世纪 李时珍《本草纲目》 • 疥 见于殷墟甲骨文 （前14 –前11世纪） • 虱、蚤、螕（蜱）、恙、（虫穴） • 蚊、蠓、虻、蚋 • 蛔、蛲 • 寸白 • 齇 ( 齄 渣) • 疟 • 伤寒 • 蛊 西方 • 1600 B.C.埃及纸莎草记载用石榴树皮浸液驱“牛肉绦虫” • 1379 Jehan de Brie 发现羊肝片吸虫

10. 3.显微镜发明前微生物的应用 • 发面 暴晒 鸦胆子 烟熏（焚香） 种痘 • 酿酒 冷藏 槟榔 火燎 • 制醋 煮沸 苦楝 焚烧 • 盐渍 驱邪草药 （菖蒲、雄黄） • 腌制 深埋 • 蜜渍 • 去湿 • 防腐

11. 人类与病原生物 的斗争史显微镜发明

12. 1673-1723, Antoni van Leeuwenhoek (Dutch) described live microorganisms that he observed in teeth scrapings, rain water, and peppercorn infusions. 观察到齿垢、雨水、 干胡椒浸液内都有微生物 制作419台，放大266倍 发表论文四百余篇 列文虎克发明第一台显微镜

13. 1861: Louis Pasteur demonstrated that micro- organisms are present in the air.微生物在空气中 • Next experiment, Pasteur’s S-shaped flask kept microbes out but let air in. （These experiments form the basis of aseptic technique.） 灭菌的起源

14. Pasteur demonstrated that these spoilage bacteria could be killed by heat that was not hot enough to evaporate the alcohol in wine. This application of a high heat for a short time is called pasteurization. Pasteur发明加热灭菌 –消毒

15. The Golden Age of Microbiology 1857-1914 Beginning with Pasteur’s work, discoveries included the relationship between microbes and disease, immunity, and antimicrobial drugs 发现： • 发酵关键是微生物，将糖转化为酒精，成为酒(wine)。 • 食物腐败与微生物生长有关。 • 细菌将酒精腐败成醋酸， 就成了醋(vineigar)。 • 病原生物可引起动物患病。

16. 疾病病原学说The Germ Theory of Disease • 1835 Agostino Bassi：蚕病由真菌引起 • 1840s Ignaz Semmelwise:洗手预防产褥热 • 1860s Joseph Lister：化学消毒剂预防外科术后伤口感染 • 1865 Pasteur：蚕病由原虫引起 • 1876 : Robert Koch：炭疽由细菌引起，实验证明特定疾病由特定微生物引起

17. 化学治疗Chemotherapy • 广义化疗 – 天然动植物和矿物 合成化合物 抗生素 • 中国传统医学数千年 – 本草纲目 奎宁 – 金鸡纳树皮提取物 治疗疟疾 青蒿素 – 现代抗疟新药 板蓝根 – 抗病毒性感冒 • 1910 Paul Ehrlich：开发合成有机砷sarvasan治疗梅毒 • 1930s 合成磺胺成功

18. 1928 Alexander Fleming： 最早发现 观察到青霉菌 Penicillium能产生青霉素 penicillin杀死金黄色葡萄球菌 S. aureus. 1940s: 青霉素 Penicillin 通过临床试验并大规模生产 第一种抗生素青霉素的发现和生产

19. 第一种疫苗 –牛痘 • 16 世纪中国已用“人苗”预防天花 • 1796 Edward Jenner： 从一挤牛奶女不患牛痘得到启发，将牛痘病毒给人以预防天花 • “疫苗接种” vaccination词源vaccine（疫苗）来自 vacca “牛” • 预防接种得到保护称免疫immunity（词义“豁免军疫”）

20. 人体病原生物类型 • 动物性 –寄生虫 • 昆虫；昆虫 螨、蜱 • 蠕虫：扁虫 – 吸虫、绦虫 线虫 • 原虫 • 植物性 –微生物 • 螺旋体 • 放线菌 • 真菌（霉） • 支原体 • 细菌 • 立克次体 • 病毒

21. Viruses • Retroviruses, incl HIV-1, the cause of AIDS • Influenza • an assortment of others • Bacteria, the agents of • tetanus, botulism, and anthrax • typhoid, cholera, and plague • staphylococcal and streptococcal infections • gonorrhea • tuberculosis, leprosy, and diphtheria • syphilis and Lyme disease • typhus fever and Rocky Mountain spotted fever • Protists • Plasmodium (agents of malaria) • Trypanosomes • Invertebrates • Tapeworms • Blood flukes

22. 微生物

23. Some important pathogens • Many microbes cause disease in humans. Depicted here are several pathogens that cause important illnesses. A, Influenza virus; B, West Nile Virus; C, Staphylococcus aureus; D, Streptococcus pneumoniae.

24. Some examples of the types of microbes • Many different organisms fall under the definition of microorganisms. Shown here are: A, the bacterium Escherichia coli; B, a photosynthetic cyanobacterium; C, a fungus; D, Ebola virus; E, the protozoan malaria parasite. (Sources: B, Mike Clayton; C-E, CDC). Note that the scale on each of these pictures is different

26. 广州管圆线虫成虫 幼虫（患者眼感染）

32. 6 inch unilocular hydatid cyst that killed a 7 year-old -girl in Colorado， USA

33. Dermatophagoides pteronyssinus and Dermatophagoides farinae

34. 病原生物共性 • 寄生性 • 致病性 • 抗原性 • 传播性 • 变异性

35. 寄生性 • 共生symbiosis 片利共生 commensalism 互利共生 mutualism 拮抗共生—寄生 parasitism • 寄生物 (虫) parasite 条件致病菌 (机会致病菌) 机会致病寄生虫 opportunistic parasite • 宿（寄）主 host 终（末）宿主 definitive host, final host 中间宿主 intermediate host， 第一 第二 转续宿主 succession host 储存宿主 reservoir host, 保虫宿主 动物宿主 animal host - 人兽共患病 Zoonosis

36. 致病性Pathogenesis • 机械性 • 生化性 • 生物性 • 致病力 pathogenicity • 病原体大小 • 感染和繁殖数量多少 • 寄生脏器部位是否要害 • 组织损伤程度 • 代谢物毒力强弱

37. 抗原性 Antigenicity • 免疫Immunity 机体对异物或抗原识别、排斥或清除的保护性生理功能 • 抗原 antigen 刺激机体产生免疫物质（抗体）并发生免疫反应的物质 • 抗体 antibody 机体因抗原刺激而产生与抗原结合的物质 • 病原或其产物具有抗原性

38. 传播性Transmissibility • 传染 感染 侵染 • 传播条件 • 传染源 病原携带者 Carrier （患者、隐性感染者、带病毒者、带菌者、带虫者） • 传播途径 • 皮肤接触 • 消化道 • 呼吸道 • 虫媒 vector, insect vector, arthropod vector, mite vector • 易感者 缺乏免疫力者

39. 病原生物出入人体的途径接触 (contamination)水源 食源 (经口 per os)气传 飞沫 (吸入inhalation)虫媒 (by vector – blood sucking) ↓

40. 形成传播格局和措施 • 传播格局 • 散发 • 流行 • 地方流行 疫区 自然疫源地（疫区） • 爆发流行 • 大流行 • 控制措施 • 消灭传染源 • 切断传播途径 • 保护易感者

41. 变异性 • 生物普遍规律：遗传与变异 • 环境相对稳定 遗传形状相对稳定 – 种族延续 • 环境发生改变 影响遗传因子，发生形状改变 • 小生物体积小表面积大，繁殖快，换代快，变异性大 • 个体幼小期适应性强，易生变异；成体性状稳定保守，适应性差

42. 淋病奈瑟菌 Neisseria gonorrhoeae性接触传播，感染泌尿生殖道粘膜 表被上的菌毛为抗原表位，能诱导宿主免疫应答，产生抗体免疫球蛋白IgA, 两者结合，菌毛被消除 但又能产生新的且不能为抗体所识别的表位，免疫应答作用无效，等新的能识别的特异性抗体产生而发生作用 以后抗原性再变，特异抗体再跟随变换 布氏锥虫Trypanosoma brucei在血液中数量变化

43. The Evolution of Symbiosis共生关系的演化 • 寄生关系可能演化为互利关系病原体减低对宿主损害 1966 Joen: 培养的阿米巴（变形虫）感染了细菌， 每虫体中60,00 to 150,000个，引起虫数生长缓慢，繁殖率下降， 生命变脆弱。5年后虫子还存活， 细菌仍然感染着，但其有害影响已经消失。 • 人体大肠中某些种类细菌供应Vk, 片利转为互利共生 • 生存条件发生变化，出现共生关系变为寄生，共生无害真菌、细菌、原虫，转为机会感染（寄生） opportunistic infections — that is become parasitic — in immunodeficient people, e.g., those with AIDS

44. 病原生物感染与免疫 感染 • 是 一定条件下机体与病原体相互拮抗的过程 • 病原体损害人体的器官、组织或细胞 • 机体在病原生物刺激下发生防御、排斥或杀灭它，破坏或排泄其毒性产物的应答 • 双方反应的强弱或增减，影响整个感染过程的发生、发展和结局 • 社会因素和自然因素有时可左右其结局

45. 病原体的致病作用 • 机械损伤 • 夺取营养 • 代谢毒物 • 引发过敏（变态反应）

46. 抗感染性免疫 • 非特异性免疫 • 机体长期进化中不断与病原生物拮抗中逐步形成 • 可遗传后代，人人都具备 • 不针对某种病原体 • 结构或功能性 • 皮肤粘膜屏障 • 血脑屏障 • 吞噬细胞 • 血清体液中抗病原体成分

47. 特异性免疫 • 特异病原体的抗原物质激活机体免疫系统 • 器官组织: 骨髓 胸腺 淋巴结 脾 • 细胞： 骨髓干细胞 淋巴细胞 巨噬细胞 浆细胞 • 细胞免疫 淋巴(T)细胞直接杀伤靶细胞，或释放淋巴因子激活吞噬细胞杀伤功能 • 体液免疫 淋巴(B)细胞产生抗体（免疫球蛋白immunoglobulin, Ig），与抗原结合而中和致病作用 • 细胞免疫与抗体免疫协同作用于与病原体及其产物

49. 机体与病原体拮抗的结局 • 病原体消灭 组织修复 • 病原体强盛 器官组织严重受损 宿主死亡 • 病原体减弱 • 带菌（虫）免疫 • 片利共生 • 互利共生 • 引起过敏或自体免疫性疾病

50. 20世纪病原生物学重大进展 • 20 世纪上半叶 中国人平均寿命30岁 • 当前上海平均寿命已> 80 • 病原生物严重影响人口增长 • 近数十年传染病控制，发病率大幅度下降 天花 白喉 沙螨热（恙虫病） 黑热病 鼠疫 麻疹 猩红热 血吸虫病 伤寒 菌痢 回归热 钩虫病 结核 斑疹热 疟疾 梅毒 战壕热 阿米巴病