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病原生物学要论新课程导引欢迎各位同学学习《病原生物学要论新》课程本课程旨在系统介绍各类病原生物的基础知识,帮助医学生建立对微生物世界的科学认识,为后续临床医学学习奠定坚实基础病原生物学是研究能引起人类和动物疾病的微生物及其与宿主相互关系的科学它在医学领域中具有不可替代的重要地位,是理解疾病发生、发展、诊断和防治的关键学科通过本课程的学习,同学们将掌握细菌、病毒、真菌和寄生虫等病原体的生物学特性、致病机制以及相关实验技术,为临床诊疗和疾病防控提供科学依据病原生物学的历史沿革显微镜时代1676年,列文虎克首次观察到微小动物(细菌),标志着微生物学的开端这一发现彻底改变了人类对微观世界的认识,为病原生物学奠定了基础实验医学时代19世纪中期,巴斯德和科赫通过严格的实验证明了特定微生物与特定疾病之间的因果关系,建立了病原学说和科赫法则,实证医学由此诞生疫苗与抗生素时代20世纪初,疫苗和抗生素的发现与应用极大地改变了人类与病原体的关系青霉素的发现被认为是医学史上最重要的突破之一分子生物学时代从20世纪中期至今,DNA结构解析和分子生物学技术的出现使我们能够在基因和分子水平上研究病原体,推动了精准诊断和靶向治疗的发展主要病原生物分类概述真菌真核生物,多为腐生,少数为病毒寄生虫寄生具有特殊的细胞壁结非细胞型生物,由核酸和蛋白构,可通过孢子或出芽繁殖多细胞或单细胞真核生物,生质构成,必须在活细胞内复常见如皮肤癣菌、念珠菌等活于其他生物体内或体表包制引起流感、艾滋病、肝炎括原虫、蠕虫和节肢动物等立克次体/螺旋体等多种疾病如疟原虫、蛔虫等细菌介于细菌和病毒之间的特殊病原核生物,具有细胞壁,独立原体,结构与细菌相似但需要生活能力,通过二分裂繁殖宿主细胞内生活立克次体引约有数千种能引起人类疾病,起斑疹伤寒,螺旋体引起梅毒如肺炎、结核、伤寒等等病原生物与人体健康呼吸道途径通过飞沫、气溶胶传播,直接进入呼吸系统常见病原体包括流感病毒、结核分枝杆菌、肺炎球菌等消化道途径通过污染的食物和水进入消化系统典型病原体有沙门氏菌、诺如病毒、肝炎病毒、痢疾杆菌等皮肤和黏膜途径通过直接接触、破损伤口或昆虫叮咬进入如疱疹病毒、破伤风杆菌、疟原虫等血液途径通过输血、注射或性接触传播主要包括、乙肝病毒、丙肝病毒、HIV梅毒螺旋体等病原生物的共性与异性病原类型结构特征遗传物质复制方式细菌细胞壁、细胞环状DNA二分裂膜、核质区病毒核酸+蛋白质衣DNA或RNA依赖宿主合成机壳±包膜制真菌真核细胞壁含几线性染色体出芽或产生孢子丁质原虫真核无细胞壁线性染色体无性或有性生殖尽管病原生物种类繁多,但它们都具有一些共同特征需要从宿主获取营养、能够逃避宿主免疫系统、可通过多种途径传播,并具有变异能力以适应环境变化不同病原生物间的差异主要体现在结构复杂性、代谢独立性以及繁殖方式上这些异同点对于临床诊断和治疗策略的选择具有重要意义病原生物的进化与适应基因突变自然突变与获得性变异基因水平转移转化、转导与接合选择压力适应抗药性与免疫逃逸宿主-病原平衡协同进化与生态位竞争病原生物进化是一个持续的过程,其速度远超人类医疗技术的发展特别是RNA病毒(如流感病毒、HIV)因其缺乏校对机制,突变率极高,每复制周期可产生大量变异株抗生素滥用已导致超级细菌的出现,如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA和碳青霉烯酶产生肠杆菌科细菌CRE病原体与宿主的军备竞赛从未停止,这也是现代医学面临的重大挑战之一细菌概述形态分类结构特点球菌葡萄球菌、链球菌必需结构细胞壁、细胞膜、核••质杆菌大肠杆菌、痢疾杆菌•非必需结构荚膜、鞭毛、菌毛螺旋菌螺旋体、弯曲菌••特殊结构芽孢、内含体分支杆菌结核分枝杆菌••代谢特性专性需氧菌分枝杆菌•兼性厌氧菌大肠杆菌•专性厌氧菌梭菌属•微需氧菌幽门螺杆菌•细菌是最早被发现的微生物,也是病原生物中数量最多的类群它们通常大小在
0.2-10μm之间,需要借助显微镜才能观察虽然结构相对简单,但具有完整的代谢系统和独立繁殖能力细菌的细胞壁与革兰氏染色革兰阳性菌特点革兰阴性菌特点染色原理与步骤细胞壁厚20-80nm,主要成分为肽聚细胞壁薄8-12nm,外膜含有脂多糖
1.结晶紫染色(初染)糖,含有大量磷壁酸染色后能保留结LPS,肽聚糖层薄染色过程中复合物碘液媒染(形成复合物)
2.晶紫-碘复合物,呈紫色代表菌种包括易被酒精洗脱,后染色呈红色代表菌酒精脱色(差异显现)
3.葡萄球菌、链球菌、棒状杆菌等种有大肠杆菌、沙门菌、淋球菌等沙黄复染(染红菌)
4.G-革兰氏染色是细菌学中最基础也最重要的鉴别方法,由丹麦医生汉斯克里斯琴革兰于年发明这种染色方法不仅具有理论意··1884义,更有重要的临床应用价值,能快速初步确定感染菌种类型,指导抗生素选择细菌的外毒素与内毒素外毒素特性内毒素特性主要由革兰阳性菌分泌的蛋白革兰阴性菌细胞壁中的脂多糖质毒素,热不稳定,高度抗原LPS释放,耐热,抗原性性,可产生特异性抗体具有弱非特异性作用,引起发器官特异性,如破伤风毒素作热、低血压、DIC等全身反用于神经系统,白喉毒素损伤应不能制成类毒素,不易产心肌可通过甲醛处理转变为生有效疫苗在革兰阴性菌败类毒素用于疫苗制备血症中发挥重要致病作用临床意义毒素是许多细菌致病的主要因素外毒素疾病如破伤风、白喉、肉毒中毒等可通过抗毒素治疗内毒素引起的内毒素血症(如脓毒症)治疗困难,主要采取支持疗法和控制感染源毒素基因检测对病原体快速鉴定具有重要价值主要致病细菌代表()1葡萄球菌属链球菌属革兰阳性球菌,排列如葡萄串状以金黄色葡萄球菌最具代表革兰阳性球菌,链状排列包括化脓性链球菌(A组)、肺炎链性,是医院感染和社区获得性感染的重要病原体球菌、口腔链球菌等多种致病菌主要致病特点主要致病特点•产生多种毒素和酶类•A组链球菌引起猩红热、风湿热易形成生物膜肺炎链球菌为肺炎常见病原•••耐药性强,MRSA问题严重•溶血性变异与毒力相关•可引起多系统感染•M蛋白为主要致病因子这两类球菌在临床感染中极为常见,二者诊断区分主要依靠催化酶试验葡萄球菌催化酶阳性,而链球菌为阴性对于这两类细菌的感染,青霉素类抗生素仍是首选药物,但需注意耐药性问题主要致病细菌代表()2肺炎链球菌革兰阳性双球菌,呈枪尖状排列,外有多糖荚膜是社区获得性肺炎最常见病原体,还可引起中耳炎、脑膜炎等荚膜是其主要毒力因子,抗吞噬作用价多糖疫苗可有效预防感染23白喉棒状杆菌革兰阳性多形性杆菌,特征性排列如中文字或罗马数字产生强力外毒素,可引起呼吸道白膜形成及心肌、神经系统损伤儿童接种百白破疫苗后白喉发病率显著降低实验室诊断肺炎链球菌鸟嘌呤试验阳性,胆汁溶解试验阳性,对乙酰氨基苯培养敏感白喉棒状杆菌培养基培养,异染颗粒检查,毒素中Loeffler和试验明确毒力联合抗生素和抗毒素是白喉治疗的关键主要致病细菌代表()3防治措施志贺氏菌特性百日咳百白破疫苗是预防的主要手段,抗生百日咳杆菌特性革兰阴性杆菌,不发酵乳糖,无运动性包括素(红霉素、阿奇霉素)可缩短排菌期志贺革兰阴性小杆菌,需特殊培养基(Bordet-痢疾杆菌等4个群通过污染的食物和水传播,菌痢疾预防依靠改善饮水和食品卫生,治疗Gengou)生长主要通过飞沫传播,选择性粘引起细菌性痢疾侵袭性强,能够侵入结肠上首选氟喹诺酮类抗生素,注意补液和电解质平附于呼吸道纤毛上皮细胞百日咳毒素PT和皮细胞并在其中繁殖志贺毒素可引起溶血性衡水源安全和食品卫生监督是预防的关键丝状血凝素FHA是重要毒力因子临床特点为尿毒症综合征,特别是1型志贺菌阵发性痉挛性咳嗽,尤其危害婴幼儿结核分枝杆菌生物学特性致病与免疫抗酸染色阳性,细胞壁含大量脂质主要通过呼吸道飞沫传播,可长期(约60%),生长缓慢(分裂一代潜伏于机体形成慢性感染结核分需小时)培养需特殊培养枝杆菌感染后,细胞介导的细胞15-20T基(如罗氏培养基)且周期长(4-免疫是主要防御机制肉芽肿形成8周)具有特殊的抗原结构,结是结核感染的典型组织学表现,中核菌素蛋白纯化物(PPD)可用于心干酪样坏死伴郎罕巨细胞浸润结核菌素试验耐药性问题多重耐药结核菌和广泛耐药结核菌已成为全球性公共卫生威MDR-TB XDR-TB胁耐药主要由基因突变引起,不通过质粒传播标准化联合用药方案和直接观察下服药策略是控制耐药性的有效措施DOTS结核病仍是全球主要传染病之一,约人口感染结核分枝杆菌,每年约有万人死1/3150于结核病感染是结核病发病的重要危险因素,合并感染率在一些非洲国家高达HIV以上60%碳疽杆菌与其他芽孢杆菌芽孢特性极强的环境抵抗力碳疽杆菌荚膜与毒素双重致病生物安全生物恐怖潜在武器芽孢杆菌属是一类能形成芽孢的革兰阳性杆菌,其中碳疽杆菌最具临床重要性碳疽杆菌产生的芽孢能在严酷环境中存活数十年,耐高温、干燥和多种消毒剂在适宜条件下,芽孢可迅速萌发成为有活力的营养型细菌碳疽杆菌致病性主要依赖两个因素荚膜(抗吞噬)和外毒素复合物(水肿因子和致死因子)根据感染途径可分为皮肤碳疽(最常见)、肺碳疽和肠碳疽,其中肺碳疽死亡率接近碳疽杆菌因其高致病性和芽孢的稳定性,被列为潜在的生物恐怖武器100%其他重要芽孢杆菌包括产气荚膜梭菌(气性坏疽)、破伤风梭菌和肉毒梭菌,它们产生的神经毒素是目前已知最强的生物毒素病毒概述基本特征分类标准研究方法•非细胞结构,仅含一种核酸•核酸类型DNA或RNA病毒•动物感染实验绝对寄生性,无独立代谢系统核酸结构单链或双链鸡胚培养•••可通过细菌滤器,体积极小对称性螺旋型或二十面体细胞培养•••在适宜宿主内呈指数性繁殖有无包膜裸露或有脂质包膜分子生物学技术•••大小和复杂程度电子显微镜观察••病毒是最小的传染性病原体,大小通常在之间它们完全依赖宿主细胞的代谢系统进行复制,是介于生命和非生命之间的特20-300nm殊存在尽管结构简单,病毒却能引起从普通感冒到艾滋病等一系列重要疾病目前已知约有种病毒,但估计实际存在的病毒可能超过数百万种全球每年约有种新发或再发病毒性疾病,这使病毒学研500040-50究一直处于医学科学的前沿病毒结构与繁殖周期脱壳吸附与穿透病毒核酸从衣壳中释放,暴露于宿主细胞内环境病毒表面蛋白识别宿主细胞受体,通过内吞或膜融合进入细胞生物合成利用宿主细胞机制复制核酸并合成病毒蛋白3释放装配通过出芽或裂解释放新病毒粒子病毒组分聚集形成完整病毒粒子病毒结构相对简单,基本由核酸(或)和保护性蛋白质衣壳组成某些病毒还具有外层脂质包膜衣壳通常呈现高度对称的几何形状,如DNA RNA二十面体或螺旋形包膜病毒(如流感病毒、疱疹病毒)表面通常有糖蛋白突起,负责识别宿主细胞受体病毒繁殖完全依赖宿主细胞的生物合成机制,但不同类型病毒的复制策略有明显差异例如,逆转录病毒需要转录为的特殊步骤,而某些RNA DNA病毒可直接在细胞质中复制,不需进入细胞核RNA病毒与病毒DNA RNA特征DNA病毒RNA病毒基因组结构多为双链,少数单链多为单链,少数双链基因组大小通常较大5-280kb通常较小3-30kb复制位置主要在细胞核内主要在细胞质中突变率较低,有校对机制较高,缺乏校对功能代表病毒疱疹病毒、腺病毒、乙肝病毒流感病毒、艾滋病毒、冠状病毒DNA病毒复制过程相对稳定,突变率较低,这是由于宿主细胞DNA聚合酶具有校对功能大多数DNA病毒在细胞核内复制,部分可整合进宿主基因组形成潜伏感染,如疱疹病毒家族代表性DNA病毒包括疱疹病毒科(单纯疱疹病毒、水痘-带状疱疹病毒)、乙型肝炎病毒和人乳头瘤病毒等RNA病毒通常在细胞质中复制,由于RNA聚合酶缺乏校对功能,其突变率比DNA病毒高1000-10000倍,这使得RNA病毒进化速度极快,容易产生变异株,增加了疫苗开发的难度代表性RNA病毒包括冠状病毒科、正黏病毒科(流感病毒)以及逆转录病毒科(HIV)等常见人类致病病毒()1流感病毒丙型肝炎病毒正黏病毒科,分节段基因组具有血凝素和神经氨酸酶黄病毒科成员,单链正义病毒全球感染者约万人,RNA HARNA7100NA两种主要表面糖蛋白,是抗原变异和疫苗设计的关键靶点多数发展为慢性感染,可导致肝硬化和肝癌主要通过血液传抗原漂变和抗原转换是其变异的两种主要方式播,高危人群包括静脉注射毒品使用者、接受不安全输血者等按核蛋白和基质蛋白抗原性差异分为、、三型,其中型流A BC A感病毒宿主范围广,可在人、猪和鸟类间传播,是流感大流行的HCV基因组高度变异,已知至少有六种主要基因型和数十种亚主要原因流感可引起严重全身症状,易并发细菌性肺炎,老人型近年来,直接抗病毒药物DAAs的出现彻底改变了丙肝治和儿童等是高风险人群疗模式,治愈率可达95%以上,为最终消除丙肝提供了可能流感和丙肝病毒都是人类重要的病毒性病原体,但其流行特征、致病机制和临床表现有明显差异流感病毒主要引起急性呼吸道感染,而丙肝病毒则以慢性肝脏感染为主二者的防控策略也有所不同流感主要依靠疫苗预防和抗病毒药物早期干预,丙肝则重在高危人群筛查和抗病毒治疗常见人类致病病毒()2乙型肝炎病毒嗜肝DNA病毒,具有独特的部分双链环状DNA结构和反转录复制策略全球约
2.57亿慢性感染者,是肝硬化和肝癌的主要病因之一传播方式乙肝主要通过血液、母婴和性接触传播HPV主要通过性接触传播,皮肤和黏膜微小损伤是病毒入侵的关键人乳头瘤病毒乳多空病毒科成员,双链DNA病毒已知超过200种基因型,其中高危型(如
16、18型)与宫颈癌等多种癌症密切相关疫苗预防两种病毒均有有效疫苗乙肝疫苗为全球首个抗癌疫苗,HPV疫苗能有效预防相关癌症,推荐青少年接种乙型肝炎病毒和人乳头瘤病毒都是重要的致癌病毒HBV感染与肝细胞癌密切相关,而HPV高危型感染是宫颈癌、阴道癌、外阴癌、肛门癌以及部分口咽癌的主要病因这两种病毒相关的肿瘤在全球肿瘤病例中占据重要比例,但通过疫苗接种可以有效预防与艾滋病HIV病毒特性逆转录病毒科慢病毒属靶细胞CD4+T淋巴细胞、巨噬细胞免疫破坏CD4+T细胞数量减少治疗策略4多药联合抗逆转录病毒治疗人类免疫缺陷病毒HIV是一种逆转录病毒,含有两个相同的单链RNA分子其基因组结构复杂,包含9个基因,编码15种蛋白病毒表面的gp120糖蛋白与宿主CD4分子和趋化因子受体结合,启动感染过程HIV独特的逆转录酶能将RNA转录为DNA并整合到宿主基因组中,形成前病毒HIV感染的自然进程分为急性期、临床潜伏期和艾滋病期在未经治疗的情况下,从感染到发展为艾滋病平均需要8-10年艾滋病期主要表现为严重免疫缺陷导致的机会性感染和肿瘤现代抗逆转录病毒治疗ART能有效控制病毒复制,将HIV/AIDS转变为可控的慢性疾病,显著延长患者寿命全球约有3800万人感染HIV,其中撒哈拉以南非洲负担最重尽管无法彻底清除感染,但治疗即预防U=U策略已被证明能有效阻断传播新发与再发病毒性疾病SARS-CoV-2登革热病毒•冠状病毒科β属•黄病毒科成员•通过ACE2受体进入细胞•伊蚊传播•高传染性,呼吸道传播•四种血清型•全球大流行,多波次流行•连续感染不同型别增加重症风险•mRNA疫苗成为科技突破•全球热带地区流行范围扩大其他新发病毒•埃博拉病毒高致死率出血热•寨卡病毒与胎儿小头症相关•中东呼吸综合征冠状病毒•H5N
1、H7N9等禽流感病毒•尼帕病毒和亨德拉病毒新发与再发病毒性疾病是当代公共卫生面临的重大挑战这些疾病的出现往往与人口增长、城市化、环境变化、全球化以及人兽接触增加等因素相关其中,约75%的新发传染病来自动物宿主,在病毒从动物跨种传播到人类的过程中,常需经历适应性进化气候变化正在扩大许多虫媒病毒的传播范围,使登革热、寨卡病毒等疾病出现在以往未有流行的地区新冠肺炎大流行则充分展示了新发病毒对全球卫生安全和社会经济发展的严重冲击,也凸显了全球疫情监测系统和应急响应机制的重要性病毒抗原变异与疫苗研发抗原漂变病毒复制过程中累积的点突变导致的渐进性变化如流感病毒每年的季节性变异,需要定期更新疫苗株这种变异主要发生在病毒表面蛋白编码基因上,使病毒能够部分逃避既往免疫抗原转换不同亚型间基因重组导致的突变性变异如流感病毒基因组片段的重组交换,可能导致全新亚型出现和大流行历史上1918年西班牙流感、1957年亚洲流感和1968年香港流感均由抗原转换引起疫苗平台技术传统灭活和减毒疫苗已被广泛应用,而蛋白亚单位、DNA、mRNA和病毒载体等新型疫苗技术具有更高的安全性和研发效率例如mRNA平台在新冠疫情中展现出快速设计和生产能力,有望应对未来突发疫情通用疫苗策略针对高度保守区域设计,如流感病毒M2蛋白胞外区、血凝素茎部区域,或HIV包膜蛋白上的广谱中和表位这些通用疫苗旨在提供跨亚型或跨株保护,降低病毒变异影响,但目前仍处于研发阶段病毒的抗原变异是疫苗研发和免疫预防的主要挑战理解病毒变异机制有助于优化疫苗策略并预测潜在流行趋势例如,流感疫苗需每年根据监测数据更新,而艾滋病疫苗研发则因HIV极高的变异率和免疫逃逸能力而进展缓慢真菌概述结构特征繁殖方式真核生物,具有几丁质细胞壁、细胞膜含有麦产生各类孢子(分生孢子、芽孢等)和菌丝角固醇(是抗真菌药物的重要靶点)体,可通过有性或无性方式繁殖生态地位代谢特点4多数为腐生,分解有机物质;少数为共生或寄专性需氧(少数兼性厌氧),以糖分解和有机3生,引起感染性疾病物氧化为主要能量来源真菌是一类特殊的真核微生物,在自然界中广泛分布已知约有万种真菌,但仅有约种对人类致病大多数病原真菌为条件致病菌,意味着它们通15300常只在宿主免疫功能下降时才引起疾病根据形态学特征,病原真菌可分为酵母菌、丝状真菌和二相性真菌其中酵母菌为单细胞,通过出芽繁殖;丝状真菌形成菌丝体;而二相性真菌能根据环境条件在酵母型和菌丝型之间转换真菌感染可分为浅部感染(如皮肤、毛发、指甲)和深部感染(累及内脏器官或全身播散)常见致病真菌()1念珠菌属曲霉属白色念珠菌是最常见的致病种类,为人体正常菌群的烟曲霉是主要致病种,其他还有黄曲霉、黑曲霉C.albicans A.fumigatus一部分,但在免疫功能低下时可引起机会性感染等通过孢子吸入引起感染,在免疫抑制者中风险大增临床表现临床表现口腔念珠菌病(鹅口疮)变态反应性支气管肺曲霉病••外阴阴道炎(霉菌性阴道炎)肺曲霉球(真菌球)••皮肤念珠菌病侵袭性肺曲霉病••念珠菌血症和播散性感染播散性曲霉病(可侵犯多器官)••产生假菌丝和芽生孢子是其特征近年来,非白色念珠菌如新型念显微镜下可见典型的有隔菌丝和辐射状排列的分生孢子头黄曲霉珠菌C.auris因其多重耐药性正成为全球关注的焦点还可产生强致癌性的黄曲霉毒素,是食品安全重要问题念珠菌和曲霉是临床最常见的两类致病真菌,尤其在重症监护病房、血液系统恶性肿瘤和器官移植患者中发病率高早期诊断和积极治疗对改善预后至关重要常见致病真菌()2隐球菌皮肤癣菌主要致病种为新型隐球菌(C.包括表皮癣菌属、毛癣菌属和小孢子菌属neoformans)和格特隐球菌(C.等主要侵犯皮肤、毛发和指甲角质化组gattii)典型表现为隐球菌脑膜炎,约织,对角蛋白具有亲和性临床表现为各95%发生在免疫功能低下者,尤其是AIDS种癣病,如股癣、足癣、体癣、头癣和甲患者墨汁染色可见特征性荚膜,荚膜多癣等显微镜下可见菌丝和分节孢子,伍糖抗原检测是重要诊断方法隐球菌可产德灯检查某些癣菌可显示特征性荧光治生多种毒力因子,如荚膜、黑素、尿素酶疗主要使用局部或口服抗真菌药物,个人等,其中荚膜是最主要的毒力因子,能抵卫生对预防十分重要抗吞噬细胞的吞噬和杀伤实验室诊断真菌检查包括直接镜检(KOH制片、墨汁染色等)、培养(沙氏培养基、PDA培养基等)和分子生物学方法形态学鉴定仍是金标准,但分子诊断技术如PCR、测序等在复杂或难培养真菌诊断中价值日益突出血清学检测如β-D-葡聚糖、半乳甘露聚糖等也为侵袭性真菌感染提供了快速诊断手段隐球菌感染在全球每年导致约18万人死亡,其中大部分在撒哈拉以南非洲皮肤癣菌感染是全球最常见的真菌感染之一,约20%的人口曾受其影响早期准确诊断和适当治疗能显著改善患者预后,降低并发症风险深部与机会性感染真菌肺孢子菌肺炎组织胞浆菌病毛霉菌病由肺孢子菌Pneumocystis jirovecii引起,是AIDS由荚膜组织胞浆菌引起的深部真菌感染,在中美洲由毛霉目真菌引起的侵袭性感染,又称黑霉菌病患者和免疫抑制者常见的机会性感染临床表现为和密西西比河流域常见多通过吸入孢子感染,可常见于糖尿病酮症酸中毒、血液系统恶性肿瘤进行性呼吸困难、干咳和发热,胸片可见典型的表现为急性肺部感染、慢性肺部感染或播散性感患者可表现为鼻-眶-脑型、肺型和胃肠型等特蝴蝶状双肺浸润诊断主要依靠支气管肺泡灌洗染组织学上可见巨噬细胞内的酵母菌体,伊曲康点是血管侵袭和组织坏死,死亡率极高治疗需要液中检出菌体,治疗首选复方磺胺甲噁唑唑是主要治疗药物手术清创联合两性霉素B等抗真菌药物免疫抑制人群的不断增加(如HIV/AIDS、肿瘤化疗、器官移植、自身免疫性疾病治疗等)使深部真菌感染发病率显著上升这类感染诊断困难、病情凶险、死亡率高,需要临床医师高度警惕近年来,COVID-19相关的免疫功能紊乱也导致了机会性真菌感染增加,如印度等地区出现的毛霉菌病疫情真菌诊断与抗真菌药物寄生虫学基础原虫单细胞真核微生物蠕虫多细胞寄生动物节肢动物体外寄生或媒介传播寄生虫是一类需在其他生物体内或体表生活并从中获取营养的生物人体寄生虫种类繁多,按生物学分类可分为原虫、蠕虫和节肢动物三大类原虫是单细胞真核生物,如疟原虫、阿米巴原虫;蠕虫包括线虫(如蛔虫、钩虫)、吸虫(如血吸虫)和绦虫(如猪肉绦虫);节肢动物如螨、虱等可直接寄生或作为其他病原体的传播媒介寄生虫生活史通常复杂,许多需要一个或多个中间宿主才能完成生命周期了解这些生活史对制定防控策略至关重要例如,血吸虫需要淡水螺作为中间宿主,因此灭螺是控制血吸虫病的重要措施之一寄生虫传播途径多样,包括粪-口途径、食物传播、媒介传播、经皮侵入等,这决定了预防措施的多样性全球约有超过三分之一的人口感染某种寄生虫,其中许多集中在资源匮乏的热带和亚热带地区随着全球化和气候变化,一些寄生虫病的地理分布正在改变,使原本局限于特定地区的疾病扩散到新区域致病原虫()1阿米巴原虫疟原虫溶组织内阿米巴是主要致病种,通过粪口由按蚊传播,包括恶性疟原虫、间日疟原虫、三日Entamoeba histolytica-P.falciparum途径传播感染后可表现为肠道阿米巴病(阿米巴痢疾)和肠外阿疟原虫和卵形疟原虫四种主要致病种生活史复杂,在人体内完成米巴病(主要为阿米巴肝脓肿)无性生殖,在蚊体内完成有性生殖显微特征临床表现营养体直径,含吞噬红细胞典型发作寒战高热出汗三阶段•15-30μm•--•包囊直径10-15μm,内含4个核•恶性疟可引起脑疟、黑水热等严重并发症临床症状包括腹痛、黏液血便等,肝脓肿表现为肝痛、肝大和发诊断金标准为血涂片检查,可见红细胞内虫体快速诊断试验热诊断主要通过粪便或组织中检出营养体或包囊治疗使用甲硝RDTs可检测疟原虫特异性抗原青蒿素类药物成为治疗恶性疟的唑等硝基咪唑类药物核心,但耐药性日益严重疟疾仍是全球最重要的传染病之一,每年导致约万人死亡,主要为非洲岁以下儿童阿米巴病虽然死亡率较低,但全球感染人数达405万,主要分布在卫生条件差的地区两种原虫感染的预防措施有所不同疟疾主要依靠蚊帐、驱虫剂和疟疾药物预防,而阿米巴病则5000重在改善饮水卫生和食品安全致病原虫()2其他重要原虫弓形虫隐孢子虫引起腹泻,在患者中尤为严重;AIDS利什曼原虫终末宿主为猫科动物,人类通过接触猫粪、食用贾第鞭毛虫全球常见肠道原虫,引起腹泻;滴由白蛉传播,包括内脏利什曼原虫、热带利什曼含有包囊的生肉或母婴垂直传播感染免疫功能虫包括阴道毛滴虫(性传播)和蓝氏贾尼虫原虫等多种,不同种引起不同临床表现内脏利正常者多无症状,但孕妇原发感染可导致胎儿先(粪口传播);锥虫查加斯病病原,美洲地区-什曼病(黑热病)表现为肝脾肿大、贫血、发热天性弓形虫病,表现为脑积水、眼底病变、脑钙重要健康问题,可引起严重心肌病;蓝氏巴贝斯等;皮肤利什曼病表现为皮肤溃疡;黏膜皮肤利化等先天缺陷免疫抑制者可发生脑弓形虫病,虫通过蜱传播,可引起严重溶血性贫血实验什曼病可导致面部组织毁损显微镜下可见巨噬表现为脑病变和脑膜炎症状使用磺胺药+乙胺室诊断除显微镜检查外,免疫学和分子生物学技细胞内的无鞭毛型虫体治疗主要使用五价锑化嘧啶联合治疗术日益重要合物、两性霉素等B致病蠕虫与体外寄生虫蠕虫是一类多细胞寄生虫,分为线虫、吸虫和绦虫三大类线虫如蛔虫、钩虫和丝虫等,具有管状消化道和独立的雌雄个体;吸虫如血吸虫、肝吸虫等,扁平体型,具有吸盘;绦虫如猪肉绦虫、牛肉绦虫等,体节状结构,无消化道,通过体表吸收营养蠕虫感染多通过粪-口途径或食用含有幼虫的食物传播,有些如血吸虫则通过皮肤侵入体外寄生虫主要是节肢动物,包括蜱、跳蚤、螨虫和虱等它们不仅直接危害宿主,还可作为其他病原体的传播媒介例如,疥螨Sarcoptes scabiei引起疥疮,表现为剧烈瘙痒和典型的皮肤隧道;头虱Pediculus humanuscapitis主要寄生于头皮,引起瘙痒和继发感染;硬蜱可传播莱姆病、斑点热等多种疾病寄生虫防控需综合措施,包括改善卫生条件、饮水安全、食品安全、健康教育以及大规模药物治疗等全球对抗寄生虫的努力已取得显著成果,如淋巴丝虫病、盘尾丝虫病和血吸虫病等多种疾病的流行率大幅下降常见体内外寄生虫感染病疾病名称病原体主要流行区域临床特点疟疾疟原虫热带/亚热带周期性发热、贫血血吸虫病血吸虫非洲、亚洲、南美肝脾大、腹水、膀胱炎蛔虫病蛔虫全球广泛分布腹痛、营养不良丝虫病班氏丝虫亚非热带地区象皮肿、乳糜尿疥疮疥螨全球性严重瘙痒、皮肤隧道寄生虫病的地理分布与气候、媒介分布、社会经济因素和文化习惯等密切相关热带和亚热带地区是寄生虫病的高发区,这与当地适宜的媒介生存环境和相对落后的卫生条件有关例如,疟疾主要分布在非洲、东南亚和拉丁美洲等按蚊活跃区域;血吸虫病则集中在有适宜淡水螺生存的非洲和亚洲部分地区不同寄生虫感染表现出不同的流行特征和临床特点蛔虫和钩虫等土源性蠕虫主要通过土壤传播,影响儿童生长发育;利什曼病和锥虫病等依赖特定媒介传播,分布相对局限;而疥螨、头虱等体外寄生虫则与人际密切接触相关,在集体生活场所易引起暴发随着全球化进程加快和气候变化,一些寄生虫病的流行范围正在扩大例如,登革热、基孔肯雅热等蚊媒疾病已扩展到以前未有流行的地区;而旅行和人口迁移也使一些原本地方性的寄生虫感染在非流行区出现立克次体与螺旋体立克次体特性螺旋体特性介于细菌与病毒之间的特殊微生物,是原核细胞但必须在活细胞内一类细长呈螺旋状的细菌,包括梅毒螺旋体、莱普托螺旋体和疏螺繁殖主要通过节肢动物媒介传播,如蜱、虱、蚤等具有下列特旋体等共同特点包括征特殊的轴丝结构,赋予其活动能力•革兰阴性,但常规染色难以显示•革兰染色阴性,但难以染色•含有和,有独立代谢系统•DNA RNA需使用暗视野显微镜或银染观察•对四环素类抗生素敏感•对青霉素类抗生素敏感•多数通过微血管内皮细胞感染•传播方式多样,包括性接触(梅毒)、被污染的水源(钩端螺旋体主要种类包括立克次氏属(如流行性斑疹伤寒)、东方体属(如恙病)和节肢动物媒介(莱姆病)等虫病)和埃里希体属等立克次体和螺旋体虽然结构和生物学特性有很大差异,但它们都属于特殊类型的病原菌,在常规检查中容易被忽视它们引起的疾病在全球范围内有重要的公共卫生意义,如梅毒每年影响约万人,而斑疹伤寒在历史上曾造成大规模流行这两类病原体感染的诊断往往依赖600血清学或分子生物学方法,而非传统培养立克次体相关疾患斑疹伤寒恙虫病其他立克次体病•病原体普氏立克次体•病原体恙虫病东方体•洛矶山斑点热最常见的蜱传立克次病•传播媒介体虱、跳蚤•传播媒介恙螨幼虫叮咬•Q热由考克斯体引起,可通过气溶胶传播•临床表现高热、头痛、特征性皮疹•临床表现焦痂、淋巴结肿大、发热•人粒细胞无形体病严重免疫抑制者机会性感染•流行特点战争、灾难时期爆发•流行特点亚太地区农村常见•裂谷热新兴病毒性疾病,蚊媒传播•诊断血清学、PCR检测•诊断焦痂组织检查、血清学•治疗多西环素•治疗多西环素、氯霉素立克次体病在全球分布广泛,但不同地区流行的主要类型有所不同流行性斑疹伤寒历史上曾造成大规模流行,尤其在战争和灾难期间;地方性斑疹伤寒在美洲和非洲局部地区仍然常见;恙虫病则主要集中在亚太地区,从日本、韩国、中国延伸至东南亚和印度北部立克次体感染的实验室诊断具有挑战性,因其培养困难且早期抗体反应不明显传统的韦尔-菲利克斯反应特异性低,已逐渐被免疫荧光抗体法、ELISA和PCR等更精确的方法取代早期诊断和治疗至关重要,多西环素是大多数立克次体病的首选药物,及时治疗可显著降低病死率螺旋体相关疾患梅毒早期梅毒螺旋体经性接触或垂直传播一期梅毒表现为无痛性硬下疳;二期梅毒出现全身皮疹、粘膜损害和淋巴结肿大血清学检测(TPPA、RPR)是确诊主要依据梅毒晚期三期梅毒包括神经梅毒(脑膜炎、进行性麻痹)、心血管梅毒(主动脉瘤)和钝性梅毒疹(树胶肿)青霉素仍是各期梅毒首选治疗药物,早期治疗预后良好钩端螺旋体病由致病性钩端螺旋体引起,主要通过接触被啮齿动物尿液污染的水源感染表现为双相热程,第一阶段为菌血症期,第二阶段为免疫期重症可出现肝肾功能衰竭和出血(威尔氏病)莱姆病由伯氏疏螺旋体引起,通过蜱叮咬传播早期表现为游走性红斑,随后可累及多系统,如关节炎、神经系统损害和心脏传导阻滞早期抗生素治疗可完全治愈螺旋体感染在全球构成重要的公共卫生问题梅毒每年新发病例约600万,近年在多个国家呈上升趋势,尤其是男男性行为人群中;钩端螺旋体病估计每年影响100多万人,造成近6万人死亡,热带洪涝灾害后常有暴发;莱姆病是北美和欧洲最常见的蜱传疾病,随着气候变化和人类活动模式改变,其地理分布正在扩大螺旋体感染的诊断和治疗策略各不相同,但都强调早期诊断和及时治疗的重要性青霉素和多西环素是主要治疗药物预防措施包括安全性行为(梅毒)、避免接触可能被污染的水源(钩端螺旋体病)和防止蜱叮咬(莱姆病)等朊病毒()Prion结构特性朊病毒是一种错误折叠的蛋白质颗粒,不含有核酸,仅由宿主编码的正常朊蛋白PrPC错误折叠形成的病理形式PrPSc构成这种病理形式能够诱导正常朊蛋白发生构象改变,形成链式反应致病机制错误折叠的朊蛋白积累形成淀粉样纤维,导致神经细胞空泡化变性和细胞死亡朊病毒对常规消毒方法具有极强的抵抗力,不被标准灭菌程序、紫外线照射或核酸靶向药物灭活病理特征为脑组织呈海绵状改变相关疾病人类朊病毒病包括克雅氏病(散发型CJD、家族型CJD、医源性CJD)、致死性家族性失眠症、Gerstmann-Sträussler-Scheinker综合征等变异型克雅氏病vCJD与牛海绵状脑病BSE相关,通过食用受污染的牛肉制品传播诊断与挑战确诊依赖脑组织活检或尸检,检测异常朊蛋白新型检测方法如实时震荡转化扩增RT-QuIC可检测脑脊液中的朊病毒目前无有效治疗方法,所有朊病毒病均致命预防措施包括严格的动物屠宰检疫和医疗器械特殊消毒程序朊病毒代表了一类全新的传染因子,挑战了传统的生命定义和传染病认知虽然朊病毒病罕见(全球年发病率约为1-2/百万),但其100%的致死率和特殊的传播机制使其成为重要的研究对象对朊病毒的研究不仅帮助理解相关疾病,也为其他神经退行性疾病如阿尔茨海默病等的发病机制提供了新视角病原生物检测总述培养方法显微形态学在适宜条件下培养病原体,获得纯培养物进行鉴定,仍是金标准但耗时直接观察病原体形态特征的传统方法,包括光镜、荧光显1微镜和电子显微镜技术免疫学技术基于抗原抗体特异性反应,包括血清学检测、抗原检测3和免疫组织化学等新兴技术质谱分析、生物传感器、纳米技术和CRISPR诊断等前沿分子生物学方法正改变检测领域4检测病原体特异性核酸序列,如PCR、测序、基因芯片等,具有高灵敏度和特异性病原生物检测是医学诊断的核心环节,直接影响临床治疗决策和公共卫生干预不同检测方法各有优缺点传统方法如形态学观察和培养虽然耗时但信息量大;免疫学方法特异性好但可能存在交叉反应;分子生物学方法灵敏度高但不能区分活的和死的病原体;新兴技术如质谱和CRISPR具有高通量和快速特点,但设备要求高现代病原生物检测趋势包括多重检测平台整合多种病原体的同时检测;即时检测POCT实现床旁快速结果;自动化和标准化提高检测效率和一致性;生物信息学辅助大数据分析和解读;远程检测在资源有限地区的应用等这些进步使得病原体诊断更快速、准确,为精准医疗提供支持未来检测发展将朝着更快速、便携、低成本和高通量方向发展,例如基于纸的微流控装置、智能手机辅助诊断系统和AI辅助解读等创新技术这对于新发传染病的早期检测和全球流行病监测至关重要细菌学实验方法培养与分离形态学观察生化试验细菌培养是细菌学诊断的基础,通过选择适革兰染色是最基本的细菌鉴别方法,可将细细菌的生化特性是鉴定的重要依据常用试当的培养基和培养条件,可分离纯培养物菌分为G+和G-两大类其他重要染色技术包验包括催化酶试验(区分葡萄球菌和链球常用培养基包括普通培养基(如营养琼括抗酸染色(结核分枝杆菌)、荚膜染色菌)、氧化酶试验(鉴别铜绿假单胞菌)、脂)、选择性培养基(如麦康凯琼脂)、鉴(肺炎球菌)和芽孢染色(芽胞杆菌)等IMViC试验(肠杆菌科鉴别)、糖发酵试验别培养基(如血琼脂)和富集培养基(如硫观察菌落特性(如大小、形状、颜色、溶血和生物型测定等商品化系统如API条和乙醇酸盐肉汤)分离技术主要有划线分离类型等)也提供重要线索不同的染色方法VITEK系统可快速完成多种生化试验,提高法和稀释平板法针对不同的结构或特性,为快速初步鉴定提鉴定效率供依据药敏试验确定细菌对抗生素敏感性对临床治疗至关重要常用方法包括纸片扩散法(K-B法)、琼脂稀释法、肉汤稀释法和E-test等微量稀释法是确定最低抑菌浓度MIC的金标准自动化系统如VITEK和Phoenix可同时完成鉴定和药敏试验耐药基因检测对特殊耐药机制如MRSA、ESBL和CRE的判断具有重要价值现代细菌学实验室通常结合传统方法与新技术,以提高诊断效率和准确性质谱技术(如MALDI-TOF MS)已成为快速鉴定的重要工具,能在几分钟内实现精确到种水平的鉴定分子生物学方法如PCR、基因芯片和全基因组测序在耐药性检测、毒力因子分析和流行病学调查中发挥重要作用病毒学实验技术细胞培养与病毒分离基础而重要的病毒检测手段抗原抗体检测2快速筛查的实用工具核酸扩增技术3现代病毒检测的主力基因组测序4病毒分析的最高水平细胞培养是病毒分离的传统方法,通过观察细胞病变效应CPE来判断病毒生长不同病毒适合不同的细胞系,如人咽喉癌细胞系Hep-2适用于呼吸道病毒,Vero细胞适用于多种病毒此外,鸡胚培养仍用于流感病毒分离,动物接种用于某些特殊病毒如狂犬病毒病毒分离虽然耗时(通常需1-3周),但可获得活病毒用于进一步研究免疫学方法包括病毒抗原检测(如免疫荧光法、ELISA、免疫色谱法)和血清学检测(如中和试验、补体结合试验、血凝抑制试验)这些方法操作相对简便,适合基层实验室快速抗原检测如流感、新冠病毒侧流法检测已广泛应用于临床分子生物学技术已成为现代病毒检测的核心PCR及其变种(如RT-PCR、实时荧光PCR、多重PCR)具有高灵敏度和特异性,能检测极微量病毒核酸核酸序列分析对病毒精确分型、耐药性和变异分析不可或缺新一代测序技术NGS可无偏见地检测样本中所有微生物,对新发病毒的发现和监测特别有价值,如在COVID-19早期鉴定中发挥了关键作用真菌学诊断技术直接显微检查真菌培养与鉴定真菌学诊断的首要步骤,可快速提供初步信息常用方法包括培养仍是真菌学诊断的金标准常用培养基包括•KOH制片溶解角蛋白质,显示真菌结构•沙氏培养基念珠菌等常用培养基•墨汁染色观察荚膜,尤用于隐球菌•沙氏葡萄糖琼脂分离大多数真菌•拉克托酚蓝染色染色真菌结构以利观察•马铃薯葡萄糖琼脂促进孢子形成•钙荧光白染色在荧光显微镜下观察•含环丙沙星培养基抑制细菌生长•组织病理学染色如PAS染色、GMS染色鉴定基于形态学特征(菌落外观、显微结构)和生化特性(如酵母菌同化试验)但部分真菌生长缓慢,可能需要数周才能出结果直接检查可快速获得结果,但敏感性有限,需与培养结合使用免疫学和分子生物学方法对真菌快速检测十分重要血清学检测包括检测真菌特异性抗原(如隐球菌荚膜多糖抗原、半乳甘露聚糖和β-D-葡聚糖)和抗体这些标志物可以指示侵袭性真菌感染,即使在培养阴性情况下也有诊断价值例如,β-D-葡聚糖检测可提示侵袭性念珠菌病和曲霉菌病分子诊断如PCR、DNA测序和质谱分析在真菌学诊断中日益重要这些方法特别适用于难以培养或生长缓慢的真菌,如组织胞浆菌和二相性真菌多重PCR面板可同时检测多种真菌,提高效率ITS区域测序是真菌分子鉴定的标准方法,而MALDI-TOF质谱已成为鉴定培养真菌的快速工具综合应用多种检测方法是真菌学诊断的关键对于侵袭性真菌感染,早期准确诊断可显著改善患者预后,因此临床医师和实验室工作者应了解各种方法的特点和局限性,合理选择和解释检测结果寄生虫学检测方法粪便检查技术粪便检查是肠道寄生虫诊断的基础直接涂片法简便快速,但敏感性有限;集卵法如甲醛-乙醚沉淀法可提高检出率;染色技术如碘染色和三色染色有助于原虫滋养体识别;特殊方法如改良酸快染色用于检测隐孢子虫和微孢子虫对于蠕虫感染,观察粪便中的成虫、虫卵或虫节也有重要诊断价值由于排卵间歇性,理想情况下应连续收集3次粪便标本检查血液和组织检查外周血涂片是诊断血液寄生虫的重要方法,尤其用于疟原虫、锥虫、丝虫和巴贝斯虫等厚涂片提高检出率,薄涂片便于种类鉴别特殊血液浓缩技术如过滤法和离心法可提高微丝蚴检出率组织活检对于组织寄生虫如利什曼原虫、弓形虫、华支睾吸虫等诊断价值高皮肤刮片和毛发检查用于体表寄生虫如疥螨、头虱的检出免疫学和分子诊断血清学方法包括ELISA、间接免疫荧光法、免疫印迹法等,可检测特异性抗体或抗原这些方法对于难以直接检出的寄生虫如血吸虫、囊尾蚴、疟原虫等尤为重要多重抗原快速检测已用于现场疟疾诊断分子方法如PCR、LAMP和测序技术敏感性和特异性高,可检测极微量寄生虫DNA,对于混合感染和形态学难以区分的种类尤其有价值NGS在未知病原检测中潜力巨大寄生虫诊断需结合临床表现、流行病学资料和实验室检查某些寄生虫病如脑囊虫病、肺吸虫病等还需依靠影像学检查在资源有限地区,基于形态学的传统方法仍占主导,而分子和免疫学方法在条件允许时可作为有力补充现场快速诊断测试RDTs在寄生虫流行区具有特殊价值,如疟疾RDTs已广泛用于非洲和亚洲疟疾高发区,大大提高了诊断可及性未来寄生虫诊断将朝着更高灵敏度、特异性和便携性方向发展,以满足全球寄生虫病控制项目的需求微生物药物敏感性试验药物敏感性试验AST是指导临床抗感染治疗的关键环节常用方法包括扩散法(如Kirby-Bauer纸片扩散法),根据抑菌圈直径判断敏感性;稀释法,包括琼脂稀释法和肉汤稀释法,确定最低抑菌浓度MIC;浓度梯度法(如E-test),结合了扩散和稀释原理;自动化系统如VITEK、Phoenix等,可快速完成大量药敏分析结果解释遵循临床和实验室标准协会CLSI或欧洲抗菌药物敏感性检测委员会EUCAST标准,将结果分为敏感S、中介I和耐药R三类近年来,为更好指导临床用药,引入了剂量依赖敏感SDD和区域特异性解释等概念药敏试验还需定期进行质量控制,使用标准菌株确保结果准确可靠特殊耐药机制检测包括产超广谱β-内酰胺酶ESBL确证试验;碳青霉烯酶检测如改良Hodge试验、CarbaNP试验;耐甲氧西林金黄色葡萄球菌MRSA检测;万古霉素耐药筛查等分子生物学方法如PCR和基因芯片可直接检测耐药基因,如mecA(MRSA)、vanA/vanB(VRE)、KPC/NDM/OXA-48(碳青霉烯酶)等,提供更快结果现代分子检测平台聚合酶链反应技术基因芯片与微阵列PCR技术是现代分子检测的基础常规PCR通过微阵列技术可同时检测数百至数千个靶标,适用凝胶电泳判断结果;实时荧光PCRqPCR可定量于病原体鉴定、耐药基因筛查和毒力因子分析检测,广泛用于病毒载量监测;多重PCR同时检商业化产品如FilmArray系统可在一小时内完成从测多个靶点,提高效率;数字PCR提供绝对定样本处理到结果报告的全过程,用于呼吸道、血量,检测率低丰度变异RT-PCR通过逆转录步骤流、胃肠道和脑膜炎病原体快速筛查这些系统检测RNA病毒;等温扩增技术如LAMP在现场快对于重症患者的快速诊断尤为重要,可大大缩短速检测中应用增多,不需要复杂仪器这些技术确诊时间,改善患者预后大大提高了检测速度和灵敏度高通量测序技术NGS彻底改变了病原体检测模式,从靶向检测转向无偏见全景分析二代测序Illumina、Ion Torrent等已广泛应用于临床微生物学;三代测序如纳米孔测序和PacBio提供更长读长和实时结果临床应用包括病原体直接检测、全基因组分析、耐药基因图谱构建和微生物组研究这些技术对新发病原体尤为重要,如在COVID-19诊断和变异株监测中发挥核心作用现代分子平台正朝着自动化、集成化和便携化方向发展全自动系统如GeneXpert将样本处理、核酸提取、扩增和检测集成在一个盒子中,使非专业人员也能操作POCT分子设备如ID NOW和cobas Liat可在诊所、急诊室甚至社区使用,实现即检即得生物信息学分析成为分子诊断不可或缺的环节大数据分析、人工智能和机器学习算法可帮助解读复杂测序数据,识别新型病原体和预测耐药性演变云计算平台支持数据共享和远程分析,促进全球病原体监测网络建设,为公共卫生决策提供科学依据病原生物与常见感染病感染部位常见病原体临床表现诊断要点上呼吸道鼻病毒、腺病毒、A族链咽痛、流涕、咳嗽咽拭子培养、快速抗原检球菌测下呼吸道肺炎链球菌、流感病毒、发热、咳嗽、呼吸困难痰培养、胸片、PCR检测肺炎支原体泌尿系统大肠杆菌、克雷伯菌、肠尿频、尿急、尿痛尿常规、尿培养、药敏试球菌验中枢神经系统脑膜炎球菌、单纯疱疹病头痛、发热、颈强直脑脊液检查、病原体培养毒、结核杆菌/PCR胃肠道轮状病毒、诺如病毒、沙腹泻、腹痛、呕吐粪便培养、毒素检测、门菌、志贺菌PCR感染性疾病的诊断需综合考虑流行病学、临床表现和微生物学证据对于社区获得性肺炎,病原体谱因年龄和基础疾病不同而异青壮年以肺炎支原体、肺炎衣原体为主;老年人和基础疾病患者则以肺炎链球菌为主要病原诊断策略包括痰培养、血培养、支气管肺泡灌洗液检查和血清学检测等尿路感染以革兰阴性杆菌为主要病原,其中大肠杆菌占60-80%尿常规中白细胞计数10个/HP提示尿路感染;尿培养菌落计数10^5CFU/ml为诊断金标准值得注意的是,无症状菌尿在老年人中较为常见,一般不需抗生素治疗,以避免耐药菌选择性增长急性胃肠炎在儿童和成人中均常见,病毒性和细菌性病原体均需考虑诊断方法包括粪便常规显微镜检查、便培养、毒素检测和分子检测等大多数病例为自限性,治疗以补液为主,抗生素仅用于特定细菌性病原体如志贺菌、产毒性大肠杆菌等病原生物与慢性病持续感染病原体在宿主体内长期存在,维持低水平复制慢性炎症持续的免疫应答导致组织损伤和功能障碍器官损害累积的组织损伤最终导致慢性疾病纤维化/肿瘤组织修复异常或细胞转化导致严重后果慢性感染病是一类病原体长期存在于宿主体内,引起持续性炎症反应和组织损伤的疾病典型例子包括慢性病毒性肝炎、结核病和梅毒等这类疾病的共同特点是病程长、症状隐匿、诊断困难,常在感染多年后才出现明显临床表现例如,乙型肝炎病毒感染可持续数十年而无症状,但最终可导致肝硬化和肝细胞癌慢性感染的致病机制复杂,通常涉及直接细胞毒性作用和免疫介导的组织损伤两方面以结核病为例,结核分枝杆菌可在肉芽肿内长期存活,引起持续的细胞免疫反应,最终导致肺组织破坏和纤维化HIV感染则通过耗竭CD4+T细胞,逐渐破坏机体免疫系统,使患者易感各种机会性感染近年研究发现,一些慢性非传染性疾病也可能与病原体感染相关例如,幽门螺杆菌与胃炎、消化性溃疡和胃癌相关;人乳头瘤病毒与宫颈癌密切相关;可能的精神疾病与毒浆原虫感染关联也受到关注这些发现为慢性疾病的预防和治疗提供了新思路,如通过疫苗接种预防HPV相关疾病等病原生物与免疫系统免疫逃逸机制免疫损伤案例免疫干预策略•抗原变异流感病毒血凝素抗原漂变•风湿热A族链球菌感染后自身免疫反应•预防性疫苗诱导保护性免疫反应•荚膜形成肺炎链球菌荚膜阻碍吞噬•伤寒菌内毒素引起的细胞因子风暴•单克隆抗体针对病原体特定靶点•分子模拟A族链球菌与心肌蛋白相似性•肝炎病毒感染的免疫介导肝损伤•细胞因子调节剂控制过度炎症•宿主免疫调节HIV破坏CD4+T细胞•败血症休克中的过度炎症反应•免疫检查点抑制剂增强抗病原体反应•胞内寄生结核杆菌在巨噬细胞内存活•COVID-19重症患者的免疫紊乱•过继免疫CAR-T细胞治疗策略病原生物与宿主免疫系统的相互作用是感染与免疫学的核心内容多样化的病原体已进化出复杂的免疫逃逸策略,而宿主免疫系统则不断发展应对机制这种长期的军备竞赛形成了精妙的平衡,对临床疾病的发生、发展和转归有决定性影响许多感染性疾病的临床症状实际上是由免疫反应而非病原体直接作用导致的免疫病理学现象例如,在结核病中,肺部损伤主要源于针对结核菌的延迟型超敏反应;在病毒性肝炎中,肝细胞损伤主要由细胞毒性T细胞介导;在某些细菌感染中,内毒素触发的炎症级联反应可导致多器官功能障碍特别是2019冠状病毒病重症患者,其病情恶化往往与过度炎症反应和细胞因子风暴相关基于免疫学机制的治疗策略正在改变传染病治疗格局除传统的抗微生物药物外,免疫调节治疗如单克隆抗体、细胞因子拮抗剂等在复杂感染性疾病中发挥重要作用例如,在COVID-19治疗中,IL-6受体拮抗剂托珠单抗已被证明可降低重症患者死亡率;在慢性乙肝治疗中,干扰素通过增强抗病毒免疫促进病毒清除了解病原体-宿主免疫相互作用是开发这些创新治疗策略的基础病原生物与肿瘤15%全球癌症病例由病原体感染相关70%宫颈癌病例与HPV感染直接相关80%肝细胞癌在高流行区与HBV/HCV相关万13年新发病例全球EB病毒相关肿瘤病原微生物,特别是某些病毒,在肿瘤发生过程中扮演重要角色这类病毒通常具有整合宿主基因组、编码致癌蛋白或激活原癌基因的能力人乳头瘤病毒HPV,尤其是高危型如16型和18型,通过编码E6和E7蛋白干扰p53和Rb蛋白功能,导致细胞周期失控和基因组不稳定,最终促进宫颈癌、阴道癌、外阴癌、肛门癌和部分口咽癌的发生HPV疫苗的广泛应用已显著降低相关癌症风险乙型肝炎病毒HBV和丙型肝炎病毒HCV是肝细胞癌的主要病因HBV可整合宿主基因组,其HBx蛋白具有转活化功能,可扰乱多种信号通路HCV则主要通过诱导慢性肝炎和肝硬化间接促癌EB病毒EBV与多种淋巴瘤(如Burkitt淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤)和鼻咽癌密切相关,其编码的LMP1蛋白激活NF-κB通路,促进细胞增殖和凋亡抑制细菌与癌症的关系也日益受到关注幽门螺杆菌H.pylori通过慢性胃炎和胃黏膜萎缩促进胃癌发生,被WHO列为I类致癌物沙门菌感染与胆囊癌相关,而某些寄生虫如华支睾吸虫和埃及血吸虫则与胆管癌和膀胱癌相关了解这些病原体的致癌机制有助于开发针对性预防策略,包括疫苗接种、抗感染治疗和早期筛查等,为癌症防控提供新思路病原生物防控策略医院感染控制疫苗免疫策略环境卫生措施全球合作监测医院感染(又称医疗相关感染)是疫苗是预防传染病最有效的工具之环境因素对许多传染病传播至关重传染病不分国界,全球合作至关重当代医疗机构面临的重大挑战有一群体免疫通过提高人群免疫水要安全饮用水供应、粪便无害化要国际监测网络如WHO全球疫情效控制措施包括手卫生规范、隔离平间接保护易感个体儿童常规免处理、食品安全监管是控制肠道传警报和反应网络GOARN能及时发预防、环境清洁消毒、无菌技术、疫计划已大幅降低多种疾病流行染病的基础媒介控制如灭蚊、灭现和应对突发公共卫生事件基因抗生素管理计划等多重耐药菌如成人疫苗如流感、肺炎球菌疫苗可蝇、灭鼠对减少虫媒疾病具有决定组监测平台如GISAID在追踪病原体MRSA、CRE和耐万古霉素肠球菌需降低高风险人群的发病率和死亡性作用住房改善和城市规划也能变异和传播方面发挥关键作用特殊防控措施医务人员培训和遵率新型疫苗技术如mRNA疫苗在间接降低某些传染病风险在资源《国际卫生条例》IHR为跨境疫情从性监测是成功实施的关键环境COVID-19大流行中展现出前所未有有限地区,这些基础设施投入往往应对提供法律框架同一健康理监测和主动监测培养有助于早期发的开发速度和有效性,开启了疫苗比医疗干预更具成本效益念强调人类、动物和环境健康的整现潜在暴发学新时代体性,对预防人畜共患病尤为重要综合防控策略应基于科学证据,并根据不同病原体的传播特征制定针对性措施疫苗可预防的疾病应优先通过免疫规划控制;对于无疫苗可用的疾病,则需依靠环境干预、行为改变或化学预防社区参与和健康教育对于提高公众认知和行为改变至关重要,特别是在资源有限环境中病原生物学的研究前沿替代抗菌策略1应对耐药性危机的创新方法新型疫苗技术2mRNA、病毒载体和通用疫苗研发微生物组研究3人体微生态系统与健康的关系基因编辑技术CRISPR等工具在病原生物研究中的应用人工智能与大数据计算方法在病原体监测和药物开发中的应用抗菌素耐药性AMR已成为全球健康的重大威胁,每年导致约70万人死亡为应对这一挑战,科学家们正探索多种替代策略噬菌体治疗利用特异性病毒攻击细菌;抗菌肽模拟天然免疫分子;抗毒素药物靶向致病因子而非直接杀菌;细菌微生态调节如粪菌移植已在艰难梭菌感染治疗中显示疗效CARB-X等国际协作项目正支持这些创新疗法的研发疫苗技术正经历革命性变革mRNA平台展现了前所未有的灵活性和开发速度;自扩增RNA疫苗需更低剂量;多价疫苗和通用流感疫苗旨在提供广谱保护;新型佐剂和递送系统提高免疫应答效率;基于结构设计的抗原优化增强免疫原性这些进步有望应对HIV、结核病等传统疫苗困难疾病此外,治疗性疫苗在慢性感染和肿瘤治疗中也显示潜力基因编辑技术、单细胞测序和微生物组学等新兴技术正深刻改变病原生物研究CRISPR-Cas系统用于基因功能研究和诊断开发;宏基因组学揭示人体微生物组与多种疾病的关联;人工智能辅助流行病学预测和药物筛选;合成生物学和基因驱动技术在媒介控制中展现潜力这些交叉学科创新为传染病研究开辟了新视野,也引发了重要的伦理和生物安全讨论总结与展望当前挑战学科基础2新发病原体、耐药性和全球化带来的风险病原生物学是理解疾病、诊断和防控的关键基础技术创新分子检测、疫苗技术和治疗方法的革命性进步未来发展整合同一健康理念,应对复杂健康挑战国际合作全球健康安全需要多学科、跨国界协作通过本课程的学习,我们已系统了解了各类病原生物的生物学特性、致病机制、实验诊断和临床意义病原生物学不仅是医学微生物学、流行病学和临床医学的基础,也是当代公共卫生面临的重大挑战COVID-19大流行再次证明,病原微生物仍然是人类健康最重要的威胁之一,对社会经济发展具有深远影响当前病原生物学面临多重挑战新发和再发传染病日益频繁;抗菌素耐药性威胁传染病治疗基础;气候变化改变病原体生态;全球化加速疾病传播;生物技术双重用途引发生物安全关切同时,我们也见证了技术进步带来的希望基因编辑和合成生物学改变研究范式;高通量测序革新病原体检测;新一代疫苗平台缩短应对时间;精准医疗个体化感染治疗;大数据和人工智能预测疫情走势未来病原生物学将更加强调同一健康理念,关注人类、动物和环境健康的整合微生物组研究将重塑我们对宿主-病原关系的理解气候变化与传染病关系需更多关注各国需加强生物安全和生物防御能力建设,建立更有效的全球合作机制作为未来医学工作者,希望各位同学树立终身学习意识,掌握科学思维方法,为人类对抗病原微生物的不懈努力贡献力量。
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