《病原微生物及其防治》课件

病原微生物及其防治欢迎来到《病原微生物及其防治》课程在本课程中，我们将深入探讨病原微生物的世界，了解它们的基本特性、致病机制，以及人类如何应对这些微小但强大的威胁通过系统学习，您将掌握微生物学的核心知识，为理解疾病预防和控制奠定坚实基础本课程内容丰富，涵盖从细菌、病毒、真菌到寄生虫的各类病原体，同时关注免疫系统、抗微生物药物以及全球公共卫生策略希望这段学习之旅能激发您对微观世界的好奇心和对健康防护的责任感课程导入与重要性全球疾病负担微生物基础知识据世界卫生组织数据显示，全深入了解微生物学基础知识是球每年传染病发病例超过医学、公共卫生和生物技术等10亿，其中大部分发生在发展中领域的核心内容，直接关系到国家，严重影响经济发展和社人类健康和疾病防控会稳定防控能力建设近年来新发传染病频发，提高对病原微生物的认识和防控能力成为全球公共卫生体系建设的重要任务微生物防治知识不仅对医学专业人员至关重要，对每个公民而言也是必备的健康素养通过本课程的学习，您将掌握如何在日常生活中保护自己和他人免受微生物感染病原微生物定义基本概念与非致病微生物的对比病原微生物是指能够侵入人体或动植物体内，引起感染和疾病的非致病微生物与病原微生物的主要区别在于微生物它们通常具有特定的致病因子，能够突破宿主防御屏不具备侵袭性因子和毒素•障，干扰正常生理功能与宿主形成共生或互利关系•值得注意的是，在自然界中，绝大多数微生物并不致病，只有少可能参与宿主重要生理过程•数具有致病性病原微生物通常占微生物总数的不到，但它1%在特定条件下可转变为条件致病菌•们对公共卫生的影响却极为深远许多非致病微生物甚至对人体健康有益，如肠道中的益生菌能帮助消化和免疫调节主要类别总览病毒细菌非细胞结构，只含一种核酸，必须在活细胞内复制原核生物，具有细胞壁，通过二分裂繁殖代表流感病毒、艾滋病病毒、新冠病毒代表金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、大肠杆菌真菌真核生物，具有细胞壁，以菌丝或孢子形式存在代表白色念珠菌、曲霉菌、皮肤癣菌朊病毒寄生虫感染性蛋白分子，无核酸代表克雅氏病、狂牛病病原体包括原生动物和蠕虫，依赖宿主生存代表疟原虫、蛔虫、血吸虫人类疾病的病原谱变化120世纪初期细菌性疾病为主导•肺结核流行•伤寒热多发•霍乱疫情频发220世纪中期抗生素发现，细菌控制改善•病毒性疾病凸显•脊髓灰质炎流行•乙型肝炎广泛传播320世纪末HIV/AIDS全球蔓延•结核病反弹•耐药菌出现•埃博拉疫情421世纪初新发再发传染病频现•SARS、MERS•禽流感、猪流感•COVID-19全球大流行病原谱的这种变化反映了人类活动、环境变化和医疗进步的综合影响，也为未来防控工作提供了重要参考传染病谱的演变表明，微生物与人类的斗争仍在继续，需要我们持续关注和应对微生物的形态结构基础细胞壁提供结构支持和保护，细菌和真菌都具有，是许多抗生素的作用靶点革兰氏阳性菌细胞壁含多层肽聚糖，革兰氏阴性菌外有脂多糖层荚膜/粘液层某些细菌外层的多糖或蛋白质结构，有助于防止吞噬作用，增强微生物的致病性肺炎球菌的荚膜是其主要毒力因子鞭毛/纤毛用于运动的细长结构，可帮助微生物向有利环境移动或附着在宿主表面沙门氏菌的鞭毛帮助其穿透肠道黏液屏障细胞膜控制物质进出的选择性屏障，由磷脂双层构成真核微生物还含有内膜系统，如内质网和高尔基体理解微生物的基本结构对认识其致病机制和药物作用靶点至关重要不同种类微生物在结构上的差异也为分类和鉴定提供了重要依据细菌的基本特征原核细胞结构革兰氏染色分类•无核膜，DNA以环状分子存在于核质区•革兰氏阳性菌细胞壁厚，染色后呈紫色•无线粒体、叶绿体等膜性细胞器•含有70S核糖体，不同于真核生物的•革兰氏阴性菌细胞壁薄，外有脂多糖层，染色后呈红色80S核糖体•细胞直径通常在

0.5-5微米之间•染色结果指导临床经验性用药选择•阳性菌常用青霉素类，阴性菌常用氨基糖苷类代谢多样性•有氧、厌氧或兼性菌•化能营养型或光能营养型•专性寄生菌无法在宿主外生长•环境适应性强，部分可形成芽孢细菌的基本特征决定了它们的生态位和致病潜能了解这些特征有助于理解细菌感染的发生和发展过程，以及抗生素的作用机制革兰氏染色是细菌学中最基础的鉴别方法之一，至今仍广泛应用于临床诊断细菌的生长与繁殖适应期细菌适应新环境，合成必要酶对数期细胞数指数增长，每20-60分钟翻倍稳定期新生与死亡平衡，数量相对稳定衰退期营养耗尽，毒素积累，大量死亡细菌通过二分裂方式繁殖，在适宜条件下可以迅速增殖一个大肠杆菌在理想环境中24小时内可以产生超过10^20个后代，这解释了为何细菌感染可在短时间内发展成严重疾病细菌的培养需要适当培养基，包括普通培养基（如肉汤、肉汁琼脂）和选择性培养基（如麦康凯琼脂）不同细菌在培养基上形成特征性菌落，如金黄色葡萄球菌形成金黄色圆形菌落，溶血性链球菌周围有透明溶血环，这些特征可用于初步鉴定常见致病细菌分类形态分类典型代表主要致病特点球菌金黄色葡萄球菌化脓性感染，产毒性休克综合征球菌肺炎链球菌肺炎，脑膜炎，中耳炎杆菌大肠杆菌泌尿系统感染，腹泻杆菌结核分枝杆菌肺结核，多器官结核螺旋菌幽门螺杆菌慢性胃炎，消化性溃疡，胃癌螺旋菌梅毒螺旋体梅毒（一期至三期）厌氧菌破伤风杆菌破伤风，产神经毒素细菌的分类方法多种多样，除形态学分类外，还可根据生化特性、基因组特征或致病性进行分类医学上常将细菌按革兰氏染色结果、需氧特性和形态特征进行综合分类，以指导临床诊断和治疗方案选择细菌致病机制定植与侵入黏附素、侵袭素帮助细菌附着并穿透组织毒素产生外毒素和内毒素直接或间接损伤宿主细胞免疫逃逸荚膜、生物膜形成，抑制吞噬和补体作用抗药性产β-内酰胺酶，改变药物靶点，增加外排细菌致病的过程通常始于定植和侵入，随后通过产生毒素和酶类破坏宿主组织以大肠杆菌为例，某些致病株能产生志贺毒素，直接损伤肠粘膜细胞，引起出血性腹泻细菌的致病机制往往是多种因素协同作用的结果理解这些机制不仅有助于疾病诊断和治疗，也为新型抗菌策略的开发提供了理论基础目前，靶向细菌毒力因子的抗毒素抗体和抑制细菌黏附的药物正在研发中病毒的基本特性结构特点生物学特性病毒是一类非细胞型微生物，由核酸（或）和蛋白质病毒是绝对的细胞内寄生物，无法独立生存和复制，必须利用宿DNA RNA外壳（衣壳）组成，有些还具有脂质包膜它们的大小极小，一主细胞的代谢系统和能量来完成自身复制它们不具备独立的蛋般在纳米之间，需要电子显微镜才能观察到白质合成系统，完全依赖宿主细胞的核糖体、和酶类20-400tRNA病毒的核酸可以是单链或双链，线性或环状，分节或不分节，这种多样性导致了病毒分类和复制方式的复杂性病毒具有严格的宿主特异性和组织嗜性，如乙型肝炎病毒主要感染肝细胞，主要感染淋巴细胞，这种特异性与病毒HIV CD4+T表面蛋白和宿主细胞受体的相互作用有关了解病毒的基本特性对理解其致病机制和发展抗病毒策略至关重要病毒的简单结构和依赖宿主的特性使得抗病毒药物的开发面临特殊挑战，因为很难在不损伤宿主细胞的情况下选择性杀灭病毒病毒复制周期穿入吸附通过内吞或膜融合进入细胞质病毒表面蛋白与宿主细胞特定受体结合脱壳和基因组释放衣壳解体，核酸进入细胞质或核内3组装和释放基因组复制和蛋白质合成形成完整病毒粒子并从宿主细胞释放利用宿主机制生产病毒组分不同类型的病毒在复制周期中有特殊环节如等逆转录病毒含有逆转录酶，能将其基因组转录为，并整合到宿主染色体中，成为潜伏HIV RNADNA感染的基础病毒复制周期的每个步骤都是潜在的抗病毒药物靶点如神经氨酸酶抑制剂（如奥司他韦）阻断流感病毒的释放过程，核苷类逆转录酶抑制剂（如齐多夫定）抑制的逆转录过程，蛋白酶抑制剂干扰病毒蛋白的成熟HIV主要人类致病病毒人类致病病毒种类繁多，根据全球流行病学数据，影响最广泛的包括流感病毒（每年导致全球约50万死亡）、乙型肝炎病毒（全球约

2.57亿慢性感染者）、HIV（约3800万感染者）、人乳头瘤病毒（感染率超过80%）以及最近的SARS-CoV-2（累计确诊超6亿例）这些病毒导致从轻微疾病到致命感染的广泛疾病谱，给全球公共卫生带来巨大挑战理解这些病毒的特性和流行趋势对制定有效防控策略至关重要病毒变异与抗原漂变10^-45突变率主要变异机制RNA病毒每核苷酸每复制周期的平均突变率，远突变、重组、重排和基因片段重组是病毒基因变高于DNA病毒和细胞生物异的主要机制20+新冠变异株自2019年以来已出现多个主要变异株，包括Alpha、Delta、Omicron等病毒变异是自然选择的结果，有利于病毒逃避宿主免疫系统的识别和攻击流感病毒通过抗原漂变（点突变）和抗原转变（基因重组）两种机制改变表面蛋白，这解释了为何流感疫苗需要每年更新SARS-CoV-2的Omicron变异株在刺突蛋白上有30多个突变，显著增强了传播力并部分逃避疫苗诱导的抗体，但同时也可能降低了病毒的致病性病毒变异监测已成为全球公共卫生体系的重要组成部分真菌的类型与形态酵母菌霉菌二型性真菌单细胞真菌，呈圆形或椭圆形，通过出芽方多细胞丝状真菌，由菌丝体和孢子构成菌能够根据环境条件（特别是温度）在酵母型式繁殖典型代表包括白色念珠菌和新型隐丝可分为营养菌丝和生殖菌丝常见的致病和丝状型之间转换的真菌组织胞浆菌和球球菌，它们能在人体温度下以酵母形式生霉菌包括曲霉菌和毛霉菌，它们主要通过空孢子菌是典型代表，在环境中呈丝状，但在存，是重要的人类致病真菌气中的孢子传播感染的人体内转变为酵母形态37°C真菌的形态特征不仅有助于分类学研究，也对临床诊断具有重要价值显微镜检查是真菌感染初步诊断的关键步骤，而形态学特征常常是判断真菌种类的第一线索真菌致病与常见疾病表浅性真菌病亚表浅性真菌病•皮肤癣菌病足癣、体癣、头癣•着色真菌病花斑癣•念珠菌病口腔鹅口疮、外阴阴道炎•皮肤黏膜深部感染•皮肤黏膜感染，一般不侵入深层组织•可影响毛囊和真皮层•全球发病率高，但严重性相对较低•治疗相对困难，易复发深部真菌病•肺部感染曲霉病、球孢子菌病•系统性感染隐球菌病、组织胞浆菌病•免疫缺陷患者常见，严重威胁生命•AIDS患者中发病率高达40%真菌感染的易感人群主要包括免疫功能低下者（如HIV感染者、器官移植患者）、长期使用广谱抗生素和糖皮质激素者、糖尿病患者以及植入医疗设备者据统计，全球每年有超过15亿人罹患真菌感染，其中侵袭性真菌病的死亡率高达30-90%诊断真菌感染通常需要结合临床表现、显微镜检查、培养和血清学检测新型分子生物学技术如PCR和高通量测序正逐渐应用于临床，提高了诊断的敏感性和特异性寄生虫概述原生动物单细胞真核生物，如疟原虫、阿米巴蠕虫类多细胞寄生虫，如蛔虫、血吸虫节肢动物包括寄生虫媒介，如蚊子、蜱寄生虫是一类能在其他生物体内或体表生活并从中获取营养的生物寄生虫与宿主的关系是典型的寄生关系，寄生虫从宿主获益而宿主受损值得注意的是，完全宿主特异性的寄生虫通常不会杀死宿主，因为宿主的死亡也意味着寄生虫的灭亡寄生虫的传播途径多种多样，包括食源性传播（如蛔虫通过摄入含虫卵的食物）、经皮肤侵入（如血吸虫通过接触含有尾蚴的水）、媒介传播（如疟原虫通过蚊子叮咬）和直接接触（如阴虱通过性接触）全球范围内，寄生虫病仍是公共卫生的重要问题，特别是在热带和亚热带地区常见人类致病寄生虫类别代表种类主要流行区域感染人数估计原生动物疟原虫撒哈拉以南非洲、东南

2.29亿亚原生动物阿米巴原虫全球（热带地区为主）5亿线虫蛔虫全球（贫困地区为主）8亿吸虫血吸虫非洲、南美、亚洲部分2亿地区绦虫猪绦虫中南美洲、非洲、亚洲5000万节肢动物疥螨全球3亿寄生虫病在全球疾病负担中占据重要位置，尤其在资源有限地区世界卫生组织数据显示，仅肠道蠕虫感染就影响了全球约15亿人口，占世界人口的24%这些感染不仅导致直接的健康问题，还与贫困、营养不良和认知发展迟缓等问题密切相关中国在寄生虫病防控方面取得了显著成就，通过大规模驱虫活动和改善卫生条件，血吸虫病、丝虫病等传统寄生虫病的流行程度大幅下降然而，随着全球化和气候变化，寄生虫病的流行模式正在改变，需要持续监测和应对寄生虫生活史与致病机制媒介内发育人体感染疟原虫在蚊子体内完成有性生殖，形成子孢蚊子叮咬时，子孢子随唾液进入人体血液子红细胞期肝内期裂殖子入侵红细胞，不断破坏红细胞并释放子孢子在肝细胞内发育为裂殖体，产生成千新的裂殖子上万的裂殖子寄生虫的致病机制多种多样，包括直接组织损伤（如阿米巴溃疡）、竞争营养（蛔虫消耗宿主营养）、毒素产生（疟原虫释放毒性代谢产物）和宿主免疫反应（血吸虫卵引起肉芽肿形成）等了解寄生虫的生活史对防控至关重要例如，疟疾防控同时针对蚊虫控制和人体治疗；血吸虫病防控需要切断水中尾蚴与人接触的途径；蛔虫病防控则强调个人卫生和粪便管理寄生虫病防控常需要综合措施，包括药物治疗、媒介控制、卫生教育和环境改善朊病毒的结构与特性结构特点疾病特点朊病毒（）是一种特殊的蛋白质感染因子，不含有核酸朊病毒引起的疾病称为传染性海绵状脑病，包括人类的克雅氏病prion它实质上是宿主体内正常朊蛋白（）的错误折叠形式（）、库鲁病，以及动物的牛海绵状脑病（疯牛病）、羊瘙PrPC CJD（）这种异常蛋白质具有传染性，能诱导正常朊蛋白痒病等这些疾病都以中枢神经系统海绵状变性为特征PrPSc转变为异常形式朊病毒病进展缓慢，潜伏期可长达数年至数十年，一旦发病则不与其他病原体不同，朊病毒极其稳定，能抵抗常规消毒方法，包可逆转，几乎致死目前尚无有效的治疗方法，只能提供100%括紫外线照射、甲醛处理和一般加热消毒它们需要在高支持性护理，减轻症状，延缓疾病进展134°C压蒸汽灭菌小时以上才能被完全灭活1朊病毒的发现挑战了传统的生物学观念，表明蛋白质本身在特定条件下可以作为传染因子这一发现为普鲁西纳（Stanley B.）赢得了年诺贝尔生理学或医学奖朊病毒研究不仅对相关疾病的防控具有意义，也为理解其他与蛋白质错误折叠相关Prusiner1997的神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）提供了重要线索朊病毒传播与危害动物感染动物通过摄入含朊病毒的饲料感染食物链传播人类食用受污染动物产品中枢神经系统累及朊病毒在脑组织蓄积致命结局导致不可逆的神经退行性改变朊病毒疾病虽然罕见但后果严重英国1986-2001年疯牛病（BSE）疫情期间，共确诊超过180,000头牛感染，并导致人类变异型克雅氏病（vCJD）的出现，截至2022年全球共报告232例vCJD病例，几乎全部死亡库鲁病是另一个著名的朊病毒疾病案例，曾在巴布亚新几内亚福雷人中流行，与丧葬仪式中食用死者脑组织的风俗有关通过禁止这一习俗，库鲁病已基本消失朊病毒疾病的防控主要依靠严格的饲料管理、屠宰检疫和食品安全监管，以及医疗器械的特殊消毒程序病原微生物侵入机体途径呼吸道消化道皮肤破损呼吸道是病原体最常见的侵入途消化道感染通常通过污染的食物完整的皮肤是抵抗微生物入侵的径飞沫和气溶胶可携带流感病或水传播常见病原体包括沙门重要屏障，但创伤、针刺伤或手毒、新冠病毒、肺炎链球菌等，氏菌、诺如病毒、霍乱弧菌等术可为病原体提供侵入通道破通过鼻腔、口腔进入呼吸系统胃酸是抵抗这些病原体的第一道伤风杆菌、金黄色葡萄球菌常通每次呼吸都可能接触数百种微生防线，但中和胃酸的食物或药物过此途径感染医院环境中，导物，但上呼吸道的黏液和纤毛清可增加感染风险儿童和老人尤管和其他侵入性设备是医院获得除机制提供了重要保护其容易受到肠道感染的影响性感染的重要因素生殖道性传播疾病如淋病、梅毒、生殖器疱疹等通过生殖道黏膜传播这些感染不仅影响生殖健康，还可能导致不孕、宫外孕和某些癌症全球每年约有

3.76亿例新发性传播感染病例，青少年和年轻人是高风险群体致病性及其影响因素病原体因素毒力、侵袭性、数量、抵抗力宿主因素免疫状态、年龄、基因、营养环境因素温度、湿度、人群密度、卫生条件病原微生物的致病性是微生物与宿主相互作用的复杂结果以流感为例，同一毒株在不同人群中可表现出截然不同的临床症状，从轻微不适到致命性肺炎研究显示，岁以上老人感染流感后发生严重并发症的风险是青壮年的倍655-10感染剂量也是决定性因素例如，志贺氏菌的感染剂量仅为个细菌，而沙门氏菌则需要个才能引起感染此外，营养不良可10-10010^5-10^6将某些感染的死亡率提高理解这些影响因素对个体化预防和治疗策略的制定至关重要近年来，基于宿主基因特征的精准医疗在感20-30%染性疾病领域的应用日益广泛微生物毒素与病理作用外毒素内毒素外毒素是细菌分泌到周围环境中的蛋白质毒素，具有高度特异性内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁中脂多糖（）的组成部分，只LPS的靶细胞和作用机制它们通常由革兰氏阳性菌产生，热不稳在细菌分解时释放它们的毒性相对较低但不特异，能引起广泛定，可被甲醛处理成为类毒素用于疫苗制备的系统性反应典型例子包括内毒素的主要作用包括白喉毒素抑制蛋白质合成，导致组织坏死激活补体系统和凝血级联反应••破伤风毒素阻断抑制性神经递质，引起肌肉痉挛诱导单核细胞和巨噬细胞释放细胞因子••肉毒毒素阻断乙酰胆碱释放，导致肌肉松弛引起发热、低血压、白细胞减少等••严重时导致内毒素休克和多器官功能衰竭•微生物毒素的病理作用机制多种多样金黄色葡萄球菌的毒性休克综合征毒素（）作为超抗原直接激活大量细胞，导致细-1TSST-1T胞因子风暴，引起高热、皮疹和多器官功能障碍目前，抗毒素抗体已用于治疗某些毒素介导的疾病，如肉毒中毒和白喉理解毒素作用机制对开发新型治疗策略具有重要意义病原体的免疫逃逸机制抗原变异结构屏障流感病毒通过抗原漂变和抗原转变不断结核分枝杆菌的脂质丰富细胞壁抵抗吞改变表面蛋白，逃避既往免疫识别噬细胞消化肺炎球菌的荚膜阻止补体HIV的基因突变率极高，单个患者体内沉积和吞噬作用疟原虫在红细胞内避可存在多个变异株非洲锥虫能通过变开免疫系统攻击，且感染红细胞表面表异表面糖蛋白（VSG）基因，产生超过达的抗原频繁变化1000种不同抗原变体免疫抑制HIV直接感染并破坏CD4+T细胞，削弱免疫系统核心麻疹病毒导致短暂但严重的免疫抑制，增加继发感染风险某些蠕虫产生免疫调节分子，诱导调节性T细胞和抑制性细胞因子产生了解病原体的免疫逃逸机制对于开发更有效的疫苗和治疗方法至关重要例如，针对高度变异的HIV和流感病毒，研究人员正在开发针对保守区域的通用疫苗对于结核病，新型疫苗策略试图增强T细胞反应，克服分枝杆菌的免疫逃避策略随着免疫学和分子生物学技术的进步，我们对病原体免疫逃逸机制的理解不断深入，这为未来针对复杂感染性疾病的创新性防控方法提供了基础人体非特异性防御物理屏障皮肤和黏膜构成防御微生物入侵的第一道防线完整的皮肤通过角质层物理阻隔病原体呼吸道黏膜的纤毛不断摆动，将吸入的微生物和颗粒向上推送至咽部，再通过咳嗽或吞咽排出体外泪液和唾液的持续分泌也能冲刷眼睛和口腔表面的微生物化学因子人体分泌多种具有抗微生物活性的化学物质胃酸（pH

1.5-

3.5）能杀灭多数摄入的微生物皮肤表面的脂肪酸和汗液中的乳酸维持酸性环境，不利于多数细菌生长溶菌酶存在于唾液、泪液和鼻腔分泌物中，能降解细菌细胞壁乳铁蛋白通过结合铁离子抑制细菌生长微生物拮抗人体正常菌群占据生态位，阻止病原体定植肠道菌群产生短链脂肪酸和细菌素，抑制病原菌生长阴道乳酸菌维持酸性环境，防止致病菌繁殖皮肤共生菌分泌抗菌肽，抑制金黄色葡萄球菌等病原菌非特异性防御机制是人体抵抗感染的基础屏障，在病原体接触初期就能发挥作用，无需预先接触或识别特定病原体研究表明，维持这些屏障的完整性对预防感染至关重要例如，使用抗生素后肠道菌群失调可增加艰难梭菌感染风险；皮肤屏障功能受损是特应性皮炎患者反复感染的主要原因免疫系统基础先天免疫适应性免疫先天免疫是与生俱来的防御机制，提供快速但非特异性的反应适应性免疫是后天获得的，具有高度特异性和记忆性主要组成其主要组成包括包括物理化学屏障皮肤、黏膜、体液中的抗菌物质淋巴细胞辅助细胞、细胞毒性细胞••T CD4+T CD8+T吞噬细胞中性粒细胞、巨噬细胞淋巴细胞产生抗体••B自然杀伤细胞对抗病毒感染和肿瘤细胞抗原呈递细胞树突状细胞、巨噬细胞••补体系统促进吞噬、直接裂解病原体抗体（免疫球蛋白）特异性结合抗原••细胞因子调节免疫反应的信号分子记忆细胞负责免疫记忆••先天免疫反应迅速（分钟到小时），通过模式识别受体识别病原适应性免疫反应较慢（数天到数周），但对特定病原体产生强效相关分子模式，但不产生免疫记忆反应，并在再次接触同一病原体时迅速激活（免疫记忆）先天免疫和适应性免疫不是独立工作的，而是紧密协作的综合系统先天免疫的激活往往是启动适应性免疫反应的必要条件，适应性免疫则通过细胞因子和抗体增强先天免疫功能这种协同作用使免疫系统能够有效应对多种病原微生物的挑战抗体与免疫应答抗原识别B细胞表面免疫球蛋白识别抗原，T细胞识别抗原呈递细胞提供的抗原肽-MHC复合物细胞活化B细胞和T细胞被激活，辅助T细胞分泌细胞因子促进B细胞分化克隆增殖识别特定抗原的B细胞和T细胞快速分裂，产生大量克隆子代抗体产生活化的B细胞分化为浆细胞，分泌大量特异性抗体免疫记忆形成部分激活的B细胞和T细胞分化为长寿命记忆细胞抗体（免疫球蛋白）是B细胞产生的Y形糖蛋白，具有识别和中和病原体的能力人类有五类主要抗体IgG（血清中最丰富，能穿过胎盘）、IgM（最早出现的抗体，效价高）、IgA（黏膜表面优势抗体）、IgE（与过敏和寄生虫防御相关）和IgD（B细胞表面抗体）抗体通过多种机制发挥保护作用中和毒素和病毒、标记病原体促进吞噬（调理作用）、激活补体系统和依赖性细胞毒作用特定感染后产生的抗体水平通常在2-3周达到峰值，之后逐渐下降，但记忆B细胞可在再次接触相同抗原时迅速产生强大的二次应答炎症反应与抗感染炎症介质释放感染启动释放细胞因子、趋化因子和前列腺素等病原体入侵，被组织中巨噬细胞识别血管反应血管扩张、通透性增加，引起红肿热痛清除与修复白细胞浸润吞噬清除病原体，启动组织修复过程中性粒细胞、单核细胞迁移至感染部位急性炎症是人体对感染和组织损伤的保护性反应，旨在清除有害刺激并启动修复过程经典的炎症表现包括红斑（血管扩张）、肿胀（血管通透性增加）、热感（局部血流增加）、疼痛（炎症介质刺激神经末梢）和功能障碍过度或持续的炎症反应也可能导致组织损伤，如脓肿形成、瘢痕组织和慢性炎症性疾病研究表明，许多严重感染的并发症实际上是由失控的炎症反应引起的，例如脓毒症和急性呼吸窘迫综合征因此，感染治疗有时需要同时控制炎症反应，如使用皮质类固醇治疗某些细菌性脑膜炎和重症肺炎免疫缺陷与易感性预防接种的原理灭活疫苗•使用化学或物理方法杀死的完整病原体•安全性高，不引起疾病•免疫原性相对较弱，常需多次接种•例如脊髓灰质炎灭活疫苗、甲肝疫苗减毒活疫苗•使用弱毒株，能在体内有限复制•模拟自然感染，诱导强烈免疫应答•少数可能引起疫苗相关疾病•例如麻疹-腮腺炎-风疹疫苗、卡介苗亚单位疫苗•仅含病原体特定抗原组分•安全性极高，几乎无副作用•常需佐剂增强免疫原性•例如流感亚单位疫苗、乙肝疫苗新型疫苗•DNA疫苗、mRNA疫苗•病毒载体疫苗•合成肽疫苗•例如新冠mRNA疫苗、埃博拉腺病毒载体疫苗预防接种是通过接种疫苗诱导机体产生针对特定病原体的免疫力，从而预防感染或减轻疾病严重程度疫苗的保护作用不仅体现在个体水平，当人群免疫覆盖率足够高时（通常需要达到80-95%），还能形成群体免疫，保护那些未接种或免疫功能低下的个体常用疫苗举例90%86%全球脊灰疫苗覆盖率麻疹疫苗全球覆盖率使全球脊髓灰质炎病例从1988年的35万例降至自2000年以来，已预防2360万例麻疹死亡2021年的6例75%中国乙肝疫苗覆盖率使5岁以下儿童乙肝病毒感染率从1992年的

9.7%降至2019年的

0.32%BCG疫苗（卡介苗）是全球使用最广泛的疫苗之一，用于预防结核病，尤其对儿童结核性脑膜炎和粟粒性结核有显著保护效果在结核病高发地区，新生儿常规接种卡介苗能将严重结核病风险降低约70%季节性流感疫苗需要每年接种，因为流感病毒不断变异根据世卫组织数据，流感疫苗每年可预防全球约300-500万例重症病例和29-65万例死亡尽管全球疫苗覆盖率显著提高，但由于经济、文化和教育等因素，疫苗接种在不同地区和人群中仍存在显著差异提高疫苗可及性和接受度是全球公共卫生的持续挑战病原微生物体外灭活策略灭活方法适用对象作用原理常见应用场景75%酒精多数细菌、部分病变性蛋白质、破坏膜皮肤消毒、小物表面毒、真菌结构含氯消毒剂广谱杀微生物氧化作用破坏蛋白质环境物表、污水处理紫外线细菌、病毒损伤DNA/RNA空气、表面消毒高压蒸汽所有微生物（含芽孢）高温变性蛋白质医疗器械灭菌乙醛广谱，含芽孢和朊病交联蛋白质内窥镜等热敏设备毒碘伏多数细菌、病毒、真氧化蛋白质和核酸皮肤黏膜消毒菌有效的消毒灭菌是控制感染的重要措施不同消毒剂对不同微生物的灭活效果差异显著例如，酒精对亲脂性病毒（如流感、冠状病毒）效果好，但对非亲脂性病毒（如诺如病毒、脊髓灰质炎病毒）效果有限氯己定对革兰阳性菌效果优于革兰阴性菌，但几乎不能灭活结核分枝杆菌和细菌芽孢微生物的抵抗力从低到高依次为亲脂性病毒革兰阳性菌革兰阴性菌真菌非亲脂性病毒分枝杆菌细菌芽孢朊病毒选择适当的消毒灭菌方法应考虑微生物类型、物品特性、安全性和经济性等因素医院感染防控措施手卫生五个洗手时机接触患者前后、清洁操作前、接触体液后、接触患者周围环境后标准预防适用于所有患者的基本防护措施，包括个人防护装备使用隔离措施根据传播途径采取接触、飞沫或空气隔离环境消毒定期清洁消毒患者周围环境和高频接触表面医院感染是指患者在医院内获得的感染，也称为医疗相关感染据世卫组织数据，全球约7-10%的住院患者会罹患至少一种医院感染，发展中国家比例更高，可达15-20%常见的医院感染包括导管相关血流感染、手术部位感染、呼吸机相关肺炎和导尿管相关尿路感染手卫生是预防医院感染最简单有效的措施研究表明，提高手卫生依从性可将医院感染率降低30-50%医务人员应按照世卫组织推荐的六步洗手法正确执行手卫生，使用肥皂和流动水洗手或使用速干手消毒剂此外，合理使用抗生素、加强医院环境管理、规范侵入性操作、对医务人员进行持续培训等综合措施对防控医院感染至关重要抗生素简介细胞壁合成抑制剂青霉素、头孢菌素、万古霉素核酸合成抑制剂2喹诺酮类、利福平蛋白质合成抑制剂大环内酯类、氨基糖苷类、四环素代谢途径抑制剂磺胺类、甲氧苄啶细胞膜功能破坏剂多黏菌素、两性霉素B抗生素是能干扰微生物生长和繁殖的化学物质，主要用于治疗细菌感染它们根据杀菌或抑菌作用、抗菌谱范围（广谱或窄谱）、来源（天然、半合成或合成）以及作用机制进行分类抗生素的合理使用原则包括确认细菌感染后使用；尽可能进行病原学检测和药敏试验；选择窄谱而非广谱抗生素；考虑药物的组织渗透性、副作用和成本；严格按照推荐剂量和疗程用药；定期评估治疗效果并及时调整方案违反这些原则可能导致治疗失败、不良反应增加和耐药性发展抗病毒药物病毒吸附和进入抑制剂病毒复制酶抑制剂免疫调节剂阻止病毒与宿主细胞受体结合干扰病毒基因组复制过程如增强宿主抗病毒免疫反应如或阻断膜融合过程如恩夫韦阿昔洛韦抑制疱疹病毒DNA聚干扰素α用于治疗慢性乙型肝炎韦（用于HIV感染）阻断病毒与合酶；洛匹那韦抑制HIV蛋白和丙型肝炎，通过诱导抗病毒CCR5受体的结合；奥司他韦抑酶；利巴韦林可抑制多种RNA蛋白表达、增强免疫细胞活性制流感病毒表面神经氨酸酶，病毒的复制核苷/核苷酸类似和直接抑制病毒复制等多种机防止病毒释放和传播物（如齐多夫定、阿德福韦）制发挥作用可掺入病毒DNA/RNA链导致链终止联合疗法HIV治疗的鸡尾酒疗法结合多种机制抗病毒药物，如核苷类逆转录酶抑制剂、非核苷类逆转录酶抑制剂、蛋白酶抑制剂和整合酶抑制剂，显著提高了AIDS患者的长期生存率与抗生素相比，抗病毒药物开发面临更大挑战，因为病毒利用宿主细胞机制复制，很难找到特异性靶向病毒而对宿主细胞影响小的靶点近年来，对病毒生活周期理解的深入和药物设计技术的进步，促使抗病毒药物研发取得重要突破抗真菌与抗寄生虫药物主要抗真菌药物主要抗寄生虫药物抗真菌药物根据作用机制可分为几类抗寄生虫药物种类繁多，针对不同类型寄生虫•多烯类（如两性霉素B、制霉菌素）与真菌细胞膜中的麦角固醇结•抗疟药氯喹、青蒿素类、乙胺嘧啶等合，形成跨膜孔道，导致细胞内容物渗漏抗阿米巴药甲硝唑、替硝唑等•唑类（如氟康唑、伊曲康唑）抑制麦角固醇合成中的关键酶，干扰•抗蠕虫药阿苯达唑（线虫）、吡喹酮（血吸虫）、氯硝柳胺（绦虫）•细胞膜形成抗利什曼原虫药两性霉素、葡萄糖酸锑钠•B烯丙胺类（如特比萘芬）也抑制麦角固醇合成，但作用靶点不同于•许多抗寄生虫药作用于寄生虫特有的代谢途径或结构例如，青蒿素通过唑类产生自由基攻击疟原虫，而阿苯达唑通过与蠕虫微管蛋白结合干扰其细β-棘白菌素类（如卡泊芬净）抑制细胞壁葡聚糖合成•β-1,3-胞骨架功能不同抗真菌药物适用于不同类型的真菌感染例如，氟康唑对念珠菌效果好但对曲霉菌无效；而伏立康唑和泊沙康唑对曲霉菌有良好活性抗真菌和抗寄生虫药物面临的主要挑战包括毒性（由于真核寄生虫与人体细胞相似）、耐药性发展（如耐氟康唑念珠菌的增加）和有限的药物选择此外，许多抗寄生虫药开发动力不足，因为受影响人群主要集中在经济欠发达地区世界卫生组织的被忽视热带病药物捐赠项目旨在改善这一状况，通过药企捐赠和国际合作提高抗寄生虫药物的可及性抗微生物药物耐药性现状抗生素滥用与防控70%50%30%畜牧业用量不当处方率自行用药比例全球抗生素产量中约70%用于畜牧业，主要用于生全球约50%的抗生素处方不适当或不必要，尤其是发展中国家约30%的抗生素使用来自非处方自行购长促进和疾病预防病毒感染和非特异性发热买，缺乏专业指导抗生素滥用的后果严重，不仅加速耐药性发展，还会导致个体不良反应（如过敏、肝肾损伤）、菌群失调（如艰难梭菌感染）和医疗资源浪费根据研究，中国是抗生素使用大国，人均抗生素消费量约为全球平均水平的5倍，住院患者抗生素使用率近70%，远高于世界卫生组织30%的建议标准为应对抗生素滥用，各国采取了多项措施建立抗生素管理项目，限制特定抗生素使用；实施分级管理，对广谱和新型抗生素设置更严格审批流程；强化监测系统，追踪抗生素使用情况和耐药趋势；加强公众教育，提高对合理用药的认识；推动研发新型抗生素和替代治疗方法中国自2011年起实施抗生素专项整治，取得了明显成效，但挑战仍然存在新发传染病及病原体2014-2016埃博拉病毒西非爆发，11,325人死亡病毒来源于蝙蝠，通过丛林猎物传播2015-2016寨卡病毒美洲大流行，导致数千例小头畸形通过蚊媒传播，发现可性传播2019-至今新冠病毒全球大流行，超过600万人死亡，多种变异株出现持续威胁禽流感H5N

1、H7N9等毒株持续监测中，存在大流行潜力新发传染病是指新出现的传染病或在新地区出现的已知传染病，也包括重新流行的已知疾病导致新发传染病的因素复杂多样，包括气候变化、森林砍伐、野生动物贸易、全球旅行和贸易增加、人口密度上升以及抗微生物药物耐药性等新型病原体的快速鉴定对疫情控制至关重要宏基因组学测序（mNGS）等新技术可在不依赖培养的情况下直接从临床样本中检测病原体基因组，显著缩短了新病原体的发现时间例如，新冠病毒SARS-CoV-2的基因组测序仅用一周时间完成，为诊断试剂和疫苗开发奠定了基础全球病原监测网络的建立对及早发现和应对新发传染病具有重要意义生物安全与新发威胁生物安全一级（BSL-1）•适用于已知无致病性微生物•标准微生物实验室•无特殊防护要求•例如大肠杆菌K12株生物安全二级（BSL-2）•适用于中等危害性病原体•需要通风柜和个人防护•实验室需可锁闭•例如沙门氏菌、流感病毒生物安全三级（BSL-3）•适用于经气溶胶传播的致病微生物•负压环境，HEPA过滤•双层门锁，全套防护装备•例如结核分枝杆菌、SARS-CoV-2生物安全四级（BSL-4）•适用于致命且无疫苗或治疗的病原体•完全隔离，正压防护服•严格的进出程序•例如埃博拉病毒、马尔堡病毒生物安全是保护实验室工作人员、环境和公众免受潜在传染性材料危害的重要学科除实验室生物安全外，食品安全也是生物安全的重要组成部分食源性病原体如非洲猪瘟病毒、单增李斯特菌和沙门氏菌每年导致全球约6亿人患病，42万人死亡新发生物威胁不仅来自自然界，还可能来自生物恐怖主义或实验室事故合成生物学和基因编辑技术的发展带来了新的安全考量国际社会通过《生物武器公约》等机制规范相关研究和应用中国已建立了完善的生物安全法律法规体系，2020年颁布的《生物安全法》是我国生物安全领域的基础性法律，为应对各类生物安全风险提供了法律保障全球重大流行病回顾21世纪已经见证了两次由冠状病毒引起的重大流行病2002-2003年的SARS疫情始于中国广东，最终波及29个国家和地区，累计报告8,096例病例，774人死亡，病死率约

9.6%该疫情通过及时发现和严格隔离措施在短期内得到有效控制相比之下，2019年底开始的COVID-19大流行影响更为深远截至2022年底，全球累计确诊病例超6亿，死亡病例超650万新冠病毒的高传染性（尤其是变异株）、无症状传播特性和全球化背景使其迅速发展为百年来最严重的大流行各国采取了从社交距离、口罩令到全面封锁的一系列措施，最终通过疫苗接种取得显著进展这两次疫情都凸显了早期预警系统、国际合作和公共卫生应急能力的重要性微生物与人类共存概念皮肤菌群肠道菌群根据皮肤部位不同有多种微生物，帮助抵抗病原菌超过1000种细菌，参与食物消化、产生维生素、调节免疫呼吸道菌群鼻腔、咽部和肺部特有微生态，影响呼吸道健康口腔菌群超过700种微生物，参与初步消化和保护口腔生殖道菌群乳酸杆菌维持阴道酸性环境，抑制病原体生长微生物组是生活在人体内外的所有微生物群落的总称，包括细菌、病毒、真菌和寄生虫人体微生物细胞总数约为人体细胞数的

1.3倍，总基因数量超过人类基因组的100倍这些微生物大多与人类和平共处，甚至提供多种益处菌群与健康的关系日益受到重视研究表明，肠道菌群失调与肥胖、糖尿病、炎症性肠病、过敏性疾病甚至神经精神疾病有关微生物组科学正从观察性研究走向干预性研究，如粪菌移植已成功用于治疗难辨梭菌感染；益生菌和益生元可调节菌群平衡；个性化微生物组分析可能成为精准医疗的重要组成部分理解人类与微生物的共生关系正改变我们对健康和疾病的传统认知微生物防控中的社会参与多部门协作社区组织动员建立医疗卫生、教育、公安、农业、市场监管等部健康教育普及培训社区卫生工作者和志愿者，建立社区监测网络门的协作机制，形成防控合力中国一老一小健提高公众对传染病防控知识的认识是基础环节通和应急响应机制上海的健康楼长模式将防控责康保护计划整合多部门资源，针对学校和养老机构过学校教育、社区讲座、媒体宣传和社交平台等多任细化到每栋楼宇，在疫情期间发挥了重要作用开展针对性防控，效果显著国际组织如世卫组渠道传播科学防控知识，打破误区和迷思北京社区参与式防控在控制疟疾、结核病等地方性疾病织、联合国儿童基金会等也与各国政府密切合作，健康大讲堂项目每年覆盖超过50万居民，显著提中也取得了显著成效提供技术支持和资源高了社区居民的健康素养社会参与是有效微生物防控的关键要素研究表明，社区主导的干预措施比单纯依靠专业医疗机构更具可持续性和成本效益在埃博拉疫情中，西非国家通过动员社区领袖和传统习俗改变，成功控制了疫情蔓延COVID-19大流行中，韩国和新加坡等国家的高度社会参与和配合是其成功抗疫的重要因素基因工程与新型疫苗疫苗腺病毒载体疫苗mRNA疫苗是将编码特定病原体抗原的信使包裹在脂质纳腺病毒载体疫苗使用基因修饰的腺病毒作为载体，携带目标病原mRNA RNA米颗粒中，注射后在人体细胞内直接合成抗原蛋白，诱导免疫反体的基因进入人体细胞这些疫苗的主要特点包括应与传统疫苗相比，疫苗具有以下优势mRNA诱导强烈的细胞应答•T开发速度快，可迅速应对新发病原体•单剂量即可产生持久免疫•无需处理活病原体，生产安全性高•室温稳定性好，适合资源有限地区•诱导细胞免疫和体液免疫双重保护•可能受到预存腺病毒抗体影响•易于修改序列应对变异株•阿斯利康和康希诺生物的腺病毒载体疫苗有效率为COVID-19辉瑞和莫德纳的疫苗在临床试验中显示，强生疫苗则采用单剂量策略，在全球疫苗可及性方面COVID-19mRNA90%65-75%以上的有效性，开创了疫苗技术的新纪元发挥了重要作用基因工程疫苗的成功为更多疾病的预防开辟了新途径目前，疫苗平台正拓展至流感、、和疟疾等领域，腺病毒载体mRNA RSVHIV技术已成功用于埃博拉疫苗然而，这些新技术仍面临长期安全性评估、生产成本和全球分配不均等挑战未来技术趋势与展望人工智能辅助病原组学AI算法优化疾病预测模型和治疗方案选择整合高通量测序与生物信息学，实现病原体全谱1检测移动健康技术智能设备实时监测生理参数，及早发现感染征兆5靶向治疗新方向纳米药物和噬菌体疗法为耐药感染提供新选择快速诊断创新即时检测技术缩短诊断时间从天到分钟未来微生物防控将更加精准、快速和个性化病原组学通过单次测序可同时检测多种病原体，已在不明原因发热和脑炎等疑难感染性疾病诊断中显示出优势中国科学家开发的宏基因组学测序平台在2019年成功识别出新冠病毒，证明了该技术在新发传染病监测中的重要价值人工智能在感染性疾病领域的应用方兴未艾研究表明，AI模型在预测败血症、肺炎、结核病等疾病的发生和转归方面准确率达80-90%美国麻省理工学院研发的AI系统能从细菌基因组数据预测抗生素敏感性，准确率超过95%，有望解决耐药性检测耗时的难题此外，合成生物学、基因编辑和免疫工程等前沿技术也将为微生物防控带来革命性变化典型病例分享病例简介65岁男性，糖尿病病史10年，发热、咳嗽3天，呼吸困难1天入院体温

39.2°C，呼吸30次/分，血氧饱和度88%胸部CT显示双肺多发斑片状阴影诊断过程血常规示白细胞

16.5×10^9/L，中性粒细胞比例90%降钙素原

2.6ng/mL血培养送检，同时行支气管镜检查并留取肺泡灌洗液血培养48小时示肺炎克雷伯菌，药敏治疗方案提示对碳青霉烯类耐药确诊为碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（CRE）所致重症肺炎根据药敏结果，使用多黏菌素B联合替加环素、磷霉素治疗同时给予无创呼吸机支持，控制血糖，纠正电解病情转归质紊乱治疗10天后，患者体温正常，炎症指标明显下降，复查胸部CT示肺部病变明显吸收共治疗21天，患者临床痊愈出院出院后定期随访，无复发本例为碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌导致的重症肺炎，代表了当前临床面临的耐药感染挑战该病例的成功救治依赖于快速精准的病原学诊断、合理的联合用药策略和综合支持治疗值得注意的是，患者的糖尿病史是其发生耐药菌感染的重要危险因素，强调了慢性基础疾病管理在感染防控中的重要性学习重点与考点提示核心概念掌握重点理解各类病原微生物的基本特性、生活史和致病机制，尤其关注细菌与病毒的结构差异、繁殖方式和分类系统考试常以选择题形式考查这部分内容，注意概念的准确性和完整性机制性理解深入把握微生物致病机制和宿主防御系统，包括毒素作用、免疫逃逸、抗原抗体反应等此类内容经常以案例分析题出现，需要综合运用知识解释疾病发生发展的机制防治措施应用熟悉各类抗微生物药物的作用机制、适应症和合理使用原则，掌握疫苗的分类和免疫原理实践性考题常考查具体临床情境下的防控决策，需结合流行病学知识综合分析典型疾病特征重点掌握常见传染病的病原特点、流行特征、临床表现和防控策略案例分析是考查此部分内容的常用形式，需要对典型病例的诊断思路和治疗原则有清晰认识学习微生物学应注重三个结合理论与实践结合，掌握基础显微镜检查和培养技术；临床与预防结合，理解从个体到群体的防控策略；传统与现代技术结合，关注分子生物学和免疫学新进展在微生物学中的应用考试复习建议采用多维度学习法制作思维导图梳理知识体系；通过习题强化记忆；组织小组讨论分析典型案例；利用在线资源查看微生物形态和感染过程的动态图像，加深直观理解疑难与前沿问题讨论病毒溯源争议超级耐药菌威胁新发病毒的起源研究既有科学意义也常引发政治争议全病程泛耐药（）细菌感染正成为全球性威胁世界卫生组织SARS-PDR的溯源工作至今仍面临挑战，自然起源说和实验室泄漏说抗微生物药物耐药性专家委员会主任霍尔格表示我们可能正进CoV-2各有支持者中国科学院病毒研究所石正丽教授指出病毒溯源入后抗生素时代，如不采取行动，将面临灾难性后果是一项复杂的科学工作，需要国际科学家基于证据开展合作研究，近年来，从印度、美国和中国均有报道发现对几乎所有已知抗生素而非政治化耐药的超级细菌耐药机制呈现多样化，包括产超广谱内酰胺β-自然历史研究显示，多种冠状病毒在蝙蝠中广泛存在，并有向人类酶、碳青霉烯酶，以及基因介导的多黏菌素耐药北京大学mcr-1传播的潜力然而，中间宿主和具体传播链仍需进一步确认美国第一医院抗生素研究所王辉教授指出建立抗生素管理体系和开国立卫生研究院前主任柯林斯认为需要透明、合作的国际调查发创新抗菌药物同样重要，需要医疗机构、制药企业和政府部门共来解答这一问题同努力另一前沿问题是微生物组研究与健康的关系哈佛大学医学院布列特教授研究表明肠道菌群可能是连接环境因素和人类疾病的缺失环节近期研究发现肠道菌群与自闭症、帕金森病等神经系统疾病存在关联，开启了微生物肠脑轴研究的新领域中国科学院微生物研--究所赵立平院士团队通过菌群移植成功改善了代谢综合征模型动物的症状，为微生物组治疗提供了新思路课程小结与展望全球合作跨国协作监测和应对微生物威胁科技创新持续研发新型诊断、预防和治疗手段社会参与提高公众意识和健康素养，共同防控通过本课程的学习，我们系统了解了病原微生物的基本特性、致病机制以及人体的防御系统，深入探讨了各类抗微生物药物的应用原则和耐药性挑战，并关注了全球重大传染病的防控经验微生物学知识不仅是医学专业的基础，也与我们的日常生活和全球公共卫生紧密相连展望未来，微生物防治将更加注重一体化健康理念，认识到人类健康、动物健康和环境健康的密不可分关系精准医疗时代的微生物学将结合基因组学、蛋白组学和代谢组学等多组学技术，实现个体化的感染诊断和治疗面对微生物带来的持续挑战，我们需要保持科学探索的热情、人道主义的关怀和全球合作的精神期待各位在微生物这个微小而奇妙的世界中继续探索，为人类健康事业贡献力量！。