导图社区 医学-病原感染机制_backup_282260
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医学-病原感染机制_backup_282260
这是一篇关于病原感染机制_backup_282260的思维导图，介绍详细，描述全面，希望对感兴趣的小伙伴有所帮助！
编辑于2023-11-27 23:07:53- 病原感染机制
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金黄色葡萄球菌
抗原
免疫原性：指抗原刺激免疫系统产生特异性免疫应答的能力。 免疫反应性：指抗原与买内衣应答产物发生特异性结合的能力。
运输抗原的途径：1.大多数组织来源的抗原通过输入淋巴管进入淋巴结，然后流入淋巴结的被膜下窦，小分子可溶性抗原可通过被膜下窦和下层滤泡之间阿导管到达B细胞区。2.被膜下窦
免疫系统
淋巴细胞再循环和淋巴细胞归巢：淋巴细胞再循环使定居在外周的淋巴细胞由输出淋巴管进入胸导管，进入血液循环，到达淋巴结后穿越高内皮细胞小静脉，重新分布于外周免疫器官或组织的反复循环过程。淋巴细胞再循环使淋巴细胞有更多机会与抗原和APC接触，启动适应性免疫应答。
固有免疫（非特异性免疫）
过程
解剖屏障：皮肤是一个巨大的物理屏障，大多数病原体无法侵入完整皮肤，皮肤的pH值也是微酸性的，可以延缓病原微生物的生长。
黏膜免疫：黏膜上皮细胞是先天免疫系统不可或缺的一部分，参与对病原体的反应，同时能够将抗原传递给免疫细胞。上皮细胞能够阻止直径较大的抗原物质进入。黏膜免疫会影响各种环境和免疫信号，从而改变黏膜屏障的功能。
急性炎症反应：病原体通常通过黏膜或上皮组织进入人体，急性炎症反应通常是对这种抗原入侵的第一反应，是固有免疫系统对外界抗原入侵的阻断反应。 受到破坏的上皮屏障中的血管内皮细胞活化，释放细胞因子和其他炎症介质，诱导内皮细胞表达选择素等黏附分子，介导吞噬细胞渗出。中性粒细胞是第一个与发生炎症反应的内皮细胞结合并向组织中渗出的细胞，在感染6h内达到高峰。随后，渗出的中性粒细胞释放介质，单核细胞、巨噬细胞以及嗜酸性粒细胞受到趋化，在5~6小时后浸润至炎性部位。内皮细胞受损后，产生急性炎症反应。
特点：白细胞、血浆蛋白和从血液中提取的液体在感染或损伤的血管外组织部位积聚。白细胞和血浆蛋白通常在血液中循环，并被招募到感染和损伤部位执行各种效应器功能，杀死微生物并修复组织损伤。从血液中招募到急性炎症部位的最丰富的白细胞是中性粒细胞，进入炎症部位的重要血浆蛋白包括补体蛋白、抗体和急性期反应物。这些血源性成分向炎症部位的集聚依赖于受感染或受损组织中血管的可逆变化，所有这些变化都是由细胞因子等介质诱导的。
细胞因子：由活化细胞分泌的，具有高活性、多功能的小分子物质，主要介导和调节免疫应答及炎症作用。
温度：当金黄色葡萄球菌感染伤口发生炎症反应后，细胞因子可能会系统性地改变下丘脑的温度设定点，从而导致机体发炎。
黏附分子：（白细胞和血浆蛋白从血液中被募集到感染和组织损伤部位是炎症反应的主要过程）。白细胞的归巢和募集需要白细胞暂时黏附到血管内皮层，这一过程由白细胞和血管内皮细胞表面的一系列促进细胞间黏附作用的分子所介导，这一系列分子称为黏附分子。
识别特点：PAMP和DAMP。 PAMP可以识别病原体相关分子模式，包括微生物的结构成分或相应的产物，这些成分和产物通常是微生物生存所必须的，但在哺乳动物体内不表达。1.微生物特有的核酸。2.微生物中存在的特征蛋白，如细菌蛋白质中的N-甲酰蛋氨酸。3.革兰氏阴性菌中的脂多糖、革兰氏阳性菌中的脂磷壁酸、甘露糖残基等。 DAMP是由死亡或受损细胞释放的损伤相关分子模式，是损伤或死亡细胞所特有的，正常机体细胞不存在的结构成分。细胞凋亡不会释放。能增强机体对感染的固有免疫反应。 固有免疫系统可以识别被金黄色葡萄球菌特有的分子模式和其所感染的死亡或受损细胞。
适应性免疫（特异性免疫）
细胞因子
抗体（B淋巴细胞）
抗体：介导体液免疫应答的重要效应分子，是B淋巴细胞在有效抗原刺激下增殖分化为浆细胞后所分泌的，能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。
免疫球蛋白Ig：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。 抗体是免疫球蛋白，但反正不成立。
结构：基本结构为两条完全相同的、相对分子质量较大的重链（H链）和两条完全相同的、相对分子质量较小的轻链（L链），重链与轻链间由链间二硫键相连呈对称的”Y“型结构。 重链根据恒定区免疫原性的差异，可分为五类，分别参与五类免疫球蛋白的组成。轻链根据免疫原性的不同，可分为两类。 可变区中序列变化最为剧烈的部位称为高变区，VH和VL的高变区共同组成抗原结合部位，决定着抗体的特异性，负责识别和结合抗原。该区域形成与抗原表位互补的空间构象，又称为互补决定区。高变区也是该Ig的独特型或独特型抗原决定簇。高变区之外区域的氨基酸序列相对保守，称为”骨架区“，可以稳定互补决定区的构型，以利于互补决定区与抗原表位结合。恒定区，同一种属的个体针对不同抗原所产生的同一类抗体，尽管V区各异，但C区氨基酸序列相对恒定，免疫原性相同。 铰链区：利于两臂结合两个抗原表位 J链：在H链羧基端将Ig单体连接成为二聚体或多聚体。 分泌片SP：由黏膜上皮细胞合成和分泌，通过共价键与二聚体IgA的CH2结合，使其成为分泌型IgA。sIgA分泌到黏膜表面后，发挥黏膜免疫作用。SP可覆盖铰链区，保护其免受蛋白水解酶的水解作用。 木瓜水解酶：可在重链铰链区链间二硫键的氨基端水解抗体，形成2个完全相同的单价抗原结合片段和1个可结晶片段。 胃蛋白酶：
抗原特性：免疫原性是指抗原刺激免疫系统产生特异性免疫应答的能力，免疫反应性是指抗原与免疫应答产物发生特异性结合的能力。
多样性：同种型、同种异型和独特型。
生物学活性：1.特异性结合抗原，抗体具有中和毒素、阻断病原体入侵的功能，即中和作用，但它本身不能溶解或杀伤带有抗原的靶细胞，需要补体或吞噬细胞等发挥效应，以清除抗原或病理损伤。2.激活补体。3.调理作用：指结合颗粒性抗原的抗体通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合，促使巨噬细胞活化，增强其吞噬杀伤能力，且抗体的”搭桥“使颗粒性抗原被锚定于吞噬细胞表面，更易被吞噬。4.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用ADCC：指IgG与靶细胞抗原结合后，其Fc段可与NK细胞、巨噬细胞、单核细胞等效应细胞的FcgR结合，促使细胞毒颗粒释放，致靶细胞溶解。5.介导I型超敏反应。
五类抗体的特点和功能
B淋巴细胞
B细胞的发育成熟：祖B细胞此期Ig重链基因开始重排，轻链基因尚未开始重排，开始表达Igα和Igβ。 前B细胞开始表达一种替代轻链，与μ链结合组成前B细胞受体，这是前B细胞的表面标志，可促进B细胞的增殖。 前B细胞继续发育，完成Ig轻链基因重排，形成mIgM表达与细胞表面。mIgM与Igα/Igβ异二聚体组成的B细胞抗原受体复合体是未成熟B细胞的表面标志。未成熟B细胞经过阴性选择，继续发育为成熟B细胞。 mIgM和mIgD分子同时表达是成熟B细胞的表面标志，这两种mIg的可变区完全相同。
阴性选择（清除）：阴性选择发生在未成熟B细胞阶段，若其表达的mIgM能与骨髓基质细胞表面的多价自身抗原结合，则可引起mIgM交联，导致未成熟B细胞凋亡，即为克隆清除；若其与单价的可溶性自身抗原结合，则引起mIgM表达下调，这些细胞虽然可以进入外周免疫器官，但对抗原刺激不应答，称为克隆无能。此外，一些识别自身抗原的未成熟B细胞可通过受体编辑改变其B细胞抗原受体的特异性。
Ig基因重排
过程 重链基因重排：一个重链的D基因片段与一个J基因片段结合，两者之间的间隔序列被切除，形成DJ片段。接着，一个V基因片段与一个已重排的DJ片段结合，形成的VDJ即为功能性的V基因，编码Ig分子重链的可变区。进一步翻译。 重链基因重排完成后，轻链基因开始重排。 轻链基因重排：通常是IGK基因先开始重排，如果失败，则IGL基因接着重排，但这种次序不是绝对的。V基因片段直接与J基因片段重组，形成编码Ig分子轻链可变区的V基因。随后，该V基因与轻链基因的C基因片段进行重组，形成编码轻链的mRNA，进一步翻译为Ig分子的轻链。
排斥：通过等位基因排斥和同种型排斥等基质保证B细胞克隆的单一特异性以及只表达一种Ig型的轻链。
Ig类别的转换：成熟B细胞的类别转换是Ig基因的第二次基因重排，又称同种型转换。指一个Ig分子的可变区不变，其重链类型发生改变。经过类别转换的B细胞才能分化为产生IgG、IgA或IgE型抗体的浆细胞和记忆B细胞。
Ig多样性产生的机制：1.组合多样性。2.连接多样性。3.受体编辑。4.体细胞高频突变。
B淋巴细胞的活化 特异性抗原信号是B细胞活化的第一信号，共受体复合体可增强第一信号。第一信号可上调B细胞中MHCⅡ类分子和协同刺激分子B7的表达，增强B细胞激活Th细胞的能力。 共刺激信号是B细胞活化的第二信号。活化的Th细胞可诱导性表达CD40L，CD40L与B细胞表面的CD40相互作用，为B细胞活化提供最强的第二信号。 如果缺失第二信号，则B细胞不但不能被第一信号活化，反而会进入失能状态。 细胞因子促进B细胞的活化。 T细胞核B细胞相互作用：特异性的B细胞和T细胞必须相互接触出才能产生强的抗体应答。特异性T细胞和B细胞必须通过特定的趋化作用，在T细胞区域边缘相遇发生相互作用，才能启动正常的体液免疫。
B细胞的增殖和分化（主要在生发中心进行） B细胞的滤泡外活化：B细胞在滤泡外的激动启动了对蛋白质抗原的早期应答，并建立了生发中心反应。B细胞在淋巴滤泡内识别抗原后被激活，一部分进入外周淋巴组织的滤泡外区，分化为产生IgM的浆细胞，分泌IgM抗体，参与机体的即刻防御反应。滤泡外激活的B细胞产生的亲和力抗体，可限制感染的扩散。滤泡外应答也有助于产生滤泡辅助T细胞。 在T细胞依赖性B细胞应答启动后4~7天，少数在滤泡外激活的B细胞迁移回滤泡并迅速增殖，形成“生发中心”。生发中心由一个或几个抗原特异性B细胞克隆扩增形成，分为明区和暗区。这些结构的形成依赖于FDC的存在、Tfh的CD40L与B细胞的CD40的相互作用。
类别转换：在TD-Ag应答过程中，表达IgM和IgD的B细胞活化后，部分子代细胞改变重链的恒定区域，产生含有不同类别重链的抗体，但是抗体的特异性保持不变，该过程为类别转换或同种型转换。细菌和病毒激活T细胞产生细胞因子，促进IgM转变为IgG,而寄生虫感染激活T细胞产生IL-4，产生以IgE抗体为主的体液免疫。金黄色葡萄球菌激活T细胞产生细胞因子，促进IgM转变为IgG类型，发生了类别转换。
补体
基本概念：广泛参与机体对微生物的防御反应以及免疫调节，是体液免疫的主要效应机制之一，也是先天免疫的重要效应机制。补体主要由肝细胞、巨噬细胞、小肠上皮细胞和其他组织细胞合成和分泌。性质不稳定，尤其对热敏感，56℃加热30min可使补体灭活。通常是无活性的蛋白质，在特定条件下被激活。
激活途径
经典途径：最早发现的补体激活途径，主要在初次感染的中晚期发挥作用。主要由抗原抗体复合物激活，IgM或IgG与相应的抗原结合，且必须有两个或两个以上的Fc区域结合C1。分为启动阶段、活化阶段和效应阶段。
替代途径：是最古老的补体激活形式，在感染早期或初次感染中发挥作用，是固有免疫的重要效应机制。
甘露聚糖结合凝集素途径
生物学活性：1.裂解细菌和细胞。2.调理作用。3.介导炎症反应。4.清除免疫复合物。5.免疫调节作用。
MHC（T淋巴细胞）
MHC
遗传特点：1.单体型遗传与共显性。2.多态性。3.连锁不平衡：指分属两个或两个以上基因座位的等位基因在同一染色体上出现的概率与期望值之间出现差异的现象。
分类
经典的HLAⅠ类和HLAⅡ类基因：表达产物具有抗原提呈功能，直接参与T细胞的激活和分化，参与调控适应性免疫应答。 Ⅰ类位于远离着丝粒的一段，包括三个功能集团，主要参与内源性抗原提呈和免疫调控。 Ⅱ类位于靠近着丝粒的一段，分别主要参与外源性抗原提呈和免疫调控。
非经典的HLAⅠ类基因 抗原加工相关基因：1.PSMB基因，参与内源性抗原的加工。2.抗原加工相关转运体，参与内源性抗原加工中抗原肽的转运。3.HLA-DM在外源性抗原的加工提呈中起正调控作用。4.HLA-DO基因，在外源性抗原的加工提呈中发挥负调控作用。 HLAⅢ类基因
分子结构
HLAⅠ类分子由α链和β链通过非共价键连接组成。其中β链由人的第15号染色体上的一个基因编码的。β链没有跨膜区和胞内区，仅有一个胞外区。α链是跨膜分子。α1和α2结构构成了抗原结合槽，可结合抗原肽，也成为“多态性区”，其结构差异决定了不同个体免疫应答功能的差异；α3和β链构成了免疫球蛋白样区，维持整个HLAⅠ类分子的构型，其中α3可结合T细胞表面的CD8分子，促进CD8分子的活化；α3的延伸部分形成了跨膜区和胞质区。 基本功能是通过抗原结合槽提呈内源性抗原肽，共CD8 T细胞识别，进而启动CD8 T细胞介导的免疫应答。 两端封闭，接纳的抗原肽长度有限。 在体内广泛分布于有核细胞表面。红细胞不表达（无核）。
HLAⅡ类分子由α链和β链组成异二聚体糖蛋白，α链和β链都是跨膜蛋白，胞外区各有两个结构域。其中α1和β1组成抗原结合槽，结合容纳APC加工产生的抗原肽，亦称为多态性区；α2和β2组成了免疫球蛋白样区，维持分子构型，β2还可结合T细胞表面的CD4分子，促进CD4T细胞的活化。α2和β2结构域的延伸部分形成了Ⅱ类分子的跨膜区。 基本功能是通过抗原结合槽结合外源性抗原肽，并提呈给CD4 T细胞识别，启动CD T细胞介导的免疫应答。 在体内分布有限，主要分布在特定细胞表面，如专职性APC（DC、巨噬细胞和B细胞）、胸腺上皮细胞和活化的T细胞表面。
与抗原肽的结合具有一定的选择性。抗原肽上能和HLA分子抗原结合槽相互作用的特定位点被称为锚定位。位于锚定位上的氨基酸残基被称为“锚定残基”。锚定位与锚定残基决定了HLA的抗原结合槽与抗原肽结合的牢固程度。
生物学功能：1.提呈抗原，参与适应性免疫应答，决定了T细胞识别抗原的MHC限制性，参与T细胞在胸腺中的选择和分化，决定疾病易感性的个体差异，参与构成种群免疫反应的异质性，参与移植排斥反应。2。作为调节分子参与固有免疫应答，经典的MHCⅢ类基因编码补体成分，参与炎症反应对病原体的杀伤，非经典的MHCⅠ类分子和MⅠC的基因产物作为NK细胞的激活性受体或抑制性受体的配体，调节NK细胞的杀伤功能。
T淋巴细胞
T细胞抗原受体复合体：由一个TCR分子和一个CD3分子组成一个TCR复合体。
TCR：为异二聚体，属于免疫球蛋白超家族成员。 αβTCR：由α链和β链组成，可分为胞外区、跨膜区和胞内区三个部分，两条肽链之间通过胞外区的二硫键共价结合。α链和β链的胞外区各含1个远膜端的可变区和1个近膜端的恒定区。每条链的可变区中各含3个氨基酸序列变异最集中的区域，称为互补决定区，即CDR1、CDR2和CDR3，其中以CDR3的变异最大，直接决定了T细胞抗原受体的抗原特异性。α链和β链的跨膜区由疏水性氨基酸组成，含有带正电荷的氨基酸残基，可与CD3分子跨膜区中带负电荷的氨基酸残基非共价结合，形成TCR-CD3复合体。 γδTCR：结构类似，但多样性不如αβTCR高。
T细胞成熟的分期 1.双阴性细胞阶段：DN细胞为前T细胞之前的T细胞，此时，T细胞既不表达CD4分子，也不表达CD8分子。不表达T细胞抗原受体和CD3分子，不能识别抗原，也不具备任何功能。 祖T细胞开始重排T细胞抗原受体基因，此时是αβ和γδT细胞分化的分支点，TCRβ链完成基因重排，但是α链的基因尚未重排。αβT细胞表达的β链与前T细胞α链形成前T细胞抗原受体，表达前T细胞抗原受体的细胞就是前T细胞。在IL-7等细胞因子的诱导下，前T细胞发生活跃增殖，并表达CD4和CD8分子，继续进入DP细胞阶段。 2.DP细胞完成α基因重排，并与β链组装形成T细胞抗原受体。此时，表达T细胞抗原受体的细胞即是未成熟T细胞。未成熟T细胞经历阳性选择，进一步分化为SP细胞。 3.单阳性细胞阶段：SP细胞经历阴性选择后进一步发育称为受MHC限制的、对自身耐受的成熟T细胞，通过血液循环进入外周免疫器官。
αβ基因重排：T细胞抗原受体一旦基因重排成功并表达后，就不再发生遗传改变，其功能与亲和力也不再改变。
阳性选择：发生在胸腺皮质深层，涉及未成熟T细胞与皮质内上皮细胞之间的相互作用。只有与胸腺上皮细胞表面的自身抗原肽-MHCⅠ/Ⅱ类分子复合物以适当的亲和力发生结合的DP细胞可以存活，并继续发育为SP细胞，并获得了识别抗原过程中自身MHC限制性的能力。 阴性选择：发生在皮质和髓质交界处及髓质区。经过阳性选择的SP细胞与该处的DC、巨噬细胞等细胞表面的自身抗原肽-MHCⅠ类分子或MHCⅡ类分子复合物相互作用，发生高亲和力结合的SP细胞发生凋亡而被清除，以确保进入外周免疫器官的T细胞库中不含有针对自身抗原的T细胞，清除了自身反应性T细胞，获得了自身耐受。
免疫应答过程
抗原加工提呈及T细胞对抗原的识别（感应阶段）
T细胞对抗原存在双识别，不仅要识别抗原肽，还要识别MHC分子。
外源性抗原加工提呈途径（MHCⅡ类分子形成复合物提呈给CD4T淋巴细胞识别） 外源性抗原的摄取和加工：外源性抗原经APC摄入，内吞的抗原由细胞膜包绕形成囊泡，在向细胞内移行的过程中，pH值逐渐降低，经早期、中期胞内体，最终称为晚期胞内体，与溶酶体融合形成吞噬溶酶体。在溶酶体组织水解酶的作用下，内体中的抗原被降解成含13~18个氨基酸的抗原肽。 MHCⅡ类分子的合成与转运：MHCⅡ类分子的α链和β链在粗面内质网中合成并折叠成二聚体。 MHCⅡ类分子的荷肽：在MⅡC区中，HLA-DM与MHCⅡ类分子结合，使MHCⅡ类分子发生构象改变，CLIP从MHCⅡ类分子的凹槽中移除，直到有高亲和力的短肽结合到凹槽中，HLA-DM才与MHCⅡ类分子离解。在此过程中，HLA-DO可竞争性抑制HLA-DM的功能，起到负性调控作用。 MHCⅡ类分子与抗原肽复合物的提呈。
内源性抗原加工提呈途径 内源性抗原的加工。 内源性抗原的转运。 MHCⅠ类分子的合成、组装与荷肽。 MHCⅠ类分子与抗原肽复合物的提呈。
抗原的交叉提呈途径：特殊情况下，外源性抗原经MHCⅠ类分子途径提成给CD8T淋巴细胞识别，而内源性抗原经MHCⅡ类分子途径提呈给CD4 T淋巴细胞识别。
T细胞的活化、增殖和分化
CD4 T细胞的活化、增殖和分化
CD4 T细胞活化需要的两个信号： 第一信号是T细胞活化的必要条件，在TCR识别APC表面的抗原肽-MHCⅡ类分子复合物后，由CD3复合体传递入细胞内。CD4分子与MHCⅡ类分子的β2功能区结合，大大降低了TCR识别肽-MHC的阈值，起到了加强第一信号的作用。因此CD4作为T细胞活化的协同受体发挥着重要作用。第二信号又称共刺激信号或协同刺激信号，是由CD4 T细胞与APC表面的黏附分子对相互作用所提供的。 仅有第一信号而无第二信号时，T细胞不但不能活化，相反会进入一种无能的状态。当再次接受相同抗原刺激时，即使存在第二信号，也不能再激活。 T细胞与APC相互接触部位的细胞膜上的细胞间黏附分子以有序的同心圆方式排列形成一个圆柱状结构，即免疫突触。
CD4T细胞活化的胞内信号传递
CD4T细胞的增殖与分化 CD4 T细胞在第一信号和第二信号的作用下，以自分泌和旁分泌的形式，产生其增殖分化所需的IL-2等细胞因子，并表达其相应的高亲和力IL-2受体等。IL-2刺激CD4 T细胞的生存、增殖，增殖的结果是抗原特异性克隆大小的增加，即克隆扩增。增殖后的CD4 T细胞在不同细胞因子的作用下，进一步分化成为具有不同功能的效应性辅助T细胞亚群。 在细胞因子IL-12和IFN-γ的作用下，分化成Th1细胞，主要合成和分泌IL-2、IFN-γ和TNF-β，激活巨噬细胞，促进其吞噬和杀灭巨噬细胞吞噬体内的病原微生物。 在IL-4的作用下，转录因子STAT3和GATA活化，分化为Th2细胞，主要合成和分泌IL-2、IL-5、IL-6、IL-10和IL-13，激活B细胞，刺激IgE类抗体的产生，活化肥大细胞。
效应功能：募集和活化吞噬细胞以及其他淋巴细胞来杀伤胞内菌和某些胞外菌，并辅助B淋巴细胞产生抗体。还可以活化吞噬细胞之外的细胞，杀伤某些特定类型的病原体。
CD8分子活化、增殖和分化
CD8T细胞的活化也需要双信号。
MHC提呈金黄色葡萄球菌后，将其提呈给T细胞，使T细胞发生活化、增殖等，同时又反过来刺激B淋巴细胞产生免疫反应。
皮肤破损后，金黄色葡萄球菌通过破损表面，进入机体内，破坏内皮细胞。粘膜屏障破坏后，将抗原传递给免疫细胞，并且影响各种环境和免疫信号。
固有免疫系统无法杀死全部金黄色葡萄球菌后，金黄色葡萄球菌作为抗原，会诱导B淋巴细胞的增殖和分化，进入体液免疫应答阶段。B淋巴细胞在有效抗原刺激下增殖分化为成熟B细胞后，离开骨髓，迁移至外周免疫器官的B细胞区，参与淋巴细胞再循环，或接受外来抗原刺激而活化、增殖，分化为浆细胞或记忆B细胞。分泌出相应抗体，与金黄色葡萄球菌发生特异性结合。同时，激活补体，发挥调理作用、细胞毒作用，促进巨噬细胞与其发生活化，增强吞噬功能。
若皮肤表面有破损，致使发炎，有金黄色葡萄球菌感染伤口