内毒素PPT.ppt

细菌内毒素 张志飞 预防兽医学 2014.05.17 目录 简史 结构与功能 检测方法 简史 1.1874年 Dane Peter L.Panum Dane Peter L.Panum是第一位系统地、科学地研究此毒素的科学家。在1874年，他发表论文明确指出： ①腐烂毒素是不挥发的，也不是活的微生物，但可能来源于微生物； ②毒素耐热，不是一种酶； ③注射12mg浓缩物就足够引起高热，致犬死亡。 根据我们现在对内毒素的认识，Panum的研究结果已经涉及到内毒素。 简史 1884年，Rober Koch 证明霍乱弧菌为霍乱的致病菌，并在他的实验室开展其致病性研究。经该实验室研究，从霍乱弧菌观察到一种毒素，可牢固结合在细菌细胞上，具有很强的毒性作用，在细菌溶解时才释放出来。由于这种毒素与已经发现的其他毒素明显不同，因此将其称为内毒素（endotoxin）。与此同时，意大利人 Eugenio Centanni从大肠杆菌等自溶物种分离出一种无菌白色粉末的高致热原性物质。该物质对热十分稳定，不属于蛋白质，且与细菌的生存和感染引起的病理变化密切相关，被他称为Pyrotoxina，他是第一个认识细菌致热原与内毒素密切关系的人。 简史 20世纪40年代后期，Otto Westphal 和Otto Luderitz 系统地分析了从沙门菌、大肠杆菌和其他肠道杆菌的分离物，进一步发现分离物的致热活性主要集中在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 建立了一种更有效的分离方法——热-酚-水抽提法，其分离物几乎不含蛋白质，仅含糖、磷和脂肪酸成分，具有非常强的生物活性，静脉内注射1ng/kg，就可致人发热，被称为脂多糖。该提取方法的建立，被认为是内毒素研究历史上的里程碑，成为经典的分离法而被广泛应用。 简史 20世纪50年代后 人们逐步认识到这些从革兰阴性细菌分离得到的物质实际上是同一成分，并且是所有革兰阴性菌细胞壁外膜上的主要结构成分，对细菌的生长和活力至关重要，是革兰氏阴性细菌的主要致病因子，并将这些物质统称为内毒素或脂多糖（LPS）。从此，内毒素的研究，日益受到微生物学家、临床医师、生物学家和免疫学家的普遍重视。 什么是内毒素？ 广义的内毒素指的是所有与细胞壁结合的细菌毒素。 在细菌学中，内毒素通常指的是革兰阴性菌外膜上的脂多糖。 （唯一的革兰阳性菌产生毒素是李斯特菌属中的Listeria monocytogenes） 试验器具 磷脂 肽聚糖 周质 外膜 孔蛋白 脂蛋白 细胞膜 检查方法概述 表1 细菌内毒素和外毒素的特点 属性 内毒素 外毒素 化学属性 脂多糖 (分子量= 10kDa) 蛋白质 (mw = 50-1000kDa) 分布 外膜的组成部分 细胞外，可扩散 煮沸是否变性 不 通常变性 抗原性 有 有 能否变成类毒素 不能 能 毒力效价 相对较低（100ug) 相对较高 特异性 低 高 酶活性 无 总有 是否致热 是 偶尔 LPS在外膜中的功能 建立了一个过滤性的篱笆，只允许小分子物质和亲水小颗粒通过。在大肠杆菌中，ompF和ompC孔蛋白阻止所以疏水分子和分子量大于700道尔顿的亲水分子通过。这个功能可以阻止来自胃肠道的胆酸盐和毒性物质的侵入，同时对溶酶体和抗菌剂来说也是个壁垒。 LPS可能会阻止血清成分和吞噬细胞对菌体的破坏。 LPS能够在细菌定殖时候发挥粘附素的作用。 LPS结构的变化能够使菌体逃过先前形成的免疫反应，对自身起到保护作用。 内毒素的化学性质 Lipid A 可视作LPS的“生物活性中心”，是抗原活性部位，保存着LPS的各种生物学活性。 在Lipid A成分中，脂肪酸约占70%～80%，各种细菌Lipid A的脂肪酸性质和排列不同。 Lipid A的生物学活性主要在于其以酯键相连的脂肪酸，若其被水解， Lipid A或LPS即失去活性。 类脂A具有免疫原性，注入动物全内可以产生相应抗体。 内毒素的化学性质 核心多糖/R多糖 分为连接O-特异性侧链的外核部分和连接类脂A的内核部分。 相对稳定，同一菌属结构相同。 内核部分含有庚糖和2-酮基-3-脱氧辛酸(KDO)两种特殊的糖类分子。它们在LPS结构中起着连结O多糖与类脂的作用。 内毒素的化学性质 O多糖 3~5个糖构成的寡糖亚基重复序列组成。 维持着LPS的亲水性。 接近核心多糖部分缺失越多，变异株对疏水 物质越敏感。 LPS与G-的毒力 类脂A（LPS有毒部分） 毒力区域 多糖链（LPS无毒、有抗原性部分） LPS与G-的毒力 O多糖与毒力 毒力和光滑属性都与完整的O多糖相关。之所以说O多糖与毒力相关，是因为有试验证实，稍