病原体入侵体内启动机体免疫

一、感染的概念

感染是指人体与入侵的病原体相互作用、相互斗争的过程。病原体侵入人体后是否引起疾病,取决于病原体的致病能力和宿主的机体免疫力。当人体免疫力减弱时,病原体就会在人体内生长、繁殖导致疾病。当人体免疫力正常时,机体将会通过自身的防御能力,将病原体消灭或排出体外。

(一)病原体的致病力

1.侵袭力　侵袭力是指细菌突破机体的防御功能,在体内定居、繁殖及扩散、蔓延的能力。构成侵袭力的主要物质有细菌的酶、荚膜及其他表面结构物质。

2.毒力　病原微生物致病力的强弱程度称为毒力。毒力是病原微生物的个性特征,由毒素和其他毒力因子所组成。毒素包括外毒素(exotoxin)与内毒素(endotoxin)。前者以白喉、破伤风和肠毒素为代表。后者以革兰阴性杆菌的脂多糖为代表。外毒素通过与靶器官的受体结合,进入细胞内而起作用。内毒素通过激活单核-巨噬细胞释放细胞因子而起作用。其他毒力因子有穿透能力(钩虫丝状蚴)、侵袭能力(痢疾杆菌)、溶组织能力(溶组织内阿米巴)等。

不同种类病原体的毒力强弱常不一致,并可因宿主及环境条件不同而发生改变。同种病原微生物也可因型或株的不同而有毒力强弱的差异,如同一种细菌的不同菌株有强毒、弱毒与无毒菌株之分。

3.数量　在同一个感染中,入侵病原体的数量一般与致病能力成正比。不同感染中,引起疾病发生的最低病原体数量差别很大,如伤寒为10万个菌体,而志贺痢疾杆菌所致痢疾仅为10个菌体。

4.变异性　病原体可因环境或遗传等因素而产生变异。如流感病毒的抗原变异可逃避机体的特异性免疫作用而使人群普遍易感甚至引起流行。细菌耐药性的出现也是病原体变异的表现。

(二)机体的免疫功能

包括非特异性免疫和特异性免疫。

1.非特异性免疫(又称天然免疫)　是机体在发育过程中形成的,经遗传而获得。其作用并非针对某一种病原体,故称非特异性免疫。

(1)屏障结构

皮肤与黏膜的屏障:①机械阻挡;②分泌杀菌物质;③正常菌群的拮抗。小儿皮肤黏膜屏障功能差,尤其是新生儿期,易因皮肤黏膜感染而患败血症。

血-脑脊液屏障:血-脑脊液屏障是由软脑膜、脉络膜、脑毛细血管和星状胶质细胞等组成。主要通过脑毛细血管内皮细胞层的紧密连接和吞饮作用阻挡病原体及其毒性产物从血流进入脑组织和脑脊液,从而保护中枢神经系统。婴幼儿的血脑脊液屏障尚未发育完善,因此易发生中枢神经系统感染。

胎盘屏障:胎盘屏障是由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿绒毛膜共同组成,此屏障可防止母体内的病原微生物进入胎儿体内,保护胎儿免受感染。妊娠3个月内,此屏障尚未完善,若母体中的病原微生物经胎盘进入胎儿体内,均可通过胎盘引起胎儿先天性病毒感染,常见者有风疹、疱疹、巨细胞病毒等,可致胎儿畸形、流产或死胎。

(2)吞噬作用

①吞噬细胞种类:大吞噬细胞,包括血中的单核细胞、组织中巨噬细胞;小吞噬细胞,主要是外周血中性粒细胞。

②吞噬和杀菌过程可分为3个连续的阶段。a.识别与结合:吞噬细胞识别病原微生物并结合;b.吞噬:形成吞噬体;c.消化:吞噬细胞内的溶酶体与吞噬体融合形成吞噬溶酶体,经溶酶体内的活性酶的依氧或非依氧机制发挥杀菌作用。

③吞噬作用的结果:完全吞噬;不完全吞噬,病原菌虽被吞噬但不能被杀死,并在吞噬细胞中受到保护,可通过游走的吞噬细胞经淋巴液或血液扩散到机体其他部位引起病变。如结核分枝杆菌、布鲁菌、伤寒沙门菌等胞内寄生菌。

足月新生儿的单核巨噬细胞到达炎症部位的时间比成人迟,其移动性和趋化因子反应弱。肺泡巨噬细胞数目少,吞噬和杀灭细菌的能力低,早产儿更低,这可能与吞噬细胞氧化酶不足有关。

(3)体液分子:在正常体液和组织中存在有多种具有杀伤或抑制病原菌作用的可溶性分子,主要有补体、溶菌酶、急性期蛋白。

总之,新生儿及婴儿皮肤角质层薄嫩,容易破损,肠壁通透性高,胃酸较少,杀菌力弱,淋巴结功能尚未成熟,屏障作用较差,血清补体含量较低,使新生儿和婴幼儿较易发生感染和感染后易于扩散。

小儿非特异性免疫吞噬细胞的吞噬作用,补体系统,多种血清蛋白,增强特异免疫与非特异性免疫,一般在出生后6-12个月时,各种补体成分的浓度及溶血性达到成人水平。

2.特异性免疫　是指由于对抗原特异性识别而产生的免疫。

(1)细胞免疫:致敏的T淋巴细胞再次与抗原相遇,通过细胞毒性淋巴因子杀灭病原体及其所寄生的细胞。小儿在胎龄15周时,T细胞即随血流从胸腺迁移至全身周围淋巴组织,并参与细胞免疫反应,但其功能尚未成熟,出生时,T细胞功能已近完善,但因从未接触过抗原,因而需较强抗原刺激才有反应。T辅助淋巴细胞功能在新生儿期尚不成熟,因此辅助B淋巴细胞合成抗体能力较差。

(2)体液免疫:致敏的B细胞接受抗原刺激,增殖分化形成浆细胞,浆细胞合成并分泌具有专一性的抗体,即免疫球蛋白。存在于血浆、淋巴和组织液等体液中的抗体与相应的抗原特异性结合,在补体参与下发挥免疫效应。抗体可促进吞噬细胞功能,清除主要存在于细胞外的病原体。

依据化学结构的不同,免疫球蛋白分为5类,包括IgG、Ig A、Ig M、IgD和IgE,各具不同功能。在感染过程中Ig M首先出现,但持续时间不长,是近期感染的标志。IgG临近恢复期出现,并持续较长时期。Ig A主要是呼吸道和消化道黏膜上的局部抗体。Ig E则主要作用于原虫和蠕虫。

小儿体内IgG在胚胎12周末时开始合成,也是唯一可以通过胎盘传给胎儿的免疫球蛋白。新生儿血液中的IgG主要来自母体,出生时脐血IgG水平甚至可高出母亲的血清Ig G水平,这对于婴儿出生后数月内防御某些细菌及病毒感染至关重要。出生3个月后,IgG合成能力增加,但来自母亲的IgG大量衰减,至6个月时全部消失,此时小儿又容易感染。至6~7岁时,其在血清中的含量才接近成人水平。Ig A不能通过胎盘,新生儿的Ig A来自母亲初乳。如果脐血Ig A含量升高,提示宫内感染。血清型Ig A于出生后3个月开始合成,1岁时血清Ig A水平仅为成人水平的20%,至12岁才达成人水平。分泌型Ig A是黏膜局部抗感染的重要因素。新生儿及婴幼儿期分泌型Ig A水平很低,1岁时仅为成人的3%,12岁时达成人水平。新生儿及婴幼儿分泌型Ig A对保护婴儿免受损害起着一定的作用,其水平低下是其易患呼吸道感染和胃肠道感染的重要原因。Ig M不能通过胎盘,宫内感染时Ig M含量升高。胎儿在10-12周开始合成Ig M,出生后3~4个月时其血清中的含量仅为成人的50%,3岁后才接近成人的水平。婴儿期Ig M水平低,是易患革兰阴性杆菌感染的重要原因。Ig D和IgE两者均难通过胎盘,新生儿血中IgD、Ig E含量极少。IgD的生物学功能尚不清楚,IgE参与Ⅰ型变态反应,出生后可从母乳中获取部分Ig E。婴幼儿合成Ig E能力不弱,3岁后逐渐达到成人水平。患过敏性疾病时,血清IgE水平可显著升高。

(三)感染过程的表现

感染过程及结局是由病原体的致病力和机体的免疫功能以及外界环境的干预(如药物治疗)等多种因素作用形成。

1.病原体被清除　它是指病原体侵入人体后,被机体防御第一线的非特异免疫屏障所清除,也可由事先存在于机体的特异性被动免疫(来自母体的抗体或人工注射的抗体)所中和,或特异性主动免疫(预防接种或感染后获得的免疫)所清除。

2.隐性感染　又叫亚临床感染,是指病原体侵入人体后,仅引起机体发生特异性的免疫应答,而不引起或只引起轻微的组织损伤,因而在临床上不表现任何症状、体征及生化改变,只能通过免疫学检查才能发现。隐性感染后,大多数人获得不同程度的特异性主动免疫,病原体被清除。少数感染者转变为病原携带状态。

3.显性感染　又叫临床感染,是病原体侵入人体后,不但发生持续免疫应答,而且通过病原体本身的作用或机体的变态反应,导致组织损伤,引起病理改变和临床表现。大多数传染病,显性感染只占全部受感染者的少部分。大部分显性感染者感染后,病原体可被清除,感染后获得持久免疫,不易再受感染。有些感染后免疫力并不巩固,容易再受感染发病。小部分显性感染者转变为病原携带状态,成为恢复期携带者。

4.病原携带状态　按病原体种类不同,病原携带状态分为带病毒者、带菌者与带虫者。按其发生于显性感染或隐性感染之后分为恢复期与健康携带者。发生于显性感染临床症状出现之前称为潜伏期携带者。按其携带病原体持续时间是否在3个月以下分为急性与慢性携带者。所有病原携带者都有一个共同特征,即不表现出临床症状而能排出病原体,因而在许多传染病中如伤寒、痢疾、白喉、流行性脑脊髓膜炎和乙型肝炎,病原携带者成为重要的传染源。并非所有的传染病都有病原携带状态。

5.潜伏性感染　它是指病原体感染人体后,寄生在机体某些部位,由于机体免疫功能足以将病原体局限化而不引起显性感染,但又不足以将病原体清除时,病原体便可长期潜伏起来,待机体免疫功能下降时,才引起显性感染。

常见的潜伏性感染有单纯疱疹、带状疱疹、疟疾、结核等。潜伏性感染期间,病原体一般不排出体外,这是与病原携带状态的不同有关。

上述感染的5种表现形式在不同的传染病中各有不同的侧重,一般来说隐性感染最常见,病原携带状态次之,显性感染所占比例最低,这5种表现形式在一定的条件下相互转换。