清華研修老師課件

高中生物教師培訓(xùn)班

–2016微生物與人類健康張敬仁清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院

提綱微生物學(xué)背景正常菌群與病原菌微生物與人類健康和疾病微生物學(xué)的背景微生物只能在顯微鏡下可見的生物體。包括真菌、細(xì)菌以及部分原蟲。雖然病毒缺乏細(xì)胞結(jié)構(gòu)也不能獨立繁殖，習(xí)慣上將病毒也稱為微生物。人類對微生物認(rèn)識的進(jìn)步過程1675列文虎克第一次用他自制的光學(xué)顯微鏡看到了細(xì)菌細(xì)胞。

巴斯德通過一系列的實驗培養(yǎng)出了細(xì)菌，并且利用他的無菌實驗裝置證明生命是不會無中生有。

發(fā)明的巴斯德消毒法至今在奶業(yè)解廣泛使用。

第一次將實驗室致弱的病原菌研發(fā)成疫苗:

禽霍亂、狂犬病、炭疽列文虎克列文虎克發(fā)明的顯微鏡巴斯德安東尼.列文虎克

(1632–1723)路易·巴斯德（公元1822-1895年）類別分類大小

（微米）原蟲真核生物15-25真菌真核生物3-10細(xì)菌原核生物1-5病毒非細(xì)胞0.02-0.2微生物的基本特點人血紅細(xì)胞的直徑約7微米。紅細(xì)胞血小板白細(xì)胞血液中的炭疽桿菌Photoeswereadoptedfromwikipedia微生物個體的大小病毒細(xì)菌真菌原蟲人眼睛的識別極限40微米細(xì)菌的形態(tài)桿菌球菌螺形菌

弧菌

螺菌

螺旋體微生物的進(jìn)化與分類Bacteroides真菌動物細(xì)菌原蟲植物真核微生物瘧原蟲細(xì)菌形態(tài)的鑒定細(xì)菌的革蘭氏染色與鑒定正常菌群與病原菌正常菌群與致病菌的概念正常菌群（好細(xì)菌）指的是對宿主沒有傷害或有利的微生物。幾乎所有在人體中常見的微生物都屬于這一類。

病原菌（壞細(xì)菌）對宿主能夠造成傷害或?qū)е录膊〉奈⑸?。這些細(xì)菌的數(shù)量較少。幾乎所有的病原菌不會在人體中長期存在。細(xì)菌的致病性特征正常菌群

如乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌條件性致病菌

如葡萄球菌、鏈球菌、不動桿菌

病原菌如炭疽桿菌、鼠疫桿菌、結(jié)核桿菌、破傷風(fēng)桿菌、肉毒桿菌、白喉桿菌、百日咳桿菌、霍亂弧菌雙歧桿菌鏈球菌炭疽桿菌病原菌金黃色葡萄球菌菌落光學(xué)顯微鏡下的金黃色葡萄球菌細(xì)胞金黃色葡萄球菌皮膚感染電子顯微鏡下的金黃色葡萄球菌細(xì)胞化膿鏈球菌引起的皮膚感染猩紅熱病人化膿鏈球菌菌落化膿鏈球菌病原菌正常菌群的特征人體的所有與環(huán)境基礎(chǔ)的部位都有細(xì)菌存在（皮膚、眼睛、口腔、上呼吸道、腸道、生殖道）

人體的細(xì)胞總數(shù)約為1013個正常菌群的特征人體的所有與環(huán)境基礎(chǔ)的部位都有細(xì)菌存在（皮膚、眼睛、口腔、上呼吸道、腸道、生殖道）

人體的細(xì)胞總數(shù)約為1013個人體的細(xì)菌細(xì)胞總數(shù)約為1014個人體的皮膚和腸道各自含有500-1000中細(xì)菌。大腸中含有腸道的細(xì)菌大部分高達(dá)60%的正常干糞便重量由細(xì)菌組成腸道正常菌群-電子顯微鏡觀察(A)Scanningelectronmicrographofacross-sectionofratcolonicmucosa.Thebarindicatesthethicklayerofbacteriabetweenthemucosalsurfaceandthelumen(L)(X262,)(B)HighermagnificationoftheareaindicatedbythearrowinFig.A,showingamassofbacteria(B)immediatelyadjacenttocolonizedintestinaltissue(T),(X2,624.)FromMedicalMicrobiology.4thedition.BaronS,editor.人正常菌群的主要成員在目前已知的>50個細(xì)菌門中，人的正常菌群主要由四個門的細(xì)菌組成：擬桿菌

（G-）變形桿菌

（G-）放線菌

（G+）其他革蘭氏陽性菌（G+）主要的人類正常菌群***在目前已知的>50個細(xì)菌門中，人類正常菌群主要由四個門的細(xì)菌組成：擬桿菌、變形桿菌、放線菌、其他革蘭氏陽性菌。Bacteroides*擬桿菌變形桿菌放線菌革蘭氏陽性菌不動桿菌氣球菌

芽孢桿菌

梭狀芽孢桿菌

微球菌消化鏈球菌丙酸桿菌葡萄球菌鏈球菌棒狀桿菌屬于需氧菌或兼性厭氧菌對干燥的抵抗力較強(qiáng)皮膚上常見的細(xì)菌人上呼吸道的正常菌BacteriaFungiParasitesAcinetobacterActinobacillusActinomycesCardiobacteriumCorynebacteriumEikenellaEnterobacteriaceaeEubacteriumFusobacteriumHaemophilusKingellaMoraxellaMycoplasmaNeisseriaPeptostreptococcusPorphyromonasPrevotellaPropionibacteriumStaphylococcusStreptococcusStomatococcusTreponemaVeillonellaCandidaEntamoebaTrichomonas人上呼吸道（鼻腔、氣管和大支氣管的菌群與口腔菌群相似；正常人下呼吸道（小支氣管和肺泡）處于無菌狀態(tài)。不動桿菌放線桿菌放線菌心桿菌棒狀桿菌金氏菌梭桿菌艾肯菌

莫拉氏菌消化鏈球菌

卟啉單胞菌

普氏菌丙酸桿菌

口腔球菌

韋榮球菌

密螺旋體真細(xì)菌腸道菌嗜血桿菌支原體奈瑟氏菌葡萄球菌鏈球菌擬桿菌雙歧桿菌真細(xì)菌大腸菌群腸球菌

梭狀芽孢桿菌乳酸桿菌主要的腸道菌一個無菌的嬰兒如何獲得正常菌群？Clementeetal.Cell148:1258胚胎期兒童期成年期嬰兒從母親獲得大部分的正常菌群（分娩、喂奶、身體接觸等）人類生活方式的變化正在改變嬰兒的腸道菌群和健康（剖腹產(chǎn)、吃牛奶和其他）。正常菌群的獲得和保持Clementeetal.Cell148:1258美國人群中幽門螺桿菌的陽性率Blaseretal.NatureReviewMcirobiology7:887

正常菌群與健康和疾病新一代的DNA測序技術(shù)使得我們能夠更全面的了解正常菌群的特征及其與人類健康的關(guān)系。

正常菌群是人與微生物相互作用的產(chǎn)物。不同的身體位置具有完全不同的正常菌群。在人體健康狀況和飲食習(xí)慣穩(wěn)定的情況下，每個人的正常菌群處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，包括微生物的種類和相對數(shù)量。正常菌群在不同個體間可以存在較大的差異。飲食和抗菌藥物是影響腸道菌群的最重要因素。對人類正常菌群的研究進(jìn)展正常菌群是人類健康的必需因素正常菌群通過定植和占領(lǐng)人類的皮膚和粘膜上皮，競爭性限制病原體的定植和繁殖。

腸道的正常菌群合成人體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。大腸桿菌負(fù)責(zé)合成人體中的部分維生素和其他小分子營養(yǎng)物質(zhì)。

正常菌群刺激人體免疫器官及其功能的發(fā)育和成熟。

無菌動物缺乏淋巴結(jié)和其他免疫結(jié)構(gòu)的發(fā)育。

正常菌群競爭性限制病原體的定植和繁殖

健康的正常菌群受損傷的正常菌群腸道菌群失衡與人類疾病的關(guān)系代謝性疾?。悍逝职Y、二型糖尿病

某些癌癥的發(fā)生與正常菌群的失衡相關(guān)：幽門螺桿菌與胃癌、大腸桿菌與直腸癌等自體免疫與其他免疫學(xué)疾?。哼^敏、哮喘、慢性腸炎感染性疾病：廣譜抗生素導(dǎo)致的結(jié)腸炎

神經(jīng)性疾?。簠捠嘲Y、自閉癥飲食對正常菌群的影響食物的組分直接主導(dǎo)人類腸道菌群的組成。

根據(jù)擬桿菌屬和普雷沃菌屬細(xì)菌的比例,可以將人類的正常菌群分為兩個類型。高脂肪的食物（西餐）導(dǎo)致擬桿菌占上風(fēng)的腸道菌群（“肥胖型菌群”）富含碳水化合物的食物（傳統(tǒng)中餐）造成普雷沃菌占上風(fēng)的腸道菌群（“苗條型菌群”）實驗結(jié)果顯示：在人體食物結(jié)構(gòu)大調(diào)整后的24以內(nèi)，腸道菌群會出現(xiàn)顯著的變化。

與腸道菌群失衡相關(guān)的人類疾病腸道菌群的失衡與代謝性疾病的關(guān)系JClinInvest.2011;121:2076胰島β細(xì)胞代償性肥大β細(xì)胞功能紊亂β細(xì)胞功能喪失腸道菌群與肥胖癥的因果關(guān)系美國華盛頓大學(xué)Gordon教授的實驗室通過動物實驗發(fā)現(xiàn)：將來自肥胖小鼠的腸道菌群（糞便）喂給無菌的正常小鼠導(dǎo)致肥胖。將來自苗條小鼠的腸道菌群（糞便）喂給無菌的正常小鼠則不會導(dǎo)致肥胖。Turnbaughetal.CellHost&Microbes.2008;3:213.正常菌群與感染性疾病的關(guān)系在缺乏免疫力或健康狀況下降的條件下，一些正常菌群會引起各種疾病。這些疾病在社區(qū)人群中的傳染性普遍比較低，但在醫(yī)院內(nèi)較高（院內(nèi)感染）?？股氐氖褂脤θ苏＞汉徒】档挠绊懣股卦陴B(yǎng)殖業(yè)中大量使用；抗生素在感染性疾病的治療中廣泛使用；給耐藥菌的產(chǎn)生和擴(kuò)散通過選擇性優(yōu)勢環(huán)境；導(dǎo)致支持菌群的紊亂；可能誘發(fā)相關(guān)的疾病

：免疫性疾?。哼^敏性皮膚病、哮喘、慢性腸炎等感染性疾病：皮炎、壞死性腸炎等代謝性疾?。悍逝?、糖尿病等主要抗菌藥物的分子靶標(biāo)主要抗菌藥物的抗菌譜廣譜抗生素的使用所導(dǎo)致的壞死性直腸炎艱難梭菌C.difficile

是一個嚴(yán)格厭氧的細(xì)菌?？梢援a(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的外毒素。對抗生素的抵抗力相對較強(qiáng)。由于其他腸道菌群的競爭，艱難梭菌在正常人的大腸中數(shù)量很低。廣譜抗生素（如四環(huán)素）殺滅了幾乎所有的正常菌群。在缺乏競爭的條件下，艱難梭菌大量繁殖、產(chǎn)生腸毒素、導(dǎo)致腸道上皮細(xì)胞的壞死和出血性直腸炎?？偨Y(jié)正常菌群是我們?nèi)祟惿眢w中的一個中組成部分（如同身體的重要器官