第三讲 疾病与人体健康.ppt
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1、,第一节 人体免疫与防御系统第二节 主要致病因素和病原体 第三节 几种重大疾病简介及其预防 第四节 保持身体健康,提高生命质量,第三讲 疾病与人体健康,第一节 人体免疫与防御系统,第一节,一、非特异性防御及淋巴系统,器官是由多种组织构成的特定形态结构,每一种器官完成与其形态特征相适应的生理功能。在功能上相关联的一些器官联合在一起,分工合作完成某种生命必需的功能,这种比器官更高层次的结构单元称为系统或器官系统。,在长期的进化过程中,哺乳动物特别是人体对病原性微生物的侵害形成了特殊的防御机制,这种抵制疾病的机制称为免疫,相应的防御系统就是免疫系统。人体对病原体侵害的防御共设置了三道防线。皮肤、口腔
2、、鼻腔、消化管与呼吸道中的黏膜及其分泌物等构成了第一道防线(非特异性防御)。吞噬作用、抗菌蛋白和炎症反应等构成了人体抵御病原体入侵的第二道防线(非特异性防御)。这些特殊的免疫细胞与化学成分一般都是淋巴系统的组成部分。巨噬细胞、中性粒细胞和自然杀伤细胞是3种具有非特异性防御作用的白细胞。在人体非特异性防御系统中还有一类抗菌蛋白或抗病毒蛋白,可以直接攻击细菌和病毒,阻碍其复制。如干扰素。炎症反应,第一节,第一节,返回,人体的淋巴系统淋巴系统是各种免疫细胞协同作用的网状系统,它们由淋巴管、淋巴结和包括胸腺、骨髓、脾和扁桃体等器官共同组成。,第一节,返回,巨噬细胞可以通过其伸展出的伪足捕捉细菌。,第一
3、节,返回,干扰素的作用机制示意图,第一节,返回,炎症反应也是一种非特异性防御现象。炎症反应的结果使受伤组织减弱或消除了细菌的感染,同时吞噬攻击细菌后的白细胞也与细菌同归于尽。,第一节,人体除了具有非特异性防御疾病的第一和第二道防线外,还具有特异性免疫的第三道防线。1796年,英国乡村医生Jenner发现,牛奶厂的女工们常和患牛痘的乳牛接触,手上被感染便出现了牛痘脓泡,但在天花流行和爆发时她们都没有受到天花感染。Jenner做了一项大胆的实验,它用针尖蘸上感染了牛痘的女工手上的痘脓,划到一个小孩的皮肤上。2个月后,他又给这个孩子接种天花的病原体,结果这个小孩没有被天花感染。Jenner对伦敦的市
4、民实施接种牛痘的免疫预防疗法,结果伦敦市民的天花发病率下降了70%多。19世纪后期,Pasteur的实验研究证实,弱化的病原体失去致病能力的同时可以使寄主获得免疫即抵抗这种病原体的能力。据此理论,Pasteur成功地治疗了禽霍乱和狂犬病。,二、特异性防御与抗原识别,第一节,可以引起人或动物体内免疫应答的特殊外来物质称为抗原。抗原大多数是蛋白质,一些复杂的多糖分子和外来的细胞或组织器官也会引起人体对它们产生排斥性的免疫应答。人体和其他哺乳动物对不同的抗原具有特殊的识别能力,并能立即作出相应的反应,释放出许多直接攻击入侵抗原的细胞,或者通过另一类细胞制造出相应的具有识别抗原功能的防御性蛋白质,我们
5、把这些特异性的蛋白质称为抗体。人体中既有依靠B细胞产生抗体实现的免疫(体液免疫),也有针对病原体产生出一种称为T细胞的淋巴细胞直接对病原体进行攻击的免疫方式(细胞免疫)。B细胞和T细胞是两类不同的淋巴细胞,都产生于造血干细胞。未成熟的淋巴细胞在骨髓中分化成为B细胞,在胸腺中分化成为T细胞。,第一节,返回,B细胞和T细胞的来源和分化,第一节,B细胞:20%30%。主要功能是产生抗体,并能产生多种淋巴因子等进行免疫调节。K细胞:只能杀伤被IgG覆盖的靶细胞。NK细胞:不需要抗体做桥梁,也不需要抗原致敏。它对肿瘤细胞和病毒感染的细胞有明显的杀伤作用。T细胞:占淋巴细胞总数的70%80%。分为:CD4
6、和CD8亚群,CD4亚群包括能影响辅助性T细胞和抑制性T细胞成熟的诱导性T细胞,以及能影响B细胞抗体产生的辅助性T细胞。CD8亚群包括能影响B细胞产生抗体的抑制性T细胞,以及对靶细胞有杀伤作用的细胞毒性T细胞。辅助性T细胞和抑制性T细胞是免疫调节的中心枢纽。辅助性T细胞功能过强可发生全身性红斑狼苍、溶血性贫血等自身免疫病。而抑制性T细胞功能过强,可导致严重的免疫缺陷,如败血症、肿瘤和内分泌紊乱等。正常人CD4/CD8为1.7以上,而爱滋病病人这一比值发生倒置严重可能到小于0.5。正常人CD4细胞为7001500个/微升,HIV感染者常在600个/微升以下,AIDS病人常在200个/微升以下。,
7、第一节,当一种病毒或细菌突破了非特异性防御的第一和第二道防线,巨噬细胞便会立即启动免疫应答反应。首先巨噬细胞对它所遇到的所有细胞表面都进行识别性检查。大多数哺乳动物和人类有核细胞的表面都具有一些组织相容性复合体(MHC)糖蛋白,MHC种类极多,构象千变万化,每个人的MHC也各不相同。当入侵人体细胞的外源病毒、细菌被巨噬细胞吞噬后被分解或消化,病原体的一些抗原分子可穿过细胞膜与细胞表面的MHC分子嵌合,形成抗原呈递细胞(APC),进一步激活了细胞毒性T细胞,最终杀死被病毒和细菌感染的细胞。人体中的MHC蛋白有两种类型:MHC-I和MHC-型。细胞毒素T细胞利用CD8辅助受体与MHC-I型嵌合抗原
8、相互作用,而辅助性T细胞利用其CD4受体与MHC-型嵌合抗原相互作用。,特异性免疫是如何识别抗原性病原体和启动免疫应答反应的?,第一节,返回,在抗原呈递细胞中抗原分子与MHC分子嵌合,第一节,三、T细胞及细胞介导的免疫应答,第一节,当细菌和病毒等病原体入侵到我们的血液、淋巴或组织液中时,由B细胞介导的体液免疫起着关键的作用。通常B细胞表面具有抗原受体和MHC-分子。首先,病原体表面抗原分子的决定簇与互补的B细胞受体结合,触发了被结合B细胞的生长、分裂和分化,克隆出更多的B细胞。许多经过发育和分化的B细胞克隆成为浆细胞,浆细胞内含有丰富的粗面内质网,可以制造出大量的抗体。还有一些B细胞分化发育成
9、为记忆细胞。B细胞与抗原结合后的分化发育还需要巨噬细胞和T细胞的参与。由助T细胞分泌的白细胞介素-2可以进一步刺激体液免疫的B细胞,使之迅速分裂和分化。,四、B细胞及体液介导的免疫应答,第一节,体液免疫应答反应的结果,一方面产生了高效并短命的浆细胞,浆细胞可以制造分泌出大量抗体以清除抗原(初级免疫应答);另一方面产生了寿命较长的记忆细胞,这些记忆细胞在血液和淋巴液中随时巡查,如果遇到同样的抗原,便立即发动更快更高效的免疫应答(次级免疫应答)消灭入侵的病原体。在体液免疫中,抗体是攻击病原体的分子级武器,它是一种-球蛋白(Ig),或称为免疫球蛋白。B细胞可以制造出106109个不同的抗体分子。多种
10、多样的抗体为识别众多不同抗原提供了可能。按照抗体的结构与功能的差别,它们被分成IgM,IgG,IgD,IgA,IgE5类。,四、B细胞及体液介导的免疫应答,第一节,返回,免疫球蛋白的结构每一个分子都由4条肽链组成,其中两条相同的短链称为轻链,另两条相同的长链称为重链,各链内和各链之间以二硫键(-S-S-)相结合,形成一个“Y”型的四链分子。在免疫球蛋白分子上还结合了少量的糖类基团。,第一节,多种多样的抗体具有与特定抗原结合的部位,抗体通过与抗原的互补性结合,清除抗原分子。抗体本身并不直接杀死入侵的病原体,它是通过活化互补的蛋白系统和作为分子标记而使病原体成为巨噬细胞攻击的目标,最终使病原体分解
11、。人体具有的免疫性就是保护机体免受外来侵害的特性,它包括天然免疫和获得性免疫。天然免疫是机体先天就有并始终存在的防御机制,如组成第一道防线的皮肤、黏膜、分泌物、酶类等。获得免疫是当机体与外来病原体接触后获得的免疫特性,组成机体第二道防线和第三道防线的白细胞、巨噬细胞、B细胞、T细胞等都在获得性免疫过程中发挥了重要的作用。,第一节,返回,天然免疫和获得性免疫,第一节,型变态反应:与IgE有关,发生迅速、强烈、消退也快,一般不留组织损伤,如注射青霉素导致的过敏性休克和大多数支气管哮喘均属此类型。型变态反应:抗体(IgG、IgM)和位于细胞表面的受体结合,在补体、巨噬细胞和K细胞参与下,造成该靶细胞
12、(多为血细胞)的损伤。如异型输血反应和新生儿溶血症。型变态反应:又称免疫复合物型,病原体进入机体后,与抗体结合成为免疫复合物,在未能被及时清除时免疫复合物沈积与毛细血管,引起血管及其周围炎症。如A族溶血型链球菌感染23周好发生的急性肾小球肾炎,全身型红斑狼苍和类风湿性关节炎等。型变态反应:与前三型不同,没有抗体参加,由致敏T细胞受到病原体再次刺激所引起的单核细胞浸润性炎症。如接触性皮炎,同种异体移植中的排斥反应。,变态反应,第一节,免疫学预防:预防接种免疫学治疗:人工被动免疫 抗毒素:破伤风、白喉、肉毒杆菌食物中毒及蛇咬伤。丙种球蛋白:过继免疫法 LAK细胞(为淋巴因子激活的杀伤细胞)干扰素
13、免疫调节 免疫增强 免疫抑制 治疗变态反应,免疫学预防与治疗,用LAK和TIL的治疗示意图,返回,第二节 主要致病因素和病原体,第二节,一、疾病的概念和发生原因,一般传统的观点认为,疾病是由致病因素作用于机体后,机体的稳态被破坏,导致代谢、功能和结构的损伤,同时引起机体的抗损伤反应的过程。一些现代分子医学的观点认为,疾病是细胞中的基因通过细胞受体和细胞转导途径对致病信号做出应答,导致特定蛋白质结构或功能发生变异的结果。基因及其调控是否正常决定了人体健康或疾病的基础。引起疾病的原因很多,主要包括生物感染性因素、遗传性因素、免疫性因素、物理性因素、化学性因素和精神性因素等。,第二节,导致死亡的几种
14、主要原因统计,感染性病原体的种类很多,最主要的病原体有细菌、病毒、真菌、支原体、原生动物等。病原微生物的致病力主要取决于它们的侵袭力和毒力。侵袭力是病原微生物穿过机体保护屏障在体内散布、蔓延的能力,毒力则是它们在体内产生毒素和造成细胞或组织损伤的能力。另外,机体的防御和抵抗力下降时则有利于病原微生物的致病作用。感染性疾病的特点包括:有具生命特征的病原体。有感染性或传染性。有流行性、地方性和季节性。有免疫原性,病原体侵入机体后会激活机体的防御性抵抗。有爆发性。,第二节,致病微生物等病原体对人体的感染是最主要和最常见的致病因素。,染色体畸变和基因突变等可直接引起遗传性疾病。染色体畸变,如先天愚型、
15、镰形红细胞贫血症等。由基因突变引起的遗传性疾病可分为单基因病和多基因病,某些遗传病还会受到环境的影响或诱导。某种遗传缺陷或基因多态性变异的个体容易发生某种疾病的特征称为遗传易感性。人类由于免疫性因素产生的疾病主要有以下3类:免疫缺陷疾病。自身免疫病。过敏症。物理性致病因素:暴力、交通事故、自然灾害、工伤事故、极端温度或气压、噪声、电流、紫外线、激光、辐射等。化学性致病因素:强酸、强碱、化学毒物、生物毒物、非正常的药物、环境中的有毒有害物质等,第二节,第二节,返回,正常红细胞与镰形红细胞,第二节,各种疾病一般都有其发生的原因、发病的机制、发病期的症状,有的还伴随并发症或后遗症,这些构成了疾病的基
16、本特征。疾病的最后阶段称为归转期,疾病的归转有完全康复、不完全康复和死亡3种形式。,细菌是一类个体微小、结构简单的原核单细胞生物,根据其外形分为球菌、杆菌和螺旋菌三大类。球菌按照分裂方向和分裂后相互黏附程度还分为双球菌、链球菌和葡萄球菌。细菌细胞的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核质等几部分,有些细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢等特殊结构。细菌最外层是细胞壁,主要成分为肽聚糖,它由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸通过短肽交替连接形成网状结构。根据细胞壁化学成分和结构的差异,Christian Gram创立了革兰氏染色法把细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。,第二节,二、细菌,第二节,返回,细菌
17、的形态,第二节,返回,细菌的结构模式图,细菌细胞先被结晶紫和碘液染涂,用乙醇冲洗后再经红色染料复染,紫色者为革兰氏阳性菌(以G表示),红色者为革兰氏阴性菌(以G表示)。G菌细胞壁较厚,含大量肽聚糖和磷壁酸(包括壁磷壁酸和膜磷壁酸两类)侧链,网格编织紧密。G菌细胞壁较薄,含肽聚糖较少,网格编织疏散,在其肽聚糖外还有脂多糖和脂蛋白组成的外壁层。细胞壁使细菌具有固定的外形和坚韧性,控制细胞内外物质的交换,还决定细菌的抗原性、致病力和对噬菌体的敏感性等。有些细菌荚膜作为细胞壁外的一层黏液性物质则具有黏附、抗吞噬和抗药物或化学物伤害的作用。,第二节,第二节,返回,革兰氏阳性菌细胞壁的结构,第二节,返回,
18、革兰氏阴性菌细胞壁的结构,细菌的营养方式化能异养型:通过消耗有机物来获取能量和碳源。光能自养型:利用光能以CO2为碳源来合成有机质并获得能量。光能异养型:吸收光能并以有机物为碳源。细菌靠细胞分裂来繁殖。繁殖迅速是其重要特点。一般细菌都可以人工培养。细菌的人工培养在科学研究和工业生产上应用广泛。细菌在自然界分布广泛。通过感染引起机体生理功能失常的细菌称为致病菌。细菌的致病性因宿主而异。致病菌在感染机体的同时,能激发宿主产生免疫反应与之对抗,人体免疫力的强弱决定了致病菌感染和致病的程度。,第二节,第二节,返回,细菌的人工培养,外毒素:主要是由革兰氏阳性菌和部分革兰氏阴性菌分泌的蛋白质,一般都由两种
19、亚基组成。外毒素对机体的器官和组织有选择性毒害效应,毒性较强。如白喉毒素、破伤风毒素、炭疽毒素等。内毒素:革兰氏阴性菌细胞壁中的脂多糖组分,一般x相对分子质量都大于10万,通常由O特异性多糖、非特异核心多糖和脂质A三部分组成,耐热性强,一般需160 0C加热24h才能灭活。内毒素的毒性作用较弱,一般都会引起发热、白细胞增多、休克和凝血反应。,第二节,细菌产生的一些对机体具有毒害作用的物质称为细菌毒素,包括外毒素和内毒素两类。,第二节,返回,白喉毒素的运输和作用机制示意图,致病菌感染人体的途径主要包括:(1)经空气传播和呼吸道感染。(2)消化管感染。(3)接触感染。(4)创伤感染。(5)还有些致
20、病菌可通过以上多种途径进行感染。一般利用化学药剂进行搽洗或喷洒来杀死物体表面病原菌的过程称为消毒。用剧烈的物理方法杀灭物体上所有细菌(包括芽孢)称为灭菌。,第二节,病毒是一类个体十分微小、结构简单、仅由蛋白质包裹单一核酸的“寄生性化学颗粒”。它们没有细胞结构,不能独立繁殖后代,但它们能在宿主细胞内以复制的方式增殖。不同病毒的外形和大小差别很大。从结构上看,病毒颗粒的基本结构都比较类似,即核酸内核外包裹着蛋白质衣壳。每一种病毒只含有一种核酸,或者是DNA,或者是RNA。病毒基因组可以是线状的,也可以是环状的;可以是单链,也可以是双链。病毒不能单独地进行自我增殖,它们只有进入宿主细胞后,利用宿主细
21、胞的分子遗传机制才能进行增殖。一种病毒只能侵染其特异性的宿主,以细菌为宿主的病毒特称为噬菌体。,第二节,三、病毒,第二节,返回,病毒的形态,第二节,返回,以细菌、动物和植物为宿主的3种病毒的结构模式图,第二节,T4噬菌体的增殖过程,第二节,流感病毒的增殖过程并不造成宿主细胞的裂解。,类病毒:仅是一条RNA链,没有蛋白质衣壳的包裹。目前已发现的类病毒大部分以植物细胞为宿主,可造成多种经济植物的病害。朊病毒:蛋白质类的感染颗粒,又名Prion(普列昂)。,第二节,病毒的致病机制较复杂,裂解作用强的病毒通过在宿主细胞内增殖引起细胞溶解死亡,还可以破坏宿主细胞蛋白质的合成过程而导致宿主细胞的死亡。有些
22、病毒感染细胞时,可以使相邻细胞的细胞膜相互融合,病毒的侵染还可能改变细胞表面的抗原,损害细胞的正常功能。在病毒增殖的溶原循环过程中,整合到宿主细胞染色体上的DNA片段也可以使细胞遗传性状发生较大的癌变,使细胞的生长和分裂失控,导致肿瘤的发生。作为病原体,病毒侵入机体的途径包括呼吸管感染、消化道感染、昆虫或其他动物叮咬感染、接触感染、血液(输血)感染、经胎盘或产道感染、性接触感染等。病毒感染后一般情况下可以诱导机体产生抗病毒的免疫应答反应。,第二节,癌症又称恶性肿瘤,是正常细胞生长与分裂失控,导致异常分裂的细胞团即肿瘤不断增大。肿瘤细胞分裂产生的子代细胞也是肿瘤细胞,肿瘤细胞还能通过淋巴管和血管
23、等扩散和转移到机体其他部位,形成新的肿瘤。肿瘤增大和转移的结果严重地损害组织和器官的结构与功能,最终导致机体的死亡。根据最初的发生部位,癌症被分成多种类型,在我国发病率最高的几类癌症有胃癌、肝癌、肺癌和食管癌等。环境中的化学致癌物质、放射性物质、病毒等是导致癌症发生最主要的因素。这些环境因素都能直接或间接地作用于细胞内的遗传物质,使之结构、功能异常,从而诱发细胞癌变。,第三节 几种重大疾病简介及其预防,第三节,一、癌症,返回,第三节,胃癌的发生模型,化学致癌物质是指能引起人或动物形成肿瘤的化学物质,所引发的癌症约占人类癌症病因的80以上。化学致癌物质引发肿瘤发生的主要原因在于它们可直接或间接地
24、作用于细胞内DNA、RNA和蛋白质等生物大分子,最终改变细胞遗传物质的特性。,第三节,化学致癌物质大部分是一些有机化合物,它们主要包括多环芳烃类、亚硝基化合物、烷化剂类、芳香胺类、偶氮染料、生物毒素等。,1911年,发现Rous肉瘤病毒(RSV)可以诱发小鸡成纤维细胞形成肿瘤(1966年度诺贝尔奖)。RSV是一种逆转录病毒(RNA病毒)。20世纪70年代,发现RSV中的一个基因src能使正常鸡细胞转化为恶性癌细胞,这是发现的第一个癌基因。1977年,Bishop和Varmus分离获得src蛋白,揭示出鸡细胞中原来就有能引起肿瘤的src基因。一种RAV-0病毒通过感染鸡细胞和反转录过程,从宿主鸡
25、细胞中获得了src基因,从而形成了能诱发肿瘤的逆转录病毒RSV(1987年度诺贝尔奖)。RSV中src基因编码产生的src蛋白即酪氨酸激酶活性大大强于正常的src,因此才具有致癌作用。,第三节,一些肿瘤的发生与病毒感染有关。,返回,第三节,RSV中src基因来源于鸡细胞中正常的酪氨酸激酶基因,人类和其他动物细胞中的癌基因起源于原癌基因。原癌基因是一些与调节和控制细胞生长、分裂和细胞周期相关的基因。有4种类型的突变可以将原癌基因转变为癌基因:基因扩增和增强。染色体易位。基因转座。点突变。这些突变都会增加细胞生长调节蛋白的活性,使得细胞的生长和分裂失控。编码防止细胞无节制分裂的蛋白的基因称为抑癌基
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