细菌进入机体有哪些屏障

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以细菌进入机体为例,讨论本体免疫的进程~

  免疫
  抗细菌感染的免疫是指机体抵御细菌感染的能力,是由机体的非特异性免疫和特异性免疫共同协调来完成的。先天具有的非特异性免疫包括机体的屏障结构,吞噬细胞的吞噬功能和正常组织及体液中的抗菌物质;后天获得的特异性免疫包括以抗体作用为中心的体液免疫和致敏淋巴细胞及其产生的淋巴因子为中心的细胞免疫。

  病原菌侵入机体后,由于其生物学特性的不同,致病物质的不同。机体对它们的免疫反应也各有差别。

  一、宿主体表的防御功能

  (一)机械的阻挡和排除作用

  健康和完整的皮肤与粘膜能有效地阻挡细菌的侵入。呼吸道粘膜上皮细胞的纤毛向上颤动,可将细菌咳出或咽下;随粪便每日约排菌1012个;小便可清除尿道上皮的细菌。

  (二)分泌液中化学物质的局部抗菌作用

  汗腺分泌的乳酸,皮脂腺分泌的脂肪酸均有一定的抗菌作用。胃酸能杀死寒杆菌、痢疾杆菌和霍乱弧菌。阴道分泌物中的酸类亦有抗菌作用。前列腺分泌的精素(Spermine)是正常精液中存大的对革兰氏阳性细菌有效的抑制物。泪液、唾液、乳汗和呼吸道分泌物中广泛分布的溶菌酶能溶解革兰氏阳性细菌。

  (三)正常菌群的拮抗作用

  人体表以及与外界相通腔道中的正常菌群,可以通过它们的代谢产物对抗病原菌入侵。例如皮肤上的痤疮丙酸菌(Propionibacterium acnes)能产生抗菌性脂类、抑制金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌在皮肤上生长;肠道中的某些厌氧菌能产生脂肪酸阻止沙门氏菌在局部生存;肠道中大肠杆菌产生的大肠菌毒和酸性产物能抑制痢疾杆菌、金黄色葡萄球菌;咽部的草绿色链球菌似能阻止肺炎球菌在局部生长;鼻腔的表皮葡萄球菌和类白喉杆菌能妨碍金黄色葡萄球菌定居等。当这种拮抗作用受影响时,则可发生菌群失调症。

  二、机体抗毒性免疫

  抗毒性免疫是一种以体液抗体为主的免疫应答。许多以外毒素致病的病原菌造成的感染,如白喉、破伤风、气性坏疽及内毒中毒等,机体的免疫应答,主要表现为抗毒素(lgG)中和毒素的作用。由抗毒素与外毒素特异结合形成的复合物,可被吞噬细胞吞噬,并将其降解消除。抗毒素与毒素结合,可以通过空间阻碍使毒素不能吸附到敏感的宿主细胞(受体)上,或者使毒素生物学活性部位(酶)被封闭,从而使毒素不能发生毒性作用。应当指出,抗毒素不能对已与组织结合的毒素起中和作用。

  根据外毒素的免疫特点,可应用类毒素进行预防接种,应用抗毒素血清进行早期治疗与紧急预防,使用时要保证“早期足量”。

  三、机体的抗菌性免疫

  病原侵入机体后,由于其生物学特征的不同,可分为胞外菌感染和胞内菌感染两类,机体对这两类感染的免疫反应是有差别的。

  (一)胞外寄生菌的抗感染免疫

  1.抗体对细菌繁殖的抑制作用:抗体与细菌结合,可以出现凝集和鞭毛制动现象,但一般而言,对细菌的活力只有微弱的影响,甚至没有影响。如果抗体的结合能抑制细菌的重要酶系统或代谢途径,则可能抑制细菌的生长。例如,某些细菌(例如败血巴氏杆菌)从血清转铁蛋白摄取铁的能力可被特异性抗体封闭,从而导致细菌生长受抑制。

  2.抗体对细菌吸附作用的抑制:病原菌吸附到粘膜上皮细胞是造成感染的先决条件。粘膜表面的抗体,在防止病原菌对粘膜的侵犯中具有更重要的作用。在粘膜表面起这种作用的抗体主要是SlgA'它是局部免疫的主要因素。SlgA抗细菌感染可有以下几种方式:在补体和溶菌酶的参与下溶解某些细菌;在肠道局部增强吞噬作用;防止细菌对粘膜上皮细胞的吸附。例如SlgA能阻止链球菌、致病性大肠杆菌、霍乱弧菌、淋球菌、百日咳杆菌等对粘膜表面的吸附。至于SlgA阻断细菌与细胞吸附的精确机理尚不清楚。很可能是阻碍了细菌表面起吸附作用的特定部位与宿主细胞相应受体之间的相互作用。

  3.抗体和补体对细菌的溶解作用:在许多感染中,机体能产生相应抗体(lgG、lgM、lgA),当细菌表面抗原和lgG、lgM结合的免疫复合物一旦通过经典途径使补体活化或由分泌型 lgA或聚合的血清lgA通过替代途径活化补体,即可引起细胞膜的损伤,最终发生溶菌。实验证明补体的溶菌作用仅对革兰氏阴性菌,其中包括霍乱弧菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌等发挥作用。但这种作用往往并不彻底,仅使杆菌菌体膨大或变为球形,不引起溶解。但若于试验中系统中加入适量的溶菌酶,则可出现溶菌现象。

  4.抗体和补体对吞噬作用的调理:抗体和补体单独能适当的靶细胞起调理吞噬作用,若两者联合作用效应更加强大。中性粒细胞和单核吞噬细胞表面具有lgg 的Fc受体。当 lgG 通过其特异性抗原结合部位(Fab)与细菌表面相应抗原结合后,其Fc段可与吞噬细胞表面相应Fc受体结合,即可在细菌与吞噬细胞间形成抗体“桥梁”,这不仅能促进吞噬细胞对细菌的吞噬,而且有助于强化细胞内的杀菌作用。

  中性粒细胞和单核细胞表面还有C3b 受体。因此,细菌与所有能结合补体的抗体(lgg 、lgM )形成的复合物,均可激活补体形成活化产物C3B,从而发挥调理吞噬作用。尤以lgM 的作用更强,此作用在感染的早期特别重要,因为此时lgM抗体占优势。

  (二)胞内寄生菌的抗感免疫

  凡侵入人体后大部分时间停留在宿主细胞内并繁殖的病原菌称胞内寄生菌。例如结核杆菌、麻风杆菌、布氏杆菌等均属此类。由于抗体不能进入细胞内,所以体液免疫对这类细菌感染的作用受到限制,对胞内感染的防御功能主要靠细胞免疫。例如机体初次感染结核杆菌,由于细胞免疫尚未建立,吞噬细胞虽可将它们吞噬,但不能有效地消化杀灭,因此病原菌容易随吞噬细胞在体内扩散,蔓延,而造成全身感染。但在传染过程中,机体在病原菌的刺激下逐渐形成细胞免疫,通过致敏淋巴细胞释放的各种淋巴因子,激活吞噬细胞,可大增强其吞噬消化能力,抑制病原菌在吞噬细胞内生存,从而获得防御同种病种原菌再感染的免疫力。

1. 机械屏障
皮肤与粘膜构成人体的第一道防线,是机械防御的主力军。
皮肤是人体中最大的器官,它与粘膜能将人体完整地保护起来,耐受和缓冲机械刺激而保护机体,抵御外来病菌、异物的入侵,减少紫外线的损伤,还可以排泄代谢废物、分泌黏液、防止水分过度蒸发、调节体温等等。
2. 血脑屏障
大脑是人体的司令部,需要特别防护,因此人类在漫长的进化过程中形成了血脑屏障。
脑细胞代谢旺盛,耗氧较多,对营养需求较多,如果脑组织缺氧、缺铁或受致病菌侵入,就会影响脑功能,使身体发生不同的病症。血脑屏障能限制物质在血液和脑组织间的自由交换,但对脂溶性的物质,如氧、二氧化碳,某些麻醉药和乙醇等,以及各种药物都有特殊的通透性。
3. 胎盘屏障
胎盘屏障保证了胎儿在母体内的正常发育,胎盘是胎儿与母体之间进行物质交换的重要器官,对胎儿起着重要的保护作用。
胎盘除供给胎儿所需营养外,还可以保护胎儿不受损伤,并与胎膜粘连,有利胎儿活动和分娩。胎盘屏障能阻挡某些有害于胎儿的物质进入胎体,但允许养分和免疫球蛋白等物质通过,让胎儿获得免疫力。
4. 免疫屏障
人体免疫屏障主要包括吞噬细胞系统、补体系统、干扰素系统、细胞免疫和体液免疫等,是人体内天然的防御大军。
免疫系统之间互相协作,共同完成防御感染、维护自身稳定和监视自体细胞突变的任务。比如,血液中的白细胞负责与入侵体内的病原微生物作战;嗜中性粒细胞可吞噬和消化病菌异物,抵抗感染;T淋巴细胞和B淋巴细胞可协同制造抗体,排除异己。
5. 气血屏障
一个成年人约有7.5亿个肺泡,总面积可达70~100平方米,人体就是通过肺泡膜与外界空气进行气体交换的,此膜的屏障功能保护了机体免受外来物质的损害。
肺泡膜至少由六层结构组成,特殊的结构使氧气等气体易于通过,而其它物质则不能轻易通过。通过这个气血屏障,血管从肺泡中得到了氧气,又排出了二氧化碳,从而使机体完成了气体内外交换。
6. 生物屏障
人体各部位都寄生着大量微生物,许多微生物不会给人体带来损害,反而有许多益处,它们构成了人体的生物屏障。
肠道的菌群最丰富,其中有大量的常宿有益菌,这些细菌中含有的酶能恰当地处理进入大肠的食物残渣和植物纤维素,使其中的营养成分为机体吸收利用,无用的部分变成粪便排出体外。口腔中也有几十种细菌生长繁殖。这些微生物可促进吸收、合成必需的维生素,并能使机体产生抗体。
7. 排泄屏障
常见的排泄大小便、废气、代谢性产物及散热调节体温等,都算作人体的排泄屏障。
排泄屏障把有害、有毒物质清除出体外:比如从肛门可以排出食物残渣、废物及废气,从肺可以排出二氧化碳等气体,从泌尿系统可清除代谢产物,通过皮肤既可排出代谢终产物又散热以调节体温。这样就实现了机体的进出平衡,有利于新陈代谢的正常进行。
  8. 反射屏障
  人体的反射屏障可分为先天性非条件反射与后天性条件反射,反射其实是人体的一种保护性反应。
  触觉、吞咽、呕吐、疼痛、咳嗽等反射,传递到大脑中枢并经过筛选分类后,人体便采取相应的措施加以保护。比如,疼痛本能地使躯体产生逃避反射,而咳嗽就是一种保护性的条件反射。
  咳嗽是人体的保护措施
  咳嗽是呼吸系统最常见的症状之一,有的人很讨厌咳嗽,使用止咳药来镇咳。可是你知道吗?其实咳嗽是机体的一种自我保护性措施,对身体是有好处的。
  呼吸道粘膜一旦受到异物、炎症、分泌物或其他过敏性刺激时,就会反射性地引起咳嗽,咳嗽帮助清出外界侵入呼吸道的异物或分泌物,尽快把有害物质排出体外,有效避免伤害。
  如果一咳嗽就用止咳药物,则会使加重炎症的脏东西滞留在呼吸道里,掩盖了身体存在的症状,不利于炎症的消除。出现咳嗽时,应在保暖的同时补充大量水分,同时避免胡椒、洋葱等辛辣食物刺激呼吸道。当然,如频繁咳嗽还伴有发烧、胸痛、体重减轻等症状时,应立即就医。
  发烧让免疫细胞努力战斗
  体温一旦超过37℃就属于发烧,有人常常担心"把脑子烧坏了",所以一发烧就服退烧药。其实发烧不仅提示机体"生病了",还帮助机体抵御疾病,是免疫细胞的"助手"。体温升高可使免疫细胞的作战能力增强,血液中的铁离子浓度减少。铁离子是病原体生长必需的微量元素,铁离子减少便可抑制病原体发育。
  我们经常在发烧刚开始就急忙服用退烧药,这样很可能会加重病情。如果体温没超过38℃,并且精神、食欲没感觉到受影响时,可以采取物理降温的方式。方法是在额头放置冰块,或用凉毛巾擦拭身体,同时注意多喝水,并补充适量的维生素和矿物质,吃一些富含营养且清淡的食物。如果低烧持续不退,或者体温开始超过38.5℃,或伴有剧烈头痛、发疹、关节痛、痉挛等症状时,就要立即就医。
  人体的屏障就是这样忠心耿耿地守护着身体的家园,我们才得以成功地抵御外敌,享受着自然界的馈赠。
  8. 反射屏障
  人体的反射屏障可分为先天性非条件反射与后天性条件反射,反射其实是人体的一种保护性反应。
  触觉、吞咽、呕吐、疼痛、咳嗽等反射,传递到大脑中枢并经过筛选分类后,人体便采取相应的措施加以保护。比如,疼痛本能地使躯体产生逃避反射,而咳嗽就是一种保护性的条件反射。
  咳嗽是人体的保护措施
  咳嗽是呼吸系统最常见的症状之一,有的人很讨厌咳嗽,使用止咳药来镇咳。可是你知道吗?其实咳嗽是机体的一种自我保护性措施,对身体是有好处的。
  呼吸道粘膜一旦受到异物、炎症、分泌物或其他过敏性刺激时,就会反射性地引起咳嗽,咳嗽帮助清出外界侵入呼吸道的异物或分泌物,尽快把有害物质排出体外,有效避免伤害。
  如果一咳嗽就用止咳药物,则会使加重炎症的脏东西滞留在呼吸道里,掩盖了身体存在的症状,不利于炎症的消除。出现咳嗽时,应在保暖的同时补充大量水分,同时避免胡椒、洋葱等辛辣食物刺激呼吸道。当然,如频繁咳嗽还伴有发烧、胸痛、体重减轻等症状时,应立即就医。
  发烧让免疫细胞努力战斗
  体温一旦超过37℃就属于发烧,有人常常担心"把脑子烧坏了",所以一发烧就服退烧药。其实发烧不仅提示机体"生病了",还帮助机体抵御疾病,是免疫细胞的"助手"。体温升高可使免疫细胞的作战能力增强,血液中的铁离子浓度减少。铁离子是病原体生长必需的微量元素,铁离子减少便可抑制病原体发育。
  我们经常在发烧刚开始就急忙服用退烧药,这样很可能会加重病情。如果体温没超过38℃,并且精神、食欲没感觉到受影响时,可以采取物理降温的方式。方法是在额头放置冰块,或用凉毛巾擦拭身体,同时注意多喝水,并补充适量的维生素和矿物质,吃一些富含营养且清淡的食物。如果低烧持续不退,或者体温开始超过38.5℃,或伴有剧烈头痛、发疹、关节痛、痉挛等症状时,就要立即就医。
  人体的屏障就是这样忠心耿耿地守护着身体的家园,我们才得以成功地抵御外敌,享受着自然界的馈赠。

发挥保护功能的几道屏障首先是外围屏障。皮肤粘膜是机体第一道防线,包括:皮肤粘膜的机械阻挡作用和附属物(如纤毛)的清除作用;皮肤粘膜分泌物(如汗腺分泌的乳酸、胃粘膜分泌的胃酸等)的杀菌作用;体表和与外界相通的腔道中寄居的正常微生物丛对入侵微生物的拮抗作用等。其次是内部屏障。抗原物质一旦突破第一道防线进入机体后,即遭到机体内部屏障的清除,包括:淋巴和单核吞噬细胞系统屏障;正常体液中的一些非特异性杀菌物质;血脑屏障和胎盘屏障等。
①淋巴和单核吞噬细胞系统是机体的第二道防线。微生物进入机体组织以后,多数沿组织细胞间隙的淋巴液经淋巴管到达淋巴结,但淋巴结内的巨噬细胞会消灭它们,阻止它们在机体内扩散,这就是淋巴屏障作用。如果微生物数量大,毒力强,就有可能冲破淋巴屏障,进入血液循环,扩散到组织器官中去。这时,它们会受到单核吞噬细胞系统屏障的阻挡。这是一类大的吞噬细胞。机体内还有一类较小的吞噬细胞,其中主要的是中性粒细胞和嗜酸性粒细胞。它们不属于单核吞噬细胞系统,但与单核吞噬细胞系统一样,分布于全身,对入侵的微生物和大分子物质有吞噬、消化和消除的作用。
②在正常体液中的一些非特异性杀菌物质,如补体、调理素、溶菌酶、干扰素、乙型溶素、吞噬细胞杀菌素等,也与淋巴和单核吞噬细胞系统屏障一样,是机体的第二道防线,有助于消灭入侵的微生物。
③血脑屏障主要是由软脑膜、脉络膜和脑毛细管组成,可以阻止微生物等侵入脑脊髓和脑膜内,从而保护中枢神经系统不受损害。血脑屏障随个体发育而逐渐成熟,婴幼儿容易发生脑脊髓膜炎和脑炎,就是血脑屏障发育不完善的缘故。胎盘屏障是由母体子宫内膜的基蜕膜和胎儿绒毛膜滋养层细胞共同组成的。这个屏障既不妨碍母子间的物质交换,又能防止母体内的病原微生物入侵胎儿,从而保护胎儿的正常发育。
特异性免疫又称获得性免疫或适应性免疫。是获得免疫经后天感染(病愈或无症状的感染)或人工预防接种(菌苗、疫苗、类毒素、免疫球蛋白等)而使机体获得抵抗感染能力。一般是在微生物等抗原物质刺激后才形成的(免疫球蛋白、免疫淋巴细胞),并能与该抗原起特异性反应。
如果某些病原体突破了第一道和第二道防线,即进入人体并生长繁殖,引起感染。有的有症状,就是患病;有的没有症状,称作隐性感染。不论是哪一种情况,机体都经历了一次与病原体斗争的过程,这种专门针对某一种病原体(抗原)的识别和杀灭作用称为特异性免疫。譬如得过伤寒病的人对伤寒杆菌有持久的免疫力,那是因为伤寒杆菌刺激机体产生免疫应答,增加了巨噬细胞的吞噬功能,同时在体内还产生抗伤寒杆菌的抗体。人体的免疫系统又能把伤寒杆菌这个“敌人”的特征长期 “记忆”下来,如果再有伤寒杆菌进入,就会很快被识别、被消灭。
能进行免疫应答的免疫细胞有很多种,最重要的是淋巴细胞。它又分成两种。两种细胞的发育成熟过程不一样,一种是在胸腺内发育成熟,称作T淋巴细胞,是在骨髓内发育成熟的为B淋巴细胞。
具有吞食异物的巨噬细胞也是一种重要的免疫细胞,它具有“加工厂”的作用,即巨噬细胞吞噬异物(如细菌、肿瘤细胞等)后,对异物进行加工处理。处理后的异物(抗原)就与T淋巴细胞和B淋巴细胞发生免疫反应,它本身也能直接杀灭异物或者产生细胞因子参与免疫反应。
B淋巴细胞受病原体刺激后,引起一系列变化,最终转化成为能产生抗体的浆细胞,所产生的抗体通过各种方式来消灭病原体,如溶解病原体,中和病原体产生的毒素,凝集病原体使之成为较大颗粒让吞噬细胞吞食消灭。浆细胞产生的抗体存在于机体的血液和体液中,这种免疫反应就称为体液免疫。
经处理后的病原体刺激T淋巴细胞后,也同样引起一系列变化,最终转化成能释放出淋巴因子的致敏淋巴细胸。淋巴因子种类很多,作用也并不相同,它们积极地参与到免疫反应中,这种免疫反应通常称为细胞免疫。体液免疫和细胞免疫二者之间不是孤立的,它们相辅相成,互相协作,共同发挥免疫作用。

免疫屏障(immunological barrier)

  机体防御抗原异物进入其体内的一种特殊的生理解剖学结构。被称为机体的“第一道防线”,是发挥非特异性免疫功能的重要组成部分。主要包括皮肤粘膜屏障、血脑屏障和血胎屏障等。

  皮肤粘膜屏障 健康完整的皮肤及粘膜包裹着机体,它们可以机械性地阻挡病原微生物及其他抗原异物侵入机体;鼻孔中的鼻毛、呼吸道粘膜表面的粘液和纤毛,均能阻挡并排除抗原异物的侵入。皮肤及粘膜能经常分泌杀菌物质。皮肤的汗腺分泌的乳酸、皮脂腺分泌的脂肪酸都呈酸性,不利于病原细菌的生长;唾液、泪液、乳汁以及呼吸道分泌液中的溶菌酶能溶解革兰氏阳性细菌。胃液中的胃酸也有很强的杀菌能力。此外,在皮肤、粘膜及机体与外界相通的腔道中生长的正常菌群,与人体保持互相依赖、互相制约的平衡状态,正常菌群通过其生长代谢所分泌的代谢产物,对病原菌的侵入起有效的杀伤作用。

  血脑屏障 是存在于血脑循环中的一种生理解剖学结构。它是由软脑膜、脉络丛的脑毛细血管壁和包在壁外的神经胶质细胞形成的胶质膜构成。近年来,据电镜和酶标技术研究证明,血脑屏障的组织学部位主要是脑毛细血管内皮细胞层。这层细胞具有连结紧密、胞饮作用微弱的特点,可有效地阻挡病原微生物及其他抗原异物通过血流进入脑组织或脑脊液,从而保护了机体的中枢神经系统。婴幼儿由于血脑屏障尚未发育完善,较易发生脑膜炎等中枢神经系统的感染。

  血胎屏障 是由母体的子宫内膜的基蜕膜和胎儿绒毛膜共同组成。此屏障不影响母子间的物质交换,但在一般情况下可防止母体内的病原菌进入胎儿体内。使胎儿免受感染。血胎屏障与妊娠期有关。在妊娠头3个月内,该屏障尚未发育完善。此时若母体患风疹等病毒性感染,则病原体可通过胎盘进入胎儿体内,常可造成胎儿畸形、流产或死亡。


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