1、微生物与人类健康,Pally ren,Pally ren,现代生化实验中心,关于本课程,微生物与人类健康是为各专业学生开设的为通识性教育课程。使认识自然界广泛存在，又不能为肉眼所见的微生物的主要类型，结构，在自然界中的作用和与人类健康的关系，特别是引起各种传染病的病原微生物，及它们的致病机理、预防与治疗手段。同时介绍医学微生物和环境微生物方面的最新研究进展 考试方式: 开卷, 写综述的形式,Pally ren,现代生化实验中心,兴趣,http:/ 引言第一节 人类认识疾病的历史第二节 微生物概论 第二章 微生物的主要类群及营养第一节 微生物的主要类群及其形态第二节 微生物的营养和生长 第三章
2、原核微生物和真核微生物及其引起的疾病 第一节 原核微生物的类型，结构和形态第二节 真菌和原生动物及其引起的疾病 第四章 病毒及其引起的疾病 第一节 病毒的基本概念第二节 常见病毒及其引起的疾病,Pally ren,现代生化实验中心,第五章 微生物与肿瘤第一节 病毒与肿瘤关系-第二节 微生物与肿瘤的治疗-gene therapy 第六章 微生物感染与免疫第一节 免疫和抗感染免疫第二节 人体对微生物感染的三道防线 第七章 微生物疾病的诊断、治疗和预防第一节 微生物疾病的诊断方法和治疗药物第二节 微生物抗药性-antibiotics 第八章 微生物与人类未来第一节 微生物与人和动物间的相互关系第二节
3、 人类社会的发展和微生物的进化,Pally ren,现代生化实验中心,教材和参考书籍,医学微生物学, 上海第二军医大学出版社, 何群力,2005 医学微生物学，科学出版社, 戚中田 主编2003. 微生物生物学， 杨苏声主编， 科学出版社，2004 微生物学教程，周德庆. 高等教育出版社， 2002 免疫与健康, 张建中. 化学工业，2003 精编现代医学微生物学，闻玉梅. 复旦大学出版社，2002,Pally ren,现代生化实验中心,第一章 引言,第一节 人类认识疾病的历史 -病原微生物,Pally ren,现代生化实验中心,Pally ren,现代生化实验中心,Pally ren,现代生
4、化实验中心,Pally ren,现代生化实验中心,安居人体的细菌,在人的肠道中，有丰富的营养物质，又有合适的酸碱度、温度，于是就成了微生物生儿育女、定居生栖的好地方。常见的有大肠杆菌、产气杆菌等等。这些菌群并不是白白在人的肠道内享受吃喝，在它们生活的同时向人体贡献出许多具有生理活性的物质。如它们可以提供维生素B1、B2、B3、K、叶酸、氨基酸等物质，参与食物的消化和吸收。如果人们服用抗菌素药物时间较长，剂量过大，杀死了这些微生物，就会使正常菌群失调，引起维生素缺乏、腹泻等病症。,Pally ren,现代生化实验中心,简单例子-拉肚子,拉肚子医学称腹泻.腹泻是由很多不同原因引起，以大便次数比平日
5、增加及大便性状改变为主要表现的胃肠道功能紊乱疾病。,Pally ren,现代生化实验中心,人们饮食中的水份及所饮的水，约90%经大肠吸收，经肾脏代谢变成尿液排出体外。若因肠道炎症（如细菌、病毒等感染）、赘生物（如肠肿瘤等）致使大肠吸水功能失衡，或大肠功能紊乱，就会发生腹泻俗称拉肚子.,Pally ren,现代生化实验中心,病因,1.内在因素神经系统功能调节能力差，容易发生肠道功能紊乱消化系统发育未成熟，消化能力差。防御感染功能差。使消化道负担重。2.感染因素肠道内感染细菌、病毒或肠道外感染(如中耳炎、上感、肺炎、泌尿道感染等)引起。3.非感染因素喂养不当(过多、过少、突然改变饮食品种)，对牛奶
6、等食物过敏，腹部受凉等。,Pally ren,现代生化实验中心,不怪食物怪肠道,解决肠道问题，“菌”衡是关键正常人的肠道内有多达70万亿个有益菌，占人体微生物总数的90%以上，密密麻麻覆盖在肠道黏膜上面，像一道人体天然生态屏障防护林一样，维护着肠道内的微生态平衡，有益菌多，菌群平衡时，人体的肠道功能就正常。一旦人体滥用抗生素、止泻药、饮食不当或者长期受到各种有害物刺激，肠道菌群平衡就会受到破坏，各种有害菌就会长驱直入、大量滋生，导致有益菌比例远远少于有害菌，菌群平衡遭到破坏。,Pally ren,现代生化实验中心,微生态制剂,反复拉肚子就是菌群紊乱的信号。就像水土流失极易引发洪水一样，这时候，
7、稍有食物、药物、毒物刺激，肠道就会做出强烈反应，拉肚子、腹胀、消化不良等肠道疾病自然层出不穷、反反复复、难以治愈，滥用抗生素更是会雪上加霜，因为抗生素会把有益菌、有害菌同时杀死。长此以往，不但营养流失，还可能会导致肠道疾病恶化，后果不堪设想。 法国合生元 培菲康,Pally ren,现代生化实验中心,从细菌多样性程度来说，肠道堪称人体内的热带雨林。日前，发表在美国公共科学图书馆生物学杂志（PLOS-biology）上的一篇文章称，人类肠道内的细菌群落数量是原有认识的10倍以上。,人类肠道细菌密度为全球之最 数量超1000万亿,Pally ren,现代生化实验中心,以前，科学家估算人体细菌种类的
8、方法是从肠道中提取细菌，然后在培养皿上培养，待菌落长出后，再进行计数。利用这种方法得到的数据是，人体内大约有500种细菌。但这种方法有个无法弥补的缺陷：只能计算可以在培养皿中生长的常见菌落的数量，对于无法在体外环境中生长的罕见细菌，则无法计数。因此，“人体内有500种细菌”的结论并不准确。,Pally ren,现代生化实验中心,对于人体健康，肠道细菌发挥着重要作用：分解食物、微调免疫系统、分泌维生素K等营养物质、“吞”掉食物残渣另外细菌数量多还可以让致病菌没有立足之地。 近些年，医生为病人开的抗生素越来越多。很多科学家担心，人们经常服用抗生素类药物，会使肠道细菌数量减少，甚至可能产生更多的具有
9、耐药性的致病菌。,Pally ren,现代生化实验中心,环丙沙星的处理影响了大量的接近1/3的肠道内的细菌分类，降低了菌落分类的丰度、变异度和平均度。然而，这种影响的程度因个体不同而不同，某些分类显示了个体内对环丙沙星反应的变异。 几个分类消失在6个月内未能恢复。这种环丙沙星对菌落构成的广泛的影响， 与参与者肠道功能正常的报告和之前环丙沙星对肠道菌群只有温和的影响的假设形成对比。,Pally ren,现代生化实验中心,人的皮肤上经常附着有链球菌、小球菌、大肠杆菌、霉菌等微生物。一旦皮肤损伤，致病菌侵入伤口就会引起化脓感染。打针时用酒精消毒皮肤就是?。 Why 75%?人的口腔里所含的食物残渣和
10、脱落的上皮细胞是细菌的良好营养物，口腔里的温度也很适宜细菌生长繁殖。所以口腔有各种球菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌等生存，这些微生物在分解利用食物中的糖类时产生许多有机酸，会损坏牙齿。 在鼻腔、咽喉部位常有白喉杆菌、肺炎双球菌、葡萄球菌和流感杆菌。,人其他部位微生物,Pally ren,现代生化实验中心,Pally ren,现代生化实验中心,视频简单介绍1,Pally ren,现代生化实验中心,Pally ren,现代生化实验中心,人类元基因组计划,人体内生活着比人体自身细胞数目还多10倍的微生物，其中能够在实验室纯培养的仅占30左右。而正是在这个庞大的微生物群体中蕴藏着关乎我们健康、疾病以及药物治疗
11、的众多秘密。为此，包括我国在内的多个国家正在酝酿着继人类基因组计划后的“人类元基因组计划”。 这项被称为“第二人类基因组计划”的项目将对人体内所有共生的微生物群落进行测序和功能分析，以试图阐明许多疾病的发生机理，研究新的药物，控制药物毒性。,Pally ren,现代生化实验中心,在过去的一百多年间，从对病原微生物的认识、鉴定，到开发疫苗预防传染病，以及抗生素的应用，微生物学经历了从未有过的辉煌。然而，以纯培养为代表的传统微生物学研究手段此时也遭遇到了瓶颈，“已经知道的都知道了，不知道的则太难知道”，微生物学面临向何处去的抉择。,Pally ren,现代生化实验中心,“人体内生活着比人体自身的细
12、胞数目还要多10倍的微生物，对人的消化、免疫、抗病和药物代谢等过程都有重要的影响；各种药物特别是中草药的代谢与体内菌群关系也十分密切；体内共生菌群的结构不同可能是影响其药理作用和毒性的重要因素。但目前能够在实验室纯培养的微生物还仅占世界上微生物总数的110，绝大多数尚未能培养的微生物的代谢功能还未被认识；而就在这里面，蕴藏着微生物领域中最多的未知。”,Pally ren,现代生化实验中心,“人类元基因组”是人体内共生的菌群基因组的总和。而目前由于对微生物群落结构决定其功能的规律缺乏认识，因此在实践中就体现出4个“不清楚”，即群落的菌种组成结构不清楚，关键的功能菌类型不清楚，群落的功能基因组成不
13、清楚，群落结构与生态功能在不同环境下的动力学变化规律不清楚。 这些问题直接导致目前基本上是凭经验在进行“黑箱操作”，甚至完全忽视微生物群落作用的状况。譬如，目前的药物代谢研究基本不考虑实验动物肠道菌群对药理和毒理的影响,Pally ren,现代生化实验中心,预计，“人类元基因组计划”将有可能发现大量新的基因和新的基因功能。当然，更重要的是了解它们在群体中的功能和相互作用，并由此深入了解人类正常菌群的发育规律和生化机理，了解它们与人类代谢和生理的相互关系以及感染性疾病的致病机理，最终在整合系统生物医学的基础上实现新药研发、药物毒性控制和个体化用药等方面的突破性进展。到那个时候，在寻医问药时人们除
14、了要带上记录有自身基因组信息的“身份证”之外，记载体内菌群遗传信息的“元基因组身份证”也必不可少！,Pally ren,现代生化实验中心,身边有一些人似乎怎么吃都不胖，而另一些人似乎喝凉水都能长肉，美国华盛顿大学研究人员揭开了其中差异的原因。,“喝凉水都长胖“与肠道中的微生物有关,Pally ren,现代生化实验中心,人体肠道内的微生物群对于宿主的新陈代谢、发育和免疫作出了贡献。为了在这个竞争的环境中生存，拟杆菌最常见的一种肠道细菌已经进化出了多种适应性。蛋白质糖基化在细菌中很罕见，09年7月发表在细胞杂志上的一项研究描述了拟杆菌中的一种普通O-糖基化机制的发现过程和特征。研究人员指出，这种机
15、制是研究哺乳动物肠道移植所必须的。,Pally ren,现代生化实验中心,蛋白质糖基化,糖基化是蛋白质的一种重要的翻译后修饰，对蛋白质的结构和功能有重要影响。蛋白质糖基化工程是通过对蛋白质表面的糖链进行改造，从而改良蛋白质性质的一种技术。,Pally ren,现代生化实验中心,糖基化对治疗性蛋白质的溶解度、稳定性、半衰期、活性等具有重要的影响。选择合适的表达载体对蛋白质进行合适的糖基化修饰,可以大大提高治疗效果和降低毒副作用。糖基化工程在生物制药中的应用。,Pally ren,现代生化实验中心,人类认识疾病的历史,人为什么生病？ 人类对微生物病原认识的历史 微生物疾病在人类历史上的影响 现代的
16、疾病观，健康的概念和发展变化,Pally ren,现代生化实验中心,人为什么生病?,人的生命中有八种重大的痛苦，即所谓的八苦生，老，病，死，怨憎相会，所求不得，所爱别离，五蕴炽盛其中生，老，病，死这四项更是不能逃躲的基本痛苦._人类认识疾病的历史,Pally ren,现代生化实验中心,佛法的观点在金光明经中，有提到三种致病的因素：1.四大诸根因素：即人体本身的体质因素造成的问题.2.饮食时节因素：即饮食造成的问题。 3.四季时令因素：即环境造成的问题。,Pally ren,现代生化实验中心,人所以会生病，固然与许多因素有关，但就传染病的病理病因来说，主要是由病原微生物、传染途径和人体抵抗力这三
17、大因素组成的“发生环”所决定的。,病原微生物,人体抵抗力,传染途径,Pally ren,现代生化实验中心,作为引起传染病根源的病原菌，只有在其毒力大、数量多的情况下才能引起传染。在瞬息万变的生活环境中，每天向你袭击的病菌何止十亿、二十亿，那么你是靠什么来保护自己的呢？如果说，健全的皮肤是阻挡多种病原菌侵袭的第一道防线的话，那么皮肤之外还有一些外围防线，能把某些病菌歼灭掉。 有人试验过，一滴泪水加入2000ml清水，仍可以消灭至少一种细菌。因为泪水中含有溶菌酶，抗御细菌的功能极强。另外，唾液、鼻道上的粘液都是人体的有效防线。,Pally ren,现代生化实验中心,人类在到处布满微生物的世界中生活
18、了多少万年，由于人体学会了适应，所以才得以生存下来。但人类也不是注定不会得病的，在一般情况下人体的防御结构能够有效地防止病菌侵害，如果身体抗病能力差敌不过病菌的连续进犯，那么人们就不得不借助于各种药物的帮助了（三大防线后面讲） 1929年，英国细菌学家弗莱明，在研究培养葡萄球菌时，偶然发现了青霉素，这是人类历史上第一个抗菌素类药物的诞生。,Pally ren,现代生化实验中心,那么，抗菌素究竟是怎样战胜病原菌的呢？由于抗菌素是微生物在生命活动过程中产生出来的物质，这些物质有抑制、杀灭微生物或肿瘤细胞的能力。因此，它与一般的物理化学消毒剂或杀菌剂不同，它是通过生物化学反应扰乱和破坏病原菌的各种酶
19、系统，使菌体的新陈代谢失调，达到抑菌和杀菌的效用。,Pally ren,现代生化实验中心,其实过去就是一场领先者不断变化的比赛。青霉素随着第二次世界大战爆发而被广泛使用。五年后，医生却发现了不易被青霉素攻破的葡萄球菌。当然聪明的医药学家又发明了新的抗生素，再次使细菌们“投降”。在这样反复多次进行着的比赛中，总的来说，药物保持微弱的领先地位，诸如结核菌、细菌性肺炎、败血症、梅毒、淋病和其他细菌性传染病慢慢被征服了。,“人类和细菌又开始了一场竞走比赛”,Pally ren,现代生化实验中心,但这离医学界宣布胜利和收兵还早着呢。如今发现每一种致病细菌都有几种变体，能对l00多种抗生素中多种产生抗药性
20、。现在由抗药结核菌引起的结核病占新病例的17，病人中5将死去。70年代曾在南非出现的几种抗药肺炎菌株已蔓延到欧洲和美国。如今许多病人由于用一种抗菌素已不起作用，往往在处方中要开出好几种抗菌素，随之也带来沉重的经济负担。,Pally ren,现代生化实验中心,“滴滴涕”灾难,1939年发生了一件事，似乎对全世界的农民以及对诸如疟疾一类热带病流行的地区来说，都是一个好消息。 那就是有一种新的、“安全的”、名称为滴滴涕(DDT，双对氯苯基三氯乙烷)的杀虫剂被发明了出来。昆虫一碰到它，便因神经系统麻痹而被杀死。将它喷洒在农作物上，或喷洒在带菌昆虫赖以繁殖的沼泽类地区，会收到良好的灭虫效果。,Pally
21、 ren,现代生化实验中心,在后来的30年间，千百万吨滴滴涕在全世界被使用。在非洲，它消灭了虫害，农民的收成剧增。 但不久以后，科学家们开始担忧，因为有些昆虫对滴滴涕产生了抗药性，药效不如从前那样明显了。人们还发现，动物在吃了喷过滴滴涕的植物后，滴滴涕能在其体内积累。由于滴滴涕在动物体内未被降解，这使人担心它会通过食物链传递下去。 对滴滴涕积聚的最初警告信号是来自对鸟类的研究。鸟类从吃下的昆虫那里吸收了滴滴涕，从而使所产的蛋壳变薄。薄蛋壳很容易破碎，致使幼鸟死去。,Pally ren,现代生化实验中心,细菌的确很“聪明”，当一群菌被施以一定剂量青霉素时，大多数细菌都死亡了。但是出于偶然，一些幸
22、运的细菌身上带有可能使它们免受药物作用的变异基因，它们活了下来，并把它们的抗药基因传递给后代。正如前面所说的，一个细菌可在24小时内留下约l60多万个后代，然后成群地更有效地带着抗药性来危害人类。最新的研究表明，这些带有突变体的细菌，还乐于将这些突变的抗药基因给不同的其他微生物细菌共享。,为什么抗,Pally ren,现代生化实验中心,病原微生物,大多数微生物对人类和动、植物有益或无害，只有少数可引起人类或动、植物的病害。 如在人类有伤寒、痢疾、麻疹、脊髓灰质炎； 在畜、禽有猪瘟、鸡新城疫、鸭瘟等。 具有致病性的微生物称病原微生物,Pally ren,现代生化实验中心,肺鼠疫卡桑德拉大桥 病毒
23、来源：美国军方实验室 发病地区：一列穿越欧洲各国开往斯德哥尔摩的火车 原始携带者：闯入美国军方实验室的几名恐怖分子 易感人群：一列火车上的上千名乘客及数十名乘务员 救治措施：把整列火车进行封闭式隔离，禁止其在任何车站停靠。在初期没有抗原的情况下只能靠自身的免疫力，后从自愈者身上获得血清对其他患者进行治疗。 为防止泄露机密，政府要将火车引至无法承重的卡桑德拉大桥，不惜毁掉上千人的生命来掩盖军方制造生物武器的丑闻。几名勇敢的乘客在医生张伯伦的领导下，将已感染的车厢与其他车厢脱轨，拯救了大部分人。,Pally ren,现代生化实验中心,“莫他巴山姆”病毒恐怖地带 病毒惊魂病毒来源：非洲扎伊尔丛林 发
24、病地区：美国旧金山市附近的香柏溪镇。 发病周期：潜伏期一至三周，发病期只有48小时 原始携带者：来自扎伊尔莫他巴河谷的小白脸猴 救治措施：整个小镇被隔离，任何人不得离开，违令者会被当场击毙。军方首先提供了解毒血清，实际上是生物武器的消灭药剂。但病毒经过白脸猴中间宿主时已发生变异，从接触传染转成空气传染，原有血清毫无作用，惟一的方法就是找到携带病毒原体的小白脸猴。在朋友的帮助下，医生山姆找到了那只猴子，制出新的抗病毒血清，挽救了小镇居民的生命。,Pally ren,现代生化实验中心,http:/ ren,现代生化实验中心,霍乱屋顶上的轻骑兵 病毒来源：不详 发病地区：1832年的法国南部 发病周
25、期：数天 易感人群：生活在疫区的所有居民 救治措施：所有患者及其亲属，甚至是被怀疑为病菌携带者的人都会被武力驱赶到无人区隔离，死后就地焚化。 在没有先进医疗条件和抗生素的情况下，意大利轻骑兵上校安杰罗只能解开染病的女主人公的衣衫，用葡萄酒和草药涂抹她的全身，然后用双手用力搓揉。在酒精与爱情的力量下，她奇迹般地康复了。,Pally ren,现代生化实验中心,1996病毒12只猴子,公元2035年。自从世界1996年被一种致命病毒侵袭之后，剩余的少数人类就只能生活在地下，苟且偷生。为了改变这一情况，科学家们设计出一个计划去改变这 一切。囚徒詹姆斯科尔被强迫作为志愿者，由2035年穿越时空回到199
26、6年追查当年病毒扩散的原因，以便由科学家想办法预防并阻止它的发生。,Pally ren,现代生化实验中心,“变种T病毒”生化危机,故事发生在一个秘密的科学实验室里，超级计算机“红色女王”失去控制，成为人类的巨大威胁；原本在里面工作的科学家为某种病毒侵袭，死而复生变为僵尸嗜血的活死人。整座大厦为血腥恐怖的气氛笼罩，眼看病毒.,Pally ren,现代生化实验中心,吸血变种病毒刀锋战士2,新世纪到来没多久，一种不知名的新病毒便意 ）”。收割者有着永无止境的嗜血欲望，因此他们较之吸血鬼更加残忍恐怖。更为骇人的是“收割者”双手会进化出变态的吸盘器官，一经触碰人类，就能吸干人血！ 为了对抗这种可怕的怪物，保护人类的未来，刀锋战士也需要寻求必要的协助。在与吸血鬼长老会达成停战协议后，刀锋战士与吸血鬼组织Bloodpack结成联盟，准备一道对抗共同的敌人收割者！,Pally ren,现代生化实验中心,“狂怒”病毒惊变28天 病毒来源：伦敦的一间动物实验室 发病地区：整个英国 发病周期：30秒 原始携带者：被注射并感染了“狂怒”病毒的大猩猩 易感人群：所有接近过病毒携带者体液和血液的正常人。 救治措施：逃出被病毒感染者占领的伦敦，尽力杀死已感染的病人，即使他(她)是你最亲近的人。,Pally ren,现代生化实验中心,
