毒力因子 - 细菌和病毒

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引言

微生物是肉眼无法观察到的生物，需要借助特殊工具才能观察到它们。它们具有世界性分布的特点，即无处不在。大多数微生物对我们无害，但有些会引起严重的疾病。

引起疾病的微生物称为病原体，疾病的病因和发展过程称为发病机制。病原体由于产生某些因子而引起疾病，这些因子被称为毒力因子，可以是某些化学物质、酶、毒素等。在本节中，我们将简要介绍细菌和病毒产生的毒力因子及其作用方式。

毒力因子 - 概述

微生物能够在其他生物体中引起感染，这种毒力因子通过三种方式发挥主要作用：

• 帮助它们入侵宿主。

• 引起疾病。

• 使宿主免疫系统失活或逃避免疫系统。

毒力因子不仅帮助微生物致病，而且还决定了疾病的严重程度。某些基因编码这些毒力因子，并且随着基因失活，病原体的毒力也会大大降低。

总而言之，毒力因子决定了病原体引起的感染的严重程度。

不同的微生物产生不同的毒力因子，包括粘附素、细菌毒素、荚膜、酶等。我们将只关注细菌和病毒产生的毒力因子。

细菌毒力因子

粘附素

顾名思义，粘附素是由细菌产生的一类蛋白质，用于粘附到宿主细胞表面。它们通常存在于细菌膜的表面，并特异性地与宿主细胞表面存在的受体结合。

例如，霍乱弧菌Vibrio cholerae产生的最常见粘附素之一是N-甲基苯丙氨酸，它由菌毛尖端产生，并特异性地附着于肠上皮细胞。

外酶和毒素

一旦病原体粘附到宿主细胞表面，接下来它们要做的事情就是入侵生物体。这是通过产生某些细胞外酶（也称为外酶）来实现的。

• 这些外酶对组织具有高度特异性，有助于入侵以及逃避免疫系统。

例如，金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus产生一种称为透明质酸酶S的外酶，有助于降解透明质酸，透明质酸是细胞之间的一种粘合剂，有助于细胞的扩散。

毒素

某些细菌除了细胞外酶外，还会产生某些有毒物质，这些物质会破坏宿主组织并促进入侵过程。这种致病细菌产生毒素的特性称为产毒性。细菌产生两类毒素：

• 内毒素 - 由革兰氏阴性菌产生，存在于其外膜上。内毒素的一个例子是脂多糖 (Lipid A)，它会导致血压下降、多器官衰竭并最终导致死亡。

• 外毒素 - 主要由革兰氏阳性菌和一些革兰氏阴性菌产生。它们不过是细菌本身产生的蛋白质。它们与相互作用的细胞类型非常特异，并通过特定的分子机制破坏它。外毒素的一个例子是破伤风毒素，它会导致痉挛性瘫痪。

荚膜和蛋白酶

一些细菌通过逃避免疫系统或通过对抗免疫系统来在宿主体内生存。其中，最重要的一个是对抗吞噬作用。为此，某些细菌会产生荚膜，阻止吞噬细胞粘附到细菌上，并增大其大小，从而使吞噬细胞难以吞噬它们。

例如，已经观察到，与非荚膜菌株相比，产生荚膜的肺炎链球菌Streptococcus pneumoniae菌株毒力更强。

• 蛋白酶的保护作用 - 那些不能形成荚膜的菌株会产生蛋白酶来保护它们免受吞噬细胞的攻击。

• 人体免疫系统通过借助结合到其表面的抗体来特异性地识别细菌并启动吞噬作用。这种机制被称为抗体介导的杀伤作用。蛋白酶通过特异性消化这些抗体来克服这个问题。

• 除了荚膜和蛋白酶外，细菌还有其他方法可以逃避免疫系统的吞噬作用，即通过改变细菌表面来阻止细菌被识别，这种机制被称为抗原变异。

病毒毒力因子

病毒的结构与细菌不同，但它们会产生某些常见的毒力因子，如下所示：

病毒粘附素

称为衣壳的病毒外蛋白层会产生某些称为粘附素的因子，这些因子特异性地与宿主细胞表面的受体结合。这些粘附素靶向特定细胞并通过破坏细胞壁进入细胞。

例如，HIV 含有粘附素 gp120，它与免疫细胞的 CD4 结合。

抗原变异

由于突变，在病毒中观察到抗原变异，这会改变病毒的表面，导致免疫细胞无法识别它们，从而使它们能够轻松进入宿主体内。

• 抗原变异是出现对抗疫苗具有抗性的新病毒株的主要原因。因此，有些疫苗需要每年重复接种。

• 除了抗原变异外，抗原漂移和抗原转变也有助于保护病毒。

结论

由于这些微生物中反复发生的突变，研制针对细菌和病毒的药物和疫苗一直具有挑战性。但是，了解病原体采取的各种机制以及它们产生的毒力因子，可以为识别和研制针对这些入侵者的有效药物提供更好的见解。