毒力因子 - 細菌和病毒

---

引言

微生物是肉眼無法觀察到的生物，需要藉助特殊工具才能觀察到它們。它們具有世界性分佈的特點，即無處不在。大多數微生物對我們無害，但有些會引起嚴重的疾病。

引起疾病的微生物稱為病原體，疾病的病因和發展過程稱為發病機制。病原體由於產生某些因子而引起疾病，這些因子被稱為毒力因子，可以是某些化學物質、酶、毒素等。在本節中，我們將簡要介紹細菌和病毒產生的毒力因子及其作用方式。

毒力因子 - 概述

微生物能夠在其他生物體中引起感染，這種毒力因子透過三種方式發揮主要作用：

• 幫助它們入侵宿主。

• 引起疾病。

• 使宿主免疫系統失活或逃避免疫系統。

毒力因子不僅幫助微生物致病，而且還決定了疾病的嚴重程度。某些基因編碼這些毒力因子，並且隨著基因失活，病原體的毒力也會大大降低。

總而言之，毒力因子決定了病原體引起的感染的嚴重程度。

不同的微生物產生不同的毒力因子，包括粘附素、細菌毒素、莢膜、酶等。我們將只關注細菌和病毒產生的毒力因子。

細菌毒力因子

粘附素

顧名思義，粘附素是由細菌產生的一類蛋白質，用於粘附到宿主細胞表面。它們通常存在於細菌膜的表面，並特異性地與宿主細胞表面存在的受體結合。

例如，霍亂弧菌Vibrio cholerae產生的最常見粘附素之一是N-甲基苯丙氨酸，它由菌毛尖端產生，並特異性地附著於腸上皮細胞。

外酶和毒素

一旦病原體粘附到宿主細胞表面，接下來它們要做的事情就是入侵生物體。這是透過產生某些細胞外酶（也稱為外酶）來實現的。

• 這些外酶對組織具有高度特異性，有助於入侵以及逃避免疫系統。

例如，金黃色葡萄球菌Staphylococcus aureus產生一種稱為透明質酸酶S的外酶，有助於降解透明質酸，透明質酸是細胞之間的一種粘合劑，有助於細胞的擴散。

毒素

某些細菌除了細胞外酶外，還會產生某些有毒物質，這些物質會破壞宿主組織並促進入侵過程。這種致病細菌產生毒素的特性稱為產毒性。細菌產生兩類毒素：

• 內毒素 - 由革蘭氏陰性菌產生，存在於其外膜上。內毒素的一個例子是脂多糖 (Lipid A)，它會導致血壓下降、多器官衰竭並最終導致死亡。

• 外毒素 - 主要由革蘭氏陽性菌和一些革蘭氏陰性菌產生。它們不過是細菌本身產生的蛋白質。它們與相互作用的細胞型別非常特異，並透過特定的分子機制破壞它。外毒素的一個例子是破傷風毒素，它會導致痙攣性癱瘓。

莢膜和蛋白酶

一些細菌透過逃避免疫系統或透過對抗免疫系統來在宿主體內生存。其中，最重要的一個是對抗吞噬作用。為此，某些細菌會產生莢膜，阻止吞噬細胞粘附到細菌上，並增大其大小，從而使吞噬細胞難以吞噬它們。

例如，已經觀察到，與非莢膜菌株相比，產生莢膜的肺炎鏈球菌Streptococcus pneumoniae菌株毒力更強。

• 蛋白酶的保護作用 - 那些不能形成莢膜的菌株會產生蛋白酶來保護它們免受吞噬細胞的攻擊。

• 人體免疫系統透過藉助結合到其表面的抗體來特異性地識別細菌並啟動吞噬作用。這種機制被稱為抗體介導的殺傷作用。蛋白酶透過特異性消化這些抗體來克服這個問題。

• 除了莢膜和蛋白酶外，細菌還有其他方法可以逃避免疫系統的吞噬作用，即透過改變細菌表面來阻止細菌被識別，這種機制被稱為抗原變異。

病毒毒力因子

病毒的結構與細菌不同，但它們會產生某些常見的毒力因子，如下所示：

病毒粘附素

稱為衣殼的病毒外蛋白層會產生某些稱為粘附素的因子，這些因子特異性地與宿主細胞表面的受體結合。這些粘附素靶向特定細胞並透過破壞細胞壁進入細胞。

例如，HIV 含有粘附素 gp120，它與免疫細胞的 CD4 結合。

抗原變異

由於突變，在病毒中觀察到抗原變異，這會改變病毒的表面，導致免疫細胞無法識別它們，從而使它們能夠輕鬆進入宿主體內。

• 抗原變異是出現對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複接種。

• 除了抗原變異外，抗原漂移和抗原轉變也有助於保護病毒。

結論

由於這些微生物中反覆發生的突變，研製針對細菌和病毒的藥物和疫苗一直具有挑戰性。但是，瞭解病原體採取的各種機制以及它們產生的毒力因子，可以為識別和研製針對這些入侵者的有效藥物提供更好的見解。