一、泌尿細菌感染的核心病原體與感染機制

泌尿系感染（UTI）主要由腸道來源的革蘭陰性桿菌引起：

1. 主導病原體：大腸埃希菌（E. coli）占70%-90%，通過表面黏附素（如菌毛）結合尿路上皮受體定植。

2. 其他常見病原體：

• 革蘭陰性菌：變形桿菌、克雷伯菌、腸桿菌、沙雷菌。

• 革蘭陽性菌：腸球菌（糞腸球菌/屎腸球菌）、葡萄球菌，多見于留置導尿guan或泌尿結構異常患者。

3. 特殊病原體：支原體、衣原體、真菌（白色念珠菌）可導致混合感染，以逆行感染為主。

感染危險因素：醫源性操作（導尿、pang胱鏡）、免疫低下、女性生理結構、尿液滯留等。

二、數學建模：揭示感染動力學與防治機制

1. 導尿guan相關感染模型（CAUTI）

• 模型構建：將感染過程分為4個動態部分：

• 導管外表面：用Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piskunov（FKPP）方程模擬細菌增殖擴散。

• 膀胱：邏輯斯蒂增長模型+稀釋項（尿液流速影響）。

• 導管內流動：對流-擴散方程模擬細菌隨尿液運輸與附著。

• 導管內表面：FKPP方程+細菌沉積源項。

• 關鍵發現：

• 尿液流速決定菌尿風險：低流速時細菌增殖＞稀釋作用，菌尿風險高；增加液體攝入可降低風險（70%人群易感性與流速相關）。

• 感染源推斷：皮膚源→導管外下部定植；引liu袋污染源→導管內下部定植。

2. 膀胱感染免疫反應模型

• 個體建模（IBM） ：模擬細菌、免疫細胞（巨噬細胞、中性粒細胞）、趨化因子的相互作用。

• 環境：200×200網格模擬膀胱尿路上皮層。

• 機制：免疫細胞招募路徑、細菌清除效率的量化分析。

應用與局限性

三、動物實驗模型：病理機制與藥物評估平臺

1. 小鼠模型（廣泛應用）

• 方法：經尿道灌注細菌懸液（50μL, 10? CFU大腸桿菌）。

• 優勢：

• 模擬細菌定植、上行感染（膀胱→腎臟）、生物膜形成。

• 遺傳背景多樣，適合宿主-病原體互作研究。

• 局限性：

• 生理差異：小鼠膀胱僅3-4層細胞（人類5-7層），尿液成分不同。

• 非自然感染：需人工誘導，無法wan全模擬人類免疫應答。