病毒学概论医学PPT.ppt

病毒学总论,基本概念,病毒是一类体积小、结构简单、仅有一种核酸（RNA或DNA）、必须用电子显微镜才能观察到、只能在活的易感细胞内以复制方式进行增殖的非细胞型微生物。,病毒分类,目前已将现有的病毒归类于59个科或组，分别隶属于六大类：,脊椎动物病毒,无脊椎动物病毒,植物病毒,真菌病毒,细菌病毒（噬菌体）,亚病毒（仅具有病毒核酸或仅有蛋白质的感染性因子）,朊粒曾一度归属于亚病毒，是医学、生物学领域至今尚未彻底弄清楚的一种无核酸蛋白质传染因子，在人和动物中引起以海绵状脑病（TSE）为特征的致死性中枢神经系统的慢性退化性疾病。,病毒的历史,1.1892年Ivanofsky因发现烟草花叶病毒(TMV)时，称其为滤过性致病因子。2.1957年Lwoff.A因病毒复制周期的阐明以及一些病毒的细胞培养技术的建立，定义为一类具有严格细胞内寄生和潜在感染性的病原体，并且指出病毒只有一种核酸。3.1971年luria和Darnell进一步确认了病毒只有一种核酸，能在活细胞复制产生子代病毒粒子。4.1978年Dienner发现仅有小分子RNA的类病毒、1981年在澳大利亚发现类病毒样的拟病毒（卫星病毒)和1982年由Prusiner发现由分子量约50KD构成的阮病毒。,伊凡诺夫斯基发现植物病毒,病毒的历史,5.1983年Montagnier和Gallo分别分离到与AIDS相关的人类逆转录病毒(HIV)。6.1991年Han等将Moloney鼠白血病毒的反义表达序列导入小鼠受精卵中，从而培养成功对该病毒抗性的转基因小鼠。7.1995年HIV天冬氨酰蛋白酶三维结构的鉴定，使得一些针对病毒蛋白酶活性位点的抑制剂先后问世。8.1996年由美籍华人何大一等利用逆转录酶抑制剂与蛋白酶抑制剂配制的鸡尾酒式药，成功地抵抗HIV的感染。,病毒的主要特点,1、结构简单，含有一种核酸（RNA或DNA）的基因组和蛋白质外壳2、以核酸复制的方式增殖，而不是以二分裂方式增殖3、严格的细胞内寄生性,病毒生物学性状,1、病毒体极微小，测量单位为纳米，各种病毒体大小差别悬殊，最大的约为300nm，如痘病毒；最小的约为30nm，如脊髓灰质炎病毒、鼻病毒等；大多数病毒体小于150nm。,2、病毒的形态与结构,螺旋对称型,复合对称型,20面体对称型,病毒生物学性状,病毒与其他微生物的主要区别,注：D=DNA;R=RNA*有些细菌与立克次体对干扰素也敏感,病毒的增殖,1、病毒的增殖方式病毒属于非细胞型微生物，缺乏完整的酶系统和细胞器，不能独立地进行代谢，必须在易感的活细胞内以复制的方式增殖。以其基因组为模板，在DNA多聚酶或RNA多聚酶以及其它必要的因素的作用，先合成互补的核酸或mRNA再经多聚酶以互补核酸为模板合成原来的基因。,从病毒进入宿主细胞开始，经过基因组复制，最后释放出来，称为一个复制周期。,人和动物病毒的复制周期主要包括吸附和穿入、脱壳、生物合成、装配和释放四个连续步骤。,1）吸附和穿入，吸附分两个阶段：,A、病毒体与细胞接触，进行静电结合；,B、真正的吸附，即病毒体表面位点与宿主细胞膜上相应的受体结合，是决定病毒感染的真正开始。,有包膜病毒吸附到易感细胞表面相应受体结合,无包膜病毒吸附到易感细胞表面相应受体结合,穿入病毒体吸附在宿主细胞膜上后，可通过数种穿入方式进入细胞。,无包膜病毒经细胞膜运动吞入，即细胞内吞，称为胞饮,如腺病毒、小RNA病毒等,有包膜的病毒通过包膜与易感细胞膜融合后进入细胞，然后将核衣壳释放入细胞质内，如正粘病毒、副粘病毒、疱疹病毒等。,有的病毒表面位点与细胞受体结合后，由细胞表面的酶类协助病毒脱壳，使病毒核酸直接进入宿主细胞内，如噬菌体,脱壳,不同病毒脱壳方式不一，多数在穿入时已在宿主细胞溶酶体酶作用下脱壳，释放出基因组核酸。,有囊膜病毒通过胞吞脱壳病毒囊膜与吞饮泡融合，释放核衣壳,核衣壳降解释放病毒核酸,生物合成,病毒基因组一旦从衣壳中释放后，就利用宿主细胞提供的低分子物质合成大量的病毒核酸和结构蛋白。,早期，病毒复制合成所必需的复制酶和一些抑制蛋白。,根据病毒基因组生物合成阶段转录mRNA及转译蛋白质的不同，将病毒分为：DNA病毒，双股为主RNA病毒，多为单股RNA，分为单股正链与单股负链逆转录病毒,1.DNA病毒（1）双股DNA病毒在细胞核内合成DNA，在胞浆内合成病毒蛋白。痘病毒例外，DNA和蛋白成分都在胞浆内合成。（2）单股DNA病毒,2.RNA病毒,绝大多数RNA病毒在宿主胞浆内合成病毒的全部成分，但正粘病毒和某些副粘病毒及白血病病毒的RNA是在核内合成的。根据转录方式，分为以下几种类型：（1）单股RNA病毒（一）单股正链RNA病毒：这类病毒的特点是不含RNA多聚酶，但其本身就具有mRNA的功能。,（二）单股负链RNA病毒,大多数有包膜的病毒属此类。单股RNA本身不起mRNA作用，但病毒含有依赖RNA的RNA多聚酶。病毒首先依赖多聚酶转录出互补的正股RNA,（三）双股RNA病毒,呼肠孤病毒分10-12个独特的、非重叠的双股RNA节段。每个节段均可转录出mRNA，因此mRNA也是分节段的。,与双股DNA病毒不同，双股RNA病毒仅由负股复制出正股，正股再复制出新负股，因而子代全部为新合成的RNA，为全保留复制。,（四）逆转录病毒,装配与释放,病毒从宿主细胞膜上获得包膜,噬菌体与细菌细胞壁上相应受体结合，并将其基因组注入细菌细胞浆,核酸早期复制,合成噬菌体成分和酶系统,组装,溶解菌体并释放出子代噬菌体,3、病毒的异常增殖,缺陷病毒：病毒本身基因组不完整，不能复制出完整的成熟病毒,顿挫感染：病毒进入的细胞条件不适合或条件改变，使病毒虽可进入细胞但不能完成复制的感染过程,干扰现象：两种病毒同时或先后感染同一种细胞或机体时，发生一种病毒抑制而另一种病毒复制的现象,外界环境对病毒的影响,温度：病毒大多数耐冷不耐热，除肝炎病毒外，多数病毒加热5630min或100几秒钟即可灭活,辐射：病毒对射线敏感,物理因素,化学因素,脂溶剂：包膜病毒对脂溶剂敏感，无包膜病毒对脂溶剂有抗性,酚类：可使病毒蛋白质变性,醛类：甲醛对病毒蛋白质和核酸都有破坏作用,氧化剂、卤素及其化合物：病毒对过氧化氢、漂白粉、高锰酸钾、碘和碘化物等很敏感,抗生素和中草药：抗生素对病毒无效，但利于病毒的分离,病毒的变异,（1）抗原性变异如甲型流感病毒包膜表面的神经氨酸酶和血凝素的抗原性易发生变异；而有些病毒至今尚未发现其抗原性有明显变异，如麻疹病毒等。（2）毒力变异即病毒由强毒变为弱毒或无毒，如从自然感染动物新分离出的狂犬病病毒（野毒株），对人和犬致病力强，若将此毒株连续在家兔脑内传代后，其致病力减弱，不再引人和犬发病。,病毒的感染与免疫,1、病毒的感染指病毒侵入宿主易感细胞内复制繁殖，与宿主防御功能相互作用，造成机体不同程度的病理过程,人类病毒的常见感染途径,病毒侵入宿主体内的方式与途径,皮肤传播,通过注射、输血（乙型肝炎病毒、HIV）,通过昆虫叮咬、动物咬伤（流行性乙型脑炎病毒、狂犬病毒）,黏膜表面传播,经呼吸道、消化道黏膜传播（流感病毒）,经接触传播（角膜结膜炎）,通过淋巴或血流扩散（麻疹病毒、脊髓灰质炎病毒）,水平传播,垂直传播：通过胎盘、产道及哺乳，病毒直接由亲代传给子代的感染方式。,现在，已知10余种可经垂直传播的病毒，其中以风疹病毒、乙型肝炎病毒、巨细胞病毒及HIV为多见，可引起早产、死胎或先天畸形等。,病毒感染的类型,隐性感染,显性感染,急性感染（流感病毒、甲型肝炎病毒）,持续性感染,慢性感染（慢性肝炎、传染性软疣）,潜伏感染（水痘-带状疱疹病毒）,慢发病毒感染（AIDS）,病毒的致病机制,1.病毒对宿主细胞的直接作用,（1）杀细胞效应：多见于无包膜病毒（脊髓灰质炎病毒等）,（2）细胞膜改变：多见于有包膜病毒（流感病毒，疱疹病毒等）,（3）包涵体形成：某些病毒感染后，在细胞内可形成光境下可见的包涵体，包涵体的存在与病毒的增殖、存在有关；不同病毒的包涵体其特征可有不同；故可作为病毒感染的辅助诊断依据。,（4）细胞凋亡：病毒的感染可导致宿主细胞发生凋亡。,（5）细胞转化：多见于肿瘤病毒。,（6）免疫抑制。,2.病毒感染的免疫病理作用（1）抗体介导的免疫病理作用许多病毒诱发细胞表面出现新抗原，与相应抗体结合后，激活补体，破坏宿主细胞。属型超敏反应。抗体介导损伤的另一机制是抗原抗体复合物所引起的，即型超敏反应（肾小球肾炎、关节炎、荨麻疹等）（2）细胞介导的免疫病理作用细胞毒性T细胞能特异性杀伤带有病毒抗原的靶细胞，造成组织细胞损伤。属型超敏反应。（3）免疫抑制作用某些病毒感染可抑制宿主免疫功能，易合并感染而死亡，如艾滋病。,3.抗病毒免疫（1）非特异性免疫巨噬细胞NK细胞干扰素，干扰素是由病毒或干扰素诱导剂刺激细胞产生的一组具有高度活性及多种功能的糖蛋白。,干扰素的特征,无特异性作用有种属特异性诱导细胞产生抗病毒蛋白对宿主细胞无影响,NK细胞,-存在于人外周血和淋巴组织中的一类淋巴细胞-杀伤病毒感染的靶细胞和肿瘤细胞杀伤作用不受MHC限制，亦不依赖于特异性抗体,（2）特异性免疫,1）体液免疫：中和抗体（IgG、IgM）：针对病毒表面蛋白质抗原的抗体，能阻止病毒吸附和穿入血凝抑制抗体（IgG、IgM）：有血凝素的病毒刺激产生，一些病毒的血抑抗体，有中和病毒作用补体结合抗体：无中和作用，产生早，可用于诊断,2）细胞免疫CD4+T细胞：产生淋巴因子（IFN）增强NK和MQ功能，诱导迟发型超敏反应。CD8+T细胞：识别病毒感染细胞，使其裂解，阻断病毒复制。,抗病毒免疫持续时间,有病毒血症的病毒感染，病后有牢固性免疫，持续时间长；只有单一血清型的病毒，病后有牢固性免疫，持续时间长；易发生抗原变异的病毒，病后只产生短暂免疫力,病毒感染的检查方法与防治原则,1、标本采集与送检,用于分离培养的标本：采取急性期、防止病毒灭活,血清学诊断的标本：双份血清,2病毒的形态学检查：取含有病毒的组织细胞，经染色后用光学显微镜观察病毒包涵体及细胞病变。电镜和免疫电镜普通光学显微镜：包涵体,3、常规分离培养与鉴定,动物接种,鸡胚接种,组织培养,器官培养,移植培养,细胞培养,原代细胞培养,二倍体细胞培养,传代细胞培养,三大培养方法,病毒在细胞内增殖的指标,正常细胞,病变细胞,ELISAforHIVantibody,MicroplateELISAforHIVantibody:colouredwellsindicatereactivity,5.病毒核酸的检测：(1)病毒核酸杂交技术是一种特异、快速、能定量分型、应用面广的诊断新技术利用核苷酸可在体外一定条件下解离、重组的特性，将一条已知的单链DNA或RNA用同位素或非放射性核素标记后作为探针，根据碱基配对原则，与待测标本中相应的单链DNA或RNA配对，形成核酸杂交体，然后通过标记物来检测待定的核酸。,(2)聚合酶链反应（PCR）：它是一种快速体外扩增特异性DNA片段的新技术。该法是先将待检标本中核酸提取，加热变性为单链作为模板,然后加入与模板基因有互补关系的引物、合成寡核苷酸所需的原料及DNA多聚酶等，在一定温度条件下使其按模板序列合成新的互补链。经过2530个循环后，就可使DNA片段扩增109倍，大大提高了检测率此法敏感性极高，但需注意因操作时污染而出现的假阳性。,(3)基因芯片技术（microarraychip）,病毒的快速诊断,光镜-包涵体,电镜,免疫荧光,ELISA,分子生物学技术,杂交,PCR,1、免疫预防,（1）人工主动免疫,灭活疫苗：乙脑疫苗、狂犬疫苗、流感灭活疫苗、HAV，HBV疫苗等减毒活疫苗：脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗、HAV疫苗、腮腺炎疫苗亚单位疫苗：风疹疫苗、基因工程疫苗、合成肽疫苗,病毒感染的防治,（2）人工被动免疫,常用制剂有：抗病毒免疫血清，现有抗麻疹、抗狂犬病、抗乙型脑炎免疫血清等，这些免疫血清具有显著的预防作用；人免疫球蛋白制剂，包括人血清丙种球蛋白、胎盘球蛋白特异性免疫球蛋白,2、病毒感染的治疗1抗病毒的化学制剂：目前抗病毒化学药物主要有核苷类药物。（1）核苷类药物：通过阻抑子代病毒基因的合成与表达，抑制病毒复制。,常用药物有:,用于DNA病毒感染：阿糖腺苷、碘尿苷、无环鸟苷