病毒学总论2016-10

病毒学（Virology）P142,病原生物学教研室 杨 春 2016-10,病毒是如何发现的？1886年Mayer证实了烟草花叶病的传染性1892年 Iwanowaski证实其病原是一种新 的病原因子。1896年 Beigerink给这种病原起拉丁名叫virus。,概 述,病毒(virus)的基本特征,病毒体积微小，能通过滤菌器,结构简单，只有一种核酸（DNA/RNA）,严格的活细胞内寄生,以核酸复制的方式进行增殖,病毒是最微小的、结构最简单的一类非细胞型微生物,发病率高流行面广致病性强特效药少预防是方向,病毒性疾病的特点,3. 病毒在医学上的重要性,病毒可引起多种感染性疾病,病毒还与某些肿瘤的发生有关,病毒可作为分子生物学或基因工程中研究工具,第十五章 病毒的基本性状,病毒体（virion）：是指结构完整，成熟的、 具有感染性的病毒颗粒。,1. 病毒大小,2. 病毒形态,一、病毒的大小与形态,测量病毒大小的单位 : nm (P128图),多样, 多数呈球形或近似球形.,球形病毒,杆状病毒,病毒的结构与化学组成 病毒体的结构由内向外依此由 核酸 , 衣壳 , 包膜组成 裸露病毒 核酸 + 衣壳 有膜病毒 核酸 + 衣壳 + 包膜 病毒的基本结构-核衣壳 (核酸 + 衣壳),(一)核衣壳（nucleocapsid),1.核酸,是病毒体的核心部分，构成病毒基因组，其化学成分为DNA或RNA，单链或双链，环型或线型,一种病毒只含有一种核酸 . 功能: 1) 构成病毒基因组，主导病毒的遗传变异，为病毒增殖、 遗传和变异提供遗传信息 2) 决定病毒的感染性 3) 决定病毒的增殖,2.衣壳(capsid)包绕在核酸外的一层蛋白质外壳衣壳- 壳粒 - 多肽分子 (形态亚单位) (结构亚单位),1) 对称型,螺旋对称型,20面体对称型,复合对称型,壳粒,数目,排列,20面体对称型,复合对称型,螺旋对称型,2)衣壳功能,保护病毒核酸,衣壳具有粘附作用，与病毒致病有关,具有免疫原性,(二)包膜（envelope）,1.化学成分和来源包膜是病毒在成熟过程中，病毒核衣壳穿过宿主细胞以出芽方式向细胞外释放时获得的. 类脂 + 蛋白,类脂: 来源于宿主的细胞膜或核膜.,蛋白质: 病毒基因编码的产物,镶嵌于类脂层中， 呈钉状突起，称为包膜子粒或刺突（spike）.,(2) 包膜的特性,对脂溶剂敏感,与致病性有关,刺突具有免疫原性,包膜刺突可与靶细胞表面相应受体结合,维护病毒体结构的完整性，保护核衣壳,(三) 病毒的分类,1. 病毒分类的原则,按核酸类型,病毒体的形状和大小,按有无包膜,病毒体的形态结构,2.常用的分类方式: *核酸类型 DNA病毒 RNA病毒 逆转录病毒 *临床类型 呼吸道病毒、 消化道病毒、肝炎病毒、 虫媒病毒、性传播病毒。,三. 病毒的增殖 吸附和穿入 吸附 : 病毒表面结构和与靶细胞膜特异受体结合 穿入 : 膜融合有膜病毒 胞饮无膜病毒 直接穿入噬菌体,2.脱壳 病毒在细胞内必须脱去衣壳，其核酸方可在宿主 细胞中发挥指令作用,dsDNA病毒的生物合成过程,3. 生物合成,早期蛋白(功能蛋白):具有核酸多聚酶的活性，用于合成 子代DNA分子; 阻断细胞生物合成，封闭正常细胞代谢,晚期蛋白(结构蛋白):组成病毒的衣壳蛋白和包膜刺突。,4.组装与释放,病毒释放,裸露病毒溶解释放,有膜病毒芽生释放,组装: DNA-V多数在核内装配（痘病毒除外） RNA-V多数在细胞质内装配,四. 病毒的异常增殖和干扰现象,1、病毒的异常增殖 *顿挫感染病毒进入宿主细胞后，如细胞不能为病毒增殖提供所需的酶、能量及必要成分，病毒就不能合成本身的成分，或合成病毒成分，但不能组装和释放出完整的子代病毒，称为顿挫感染。不能为病毒复制提供必要条件的细胞称非容纳细胞，能支持病毒完成正常增殖的细胞称为该病毒的容纳细胞。,* 缺陷病毒因病毒基因组不完整或者因某一基因位点改变，不能复制出完整的有感染性的病毒颗粒，称为缺陷病毒。 当缺陷病毒与其他病毒共同感染细胞时，若后者能为前者提供所缺乏的物质，就能使缺陷病毒完成正常增殖，这种有辅助作用的病毒称辅助病毒。,、病毒的干扰现象（interference） 两种病毒同时或短时间内先后感染同一细胞时，可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象，称为病毒的干扰现象 。干扰现象广泛存在于各种病毒之间，可以是异种、同种、同型或自身干扰，灭活病毒也能干扰活病毒。 干扰现象的意义：*能使感染终止，阻止、中断发病，构成机体非特异性免疫的一个重要组成部分。 * 使用疫苗预防病毒性疾病时，也可因为疫苗病毒间的干扰而影响疫苗的免疫效果，所以应注意合理使用。,五. 病毒的抵抗力 病毒的灭活: 病毒受理化因素作用后，失去感染性称为灭活。 1. 物理因素: 温度 、PH、射线 2. 化学因素: 病毒对化学因素的抵抗力较细菌强 脂溶剂、酚类、醛类、 氧化剂、卤素 3. 抗生素、中草药,思考题,病毒的特点？病毒的结构组成及功能？病毒的增殖过程？,第十六章病毒的感染与免疫（P151）病毒的感染 一、病毒感染的传播方式（一）水平传播病毒在人群个体之间的传播，称为水平传播，也包括动物-人之间的传播。常见途径有： 呼吸道传播：流感病毒、麻疹病毒等 消化道传播：甲型肝炎病毒等 血液传播：HBV、HIV等 接触传播：疣病毒 虫媒传播：乙型脑炎病毒动物咬伤：狂犬病病毒,（二）垂直传播（vertical infection） 病毒直接由亲代传给子代的传播方式 - 称为垂直传播。通过胎盘由母亲传给胎儿：如风疹病毒、巨细胞病毒、 HBV、HIV等分娩时经产道感染新生儿：上述病毒均可，HSV-2其他：产后哺乳和密切接触（CMV、HBV等）,二、病毒感染类型,(1) 据病变部位分：,局部感染，如流感病毒,全身感染，如肝炎病毒,(2) 根据临床症状的有无分为：,没有临床表现可向外播散病毒机体可获得特异性免疫,病毒性传染病,隐性感染,显性感染,(3) 根据病毒在机体内滞留时间长短分为：,急性病毒感染,持续性病毒感染,病毒可在机体内持续数月至数年、甚至数十年。可出现症状，也可不出现症状，长期带病毒，引起慢性进行性疾病，并可成为重要的传染源。,持续性病毒感染 ：包括慢性感染； 潜伏感染； 慢发病毒感染。慢性感染 ：显性或隐性感染后，病毒并未完全清除，而是持续存在于体内，疾病进展缓慢，慢性进行性或反复迁延，病程可长达数月、数年甚至数十年，病毒长期存在于体内，机体长期间隙排毒，如乙型肝炎。 潜伏感染（latent infection）：某些病毒在显性或隐性感染后，病毒基因存在细胞内，有的病毒可长期潜伏于某种组织器官内而不复制，与机体处于相对平衡状态，此时无任何临床症状，机体通常也不排出病毒.当机体受到某些因素刺激，如冷热、劳累、感染、辐射等导致机体免疫功能降低时，潜伏的病毒被激活而重新活化增殖是疾病复发。 HSV-1 原发性口腔炎 病毒在三叉神经节中潜伏 唇疱疹水痘-带状疱疹病毒 儿童水痘 脊髓后根神经节中潜伏 带状疱疹,慢发病毒感染: 病毒进入机体后在体内缓慢增殖，潜伏期很长，可达数月、数年甚至数十年，出现症状后呈进行性加重，最终导致患者死亡，是一种慢性进行性的过程，如HIV感染，多发性硬化症、朊粒感染等。麻疹病毒引起的亚急性硬化性全脑炎（SSPE，也有学者命名为急性病毒感染的迟发并发症）,Fig Acute viral infection.,Fig 2a latent infection, 2b&2c chronic infection,Fig Slow virus infection,三、病毒与肿瘤,病毒感染 肿瘤 人乳头瘤病毒 乳头瘤 人类嗜T细胞病毒 人T细胞白血病病毒感染与肿瘤发生密切相关 乙型肝炎病毒 肝癌 EB病毒 鼻咽癌,四、病毒的致病机制（一）病毒对宿主细胞的直接作用,杀细胞效应 病毒在宿主细胞内增殖，短时间内释放大量子代病毒造成细胞裂解死亡称杀细胞性感染或杀细胞效应，是病毒感染中较严重的类型，主要见于无包膜、杀伤性强的病毒，如腺病毒、脊髓灰质炎病毒，且多数引起急性感染。其机制为: 抑制宿主细胞代谢，阻断细胞大分子合成 ； 病毒蛋白的毒性作用； 破坏宿主细胞溶酶体； 损伤细胞器。,2. 稳定状态感染,某些病毒进入细胞后能够复制,却不引起细胞裂解、死亡，多见于有包膜病毒，感染后常导致宿主细胞膜发生改变： 细胞融合 形成多核巨细胞 某些病毒感染宿主细胞后，细胞膜性质发生改变，从而使细胞之间发生融合，如感染细胞与邻近细胞融合，则有利于病毒扩散。细胞膜出现新抗原 多余的病毒结构蛋白镶嵌在靶细胞膜表面 靶细胞隐蔽抗原的暴露 靶细胞表面抗原被修饰 意义：免疫病理损伤；诊断意义,3. 包涵体（inclusion body,IB）形成 某些病毒感染宿主细胞后，在宿主细胞内可出现大小和数量不等的圆形或不规则团块，经染色后在普通光镜下可见，称为包涵体。因病毒种类不同，包涵体特点也不同，有的在胞质内，有的在核内，或胞质胞核同时存在，嗜酸性或嗜碱性。如狂犬病病毒包涵体-内基小体。本质：病毒颗粒聚集而成， 或病毒增殖留下的痕迹（未装配的病毒成分组成）； 病毒增殖留下的细胞反应痕迹。意义：鉴别病毒； 诊断意义，病毒增殖的指标，有包涵体则有病毒感染。,4 . 整合感染与细胞转化,某些病毒进入宿主细胞后，病毒的核酸可以插入到宿主细胞染色体DNA中，称为整合。整合可使细胞遗传性发生改变而引起细胞转化，促进细胞增殖，失去细胞间接触性抑制，与病毒的致肿瘤作用有关。如HPV、HBV、EB-V等。,Fig Cultured rat pancreatic cells and transformed cells.,5.细胞凋亡,是一种由细胞基因控制的程序性细胞死亡，属正常的生物学现象。 某些病毒感染可诱发细胞凋亡，如HIV、HPV等感染细胞后，通过信号转导作用，激活细胞凋亡基因，诱发细胞凋亡。,（二）免疫病理 1、体液免疫病理作用： II、III型超敏反应 2、细胞免疫病理作用： IV型超敏反应 3、自身免疫反应 ： 病毒感染-自身抗原暴露 或细胞表面抗原性质改变 4、病毒感染对免疫系统的直接损伤或抑制： HIV. 麻疹V,五. 病毒感染的检查方法 P227,1、标本的采集与送检 2. 病毒的分离、培养与鉴定 动物接种 鸡胚接种 细胞培养 细胞病变效应（cytopathic effect,CPE） 有些病毒在细胞内增殖时可引起特有的细胞 病变， 称CPE。可出现细胞内颗粒增多、圆缩、 聚集、 坏死、溶解、脱落，也可导致细胞融合， 形成多核巨细胞。,病变细胞,正常细胞,细胞病变效应,3、病毒的血清学检测,病毒抗原的检测,检测病毒感染者血清中的抗体,4. 检测病毒核酸,核酸杂交,PCR扩增,抗病毒感染免疫 一、非特异免疫 遗传因素、 屏障作用 吞噬细胞： 单核巨噬细胞系统在机体抗病毒感染中 起重要作用-阻止病毒扩散，促进感染的恢复。 （一）干扰素(interferon, IFN) 1、 含义： 是病毒或其他干扰素诱生剂刺激人或动物细胞产生的糖蛋白， 具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等多种生物学活性。 2、分类 IFN- 主要由白细胞产生 IFN- 主要由成纤维细胞产生 IFN- 主要由淋巴细胞产生 II型IFN或免疫IFN - 免疫调节作用,I型IFN-抗病毒作用,3、作用机制,IFN 宿主细胞 使细胞内AVP基因去抑制 合成抗病毒蛋白（antiviral protein，AVP） 发挥抗病毒效应。AVP主要包括2- 5腺嘌呤核苷合成酶和蛋白激酶等，抑制病毒蛋白质合成，使病毒终止复制，发挥抗病毒作用，而不是直接作用于病毒。,4、特性 具有种属特异性 广谱抗病毒 免疫调节、抗肿瘤,（二） NK细胞 作用特点： （1）杀伤过程不受MHC限制，也不依赖抗体； （2）广谱抗病毒（自然杀伤） （3）杀伤作用出现早，4 h； （4）IFN- 可激活NK细胞杀伤活性 细胞毒作用 分泌TNF,二、特异性免疫（