【医学ppt课件】病毒学 全篇

,病毒（Virus）：是一类体积微小，电子显微镜放大几万甚至几十万倍后观察到，结构简单，只含有一种类型的核酸，严格细胞内寄生，对抗生素不敏感，以复制方式进行增殖的非细胞型微生物。,第十五章 病 毒 学,病毒的重要性 1 多 75% 急性传染 2 高 发病率高 死亡率高 一生200次 3 新 不断出现新的疾病 4 致畸 5 转化 肿瘤 HPV HSV子宫颈癌 HBV肝 EBV鼻咽癌 6 无药 无特效治疗药物,一、病毒的大小与形态,病毒体（virion）完整的成熟病毒颗粒，是细胞外的结构形式，具有典型的形态结构，并有感染性。 测量单位为纳米 150nm 大型病毒（最大300 nm） 多数病毒呈球形或近似球形，杆状，丝状，少数可为子弹状、砖块状，噬菌体可呈蝌蚪状。,微生物的大小比较,葡萄球菌 (1000nm）,牛痘病毒 300250nm,A,B,C,D,E,F,G,立克次体 450nm,衣原体 390nm,A、大肠杆菌噬菌体 ( 65 95nm ),B、腺病毒 (70nm ),C、脊髓灰质炎病毒 (30nm ),D、乙脑病毒 ( 40nm ),E、蛋白分子 (10nm ),F、流感病毒 ( 100nm ),G、烟草花叶病毒,二、病毒的结构 化学组成,基本结构 核衣壳 Nucleocapsid 核心 Core 衣壳 Capsid 其它结构 包膜 Envelope 刺突 Spike,病毒体结构模式图,病毒核心即核酸（viral core）,多样性,线状、环状,大小悬殊,复制方式多样,存在形式多样,病毒核酸的功能,功能 病毒遗传变异的物质基础 决定病毒的种属特异性 决定病毒的感染性 编码病毒结构蛋白和功能蛋白 大型病毒的核酸分子量相对大，能编码病毒的全部结构蛋白和病毒复制所需的许多酶 小病毒的核酸分子小，可能不编码这些酶，因此复制时要宿主细胞提供,病毒核酸的特性,具有感染性 将提纯的病毒核酸（如肠道病毒RNA）如转至活细胞内，即可启动病毒复制而感染细胞，并从可感染细胞中获得子代完整病毒颗粒。 逆转录性 一些病毒颗粒中含逆转录酶，可以将病毒RNA逆转成DNA,Very condensed genomes 有内含子，ORF间有重叠 Overlapping genes Using different reading frames reading both strands,病毒蛋白质由病毒核酸编码,结构蛋白 组成病毒体的成分 衣壳蛋白 包膜蛋白 基质蛋白连接衣壳蛋白与包膜蛋白的部分， 有跨膜及锚定功能区 非结构蛋白 酶类 特殊功能的蛋白,病毒衣壳（viral capsid）,核心外的蛋白质 由壳粒（capsomere）组成；它是衣壳的形态学亚单位，多肽分子是它的化学亚单位。 功能 保护病毒核酸，免受核酸酶的破坏 参与病毒感染细胞的过程 病毒表面蛋白+宿主细胞膜受体 具有抗原性,核壳粒的排列方式,螺旋对称型（helical symmetry） 20面体对称型（icosahedral symmetry） 复合对称型（complex symmetry）,RNA /DNA,壳粒,五邻体,六邻体,20面体对称型,病毒包膜（viral envelope）,是包绕在病毒核衣壳外面的脂质双层膜 主要成分是蛋白质、多糖及脂类，常以糖蛋白或脂蛋白形式存在 蛋白质是由病毒基因编码，多糖、脂类来自宿主细胞膜、核膜,包膜特性与功能,有包膜的病毒以“出芽”（budding）方式释放时获得 包膜子粒（peplomere）或刺突（spike）赋予病毒特殊功能，如血凝素（HA）和神经氨酸酶（NA） 包膜病毒对脂溶剂（如乙醚、氯仿）敏感，能被消除包膜而失活鉴定；它还与病毒的入侵途径相关（有呼吸道；无肠道）。,包 膜 功 能,维护病毒体结构的完整性 具有介导与宿主细胞膜亲和及融合的性能 具有病毒抗原的特异性（刺突） 毒素样作用，包膜脂蛋白使机体发热、血压降低、全身中毒,三 、病毒的分类 （Classification of Viruses）,2004年国际病毒分类委员会将动植物病毒4000余种分为73科、11亚科、289属,分类原则 （Basis of Classification）,核酸类型和结构 （RNA/DNA, ds/ss, linear/circular, fragment /no-fragment) 病毒体形状和大小 病毒体形态结构 对脂溶剂敏感性,DNA viruses,1、dsDNA, Presence of an envelope Poxviridae （痘病毒科） Herpesviridae （疱疹病毒科） 2、dsDNA, absence of an envelope Adenoviridae （腺病毒科） Papovaviridae （乳多空病毒科） 3、ssDNA, absence of an envelope Parvoriridae （细小病毒科）,dsRNA，fragments，absence envelope Reoviridae（呼肠病毒科） Birnaviridae（双RNA病毒科） -ssRNA, no fragment , Presence envelope Paramyxoviridae （副粘病毒科） Rhabdoviridae （弹状病毒科） - ssRNA，fragments， Presence envelope Orthomyxoviridae （正粘病毒科） Bunyaviridae （布尼亚病毒科） Arenaviridae （沙粒病毒科） +ssRNA, no fragments, absence envelope Picornaviridae（小RNA病毒科） Caliciviridae （杯状病毒科） Astroviridae （星状病毒科） +ssRNA,no fragments , Presence envelope Coronaviridae（冠状病毒科） Flaviviridae （黄病毒科） Togaviridae （披膜病毒科）,RNA Viruses,亚病毒（subvirus） 是近年来发现的比一般病毒更小的传染因子。 包括 卫星病毒（satellites） 类病毒（viroid） 拟病毒（virusoid） 朊病毒（virino）,卫星病毒（satellites）,多数与植物病毒有关 有两类： 一类可编码自身衣壳蛋白； 另一类为卫星病毒RNA分子 需辅助病毒才能复制,类病毒（ Viroids） 1971年,美国Diener等在研究马铃薯纺锤形块疾病时报道并命名。 类病毒的大小仅为最小病毒的120左右。由单股环状RNA组成，杆状结构，无蛋白衣壳。对核酸酶敏感，对热、有机溶剂抵抗。 致病机制可能是由于RNA分子直接干扰宿主细胞的核酸代谢。 类病毒主要使植物致病，尤其引起马铃薯、柑橘、椰子、啤酒花等多种重要经济植物的严重病害。,类病毒的特征,很小 (200-400nt)，杆状 RNA 分 子，有二级结构 无衣壳或包膜 在核内增殖，严格细胞内寄生 多与植物疾病相关,拟病毒 是在研究类病毒过程中发现的一种引起苜宿等植物病毒的亚病毒。 拟病毒是300400个核苷酸，有高度二级结构的单股环状RNA分子。 拟病毒在二级结构上与类病毒相似，且与许多类病毒有序列同源性。,朊病毒 1982年美国Prusiner首先报道羊瘙痒病是由一种分子量为30104的蛋白质感染因子引起的。 朊病毒也称蛋白侵染子（prion），对蛋白酶、氨基酸化学修饰剂、蛋白质变性剂敏感，而对核酸酶、核着酸修饰剂和核酸变性剂等有抵抗， 这显示朊病毒是蛋白质成分而不是核酸。 朊病毒蛋白质（PrP）的分子量为2700030000，是构成阮病毒的基本单位。 其本身无感染性，由3个PrP分子构成的朊病毒单体则有极强的感染性。,朊病毒引起的疾病除羊病痒病外，人的克雅病、库鲁病和格斯综合征可能是朊病毒引起的。另外，人类慢性退化性功能紊乱疾病，如老年痴呆、多发性硬化症等也可能与朊病毒有关。,病毒的增殖,活细胞 敏感细胞 复制( replication)： 以病毒基因为模板, 藉DNA多聚酶或RNA多聚酶及其它因素的作用, 指令细胞停止合成细胞的蛋白质与核酸，转为复制病毒的基因组，转录、转译出相应的病毒蛋白，最终释放出子代病毒。,病毒复制周期,复制周期（replication cycle） 吸附、穿入、脱壳、生物合成、装配与释放 病毒本身没有独立的蛋白合成酶系统，必须借助宿主细胞的蛋白合成体系合成病毒蛋白 病毒复制周期时间因病毒而异 腺病毒 25h 小RNA病毒 6-8h 流感病毒 15-30h,吸附: 静电结合: 非特异，可逆的；，Na+、 Mg+、Ca+等有关; 受体结合:病毒表面接触蛋白+易感细胞受体特异, 不可逆;, 化学反应。 eg. 犬类不感染麻疹 , 而人不感染犬瘟病毒 * 一种细胞上不可能具有全部病毒受体，只有细胞表面存 在该病毒受体时，才能发生感染。 * 阻止吸附是目前预防病毒感染的重要研究课题之一。消 除细胞表面受体阻止病毒与受体接触，或特异抗体,穿入（Penetration）,吞饮（pinocytotic vacuole） 无包膜病毒被宿主细胞吞噬，进入胞内 融合（fusion) 有包膜病毒的包膜与宿主细胞膜直接融合，病毒核衣壳进入细胞 直接进入,脱壳: 在溶酶体酶作用下脱壳, 释放基因组核酸。,HIV,influenza virus,生物合成（Biosynthesis）,早期蛋白合成阶段 转录、翻译而产生病毒生物合成中必需的酶类及某些抑制或阻断细胞核酸和蛋白质合成的非结构蛋白 晚期蛋白合成阶段 复制病毒核酸，转录、翻译而产生病毒的结构蛋白 隐蔽期 生物合成阶段细胞查不到完整病毒，用血清学方法也测不到病毒抗原 各病毒隐蔽期长短不一，如Poliovirus为34小时，而Adenovirus为1618小时。,装配（Assembly）,无包膜病毒 先形成空心衣壳，核酸从衣壳裂隙进入形成核衣壳 有包膜病毒 核衣壳与细胞的膜系统（胞膜或核膜）结合形成包膜 包膜的蛋白质（包括糖蛋白）是由病毒基因组编码，故具有病毒的特异性和抗原性 装配的部位 除痘病毒外，DNA病毒均在细胞核内装配 除正粘病毒外，大多数RNA病毒则在细胞质内装配,释放（release）,无包膜病毒 均以破胞方式释放 有包膜的病毒 以出芽方式释放到细胞外 通常细胞不死亡，仍能继续分裂增殖,dsDNA病毒复制示意图,dsDNA virus Replication,+ssRNA病毒复制示意图,+ssRNA逆转录病毒复制示意图,HIV 复制过程,疱疹病毒的复制过程,病毒异常增殖,缺陷病毒（Defective virus） 顿挫感染（Abortive infection）,缺陷病毒（ defective virus ）：病毒遗传变异的突变或基因工程操作，使病毒基因不完整或基因位点改变，影响了病毒复制或成熟的一个或几个基因功能，不能复制出完整的具有感染性的病毒颗粒。 天然缺陷病毒： 腺病毒相关病毒（缺陷病毒）与腺病毒（辅助病毒） 丁型肝炎病毒（缺陷病毒）与乙型肝炎病毒（辅助病毒) 缺陷干扰颗粒（defective interfering particles, DIP) 缺陷病毒不能复制，但却能干扰同种成熟病毒体进入细胞。,辅助病毒helper virus 能提供给缺陷病毒所需要的因子（主要是酶、蛋白质）的病毒。 缺陷病毒 + 辅助病毒增殖 顿挫感染（流产性感染）：有些细胞不能为病毒复制提供必须物质，不能复制出具有传染性的病原体，这种感染过程为流产性感染； 这种细胞为非容许细胞 （non-permissive cell）。 容许性细胞 非容许性细胞,顿挫感染 Abortive infection,原因 宿主细胞不能提供病毒复制所需的酶、能量或成份 病毒虽被复制，但不能装配释放 人腺病毒在人胚肾细胞可复制，在猴肾细胞则不能复制,三、 病毒的干扰现象 两种或两株病毒感染同一细胞或机体时，发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象。 （一）类型 不同病毒间，同种、同型、同株病毒间， 灭活活病毒间,（二）干扰机制,干扰素的产生：广谱 最主要原因 是由病毒作用于宿主细胞，由细胞分泌的一类具有广谱抗病毒作用的糖蛋白，具有抗病毒增殖活性，抑制细胞分裂，抗肿瘤，免疫调节等一系列生物活性。 竞争干扰：表面受体 作用底物 复制区域 改变宿主细胞代谢途径： 阻止mRNA翻译 缺陷干扰颗粒：干扰成熟病毒进入细胞,（三）干扰现象的意义,干扰现象与机体的免疫：干扰素及其诱生剂治疗 指导疫苗的合理应用 鉴定病毒,四、病毒的感染与免疫,病毒感染的传播方式 病毒感染的类型 病毒感染对宿主细胞的直接作用 病毒感染与免疫,病毒感染的传播,传播方式 传播途径,1、病毒感染的传播方式 水平传播 horizontal transmission： 空气传播 咳嗽、交谈、打喷嚏等 粪 口传播 肠道排泄V污染食物 水 皮肤及黏膜传播 唾液（单疱、腮） 渗出液（ 疣患者破损处） 经血传播HBV HCV HIV 节肢动物叮咬乙脑 出血热 登革 垂直传播 Vertical transmission ： 病毒由母体（胎盘、产道）传给 胎儿,2、病毒感染的传播途径 据病毒侵入门户不同，不同病毒可从不同的途径 进入宿主，又从宿主体内排出； 一般的途径有：呼吸道、消化道、创伤感染、 接触感染、血液传播、性传播、 节肢动物媒介等。 一种病毒可以一种或多种途径侵入宿主机体。,（二）感染类型,临床症状： 隐性感染（亚临床感染） 显性感染（感染性疾病） 症状长短：急性感染 持续性感染,慢性感染,潜伏感染,慢发病毒感染,急性病毒感染 的迟发并发症,形成持续性病毒感染的原因,机体免疫功能弱，无力完全清除病毒 病毒存在与受保护的部位，可逃避宿主的免疫作用 抗原性太弱，机体难以产生免疫应答将其清除 产生缺陷性干扰颗粒，改变感染过程，形成持续性感染 病毒基因整合到细胞的基因组中，长期与宿主细胞共存,（1）慢性感染,感染后病毒在体内持续存在，并经常性或间歇性地向体外排除，出现症状，也可无症状。 典型V HBV感染可致无症状携带者，长期不愈的肝功损害的症状，伴随肝硬化，发展为肝癌。,（2）潜伏病毒,病毒在原发感染后，病毒基因存在于一定的组织或细胞中，长期潜伏，与宿主细胞保持一定程度的相对平衡，在机体抵抗力降低时，潜伏V激活增殖，引起显性感染。 典型V 疱疹病毒引起伴随终身、反复发作的以皮肤损伤为特征的感染（口唇疱疹） 症状消失病毒潜伏三叉神经节细胞内抵抗力 再次发作,（3）慢发病毒,病毒感染后有很长的潜伏期，无病毒分离出，无症状，经数年或数十年后，可发生某些进行性疾病，并致死。 典型V：朊病毒Kuru病,（4）急性病毒感染的迟发并发症,急性后一年或数年发生致死性并发症 典型V 麻疹病毒引起的亚急性硬化性全脑炎（SSPE）,（三）病毒感染对宿主细胞的直接作用,溶细胞效应 稳定状态感染 形成包涵体 细胞转化,1.溶细胞效应,短时间内细胞被裂解而死亡，常见于无包膜、杀伤性强的病毒，多数引起急性感染。,抑制宿主细胞大分子物质的生物合成 干扰蛋白质合成的启始 病毒mRNA比宿主细胞mRNA转译效力更强，竞争性的抑制了宿主细胞mRNA的转译。 溶酶体的改变：病毒感染细胞后，溶酶体破坏，细胞自溶。 病毒物质的直接毒性作用：衣壳致细胞病变 细胞器的改变：非特异损伤 细胞膜、线粒体、核蛋白体损伤,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 以细胞膜的改变为特征： A、细胞融合：由于病毒酶或感染细胞所释放的溶酶体酶作用 于细胞表面，导致感染细胞与邻近的细胞融合； 借此病毒扩散至未感染的细胞。（麻疹 V） B、细胞表面出现病毒基因编码新抗原，引起自身免疫反应： 镶嵌在宿主细胞膜上的病毒抗原蛋白，释放信号成分 病毒致细胞癌变后，病毒核酸发生整合而共表达,3、包涵体形成 在被病毒感染的细胞内所存在的、与正常细 胞结构不同的、新生的、可着色的斑块结构。 其在细胞中的位置因病毒种类而异： 核内疱疹V、质内痘V、核和质麻疹 V 包涵体的本质是： 病毒颗粒的聚集体 病毒积聚的过剩衣壳蛋白 病毒感染引起的细胞反应物,4、细胞转化 某些病毒在感染细胞后将其核酸整合到宿主细胞的染色体中引起整合感染，可引起细胞某些遗传性状的改变称为细胞转化。 转化的细胞增殖过快，失去细胞间的接触抑制，是引起肿瘤的重要原因。,(四) 病毒感染机体的免疫病理反应 1体液免疫病理作用 A、许多病毒能诱发细胞表面出现新抗原，与其相应抗体结合，在补体参与下，引起细胞的破坏；为型超敏反应； B、抗体介导损伤的另一机制是抗原抗体复合物沉积在一定部位时，激活补体，吸引中型粒细胞引起局部组织损伤，即型超敏反应。,2细胞免疫病理作用 细胞毒性T细胞（CTL）能杀伤带有病毒抗原的靶 细胞，造成组织细胞坏死，属于型超敏反应。 3抑制宿主免疫功能 与病毒侵犯免疫细胞有关，如HIV对CD4T细胞 的结合和侵入。,病毒感染的检测方法,病毒感染的实验室诊断方法,（一） 标本的采集与送检检查成败的关键 1. 标本采集: 发病初期或急性期；部位; 2. 标本处理: 无菌操作， 抗生素50甘油盐水，低温保存； 3. 冷藏送检: 12小时送检;-70保存; 4. 血清学检查应采双份标本。,常见分离病毒标本的选择,（二）病毒感染的快速诊断 形态学检查 光镜检查 电镜检查：直接检查；免疫电镜检查 检测病毒抗原 免疫学检测：免疫荧光， ELISA， RIA,ELISA for HIV antibody,Microplate ELISA for HIV antibody: coloured wells indicate reactivity,（三）病毒的分离培养 分离培养 动物接种: 最原始, 易感动物的选择； 鸡胚接种: 多种病毒敏感，取材方便 细胞培养: 最主要; 包括器官培养、移植培养和细胞培养（原代 和次代细胞，二倍体细胞株和传代细胞系）,常用于病毒分离的细胞,细胞的变化:CPE 红细胞吸附 病毒的数量和感染性测定： 蚀斑测定 TCID50的测定 新分离病毒的鉴定 病毒抗原的检测：免疫荧光法检测 病毒核酸的检测 血清学诊断细胞代谢改变；,（四） 病毒的鉴定,细胞病变(Cytopathic effect, CPE) 包涵体（Inclusion Bodies）,病毒在培养细胞的细胞效应,正常 BHK-21,CPE/ BHK-21,狂犬病毒包涵体内基小体（Negri body）,巨细胞病毒包涵体,病毒数量和感染性测定,1、蚀斑试验,2、ID50 或 TCID50,病毒感染鸡胚、动物或细胞后，引起 50% 发生死亡或病变的最小量。,病毒感染单层细胞后，产生的局限性病灶，称蚀斑；蚀斑是由一个感染性病毒体增殖形成的，即为一个蚀斑形成单位，病毒悬液中的感染性病毒量以每毫升的蚀斑形成单位来表示。,病毒核酸检测技术 PCR 斑点分子杂交( dot-blot ) Southern印迹( DNA ), Northern印迹( RNA,mRNA ), 原位分子杂交, 微板核酸杂交( chip ),基因芯片（microarray chip）,理想标记物应具备的条件,1敏感性高 2. 容易标记 3. 标记后不影响序列特异性和杂交温度 4杂交信号检测方便 5. 标记物稳定易保存，对环境污染小,检测结果判定,感染病毒的临床意义必须结合流行病学资料、临床表现、病毒种类及机体的病理变化作综合分析，才能判定！,理化因素对病毒的影响,灭活（Inactivation） 病毒受理化因素作用后，失去感染性 灭活病毒仍保留某些特性，如抗原性、红细胞吸附、细胞融合等,六、病毒感染的防治原则,物理因素,温度 病毒耐冷不耐热。-70C长期保存。冻融可杀死病毒 60C 30 min或100C数秒即可杀死病毒，但HBV需100C 10 min方可杀死 有包膜病毒比无包膜病毒对热更敏感 pH 多数在pH 59