《病毒学总论》课件

病毒学

virology病毒的根本性状3000BC，埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症。什么是病毒？

病毒是一类体积微小、结构简单、只含有一种类型的核酸、严格细胞内寄生的、对抗生素不敏感，而对干扰素敏感的非细胞型微生物。病毒与其它微生物的区别第一节病毒的形态、结构与化学组成病毒体(virion)：具有一定形态结构和感染性的完整病毒颗粒。一、病毒的大小和形态大小：50－250nm左右。形态：球形、杆状或丝状、砖形、子弹形、蝌蚪形等。葡萄球菌(1000nm〕

牛痘病毒300×250nmABCDEFG立克次体450nm衣原体390nmA、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、病毒的结构和化学组成根本结构：nucleocapsid辅助结构：viralenvelope核衣壳核心衣壳一种类型的核酸小量非结构蛋白壳粒螺旋对称20面体立体对称复合对称包膜蛋白质多糖脂类病毒体结构模式图壳粒衣壳核心〔核样物〕核衣壳包膜包膜病毒包膜子粒〔刺突〕化学组成－病毒核酸•分子量差异显著：3ＫＢ－400ＫＢ;•多种形式存在：ＲＮＡ或ＤＮＡ；•不同形式复制；•病毒基因组可相互重叠，转录的ＲＮＡ前体可以多种方式拼接；•与真核细胞基因结构相似，有内含子及非编码区；•具有感染性。化学组成－病毒蛋白质•

结构蛋白：capsid,envelopeprotein•

非结构蛋白：酶:与病毒复制有关的酶；与致病有关的酶；调控蛋白：HIVTat,revetc;

病毒衣壳—病毒20面体立体对称模式图

不同病毒核酸结构不同，壳粒数目和排列也不相同。根据壳粒的排列方式称为对称，病毒结构由以下几种对称型：Icosahedralsymmetry〔二十面体立体对称型〕五邻体六邻体病毒衣壳—螺旋对称模式图病毒衣壳—复合对称模式图衣壳的主要功能：保护病毒核酸参与感染过程具有抗原性病毒衣壳—电镜照片病毒包膜—电镜照片包膜的主要功能：维护病毒体结构的完整性与病毒入侵有关具有抗原性第二节病毒的增殖一、virusreplicationcircle:吸附(Adsorption)穿入(Penetration)脱壳(Uncoating)生物合成(Biosynthesis)装配与释放(AssemblyandRelease)1.吸附Adsorption〔几分至几十分钟〕2-3.Penetration、Uncoating融合---有包膜病毒胞饮---无包膜病毒直接穿入在溶酶体酶作用下，脱壳。4.生物大分子合成Biosynthesis〔隐蔽期〕6大类型：双链DNA病毒单链DNA病毒单正链RNA病毒单负链RNA病毒双链RNA病毒逆转录病毒区域：DNA病毒核内〔除痘病毒〕RNA病毒胞质〔除流感病毒及逆转录病毒〕生物合成〔以dsDNA为例〕亲代DNAmRNA早期蛋白〔酶〕〔功能蛋白〕子代DNA子代mRNA晚期蛋白〔结构蛋白〕子代病毒RNA病毒的生物合成单正链RNA=mRNA结构和非结构蛋白中间复制体子代核酸单负链RNA正链RNA蛋白质中间复制体子代核酸〔依赖RNA的RNA多聚酶〕逆转录病毒病毒RNA逆转录酶

RNA:DNA中间体双链DNA整合入细胞染色体子代病毒mRNA和子代核酸5-7.

assembly，maturation,

andrelease

装配〔assembly〕释放〔release〕裂解〔Disintegration〕:nakedviruscausethehostcelllysis出芽〔Budding〕:envelopedviruses二、病毒的生长曲线1、隐蔽期2、对数生长期3、细胞死亡期缺陷病毒因病毒基因组不完整或基因发生改变，而不能进行正常增殖所产生的子代病毒。缺陷干扰颗粒(defectiveinterferingparticle,DIP)：缺陷病毒，具有干扰同种成熟病毒体进入细胞的作用。辅助病毒可以辅助缺陷病毒完成正常增殖的病毒。三、与病毒增殖有关的异常现象

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要的酶、能量及必要的成分，那么病毒在细胞中不能合本钱身的成分，称为顿挫感染。非容纳细胞、容纳细胞。干扰现象两种病毒感染同一种细胞，常发生一种病毒抑制另一种病毒复制的现象，称干扰现象。机制：IFN、受体、DIP。第三节理化因素对病毒的影响一、物理因素的影响温度大多数病毒耐冷不耐热。在－70℃〔数月〕或－196℃〔数年〕条件下，病毒感染性可保持数月至数年。一般加热60℃经30min或100℃数秒钟可使大多数病毒灭活。pH值多数病毒在pH6～8范围内稳定。射线和UV射线使核苷酸链发生致死性断裂；UV那么是在病毒的多核苷酸上形成双聚体(如胸腺核苷与尿核苷)，抑制病毒DNA或RNA的复制。二、化学因素的影响脂溶剂乙醚、氯仿、去氧胆酸盐等脂溶剂可使有包膜病毒的包膜脂质溶解而灭活病毒，失去吸附能力。消毒剂过氧乙酸、甲醛等均能使大多数病毒灭活。与细菌相比，病毒对消毒剂抵抗力强，特别是无包膜的小型病毒。中草药板蓝根、大青叶、大黄、贯仲和七叶一枝花等对某些病毒有一定的抑制作用。第四节病毒分类—动物病毒DNA病毒RNA病毒亚病毒：一类比病毒还小的、结构更简单的微生物。包括类病毒和Prion。

病毒的感染与致病机制第一节病毒的传播方式和感染类型一、病毒感染来源感染途径传播方式水平传播垂直传播二、病毒感染的类型机体感染病毒后1.按有无临床病症，可分为隐性感染和显性感染。2.依病毒感染后在机体内滞留的时间长短，分为急性感染和持续性感染。3.持续性感染根据开展和预后又分为慢性感染、潜伏感染、慢发病毒感染和急性感染的迟发并发症。〔一〕隐性病毒感染与显性病毒感染1.隐性病毒感染病毒进入机体后不引起临床病症的感染，对组织和细胞的损伤不明显。相关因素：病毒毒力弱、机体防御能力强、病毒种类、病毒的性质。病毒仍可在体内增殖并向外界播散病毒，可成为重要的传染源。隐性感染者虽不出现临床病症，但仍可获得免疫力而终止感染。病毒携带者：有局部隐性感染者一直不产生对此种病毒的免疫力叫病毒携带者，无病症，但病毒可在体内增殖并向外界排泄播散，也是重要的传染源。有的病毒如天花病毒、麻疹病毒等进入机体，到达靶细胞后大量增殖，使细胞和组织损伤，机体出现明显的临床病症，这样的感染称为显性病毒感染或临床感染；按病症出现早晚、持续时间的长短以及病毒在体内持续存在状态等显性感染又分为急性病毒感染和持续性病毒感染两种。2.显性病毒感染〔二〕急性(病原消灭型)病毒感染病毒侵入机体后，在细胞内增殖，经数日以至数周的潜伏期后突然发病。在潜伏期内：1、病毒增殖到一定水平，由靶细胞的损伤和死亡而导致组织器官的损伤和功能障碍，出现临床病症。2、宿主发动非特异性和特异性免疫因素去除病毒。宿主一般能在病症出现一段时间内，把病毒去除掉而进入恢复期。特点：为潜伏期短，发病急，病程数日至数周。病后常获得特异性免疫。因此，特异性抗体可作为受过感染的证据。〔三〕持续性病毒感染病毒可在机体内持续存在数月数年数十年。可出现病症，可不出现病症而长期带病毒，成为重要的传染源。持续性病毒感染有病毒和机体两方面的因素：机体免疫功能低下，无力完全去除病毒；病毒抗原性弱，机体难以产生免疫应答以去除；病毒存在于受保护的部位或病毒发生突变,可以逃避宿主免疫作用；某些病毒的抗原性弱，难以产生免疫应答；病毒基因整合在宿主细胞的基因组中，长期与宿主细胞共存。持续性感染有下述四种类型：1．潜伏性病毒感染(latentviralinfection)2．慢性病毒感染〔chronicviralinfection〕3．慢发病毒感染(slowvirusinfection)或称迟发病毒感染(delayedviralinfection)4．急性病毒感染的迟发并发症〔delayedcomplicationafteracuteviralinfection〕1.潜伏性病毒感染经急性或隐性感染后，病毒基因组存在于一定组织或细胞内，但并不能产生有感染性的病毒体。在某些条件下病毒被激活而急性发作，病毒仅在临床出现间歇性急性发作时才被检出。在非发作期，用一般常规法不能别离出病毒。

例如，单纯疱疹病毒Ⅰ型〔HSV-1〕感染水痘带状疱疹病毒〔VZV〕感染2.慢性病毒感染经显性或隐性感染后，病毒并未完全去除，可持续存在于血液或组织中并不断排出体外，病程长达数月至数十年。患者可表现轻微或无临床病症。如乙型肝炎病毒〔HBV〕、巨细胞病毒〔CMV〕及EB病毒〔EBV〕等常形成慢性感染。3.慢发病毒感染病毒感染后潜伏期很长可达数月、数年甚至数十年之久。此时机体无病症，也别离不出病毒。一旦发病出现慢性进行性疾病，最终常为致死性感染。如：AIDS、羊瘙痒病〔scrapie〕、人克雅病〔CJD〕、库鲁病〔Kuru〕等。库鲁病是朊病毒感染机体后，经过长达数十年的潜伏期后，引起的一种进行性小脑退行性疾病。4.急性病毒感染的迟发并发症急性感染后1年或数年，发生致死性的病毒病。如亚急性硬化性全脑炎〔SSPE〕。该病是在儿童期感染麻疹病毒后，有些到青春期才表现为中枢神经系统疾病，用电镜在脑组织中可查到类似麻疹病毒样颗粒。有人认为这是麻疹病毒的缺陷病毒。第二节病毒的致病机制病毒能否感染机体引起疾病取决于病毒的致病性病毒在宿主细胞内增殖，导致宿主细胞结构和功能改变，并扩延到多数细胞，便可形成组织器官的损伤及功能障碍。宿主免疫力在病毒和机体细胞相互作用过程中，机体的免疫应答有时也可对机体造成某些免疫病理性损伤，介导疾病的发生与开展。一、病毒感染引起宿主细胞的变化病毒对细胞的致病作用包括来自病毒的直接损伤和机体免疫病理应答两个方面。敏感的宿主细胞被病毒感染后，两者相互作用下可表现为：溶细胞作用稳定状态感染细胞凋亡包涵体的形成细胞增生和转化病毒基因的整合

〔一〕溶细胞作用病毒在宿主易感细胞内增殖成熟后，短时间释放大量子代病毒造成细胞破坏与死亡，这种作用称杀细胞效应，或称为溶细胞作用。主要见于无包膜，杀伤性强的病毒。病毒在细胞内增殖引起细胞变性、死亡裂解的作用称病毒的细胞病变效应〔cytopathiceffect,CPE〕。病毒培养时出现的CPE

(二)稳定状态感染

一些不具有杀细胞效应的病毒〔多为有包膜病毒〕所引起的感染称稳定状态感染(steadystateinfection)。病毒在感染宿主细胞的过程中，对细胞代谢、溶酶体膜影响不很大。成熟的病毒多以出芽方式释放出来，其过程缓慢、病变轻微，细胞暂时还不会出现裂解和死亡，但可发生宿主细胞膜受体被破坏、细胞膜成分发生变化，出现细胞融合及细胞外表产生新的抗原等。1.细胞融合：感染与未感染的细胞融合，可以使病毒从感染的细胞直接进入相邻的正常细胞，有利于病毒在细胞间的扩散。2.细胞膜出现新抗原：病毒在细胞内增殖过程中，将病毒基因编码的蛋白质插入细胞膜外表，导致细胞膜外表抗原的改变。有利于进行病毒感染的诊断。〔三〕细胞凋亡细胞凋亡〔cellapoptosis〕是由细胞基因自身指令发生的一种生物学过程。实验研究证实有些病毒〔腺病毒、人免疫缺陷病毒等〕增殖可直接诱导细胞凋亡，也可通过病毒基因组编码的蛋白质间接作用下诱发细胞凋亡。〔四〕包涵体的形成某些受病毒感染的细胞内，用普通光学显微镜可看到有与正常细胞结构和着色不同的圆形或椭圆形斑块，称为包涵体〔inclusionbodyoribclusion〕。因病毒种类不同，包涵体有位于胞浆内的(痘病毒)，也有在细胞核内的(疱疹病毒)；或者两者都有(麻疹病毒)；有嗜酸性的或嗜碱性的。包涵体的本质：①有些病毒的包涵体就是病毒颗粒的聚集体；②有些是病毒增殖留下的痕迹；③病毒感染引起的细胞反响物。可作为诊断依据和鉴定病毒的参考。如从可疑为狂犬病的脑组织切片或涂片中发现细胞内有嗜酸性包涵体，即内基小体(Negribody)，可诊断为狂犬病。〔五〕细胞转化增生和病毒基因组的整合某些DNA病毒的全部或局部核酸，或RNA病毒基因组经逆转录后产生的DNA，结合至细胞染色体中，称为整合。整合作用可使细胞遗传性状发生改变，即转化〔transformation〕。转化的细胞生长、分裂失控，细胞可发生恶性变。病毒的致肿瘤作用二、病毒感染引起的机体变化

(一)组织器官的损伤及组织器官的亲嗜性病毒对细胞的杀伤作用，在大多数情况下，必然导致组织和器官的损伤和功能障碍。病毒对人体组织的致病作用是有选择性的。例如，流感病毒和鼻病毒对呼吸道粘膜有亲嗜性；天花病毒和疱疹病毒对皮肤粘膜细胞有亲嗜性；而脑炎病毒和脊髓灰质炎病毒那么对神经组织具有亲嗜性。〔二)免疫病理损伤1．体液免疫病理作用许多病毒如狂犬病病毒、HSV、流感病毒等有包膜病毒侵入细胞后，能诱发细胞外表出现新抗原。这种抗原与特异性抗体结合后，在补体参与下引起细胞的破坏。2．细胞免疫病理作用细胞免疫在某些病毒感染的恢复上起着重要作用。但特异性细胞毒性T细胞(CTL)可以同时损伤受病毒感染而出现膜新抗原的靶细胞。病毒蛋白亦可因与宿主细胞的某些蛋白间存在共同抗原性而导致自身免疫应答。由于某些病毒可引起免疫病理性损伤，因此，一般在临床上不宜应用免疫功能增强剂治疗这类疾病。综上，病毒感染早期所致细胞损伤主要是病毒引起，感染后期由免疫复合物、补体活化、ADCC作用、CD4+T细胞介导的复杂反响引起机体局部组织器官的严重损伤和炎症。(三)病毒感染对免疫系统的影响

1．病毒感染引起的免疫抑制许多病毒感染可引起暂时性免疫抑制。如麻疹病毒、风疹病毒、CMV等感染，急性期和恢复期患者外周血淋巴细胞对特异性抗原和促有丝分裂原(PHA、ConA〕的反响减弱。同时，对结核菌素皮肤试验也出现转阴的情况。2．病毒感染对免疫活性细胞的杀伤已发现引起AIDS的人类免疫缺陷病毒(HIV〕对辅助性T细胞(CD4＋)具有强亲和性和杀伤性。因而在感染者出现CD4＋细胞减少，CD8+细胞数相对增多，两种细胞比值倒置的现象。3．病毒感染引起自身免疫性疾病隐蔽在细胞内的一些抗原暴露或释放出来；病毒抗原也可能与机体细胞结合，改变细胞外表结构成为“非已物质〞，这些细胞可成为靶细胞而受到免疫细胞和免疫因子的作用，从而发生自身免疫性疾病。第三节抗病毒免疫AntiviralImmunity

干扰素定义：由病毒或其他干扰素诱生剂刺激人或动物细胞所产生的一类分泌性蛋白具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等多种生物学活性。

种类：种类 产生细胞 抗病毒免疫调节抗肿瘤

人白细胞 强 弱 弱

人成纤维细胞强弱弱

T细胞 弱 强强 抗病毒意义：抗病毒特点种的特异性、间接性、广谱性早期中断病毒复制，阻止病毒扩散Lysisofvirus-infectedcellsbycytotoxiceffectorcells体液免疫病毒中和抗体：针对病毒某些外表抗原血凝抑制抗体：血凝素补体结合抗体：病毒内部抗原或外表非中和抗原HumoralImmunityMechanismsofvirusneutralizationbyantibodyatthecellularlevelExtracellularneutralizationofvirusbyantibodyAntibodydependentcellularcytotoxicityorADCC细胞免疫细胞毒性T淋巴细胞直接杀伤靶细胞〔细胞裂解、细胞凋亡〕分泌多种细胞因子〔IFN－gamma、TNF〕等发挥抗病毒作用。Th1细胞Lysisofvirus-infectedcellsbycytotoxiceffectorcellsCell-mediatedeventsinviralinfections抗病毒免疫持续时间牢固持久免疫力有病毒血症的全身性病毒感染：水痘、天花单一血清型的病毒感染：乙型脑炎病毒短暂免疫力局部或粘膜外表感染：流感病毒、鼻病毒多血清型病毒感染：鼻病毒易发生抗原变异的病毒感染：流感病毒

病毒感染的诊断与防治常用的病毒学诊断方法包括：病毒的别离鉴定病毒的血清学检查病毒蛋白和核酸的检测一、病毒感染的诊断〔一〕标本的采取与送检应注意以下原那么：1.对本身带有杂菌(如咽拭子、粪便)或易受污染的标本，要进行病毒别离培养时，应使用抗生素。2.因病毒在室温中易失去活性，标本应低温保存并尽快送检。3.血清学诊断标本的采取应在发病初期和病后2～3w内各取1份血清，以便比照双份血清抗体效价的动态变化。〔二〕病毒的别离与鉴定病毒的别离1.动物接种是最原始的病毒培养方法，根据病毒种类不同，选择敏感动物及适宜接种部位，如嗜神经性病毒〔狂犬病毒〕可接种于小鼠脑内，痘病毒可接种于家兔角膜或皮内。

细胞的变化有些病毒在细胞内增殖时可引起特有的细胞病变，称为细胞病变效应(cytopathiceffect，CPE)。常见的变化有细胞变圆、聚集、坏死、溶解或脱落等。有些病毒如麻疹病毒、CMV、RSV等作用于细胞膜，可使邻近的细胞相互融合，形成多核巨细胞或称融合细胞。有些病毒(如狂犬病病毒、麻疹病毒等)可在培养细胞中形成胞浆或核内的包涵体。病毒在培养细胞中增殖的指标病毒培养时出现的CPE2.红细胞吸附(hemadsorption,HAd)流感或副流感病毒等感染细胞后，由于细胞膜上出现了血凝素(haemagglutinin,HA)，具有吸附脊椎动物(豚鼠、鸡、猴等)红细胞的能力，这一现象称红细胞吸附，常用来测定具有HA的粘病毒与副粘病毒的增殖。假设有相应的抗血清，那么能中和细胞膜上的HA，HAd不再发生，称红细胞吸附抑制试验。3.干扰现象(int