基础医学综合课件 医学病毒学 62页

'医学病毒学（medicalvirology）微生物学教研室吕厚东E-mail：lvhoudong@eyou.com 3000BC，埃及孟非思壁画中长老患小儿麻痹症。 病毒的发现1892.2.12《论烟草花叶病》伊凡诺夫斯基 1898贝哲林克(Beijerinck)：virus(Beijerinck)1851~1931 1932，鲁斯卡(Ruska)在semens公司透射电子显微镜，分辨率达50nm。烟草花叶病病毒tobaccomosaicvirus（TMV）E．Ruska（1906~1988） Virus一词传到中国，有人把它译成“毒素”。我国微生物学界的老前辈俞大绂先生最初直译为“威罗斯”，后来改为“病毒”,即能致病的毒物。俞大绂（1901—1993）1947年任北京大学农学院教授、院长,1955年选聘为中国科学院生物学部委员（院士）。 医学病毒学（medicalvirology）：医学病毒学是研究人类病毒的本质及其与人类疾病关系的一门学科。学习医学病毒学的目的是为了更有效地防治危害人类健康的病毒性疾病，以造福于人类。 什么是病毒?病毒是一群形态最微小、结构最简单、只有一种核酸（DNA或RNA），易感活细胞内寄生、以复制方式增殖的非细胞型微生物。第23章病毒的基本性状 病毒与原核细胞型微生物的主要区别：微生物分类非细胞型原核细胞型培养条件活细胞多在无生命培基核酸DNA/RNADNA+RNA核糖体无有繁殖方式复制无性二分裂抗生素敏感性不敏感敏感干扰素敏感性敏感多不敏感 第一节病毒的大小与形态一、病毒的大小(size)纳米（nanometer，nm）,1nm=1‰m1.小型病毒：<50nm小RNA病毒2.中型病毒：50~150nm粘病毒3.大型病毒：>150nm痘类病毒 2.病毒的形态(shapes)：①球状、②杆状或丝状、③砖块状、④子弹状、⑤蝌蚪状 3.病毒体（viron）：完整成熟的病毒颗粒，具有典型的形态结构，并有感染性。 基本结构：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第二节病毒的结构与化学组成 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 一、病毒的结构：㈠核衣壳（nucleocapsid）1.核心(core)：DNAorRNA2.衣壳(capsid):由一定数量的壳粒组成。⑴螺旋对称(helicalsymmetry) ⑵20面体立体对称(icosahedralsymmetry) ⑶复合对称(complexsymmetry) ㈡包膜(envelope)有些病毒在核衣壳的外面有包膜包绕。包膜子粒(peplomere)或刺突(spike)。HSV结构.swf 二、病毒的化学组成与功能：1.病毒的核酸—构成病毒的核心：DNAorRNA;ds;ss;化学成分、排列方式、大小RNADNA 病毒核酸的功能：⑴病毒的复制：⑵决定病毒的特性：⑶具有感染性：去除病毒衣壳蛋白后获得的核酸进入宿主细胞后能增殖，称为感染性核酸。但感染性比完整的病毒体低。 2.病毒蛋白质(viralprotein)：⑴结构蛋白:组成病毒的衣壳、包膜和基质⑵非结构蛋白：功能蛋白病毒蛋白质的功能：⑴保护核酸⑵参与感染过程⑶具有抗原性⑷构成病毒的酶类（非结构蛋白）3.脂类和糖：主要存在于病毒的包膜中，可用脂溶剂除去病毒的包膜而使其失去感染性。 第三节病毒的增殖㈠病毒的复制周期（virusreplicationcircle）:1.吸附(Adsorption)2.穿入(Penetration)3.脱壳(Uncoating)4.生物合成(Biosynthesis)5.装配与释放(AssemblyandRelease) ⑴双链DNA病毒（dsDNA）：⑵单链DNA病毒（ssDNA）：DNA→DNA（复制中间型,RI）→解链→以新合成的互补链为模板→子代ssDNA⑶单正链RNA病毒(+ssRNA):+ssRNA:mRNA→Pr ⑷单负链（-ss）RNA病毒：-ssRNA→+RNA:mRNA→Pr⑸双链（ds）RNA病毒：-RNA→+RNA→-RNA。dsRNA全部为新合成的，并非半保留复制 ⑹逆转录病毒：+ssRNA→+RNA:cDNA→±DNA→子代核酸+Pr→与宿主细胞的DNA整合(provirus)→子代病毒 隐蔽期(eclipse) 日食：solareclipse；月蚀：lunareclipse ㈡病毒的异常增殖与干扰现象(viralabnormalmultiplicationandinterference)1.病毒的异常增殖：⑴顿挫感染(abortiveinfection):非容纳细胞(non-permissivecell)⑵缺陷病毒(defectivevirus):病毒基因组缺陷辅助病毒(helpervirus):HBVHDV 2.干扰现象(interference)：两种病毒感染同一细胞时，可发生一种病毒抑制另一种病毒增殖的现象称为干扰现象。干扰类型：异种、同种、同型、同株（自身）干扰。缺陷干扰颗粒(defectiveinterferingparticles,DIP):缺陷病毒单独不能复制，但能干扰同种成熟病毒体进入细胞，而称之为缺陷干扰颗粒。 第四节病毒的遗传与变异一、病毒的基因组基因组简单，只有一种核酸：DNA或RNA，基因数仅3~10个。1.多样性(diversity):DNA;RNA;ds;ss;排列方式、大小2.内含子(intron):非编码序列。insertionsequence(IS)3.外显子(exon):openreadingframe,ORF 二、基因突变病毒在增殖过程中常发生基因组中碱基序列的置换、缺失、或插入，引起基因突变。因基因改变而发生某些性状改变的变异株称为突变株（mutant）。突变株可呈多种表型：1.条件致死突变株(conditional-lethalmutant):如温度敏感突变株(temperaturesensitivemutant,ts突变株):28~35℃;37~40℃。2.缺陷型干扰突变株(defectiveinhibitionmutan,DIM):由于基因缺陷不能单独复制必须在辅助病毒(野生株)存在时才能复制,并同时能干扰野生株的增殖。3.宿主范围突变株(host-rangemutant,hr):4.耐药突变株(drug-resistantmutant): 三、基因重组与重配:1.重组(recombination)：将具有亲缘关系但生物学性状不同的病毒感染同一细胞，可发生核酸水平上的互换而产生兼有两亲本特性的子代病毒，称为重组。 2.重配(reassortment)：对于基因分节段的RNA病毒，通过交换RNA节段而进行的重组称为重配。 四、基因整合病毒的基因组与细胞基因组的重组过程称为基因整合（geneintegration）。如：1.溶原性噬菌体可使宿主菌变为溶原状态：2.诱发肿瘤：某些DNA病毒、逆转录病毒可与宿主细胞基因组整合，引起后者发生改变（如出现V-Onc），导致细胞转化发生肿瘤等。 五、病毒基因产物的相互作用两种病毒感染同一细胞时，除发生基因重组外，也可发生基因产物的相互作用。1.互补作用(complementation)：两种病毒感染同一细胞时，其中一种病毒的基因产物能促使另一种病毒增殖。这种现象可以发生在感染性病毒与缺陷病毒或灭活病毒之间，甚至发生在两种缺陷病毒之间，通过基因产物的互补而产生两种感染性子代病毒。 无包膜病毒发生的表型混合称核壳转移（transcapsidation）。2.表型混合与核壳转移（phenotypicmixingandtranscapsidation）： 第五节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，称为灭活。一、物理因素1.温度：大多数病毒耐冷不耐热。HBV、HAV例外。2.pH：大多数病毒在pH5~9的范围内比较稳定。3.射线和紫外线：γ线、X线和紫外线 二、化学因素1.脂溶剂：乙醚、氯仿、去氧胆酸盐等。2.酚类：酚类及其化合物为蛋白变性剂3.氧化剂、卤素及其化合物：4.抗生素与中草药：抗生素对病毒无抑制作用中草药：大青叶、板蓝根、大黄等对病毒有一定的抑制作用。 第六节病毒的分类㈠宿主(host)动物病毒、植物病毒、细菌病毒等。㈡临床与流行病学(clinicandepidemiology)呼吸道病毒、肠道病毒、肝炎病毒、虫媒病毒、肿瘤病毒等。㈢国际病毒分类委员会(InternationalCommitteeonTaxonomyofvirus,ICTV) 病毒分类依据核酸的性质与结构病毒粒子的大小、形状衣壳对称性和壳粒数目有无包膜对理化因素的敏感性抗原性生物学特性 73科、289个属(2004) 亚病毒(subvirus)：1.类病毒(viroid)：无蛋白质衣壳，核酸为共价、闭合、环状（ccc）RNA，由250~400bp组成。2.卫星病毒(satellitesvirus)：⑴能编码自身衣壳蛋白。⑵需要利用辅助病毒的衣壳，也称卫星病毒RNA(拟病毒[virosid])，其核酸仅有500~2000bp。3.朊粒(prion):又称蛋白传染因子，是美国学者Prusiner于1981年首先报道的。属于未定类传染因子1997年获NobelPrize 第24章病毒的感染与免疫第一节病毒的致病作用一、病毒感染的传播方式1.水平传播(horizontaltransmission):⑴粘膜：呼吸道、消化道、泌尿生殖道、眼结膜。⑵皮肤：输血（或血制品）、注射；昆虫叮咬；动物咬伤。 2.垂直传播(verticaltransmission):HBV、RV、HIV、CMV 二、病毒感染的致病机制㈠病毒感染对宿主细胞的直接作用1.杀细胞效应(cytocidaleffect)--无包膜病毒无包膜病毒；阻断细胞大分子合成；病毒蛋白的毒性作用；影响细胞溶酶体；细胞器的改变。用显微镜可以观察到细胞出现肿胀、变性、坏死、从瓶壁脱落等现象，称为细胞致病变作用（cytopathiceffect，CPE）。 2.稳定状态感染(steadystateinfection):有包膜病毒⑴细胞融合:形成多核巨细胞,如麻疹病毒⑵细胞表面出现病毒基因编码的新抗原3.包涵体(inclusionbody)形成：包涵体 4.细胞凋亡(cellularapoptosis):1972年Kerr;腺病毒、HIV等→细胞→鼓泡、细胞核浓缩→凋亡小体(apopticbody)→电泳：阶梯式DNA条带。（2002年获诺贝尔奖） 5.基因整合与细胞转化:整合（integration）→细胞增生(hyper-plasia)或转化(transformation)1911年，Rous;Roussarcomavirus,RSV. 调节和启动转录LTRgagpolenvsrcLTR长末端重复序列癌基因正常的病毒基因产生病毒核心蛋白产生逆转录酶和整合酶产生病毒外膜蛋白产生酪氨酸激酶*鸡Rous肉瘤病毒基因组结构 与人类恶性肿瘤密切相关的病毒有：⑴人乳头瘤病毒（HPV）----宫颈癌⑵HBV、HCV--------原发性肝癌⑶EB病毒(EBV)----鼻咽癌、恶性淋巴瘤⑷人T细胞白血病病毒Ⅰ型（HILV-Ⅰ）----白血病 ㈡病毒感染的免疫病理作用抗体介导的免疫病理作用细胞介导的免疫病理作用致炎性细胞因子的病理作用免疫抑制作用 ㈢病毒的免疫逃逸（Viralmechanismsofescapeofimmuneresponses）病毒的免疫逃逸是反映病毒毒力的另一重要因素。病毒通过逃避免疫监视、防止免疫激活或阻止免疫反应发生等方式来逃脱免疫应答。有些病毒通过编码特异性抑制免疫反应蛋白质实现免疫逃逸。有些病毒形成合胞体让病毒在细胞间传播逃避抗体作用。 病毒逃逸免疫应答举例免疫逃逸机制病毒举例及作用方式细胞内寄生所有病毒皆为严格细胞内寄生，通过逃避抗体、补体及药物作用而发挥逃避免疫机制的作用抗原变异HIV、甲型流感病毒高频率的抗原变异使得免疫应答滞后抗原结构复杂鼻病毒、柯萨奇病毒、ECHO病毒等型别多，抗原多态性致使免疫应答不利损伤免疫细胞HIV、EB病毒、麻疹病毒等可在T或B细胞内寄生并导致宿主细胞死亡降低抗原表达腺病毒、巨细胞病毒可抑制MHC-Ⅰ转录、表达病毒的免疫增强作用登革病毒以及其他黄病毒再次感染，因机体内预先存在或经胎盘获得中和抗体能促进游离的病毒进入单核细胞内，并大量增殖，导致病毒血症及病毒-抗体复合物形成，继之大量细胞因子及血管活性因子释放，导致登革热休克综合征 三、病毒感染的类型㈠隐性感染(inapparentinfection)亦称亚临床感染（subclinicalinfection）㈡显性感染(apparentinfection)1.急性感染(acuteinfection)：influenzavirus2.持续性感染(persistentinfection)①慢性感染(chronicinfection)：HB②潜伏感染(latentinfection)：HSV③慢发病毒感染(slowvirusinfection):HIV④急性病毒感染的迟发并发症(delayedcomplicationafteracuteviralinfection):如：亚急性硬化性全脑炎(SSPE) 第二节抗病毒免疫一、非特异性免疫(non-specificimmunity)1.遗传因素(hereditablefactor):2.屏障作用(actionofprotectivescreen):3.吞噬细胞(phagocyte)：4.干扰素(interferon,IFN):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具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等多种生物活性的糖蛋白。 ⑴种类：抗原性IFN类型主要来源特点I型αIFN人WBC抑制病毒作用I>IIβIFN人成纤维CII型γIFNTC免疫调节作用II>I ⑵抗病毒作用的特点：a广谱抗病毒b抑制病毒而不是杀病毒c抗病毒作用具有种属特异性d间接抗病毒 ⑷IFN诱生剂(inducer):病毒、细菌内毒素、原虫、polyI:Cx 二、特异性免疫(specificimmunity)㈠体液免疫IgG、IgM、IgA（sIgA）㈡细胞免疫(cellularimmunity)T、K、NK、M'