分子病毒學(xué)-第八章-病毒感染病理與防治

1、Molecular Virology 華中師范大學(xué)生科院 分子病毒學(xué)分子病毒學(xué) 目錄目錄 第一章第一章 概論概論 第二章第二章 病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu) 第三章第三章 病毒吸附宿主及內(nèi)化過程病毒吸附宿主及內(nèi)化過程 第四章第四章 病毒的基因組復(fù)制病毒的基因組復(fù)制 第五章第五章 病毒基因的表達(dá)病毒基因的表達(dá) 第六章第六章 病毒裝配和釋放病毒裝配和釋放 第七章第七章 病毒感染與機(jī)體抗病毒免疫病毒感染與機(jī)體抗病毒免疫 第八章第八章 病毒感染的病理與治療病毒感染的病理與治療 病毒感染對細(xì)胞造成的損傷病毒感染對細(xì)胞造成的損傷 病毒的致細(xì)胞病變效應(yīng)（cytopathic effect, CPE)-造成細(xì)

2、胞變圓，脫落，融合，裂 解等可見現(xiàn)象 殺細(xì)胞效應(yīng)殺細(xì)胞效應(yīng)-病毒感染對細(xì)胞直接的殺傷作用，影響細(xì)胞基本代謝： 抑制宿主大分子合成 細(xì)胞膜功能障礙 影響溶酶體及細(xì)胞器的功能 非殺細(xì)胞效應(yīng)非殺細(xì)胞效應(yīng)-病毒感染對細(xì)胞不引起明顯病變，但 導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化（transformation)-誘導(dǎo)癌癥誘導(dǎo)癌癥 免疫病理損傷免疫病理損傷(immunopathogy)-免疫系統(tǒng)失衡 （過敏反應(yīng)等） 細(xì)胞病變，細(xì)胞壞死，細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡 1. 病毒感染與細(xì)胞凋亡病毒感染與細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡（細(xì)胞凋亡（ApoptosisApoptosis） 不同于壞死的一種細(xì)胞死亡形式。細(xì)胞凋亡是一個(gè)主動過程，它涉及一系列基因的

3、激活、 表達(dá)以及調(diào)控等的作用，是細(xì)胞為更好地適應(yīng)生存環(huán)境而主動爭取的一種死亡過程。 細(xì) 胞凋亡時(shí)，細(xì)胞核發(fā)生染色質(zhì)凝集斷裂成特征性條帶，晚期時(shí)核碎裂成多塊，細(xì)胞膜包 著核碎塊出芽而形成凋亡小體，產(chǎn)生凋亡小體是細(xì)胞發(fā)生凋亡的主要形態(tài)學(xué)特征，被吞 噬細(xì)胞吞噬。 病毒感染細(xì)胞，細(xì)胞可以通過進(jìn)行細(xì)胞凋亡，在病毒復(fù)制前死亡，讓病毒不能復(fù)制；有 的病毒則可以抑制細(xì)胞的凋亡，利于自身的復(fù)制；而有的病毒在復(fù)制后期可以誘導(dǎo)細(xì)胞 凋亡，來有利于病毒顆粒的釋放； 細(xì)胞細(xì)胞壞死壞死：由于環(huán)境壓力或病原體感染導(dǎo)致細(xì)胞自然死亡，具有非特異性（胞膜內(nèi) 膜開裂，細(xì)胞腫脹，核酸隨機(jī)斷裂等），內(nèi)含物釋放，引起炎癥等 A cM N

4、 PV SfaM N PV 病毒誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡病毒誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 不加病毒 加病毒 凋亡小體的觀察 壞死 凋亡 細(xì)胞核染色熒光激發(fā) AcM NPV SfaM NPV 自然光下 自然光下 細(xì)胞核染色熒光激發(fā) 細(xì)胞膜 線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑 受體介導(dǎo)的凋亡途徑受體介導(dǎo)的凋亡途徑 Caspase:天冬氨酸蛋白酶 Caspase 8Caspase 9 Caspase 3 Caspase 6Caspase ?Caspase 7 凋亡發(fā)生凋亡發(fā)生 細(xì)細(xì) 胞胞 凋凋 亡亡 機(jī)機(jī) 制制 1 環(huán)境誘導(dǎo)細(xì)胞 途徑1 ：細(xì)胞膜受體 感應(yīng)外界信號； 胞內(nèi)傳遞信號，激活 啟動凋亡蛋白酶 （caspase

5、8)，后者 激活（caspase 3） caspase 3激活效應(yīng) 蛋白caspase 6等， 發(fā)生凋亡 途徑2：胞內(nèi)凋亡信 號傳遞給線粒體，線 粒體釋放細(xì)胞色素C 細(xì)胞色素C通過形成 復(fù)合體，激活 caspas9，再接連 caspase3被激活，后 面同途徑1 細(xì)胞膜 線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑 受體介導(dǎo)的凋亡途徑受體介導(dǎo)的凋亡途徑 Caspase:天冬氨酸蛋白酶 Caspase 8Caspase 9 Caspase 3 Caspase 6Caspase ?Caspase 7 凋亡發(fā)生凋亡發(fā)生 P53 Bcl-2 P53，Bcl-2家族是凋亡調(diào)控蛋白 病病 毒毒 感感 染染 對

6、對 細(xì)細(xì) 胞胞 凋凋 亡亡 的的 影影 響響 +/- +/- - - +/- 1 病毒編碼的蛋白可以干擾膜受體信號傳導(dǎo)過程病毒編碼的蛋白可以干擾膜受體信號傳導(dǎo)過程 腺病毒-E3蛋白-加速凋亡受體Fas的降解內(nèi)吞， 痘病毒-CrmB-與凋亡受體競爭凋亡配體 軟疣病毒-MC159干擾結(jié)合凋亡信號遞因子 2 病毒編碼的蛋白可以抑制病毒編碼的蛋白可以抑制caspase的活性的活性 昆蟲桿狀病毒-P53- caspase酶抑制劑 3 病毒編碼的蛋白作為凋亡調(diào)控蛋白病毒編碼的蛋白作為凋亡調(diào)控蛋白Bcl-2類似物，與相關(guān)蛋白結(jié)合類似物，與相關(guān)蛋白結(jié)合 （EB病毒-BALF1） 病毒編碼的蛋白結(jié)合凋亡調(diào)控蛋白

7、病毒編碼的蛋白結(jié)合凋亡調(diào)控蛋白P53控制控制P53的活性的活性 腺病毒-EIB55k- 5 病毒編碼的蛋白抑制線粒體膜通透性病毒編碼的蛋白抑制線粒體膜通透性 痘病毒-CrmA-定位到線粒體上 有的病毒則可以抑制細(xì)胞的凋亡有的病毒則可以抑制細(xì)胞的凋亡 1病毒編碼的蛋白作為細(xì)胞因子誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡病毒編碼的蛋白作為細(xì)胞因子誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 HIV病毒-Tat蛋白分泌到胞外，誘導(dǎo)未感染的淋巴細(xì)胞的凋亡 2 病毒編碼的蛋白上調(diào)凋亡膜受體信號的表達(dá)病毒編碼的蛋白上調(diào)凋亡膜受體信號的表達(dá) HIV病毒-Tat蛋白-上調(diào)凋亡受體FasL的表達(dá) EB病毒-上調(diào)凋亡受體FasL的表達(dá) 3.病毒編碼的蛋白可以上調(diào)凋亡調(diào)控蛋

8、白病毒編碼的蛋白可以上調(diào)凋亡調(diào)控蛋白P53的表達(dá)的表達(dá) SV40-大T抗原，腺病毒 E1A 有的病毒則可以促進(jìn)細(xì)胞的凋亡有的病毒則可以促進(jìn)細(xì)胞的凋亡 2. 病毒感染與腫瘤形成病毒感染與腫瘤形成 機(jī)體內(nèi)正常細(xì)胞生長分裂是受到 控制的，不可能無限制分裂，在 體外平面上貼壁生長時(shí)，呈現(xiàn)接 觸性抑制（受到臨近細(xì)胞信號， 呈單層生長后，停止分裂） 機(jī)體內(nèi)腫瘤細(xì)胞生長分裂是無限 制分裂； 在體外平面上貼壁生長時(shí)，失去 接觸性抑制，呈多層，球狀。 惡性腫瘤=癌癥 特點(diǎn)： 1.無限增殖 Immortalization Uncontrolled growth 2. 轉(zhuǎn)移 metastasis 3. 侵襲 Inv

9、asion 15%腫瘤由病毒誘導(dǎo)腫瘤由病毒誘導(dǎo) 結(jié)腸癌結(jié)腸癌 Hela 細(xì)胞細(xì)胞 Henrietta Lacks， 1951年死于宮頸癌年死于宮頸癌 其細(xì)胞被George Otto Gey 進(jìn)行培養(yǎng)， 成為目前使用最多的 細(xì)胞系 癌癥癌癥 檢驗(yàn)點(diǎn) 外因通過內(nèi)因外因通過內(nèi)因 而起作用而起作用 腫瘤是內(nèi)外因互作的結(jié)果腫瘤是內(nèi)外因互作的結(jié)果 Gene mutation DNA damage Cell division checkpoint damage escape immune surveillance 內(nèi)因內(nèi)因: 外因外因: 1）誘癌物質(zhì)：）誘癌物質(zhì)：煙煤， 工業(yè)合成物，苯，有機(jī)毒氣 吸煙, 石

10、棉材料, nickel, 殺 蟲劑,染料，環(huán)境污染物 2）輻射）輻射 (紫外，放射性 mos raf) 轉(zhuǎn)錄因子 (jun, fos, myc, myb, ets, rel) 癌基因編碼產(chǎn)物多是細(xì)胞信號傳導(dǎo)癌基因編碼產(chǎn)物多是細(xì)胞信號傳導(dǎo) 因子因子 反轉(zhuǎn)錄病毒誘導(dǎo)腫瘤的三種機(jī)制反轉(zhuǎn)錄病毒誘導(dǎo)腫瘤的三種機(jī)制 轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制： 有的病毒在宿主細(xì)胞中復(fù)制時(shí)從宿主基因組上獲得一 段原癌基因，并將之進(jìn)行修飾，在新一輪的感染中，將 這段修飾過的基因帶入新的宿主中，導(dǎo)致宿主增殖 2) 順式插入激活機(jī)制順式插入激活機(jī)制: 病毒基因組插入到原癌基因的前面，作為高效啟動子， 導(dǎo)致原癌基因高效表達(dá)或激活。 3) 反

11、式調(diào)控機(jī)制：反式調(diào)控機(jī)制： 病毒編碼的蛋白產(chǎn)物調(diào)控細(xì)胞的癌基因的高效表達(dá)。 c-ONC 修飾過的 癌基因的 表達(dá)導(dǎo)致 宿主腫瘤 化 第一輪感染 宿主基因組 A A：轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制：轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制 第二 輪感 染 病毒基因組 宿主基因組 病毒復(fù)制獲得c-onc, 并進(jìn)行修飾 新病毒基因組 逆轉(zhuǎn)錄病毒誘導(dǎo)腫瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒誘導(dǎo)腫瘤 1966年發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)腫瘤 的病毒而獲得Nobel Prize GAG: internal proteins 衣殼蛋白ENV: Envelope glycoproteins包膜蛋白POL: Enzymes Reverse transcriptase RTaseIntegrase整合酶Pro

12、tease蛋白酶 雞肉瘤病毒 反轉(zhuǎn)錄病毒生活周期： 受體識別結(jié)合侵入細(xì)胞，脫殼 反轉(zhuǎn)錄 整合 基因表達(dá) 組裝，釋放，成熟 病毒癌基因 B: B: 順式插入激活機(jī)制順式插入激活機(jī)制 virus Exon 1 Exon 2 Exon 3 宿主細(xì) 胞基因 組 病毒基因組插入到細(xì)胞原癌基因的某個(gè)外顯子上游，作為啟動子或增病毒基因組插入到細(xì)胞原癌基因的某個(gè)外顯子上游，作為啟動子或增 強(qiáng)子，導(dǎo)致下游基因高效表達(dá)強(qiáng)子，導(dǎo)致下游基因高效表達(dá) Exon 1 Exon 2 Exon 3 細(xì)胞原癌基因 病毒感染細(xì)胞 細(xì)胞轉(zhuǎn)化成腫瘤細(xì)胞 高效表達(dá)癌高效表達(dá)癌 基因產(chǎn)物基因產(chǎn)物 C C）反式調(diào)控機(jī)制）反式調(diào)控機(jī)制 病毒

13、編碼的蛋白產(chǎn)物調(diào)控細(xì)胞的癌基因的高效表達(dá)。 HTLV-1 基因組上沒有攜帶癌基因，也不會通過順式激活作用，而是通過編 碼一個(gè)非結(jié)構(gòu)的病毒調(diào)控蛋白（Tax）來對細(xì)胞的癌基因的表達(dá)起調(diào)控作用。 Tax對病毒復(fù)制是必須蛋白：與LTR結(jié)合，調(diào)控病毒基因的轉(zhuǎn)錄。 LTR LTR gagpol env tax rev pro 反轉(zhuǎn)錄病毒中反轉(zhuǎn)錄病毒中Tax Tax 在致癌過程中的作用在致癌過程中的作用 Tax Transcription factors, proto-oncogenes DNA repair Apoptosis p53 CBP/p300 p18INK4c Cell cycle progre

14、ssion HTLV-1 3. 抑制抑制DNA的修復(fù)的修復(fù)-抑制DNA聚合酶b的活性，導(dǎo)致細(xì)胞染色體異常 4. 抑制抑癌基因產(chǎn)物的活性抑制抑癌基因產(chǎn)物的活性-與p53結(jié)合，或與Rb蛋白活性的磷酸化酶結(jié)合 5. 干擾細(xì)胞分裂干擾細(xì)胞分裂-與MAD1 (mitotic arrest-defective protein), 干擾有絲細(xì)胞 分裂進(jìn)程。 1.上調(diào)一些癌基因的表達(dá)上調(diào)一些癌基因的表達(dá)-與細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合與細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，加強(qiáng)這些轉(zhuǎn)錄因子與癌 基因啟動子的結(jié)合， 2. 導(dǎo)致細(xì)胞因子導(dǎo)致細(xì)胞因子NF- B復(fù)合物解離復(fù)合物解離-復(fù)合物參與一系列基因表達(dá)的調(diào)控,與免 疫反應(yīng)、應(yīng)激反應(yīng)、炎癥的發(fā)生

15、及細(xì)胞凋亡有關(guān) inactivate DNA virus RNA virus Outline: 總結(jié)總結(jié) 抗病毒治療抗病毒治療 1）抗病毒免疫治療：）抗病毒免疫治療： 對已經(jīng)被感染的機(jī)體，提供：抗病毒的細(xì)胞因子，免疫調(diào)節(jié)劑，抗體，干擾素，淋巴 細(xì)胞等這些物質(zhì)都是在正常免疫細(xì)胞中會產(chǎn)生的物質(zhì) 2）抗病毒化療）抗病毒化療（不屬于免疫反應(yīng)和免疫治療的范圍）（不屬于免疫反應(yīng)和免疫治療的范圍） 利用各種藥物具有特異性地對感染機(jī)體的病原微生物進(jìn)行殺傷抑制 擇的藥物必須是對病毒的毒性要比對細(xì)胞更大一些。干擾病毒基因組復(fù)制-最重要 的靶標(biāo)-藥物選擇 病原細(xì)菌感染可用抗生素（注意抗生素對病毒沒有效果） 3）抗病

16、毒基因治療：）抗病毒基因治療： 導(dǎo)入某些基因DNA在特定細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定表達(dá)，用于彌補(bǔ)突變基因的表達(dá)，或封閉某些 異?；虻谋磉_(dá)，從而達(dá)到治療疾病的目的 導(dǎo)入方法：利用病毒做載體利用病毒做載體（最常用）： 1990年，治療孩子的腺苷脫氨酶缺陷引起 的免疫缺陷病癥取得很好的結(jié)果。 脂質(zhì)體包埋 直接注射法 HIV病毒感染的控制與治療病毒感染的控制與治療 藥物研發(fā)藥物研發(fā)- 特異性抗病毒藥物-選擇靶標(biāo)（根據(jù)選擇靶標(biāo)（根據(jù)HIV的復(fù)制周期）的復(fù)制周期） 抑制病毒識別受體進(jìn)入細(xì)胞-（CD4+和CCR5）受體抑制劑 抑制病毒基因組復(fù)制的酶抑制劑-核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑 +非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑 抑制病毒蛋白產(chǎn)物的

17、形成-蛋白酶抑制劑 抑制病毒組裝釋放- （流感病毒神經(jīng)核酸酶抑制劑） 美國輝瑞公司研制的第一個(gè)CCR5抑制劑maraviroc于2010年8月通過認(rèn)證,僅用于治 療CCR5嗜性HIV感染。MOTIVATE 1&2研究顯示,該制劑對復(fù)治病人體內(nèi)CCR5嗜性 病毒的抑制顯著優(yōu)于安慰劑。而默克公司的整合酶抑制劑raltegravir獲準(zhǔn)上市 疫苗研發(fā)疫苗研發(fā)-預(yù)防HIV感染（見第六章） 干擾素的生產(chǎn)和使用干擾素的生產(chǎn)和使用 HIV life cycle Step 1: 識別結(jié)合受體（識別結(jié)合受體（T細(xì)胞的細(xì)胞的CD4+和和CCR5），）， 侵入，脫殼侵入，脫殼 Step 2: 反轉(zhuǎn)錄基因反轉(zhuǎn)錄基因

18、組為組為DNA Step 3: 原病毒基原病毒基 因組因組DNA整合到整合到 宿主染色體宿主染色體 Step 4: 隨著機(jī)體進(jìn)行轉(zhuǎn)錄隨著機(jī)體進(jìn)行轉(zhuǎn)錄 （基因組（基因組RNA和和mRNA的合成）的合成） Step 5: 翻譯翻譯 Step 6: 病毒包裝釋放病毒包裝釋放 HAART : Highly active antiretroviral therapy with over 3 ARV drugs to attack HIV (1996, He da yi)高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療 Saquinavir 新型抗病毒藥:目前研發(fā)的比較成熟的新型抗病毒藥主要有CCR5抑制劑(如maraviroc和

19、vicriviroc)和整合酶抑制劑(如MK-0518和GS-9137)。 First one: 齊拉夫定(1987)INDINAVIR 由美籍華裔科學(xué)家何大一于1996年提出，是通過三種或三種以上的抗病毒藥物聯(lián)合使用來治療 艾滋病。該療法的應(yīng)用可以減少單一用藥產(chǎn)生的抗藥性，最大限度地抑制病毒的復(fù)制，使被破 壞的機(jī)體免疫功能部分甚至全部恢復(fù)，從而延緩病程進(jìn)展，延長患者生命，提高生活質(zhì)量。該 療法把兩種RTase抑制劑+蛋白酶抑制劑與多種抗病毒的藥物混合使用，從而使艾滋病得到有效 的控制 , 2001總統(tǒng)國民勛章 雞尾酒療法治療艾滋病雞尾酒療法治療艾滋病 蛋白酶抑制劑 RTase抑制劑（核苷類似

20、物） 蛋白酶抑制劑 第八章第八章 復(fù)習(xí)要點(diǎn)復(fù)習(xí)要點(diǎn) 1 病毒感染引起細(xì)胞的病變效應(yīng)有哪些？病毒感染引起細(xì)胞的病變效應(yīng)有哪些？ 2 病毒從哪些方面調(diào)控宿主細(xì)胞的凋亡？病毒從哪些方面調(diào)控宿主細(xì)胞的凋亡？ 3 病毒致癌機(jī)制有哪些？病毒致癌機(jī)制有哪些？ 4 結(jié)合病毒生命周期，考慮如何進(jìn)行抗病毒感染結(jié)合病毒生命周期，考慮如何進(jìn)行抗病毒感染 和藥物研發(fā)？和藥物研發(fā)？ 5 什么是癌基因，什么是抑癌基因？病毒癌基因什么是癌基因，什么是抑癌基因？病毒癌基因 和細(xì)胞的癌基因完全相同嗎？和細(xì)胞的癌基因完全相同嗎？ 6 Aids如何控制？如何控制？ 第八章第八章 結(jié)束結(jié)束 THE END 中期中期seminar 知識要點(diǎn)歸納知識要點(diǎn)歸納 1 HCV和和HBV：都是嗜肝病毒，HBV是雙鏈DNA病毒，屬于嗜肝病毒科；HCV是單鏈RNA病毒，屬 于黃熱病毒