微生物學復習：病毒總論

1、病毒總論一、病毒形態(tài)結構1、概念：病毒virus：一類外圍有蛋白質(zhì)衣殼或更復雜的包膜包裹，中間僅有一種類型核酸，必須進入易感宿主細胞才能增殖的感染因子。病毒體Viron：結構完整并具有感染性的病毒顆粒。是病毒成熟后釋放到細胞外的完整結構形式。2、基本特征：屬非細胞型微生物；個體微小，可通過除菌濾器，需電鏡觀察。結構簡單，由蛋白質(zhì)和一種核酸組成，無完整的細胞結構。在活細胞內(nèi)存活，以復制方式繁殖。（細菌二分裂）對抗生素不敏感，干擾素可抑制病毒增殖。3、大小與形態(tài)：（1）大小差異懸殊，20-250nm之間。痘病毒約300nm，脊髓灰質(zhì)炎病毒、鼻病毒只有20-30nm。（2）形態(tài)具有多樣性。多為球形和

2、近球形，少數(shù)為子彈形、磚塊形。噬菌體為蝌蚪形。植物病毒多為桿狀。有些病毒具有多形性。如流感病毒可球形、絲狀、桿狀。4、病毒體結構模式：核心（核酸）+衣殼（殼粒）=核衣殼（裸病毒的病毒體）Naked virus核衣殼+包膜=包膜病毒的病毒體。Enveloped virus（1）病毒核酸大小差異大，連續(xù)或分節(jié)段，多為單倍體。單鏈RNA病毒根據(jù)復制過程中核酸能否作為mRNA，分為正鏈（+）和負鏈（-）RNA。(+)本身即有感染性；(-)需進入宿主，合成(+)后才能復制。（2）殼粒(capsomere) 形成衣殼capsid ，保護、介導病毒感染、抗原性。（3）包膜envelope：包繞在某些病毒核衣

3、殼外面的雙層膜，是核衣殼在宿主細胞內(nèi)成熟后穿過細胞膜或核膜時以出芽方式獲得的。*胃腸道病毒常無包膜。包膜子粒（peplomere）/刺突spike：包膜表面病毒編碼的突起結構。成分為糖蛋白。 功能: 保護作用、抗原性、與host受體結合，介導吸附和侵入細胞。5、核衣殼對稱性：螺旋對稱型（煙草花葉、正負粘、彈狀）；20面體立體對稱型（腺病毒，小RNA病毒）；復合對稱型（噬菌體）6、亞病毒Subvirus僅含有核酸和蛋白質(zhì)兩種病毒成分之一的生物粒子，分衛(wèi)星病毒、類病毒、阮粒三類。二、病毒復制1、基因組結構特點：只含一種核酸，形狀多樣：線型、環(huán)型；單鏈、雙鏈等；大小差別懸殊；連續(xù)或分節(jié)段；單鏈RNA

4、存在極性；基因組多是單倍體；某些病毒核酸具有感染性。六大類：dsDNA；ssDNA病毒；+ssRNA病毒；-ssRNA病毒；dsRNA；逆轉錄病毒2、病毒復制周期：識別、吸附、穿入、脫殼；生物合成、裝配、釋放replication概念：病毒入胞后，以病毒基因組為模板，通過DNA或RNA多聚酶及其他因素作用，經(jīng)復雜生化合成過程，復制子代病毒的核酸并轉錄翻譯產(chǎn)生病毒蛋白質(zhì)，裝配成熟后釋放到細胞外。這種增殖方式稱為復制。（1）吸附 (adsorption)：布朗運動靜電吸引配受體結合（2）穿入 (penetration)：融合（多包膜病毒）/胞飲（多為裸病毒）/直接注入（噬菌體）（3）脫殼 (unc

5、oating)：多數(shù)病毒入胞后，宿主溶酶體酶作用，脫去衣殼蛋白釋放病毒核酸。痘病毒分兩步，先溶酶體酶脫外殼蛋白，再經(jīng)病毒編碼的脫殼酶脫去內(nèi)層衣殼，才使核酸完全釋放。（4）生物合成 (biosynthesis)：概念：利用宿主細胞的代謝系統(tǒng)，依病毒基因的指令合成大量子代病毒核酸和蛋白質(zhì)的過程。*隱蔽期 (Eclipse)早期病毒基因組在胞內(nèi)轉錄轉譯，需先合成非結構蛋白質(zhì)（必需的轉錄酶），并轉錄轉譯一些抑制細胞核酸與蛋白質(zhì)合成的酶，以阻斷宿主細胞的正常代謝。然后根據(jù)病毒基因組指令，復制病毒的核酸，合成結構蛋白與一系列非結構蛋白。這一階段無完整病毒可見，也不能用血清學檢測出病毒的抗原，因此被稱為隱蔽

6、期。（5）組裝成熟(assembly)即核衣殼的形成過程。大多DNAv在核內(nèi)；RNAv在胞質(zhì)內(nèi)。皰疹v在核膜；流感v在胞膜。（6）釋放 (release)細胞裂解裸病毒；出芽包膜病毒；細胞間橋/細胞融合巨細胞病毒。3、各類病毒的生物合成階段：（1）dsDNA早期：轉錄轉譯早期mRNA,蛋白質(zhì)，抑制宿主細胞代謝，調(diào)控病毒復制和轉錄；晚期：復制子代DNA，轉錄轉譯晚期mRNA，結構蛋白，合成子代病毒。（2）ssDNA先合成互補鏈（ds中間體）。（3）+ssRNA轉譯非結構蛋白（RNA多聚酶），由酶合成dsRNA復制中間體，再合成子代RNA。（4）-ssRNA由自身攜帶的RNA多聚酶合成dsRNA復

7、制中間體，轉錄轉譯。（5）逆轉錄RNARNA:DNA中間體RNA酶H降解，得ssDNA胞核：dsDNA整合入細胞染色體DNA稱前病毒（provirus)轉錄轉譯。4、病毒的異常增殖及細胞效應：（1）頓挫感染abortive infection：某些病毒感染非容納細胞后，細胞不能為病毒增殖提供所需的酶、能量及必要成分，故不能復制合成子代病毒的結構，或合成后不能裝配和釋放。（2）缺陷干擾顆粒defective interfering particles，DIP：病毒在復制時發(fā)生偏差，使基因組不完整或發(fā)生改變，不能復制出完整的具有感染性的病毒體。DIP與完整病毒共同感染細胞時，可干擾完整病毒的復制。

8、DIP又稱為缺陷病毒。（3）干擾現(xiàn)象（interference）當兩種病毒同時感染同一細胞時，可發(fā)生一種病毒的增殖抑制另一種病毒增殖的現(xiàn)象。該現(xiàn)象可以發(fā)生在不同種v、成熟與缺陷v、滅活與活v、同種不同型或不同病毒株之間。三、病毒遺傳與變異1、病毒遺傳物質(zhì)特點：基因少，結構簡；核酸形式及復制方式多樣；遺傳不穩(wěn)定性大。2、病毒表型變異：（1）毒力變異（狂犬病病毒疫苗減毒株）（2）抗原性變異（天花抗原穩(wěn)定；流感病毒&HIV不斷演變）（3）空斑變異：蝕斑病毒增殖時使單層細胞裂解產(chǎn)生。性狀肉眼可見，親子代可不同。（4）宿主范圍變異（hr株）：某蛋白功能障礙，只能在許可細胞中增殖。（5）對理化因素

9、抵抗力或依賴性的變異*條件致死性突變株conditional-lethal mutant：如溫度敏感性突變株（ts株）：只在許可溫度下增殖（脊灰/流感/麻疹)。*抗藥性突變（HBV）3、變異的分子機制（1）基因突變：自發(fā)、誘發(fā)、移碼、靜默無義突變：終止protein（表型不改變）、條件致死突變等。（2）基因間相互作用：基因重組：兩種不同病毒核酸片段互換（分子內(nèi)基因重組recombination：不分節(jié)段病毒間；分子間基因重排reassortment：病毒各節(jié)段間）基因復活：滅活病毒變?yōu)楦腥拘宰哟《荆ń徊鎻突頲ross reactivation-活-滅活；多重復活Multiple reacti

10、vation-滅活病毒間重組）（3）基因產(chǎn)物間相互作用蛋白質(zhì)水平相互作用，不能遺傳。表型混合Phenotypic mixing子代病毒含雙方外殼/包膜蛋白，抗原性/宿主嗜性改變?；蛐突旌显鰪娮饔肊nhancement一種使另一種產(chǎn)量增加。（通過干擾素作用）互補作用Complementationeg.輔助病毒缺陷病毒；或混合使增殖均增加。（互相利用蛋白）（4）病毒基因與宿主細胞基因的相互作用基因整合：病毒基因(DNA/ cDNA)的一部分或全部插入宿主細胞染色體的現(xiàn)象。四、病毒感染及致病性1、病毒傳播途徑：呼吸道、消化道、血液、接觸（皮膚/黏膜）、性接觸（HIV、HBV、HCV、HPV、HSV

11、2）昆蟲媒介、母嬰傳播（胎盤/產(chǎn)道/哺乳HIV、HBV、HCV）、水平傳播Horizontal transmission、垂直傳播Vertical transmission：母嬰/父嬰。一種病毒可多種傳播途徑：HIV、HBV、HCV2、在宿主體內(nèi)的播散：（1）局部播散病毒侵入機體，在局部組織細胞內(nèi)增殖（腸道V在咽部上皮細胞及局部淋巴組織；呼吸道V在上呼吸道黏膜的上皮細胞。）（2）體內(nèi)播散通過血液和淋巴液及神經(jīng)系統(tǒng)播散，定位于特定的組織或靶器官，常引起多組織和多器官的感染。*經(jīng)血液播散：引起病毒血癥viremia：病毒侵入血流，并隨血流播散的狀態(tài)。*經(jīng)神經(jīng)系統(tǒng)播散：狂犬病毒；原發(fā)感染后定位于神經(jīng)

12、節(jié)的病毒(VZV、HSV1、HSV2)3、致病機制（1）病毒對宿主細胞的直接損傷a.溶細胞性感染cytolysis infection：病毒（多裸病毒）在宿主細胞內(nèi)增殖成熟后，短時間內(nèi)大量釋放子代病毒，造成宿主細胞生理功能紊亂，細胞器受損，大量破壞、裂解、死亡，出現(xiàn)細胞融合（形成多核巨細胞）和致細胞病變效應（cytopathic effect，CPE）。CPE：體外細胞培養(yǎng)時，被病毒感染的細胞形態(tài)發(fā)生改變（變圓、聚集、融合、裂解或脫落）的現(xiàn)象。b.非溶細胞性感染steady state infection病毒在宿主細胞內(nèi)復制，但不引起細胞裂解死亡的感染狀態(tài)。宿主細胞結構未明顯改變，但合成代謝被

13、抑制（HCV所致慢性感染），胞膜表面出現(xiàn)新抗原（易受攻擊），形成包涵體。包涵體Inclusion body：病毒在宿主胞質(zhì)或核內(nèi)復制，其復制中間體和核衣殼等堆積而成的不規(guī)則斑塊狀結構，可改變細胞組成，并有CPE效應。其位置、形狀和染色具病原學診斷價值。（如狂犬病的內(nèi)基氏小體，是位于CNS細胞的嗜酸性小體）c.病毒的整合感染viral integration infection 某些DNA病毒的全部或部分核酸，某些RNA病毒經(jīng)逆轉錄后形成的cDNA，插入到宿主細胞染色體中的感染狀態(tài)。與癌變&腫瘤發(fā)生相關。失常式整合（HPV，HSV2）偶然、隨機；逆轉錄整合（HIV，HBV）特異性。HIV

14、可脫離細胞DNA，重新復制增殖（2）病毒對細胞凋亡的影響病毒感染可非正常啟動細胞凋亡基因，加速細胞死亡。（HIV感染導致免疫細胞凋亡，引起免疫細胞破壞，出現(xiàn)免疫病理損傷。）（3）病毒與宿主細胞在生物合成過程中的相互作用與細胞DNA合成、轉錄、RNA加工、翻譯、蛋白合成系統(tǒng)間相互作用。（4）病毒所致的免疫病理損傷宿主胞膜表面的病毒新抗原引起自身免疫（細胞免疫）；游離的病毒抗原與相應抗體結合形成免疫復合物，隨血流沉積在關節(jié)腔或腎小球基底膜，引起變態(tài)反應性疾?。w液免疫）。4、病毒感染的類型根據(jù)部位局部感染、全身感染根據(jù)時間先天性感染、獲得性感染根據(jù)癥狀隱性感染inapparent（亞臨床型）、顯性

15、感染（急性acute、持續(xù)性persistent） 持續(xù)性感染：（1）慢性感染chronic infection病毒感染后，可在機體內(nèi)持續(xù)存在，并經(jīng)常或間歇性向體外排放。表現(xiàn)為無癥狀攜帶者(carrier)，或表現(xiàn)為長期不愈的臟器功能損害等臨床癥狀(HBV)。（2）潛伏感染latent infection病毒初次感染時可表現(xiàn)為急性感染，原發(fā)感染后，病毒長時間以隱伏形式存在于機體內(nèi)，暫不復制，不傳染，可間歇性引起急性發(fā)作，表現(xiàn)出明顯的臨床癥狀(VZV、HSV1 、HSV2)。（3）慢發(fā)病毒感染slow virus infection經(jīng)顯性或隱性感染后，潛伏期很長，一發(fā)病即以亞急性、進行性發(fā)展直至

16、死亡。(HIV，prion) *影響持續(xù)性感染的因素：a. 病毒因素：免疫逃逸：病毒潛伏、隱匿、抗原位點變異；病毒及其成分抑制MHC分子和細胞因子作用；病毒變異產(chǎn)生DIP顆粒（干擾并抑制相應完整病毒的復制，維系病毒持續(xù)性感染的狀態(tài)。）b. 宿主因素：體液/細胞免疫功能低；免疫耐受（病毒抗原成為耐受原，不能誘導免疫應答；如宮內(nèi)感染和圍產(chǎn)期感染；免疫器官感染等）。5、病毒感染結局（1）機體免疫系統(tǒng)占優(yōu)勢，病毒被清除（2）病毒占優(yōu)勢，產(chǎn)生持續(xù)性感染。（3）二者互為優(yōu)勢，導致慢性感染和復發(fā)。6、抗病毒感染免疫（1）天然免疫（innate immunity）人與生俱有的抵御微生物或其它異物侵襲的能力，不

17、針對某一種特殊病原體或其成分。獲得性免疫（acquired immunity，adaptive immunity）受到某些病原體感染時，經(jīng)過對其抗原特異性識別后產(chǎn)生免疫，只對該種病毒抗原有作用。（2）非特異性免疫：皮膚黏膜屏障、干擾素等細胞因子、NK細胞。 特異性免疫。*干擾素（interferon，IFN）：病毒等誘生劑刺激細胞，由宿主細胞基因編碼產(chǎn)生的一種具有抗病毒活性、調(diào)節(jié)免疫功能及抑制腫瘤細胞生長作用的糖蛋白（只能抑制病毒的增殖，但不能直接殺滅病毒）。具廣譜抗病毒作用，生物活性高，選擇性作用于被感染細胞，副作用小。*體液免疫：IgA局部抗體；IgM近期感染標志血液；IgG既往感染標志血

18、液/胎盤。a. 中合作用中和抗體neutralization antibody：具有保護作用，與病毒抗原部位結合，消除病毒感染?？蓺缂毎庥坞x病毒，對胞內(nèi)病毒無清除作用。b. 調(diào)理作用抗體抗原結合后，將抗原信息呈遞給吞噬細胞，增強吞噬作用。五、實驗室診斷1、細菌感染診斷程序2、病毒感染診斷程序3、細菌檢查方法：（1）形態(tài)學：檢查細菌動力（穿刺線法、暗視野顯微鏡法）；革蘭/抗酸/熒光染色法（2）病原學：分離培養(yǎng)，純培養(yǎng)，單菌落，鑒定（3）血清學診斷：用已知細菌或其抗原成分，檢測病人體內(nèi)特異性抗體（IgG/IgM），常用于輔助診斷病程長和抗原性較強的病原菌。雙份血清IgG抗體效價4倍升高具有診斷

19、價值。4、病毒檢查方法：（1）動物接種、雞胚培養(yǎng)、組織培養(yǎng)（器官培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)）（2）指標：a. CPE效應（腺病毒：細胞團縮、團聚，葡萄狀；負粘病毒、RSV：細胞融合，多核巨細胞）b. PFU空斑形成單位檢測病毒數(shù)量的方法，將一定量適當稀釋濃度的待檢病毒液接種到敏感的單層細胞中，培養(yǎng)一定時間后，細胞上方覆蓋一層融化尚未凝固的瓊脂后繼續(xù)培養(yǎng)，可見單個病毒的增殖使感染的單層細胞溶解脫落，形成肉眼可見的空斑，一個空斑是由一個病毒增殖所致，計算培養(yǎng)皿中空斑數(shù)量可推算出該樣本中病毒的數(shù)量。以pfu/ml表示。c. 50%組織細胞感染量（TCID50）將待測病毒液作10倍系列稀釋，分別接種單層細胞，培養(yǎng)后