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医学微生物学电子教案病毒总论
医学病毒学 Medical Virology
绪言
一. 病毒的基本概念
病毒（Virus）是一类非细胞型微生物。主要有以下列基本特征：（1）个体微小，可通过除菌滤器，大多数病毒必须用电镜才能看见；（2）结构简单，仅具有一种类型的核酸，或DNA或RNA；（3）严格的活细胞（真核或原核细胞）内自我复制增殖；（4）具有受体连结蛋白 (receptor binding protein)，及敏感细胞表面的病毒受体连结，进而感染细胞。

二. 病毒在生命科学中的重要意义:
1. 病毒性传染病仍对人类健康造成严重威胁.
2. 某些病毒及人类恶性肿瘤的发生有关
3. 病毒 --- 基因工程研究的重要载体

第二十三章 病毒的基本形状
[目的要求]
掌握病毒的结构、化学组成及生物学功能。
掌握病毒复制周期各步骤的要点，缺损病毒的概念。
熟悉病毒遗传变异机理及特点。
熟悉亚病毒：类病毒、拟病毒，掌握朊粒的概念。
[教学学时] 4学时。
第一节 病毒的大小及结构
一.大小及形态:
(一)大小
病毒个体微小，测量病毒大小的单位是毫微米（nm），即1/1000微米。大型病毒（如牛痘苗病毒）约200～300nm；中型病毒（如流感病毒）约100nm；小型病毒（如脊髓灰质炎病毒）仅20～30nm。研究病毒大小可用高分辩率电子显微镜，放大几万到几十万倍直接测量；也可用分级过滤法，根据它可通过的超滤膜孔径估计其大小；或用超速离心法，根据病毒大小，形状及沉降速度之间的关系，推算其大小。
（二）病毒体电镜观察有五种形态（图21-1）；
1．球形 (Sphericity) 大多数人类和动物病毒为球形，如脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒及腺病毒等。
2．丝形 (Filament) 多见于植物病毒，如烟草花叶病病毒等。人类某些病毒（如流感病毒）有时也可形成丝形。
3．弹形(Bullet-shape)形似子弹头，如狂犬病病毒等，其他多为植物病毒。
4．砖形 (Brick-shape)如痘病毒（无花病毒、牛痘苗病毒等）。其实大多数呈卵圆形或“菠萝形”。
5．蝌蚪形(Tadpole-shape)由一卵圆形的头及一条细长的尾组成，如噬菌体。

图21-1 各种主要病毒的形态及大小比较（模式图）

二.结构及化学组成:
病毒体(virion): 一个成熟有感染性的病毒颗粒称“病毒体”。
病毒的基本结构：核心、衣壳、包膜。
(一)核心: 位于病毒体的中心，由一种类型的核酸构成，含DNA的称为DNA病毒。含RNA的称为RNA病毒。
1.化学组成: DNA: dsDNA, ssDNA
RNA: +ssRNA, -ssRNA; dsRNA
DNA病毒核酸多为双股（除微小病毒外），RNA病毒核酶酸多为单股（除呼肠孤病毒外）
2.功能:
(1)病毒的基因组：病毒核酸也称基因组（Genome），最大的痘病毒(Poxvirus) 含有数百个基因，最小的微小病毒(Parvovirus)仅有3-4个基因。根据核酸构形及极性可分为环状、线状、分节段以及正链、负链等不同类型，对进一步阐明病毒的复制机理和病毒分类有重要意义。
(2)感染性核酸：核酸蕴藏着病毒遗传信息，若用酚或其他蛋白酶降解剂去除病毒的蛋白质衣壳，提取核酸并转染或导入宿主细胞，可产生及亲代病毒生物学性质一致的子代病毒，从而证实核酸的功能是遗传信息的储藏所，主导病毒的生命活动，形态发生，遗传变异和感染性。
(二).衣壳(capsid): 在核酸的外面紧密包绕着一层蛋白质外衣，即病毒的“衣壳”。
1.化学组成: 蛋白质(壳微粒)：衣壳是由许多“壳微粒 (Capsomere)”按一定几何构型集结而成，壳微米在电镜下可见，是病毒衣壳的形态学亚单位，它由一至数条结构多肽能成。
2.对称形式: 二十面体对称, 螺旋对称, 复合对称
根据壳微粒的排列方式将病毒构形区分为：①立体对称（Cubic symmetry），形成20个等边三角形的面，12个顶和30条棱，具有五、三、二重轴旋转对称性，如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等；②螺旋对称 (Helical symmetry)，壳微粒沿螺旋形盘红色的核酸呈规则地重复排列，通过中心轴旋转对称，图21-2，如正粘病毒，副粘病毒及弹状病毒等； ③ 复合对称 (Complex symmetry)，同时具有或不具有两种对称性的病毒，如痘病毒及噬菌体。

图21-2 螺旋对称病毒颗粒的核衣壳

3.功能: （1）致密稳定的衣壳结构除赋予病毒固有的形状外，还可保护内部核酸免遭外环境（如血流）中核酸酶的破坏；
（2）衣壳蛋白质是病毒基因产物，具有病毒特异的抗原性，可刺激机体产生抗原病毒免疫应答；
（3）及病毒吸附作用有关:具有辅助感染作用，病毒表面特异性受体边连结蛋白及细胞表面相应受体有特殊的亲和力，是病毒选择性吸附宿主细胞并建立感染灶的首要步骤。
病毒的核酸及衣壳组成核衣壳（Nucleocapsid），最简单的病毒就是裸露的核衣壳，如脊髓灰质炎病毒等。有包膜的病毒核衣壳又称为核心(core)。
(三).包膜(envelope):
某些病毒，如虫媒病毒、人类免疫缺陷病毒、疱疹病毒等，在核衣壳外包绕着一层含脂蛋白的外膜，称为“包膜”。

1.化学组成 : 含有双层脂质、多糖和蛋白质
其中：蛋白质具有病毒特异性(病毒基因编码)，常及多糖构成糖蛋白糖蛋白亚单位，嵌合在脂质层，表面呈棘状突起，称“剌突(Spike)或囊微粒(Peplomer)”。它们位于病毒体的表面，有高度的抗原性，并能选择性地及宿主细胞受体结合，促使病毒包膜及宿主细胞膜融合，感染性核衣壳进入胞内而导致感染。
包膜中的脂质及宿主细胞膜或核膜成分相似(来自宿主细胞)，证明病毒是以“出芽”方式，从宿主细胞内释放过程中获得了细胞膜或核膜成分。有包膜病毒对脂溶剂和其他有机溶剂敏感，失去囊膜后便丧失了感染性。
2.功能: (1)及病毒吸附作用有关:
(2)有抗原性:
（四）其他的结构
1．触须样纤维(Fiber) 腺病毒是唯一具有触须样纤维的病毒，腺病毒的触须样纤维是由线状聚合多肽和一球形末端蛋白所组成，位于衣壳的各个顶角（图21-2）。该纤维吸附到敏感细胞上，抑制宿主细胞蛋白质代谢，及致病作用有关。此外，还可凝集某些动物红细胞。
2．非结构蛋白:病毒携带的酶 某些病毒核心中带有催化病毒核酸合成的酶，如流感病毒带有RNA的RNA聚合酶，这些病毒在宿主细胞内要靠它们携带的酶合成感染性核酸。

第二节 病毒的复制
病毒增殖的方式 --- 自我复制 ( self replication)
当病毒进入活细胞后便发挥其生物活性。由于病毒缺少完整的酶系统，不具有合成自身成份的原料和能量，也没有核糖体，因此决定了它的专性寄生性，必须侵入易感的宿主细胞，依靠宿主细胞的酶系统、原料和能量复制病毒的核酸，借助宿主细胞的核糖体翻译病毒的蛋白质。病毒这种增殖的方式叫做“复制（Replication）”。
病毒复制的过程分为吸附、穿入、脱壳、生物合成及装配释放五个步骤，又称复制周期(Replication cycle)。

图21-3 病毒的复制周期示意图
一、复制周期:
（一）吸附(adsorption):病毒表面接触蛋白 ---- 细胞表面受体

吸附（Adsorption）是指病毒附着于敏感细胞的表面，它是感染的起始期。细胞及病毒相互作用最初是偶然碰撞和静电作用，这是可逆的联结。随后的特异性吸附是非常重要的，根据这一点可确定许多病毒的宿主范围，不吸附就不能引起感染。
脊髓灰质炎病毒的细胞表面受体是免疫球蛋白超家族，在非灵长类细胞上没有发现此受体，而猴肾细胞、 Hela细胞和人二倍体纤维母细胞上有它的受体，故脊髓来质炎病毒能感染人体鼻、咽、肠和脊髓前角细胞，引起脊髓灰质炎（小儿麻痹）。
水磨石病毒的细胞表面受体是含唾液酸（N-乙酰神经氨酸）的糖蛋白，它及流感病毒表面的血凝素剌突（受体连结蛋白）有特殊的亲和力，如用神经氨酸酶破坏该受体，则流感病毒不再吸附这种细胞。
此外，HIV受体为CD4；鼻病毒的受体为细胞粘附分子-1（1CAM-1）；EB病毒的受体为补体受体-2（CR-2）。病毒吸附也受离子强度、pH、温度等环境条件的影响。研究病毒的吸附过程对了解受体组成、功能、致病机理以及探讨抗病毒治疗有重要意义。
（二）穿入(penetration):膜融合； 病毒胞饮等

穿入（Penetration）是指病毒核酸或感染性核衣壳穿过细胞进入胞浆，开始病毒感染的细胞内期。
主要有三种方式：（1）融合 (Fusion)，在细胞膜表面病毒囊膜及细胞膜融合，病毒的核衣壳进入胞浆。副粘病毒以融合方式进入，如麻疹病毒、腮腺炎病毒囊膜上有融合蛋白，带有一段疏水氨基酸，介导细胞膜及病毒囊膜的融合。（2）胞饮 (Viropexis)，由于细胞膜内陷整个病毒被吞饮入胞内形成囊泡。胞饮是病毒穿入的常见方式，也是哺乳动物细胞本身具有一种摄取各种营养物质和激素的方式。当病毒及受体结合后，在细胞膜的特殊区域及病毒病毒一起内陷形成膜性囊泡，此时病毒在胞浆中仍被胞膜覆盖。某些囊膜病毒，如流感病毒借助病毒的血凝素（HA）完成脂膜间的融合，囊泡内低Ph环境使HA蛋白的三维结构发生变化，从而介导病毒囊膜及囊泡膜的融合，病毒核衣壳进入胞浆。（3）直接进入，某些无囊膜病毒，如脊髓灰质炎病毒及受体接角后，衣壳蛋白的多肽构形发生变化并对蛋白水解酶敏感，病毒核酸可直接穿越细胞膜到细胞浆中，而大部分蛋白衣壳仍留在胞膜外，这种进入的方式较为少见。

图21-4 病毒穿入过程的示意图
（三）脱壳(uncoating):细胞溶酶体酶； 病毒脱壳酶

穿入和脱壳是边续的过程，失去病毒体的完整性被称为“脱壳 (Uncoating)”。人脱壳到出现新的感染病毒之间叫“隐蔽期”。经胞饮进入细胞的病毒，衣壳可被吞噬体中的溶酶体酶降解而去除。有的病毒，如脊髓灰质炎病毒，在吸附穿入细胞的过程中病毒的RNA释放到胞浆中。而痘苗病毒当其复杂的核心结构进入胞浆中后，随之病毒体多聚酶活化，合成病毒脱壳所需要的酶，完成脱壳。

图21-5 病毒穿入和脱壳过程的示意图
（四）生物合成(biosynthesis):病毒核酸复制； 病毒蛋白质合成

DNA病毒和RNA病毒在复制机理有区别，但复制的结果都是合成核酸分子和蛋白质衣壳，然后装配成新的有感染性的病毒。一个复制周期大约需6～8小时。
1. 双股DNA病毒的复制----多数DNA病毒为双股DNA。
双股DNA病毒，如单纯疹病毒和腺病毒在宿主细胞核内的RNA聚合酶作用下，从病毒DNA上转录病毒mRNA，然后转移到胞浆核糖体上，指导合成蛋白质。
1) 病毒基因的mRNA转录（早期转录）: 病毒本身含有RNA聚合酶，可在胞浆中转录mRNA。mRNA有二种：早期m RNA，主要合成复制病毒DNA所需的酶及调控蛋白等，如依赖DNA的DNA聚合酶，脱氧胸腺嘧啶激酶等，称为早期蛋白；
2）病毒核酸复制：子代病毒DNA的合成是以亲代DNA为模板，按核酸半保留形式复制子代双股DNA。DNA复制出现在结构蛋白合成之前。
3）晚期转录: 晚期mRNA和晚期翻译:晚期蛋白 --- 衣壳蛋白, 包膜蛋白
晚期mRNA ，在病毒DNA复制之后出现，主要指导合成病毒的结构蛋白，称为晚期蛋白。

图21-4 DNA病毒复制的主要步骤
2. 单股RNA病毒的复制----RNA病毒核酸多为单股，病毒全部遗传信息均含在RNA中。
又可分为：
病毒RNA的硷基序列及mRNA完全相同者，称为正链RNA病毒。
病毒RNA硷基序列及mRNA互补者，称为负链RNA病毒。
逆转录病毒又称RNA肿瘤病毒 (Oncornavirus) ，病毒体含有单股正链RNA、依赖RNA的DNA多聚酶（逆转录酶）和 tRNA。

(1) 正链RNA病毒的复制 以脊髓灰质炎病毒为例，侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上，翻译出大分子蛋白，并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白，如依赖RNA的RNA聚合酶。在这种酶的作用下，以亲代RNA为模板形成一双链结构，称“复制型（Replicative form）”。再从互补的负链复制出多股子代正链RNA，这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构，秒“复制中间体(Replicative intermediate) ”。新的子代RNA分子在复制环中有三种功能：（1）为进一步合成复制型起模板作用；（2）继续起mRNA作用；（3）构成感染性病毒RNA。

图21-5 正链RNA病毒复制的主要步骤

(2) 负链RNA病毒的复制 流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有RNA的RNA聚合酶，从侵入链转录出mRNA，翻译出病毒结构蛋白和酶，同时又可做为模板，在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。

图21-6 负链RNA病毒复制的主要步骤
(3) 逆转录病毒（Retrovirus）复制过程 分二个阶段：第一阶段，病毒核时进入胞浆后，以RNA为模板，在依赖RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下，合成负链DNA（即RNA：DNA），正链RNA被降解，进而以负链DNA为模板形成双股DNA（即DNA：DNA），转入细胞核内，整合成宿主DNA中，成为前病毒。第二阶段，前病毒DNA转录出病毒mRNA，翻译出病毒蛋白质。同样从前病毒DNA转录出病毒RNA，在胞浆内装配，以出芽方式释放。被感染的细胞仍持续分裂将前病毒传递至子代细胞。

(五) 装配及释放:
DNA病毒 (多数核内装配)；RNA病毒(多数胞浆内装配)
包膜病毒 (出芽释放)；无包膜病毒(破胞释放)

新合成的病毒核酸和病毒结构蛋白在感染细胞内组合成病毒颗粒的过程称为装配（Assembly），而从细胞内转移到细胞外的过程为释放(Release)。大多数DNA病毒，在核内复制DNA，在胞浆内合成蛋白质，转入核内装配成熟。而痘苗病毒其全部成份及装配均在胞浆内完成。RNA病毒多在胞浆内复制核酸及合成蛋白。感染后6个小时，一个细胞可产生多达10，000个病毒颗粒。
病毒装配成熟后释放的方式有：（1）宿主细胞裂解，病毒释放到周围环境中，见于无囊膜病毒，如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等；（2）以出芽的方式释放，见于有囊膜病毒，如疱疹病毒在核膜上获得囊膜，流感病毒在细胞膜上获得囊膜而成熟，然后以出芽方式释放出成熟病毒。也可通过细胞间桥或细胞融合邻近的细胞。

二、异常增殖:
（一）缺陷病毒 (defective virus): 病毒本身基因有缺陷
病毒的增殖不只是产生有感染性的子代，绝大多数动物病毒在大量感染的情况下，经多次增殖会产生缺损干扰颗粒（Defective interfering particles），它是能干扰亲代病毒复制的缺损病毒，其核酸有部分缺损或被宿主DNA片段替换。缺损干扰颗粒的基本特性是：（1）本身不能繁殖；（2）有辅助病毒存在时方能增殖；（3）干扰同种病毒而不干扰异种病毒的增殖；（4）在感染细胞内及亲代病毒竞争性增殖。由于缺损干扰颗粒的产生，使同种感染性病毒数量减少，在导致病毒的持续性感染中具有一定的作用，但疫苗中含有大量缺损干扰颗粒会影响活疫苗的免疫效果。

（二）顿挫感染 (abortive infection): 非容纳细胞

（三）干扰现象 ( interference )

第三节 抵抗力及变异
病毒对理化因素的抵抗力
（一）物理因素
1．温度 大多数病毒（除肝炎病毒外）耐冷而不耐热。病毒一旦离开机体，经加热56～60℃30分钟，由于表面蛋白变性，而丧失其感染性，即被灭活。病毒对低温的抵抗力较强，通常在-20～196℃仍不失去活性，但对反复冻融则敏感。一般可用低温真空干燥法（Lyophilization）保存病毒，但在室温条件下干燥易使病毒灭活。
2．盐类对病毒的稳定作用 克分子浓度的盐可提高病毒对热的抵抗力。MgCl2对脊液灰质炎病毒、MgSO4对正粘和副粘病毒、Na2SO4对疱疹病毒具有稳定作用。因此在减毒活疫苗中须加这类稳定剂。有囊膜病毒即使在-90℃也不能长期保存，但加入保护剂如二甲基亚砜（DMSO）可使之稳定。
3． PH 病毒一般在pH5.0～9.0的环境是稳定的，但在某些病毒的血凝反应中，pH改变可影响改变试验的结果。
4．射线 紫外线、X线和高能量粒子 可杀活病毒，这是因为光量子可击毁病毒核酸的分子结构，不同病毒其敏感度不一。某些活性染料（如甲苯胺兰、中性红、丫啶橙）对病毒具有不同程度的渗透作用，这些染料及病毒核酸结合后，易被可见光灭活。
（二）化学因素
1．脂溶剂 有包膜病毒可迅速被脂溶剂破坏，如乙醚、氯彷、去氧胆酸钠。这类病毒通常不能在含有胆汁的肠道中引起感染。病毒对脂溶剂的敏感性可作为病毒分类的依据之一。
2．甘油 大多数病毒在50%甘油盐水中能活存较久。因病毒体中含游离水，不受甘油脱水作用的影响，故可用于保存病毒感染的组织。
3．化学消毒剂 一般病毒对高锰酸钾、次氯酸盐等氧化剂都很敏感，升汞、酒精、强酸及强碱均能迅速杀灭病毒，但0.5%～1%石炭酸仅对少数病毒有效。饮水中漂白粉浓度对乙型肺炎，肠道病毒无效。β-丙内脂（β-Propiolactone) 及环氧乙烷(Ethylene oxide)可杀灭各种病毒。
4．抗生素 抗生素及磺胺对病毒无效。利福平（Rifampin）能抑制痘病毒复制，干扰病毒DNA或RNA合成，但也干扰宿主细胞的代谢，有较强的细胞毒性作用。

第四节 病毒的遗传及变异

[目的要求]
熟悉病毒变异的机制。
[教学学时] 1学时。

一、突变
病毒的突变（Mutation）是指基因组中核酸硷基顺序上的化学变化，可以是一个核苷酸的改变，也可为上百上千个核苷酸的缺失或易位。
病毒复制中的自然突变率10-5～10-8，而各种物理、化学诱变剂 (Mutagens)可提高突变率，如温度、射线、5-溴尿嘧啶、亚硝酸盐等的作用均可诱发突变。突变株及原先的野生型病毒 (Wild-type virus)特性不同，表现为病毒毒力、抗原组成、温度和宿主范围等方面的改变。
1．毒力改变 有强毒株及弱毒株，后者可制成弱毒活病毒疫苗，如脊液灰质炎疫苗、麻疹疫苗等。
2．条件致死突变株 指病毒突变后在特定条件下能生长，而在原来条件下不能繁殖而被致死。其中最主要是的是温度敏感条件致死突变株（Temperature-sensitive conditional lethalmutant），简称温度敏感突变株(ts株)，在特定温（28～35℃）下孵育则能增殖，在非特定温度（37～40℃）下孵育则不能繁殖，而野生型在两种温度均能增殖。显然是由于在非特定温度下 ，突变基因所编码的蛋白缺乏其应有功能。因此大多数ts株同时又是减毒株。现已从许多动物病毒中分离出ts株，选择遗传稳定性良好的品系用于制备碱毒活疫苗，如流感病毒及脊髓灰制裁炎病毒ts 株疫苗。
3．宿主适应性突株 例如狂犬病毒突变株适应在兔脑内增殖，由“街毒”变为“固定毒”，可制成狂犬病疫苗。
二、基因重组
当二种有亲缘关系的不同病毒感染同一宿主细胞时，它们的遗传物质发生交换，结果产生不同于亲代的可遗传的子代，称为基因重组（Genetic recombination）。
1．活病毒间的重组 例如流感病毒两个亚型之间可基因重组，产生新的杂交株，即具有一个亲代的血凝素和另一亲代的神经氨酸酶。这在探索自然病毒变异原理中具有重要意义。流感每隔十年左右引起一次世界性大流行，可能是由于人的流感病毒及某些动物（鸡、马、猪）的流感病毒间发生基因重组所致。
2．灭活病毒间的重组 例如用紫外线灭活的两株同种病毒，若一同培养后，常可使灭活的病毒复活，产生出感染性病毒体，此称为多重复活（Multiplicity reactivation），这是因为两种病毒核酸上受损害的基因部位不同，由于重组合相互弥补而得到复活。因此现今不用紫外线灭活病毒制造疫苗，以防病毒复活的危险。
3．死活病毒间的重组 例如将能在鸡胚中生长良好的甲型流感病毒（A0或A1亚型）疫苗株经紫外线灭活后，再加亚洲甲型（A2亚型）活流感病毒一同培养，产生出具有前者特点的A2亚型流感病毒，可供制作疫苗，此称为交叉复活 (Cross reactivation)。
三、基因产物的相互作用
1．表型混合(Phenotype mixing) 两种病毒混合感染后，一个病毒的基因组偶而装入另一病毒的衣壳内，或装入两个病毒成分构成的衣壳内，发生表型混合。这种混合是不稳定的，传代后可恢复其原来的特性。
2．基因型混合(Genotype mixing) 指两种病毒的核酸偶而混合装在同一病毒衣壳内，或两种病毒的核衣壳偶尔包在一个囊膜内，但它们的核酸都未重组合，所以没有遗传性。
3．互补 (Complementation) 指两种病毒通过其产生的蛋白质产物（如酶、衣壳或囊膜）相互间补助不足，例如辅助病毒及缺损病毒间、两个缺损病毒间、活病毒及死病毒间都可以互补，互补后仍产生原来病毒的子代。
4．增强(Enhancement) 指两种病毒混合培养时，一种病毒能促进增强另一种病毒的产量，可能是因为前者压制了产生干扰素所致。
四、病毒变异的实际意义
1．研制减毒活疫苗 如ts株、宿主适应性突变株的研制。
2．应用于基因工程(Genetic engineering) 基因工程是将一个生物体的基因(Gene)，也就是携带遗传信息的DNA片段，转移到另一个生物内，及原有生物体的DNA结合，实现遗传性状的转移和重新组合，从而使人们能够定向地控制、干予和改变生物体的变异和遗传。目前病毒基因工程正沿着二个方向发展：一是将编码病毒表面抗原的基因移植到质粒中去，在大肠杆菌中产生大量表面抗原物质，以制备疫苗或诊断用抗原。如乙型肺炎病毒编码表面抗原的DNA片段已在酵母菌中表达，该疫苗正进行人体观察；二是探索病毒作为基因工程载体的可能性，以便将所需要的外源基因带入人体或支物体内，以治疗人类遗传疾病或创造动物新品种的目的。

第五节 病毒的分类及命名
按生物分类学标准，分类应能反映生物体的进化及种系发生的关系。但病毒不可能按这个原则分类，一般仍按病毒鉴定等的实际需要而分类。
各种生物体均可有病毒寄生。已知有动物病毒、植物病毒、放线菌病毒及细菌病毒（即噬菌体）。医学上重要的病毒有500种左右，其中有不少对人类有致病力。有些病毒也能在节肢动物中增殖（如虫媒病毒）。目前通过的分类法是将支物病毒分为脱氧核糖病毒 (Deoxyriboviruses 简称DNA病毒)及核糖核酸病毒(Riboviruses 简称RNA病毒 )两大类。再按病毒的理化性状分为若干科（族属）（表21-2）。
表21-2 按病毒理化及生物性状的分类（供参考）
核酸
衣壳
包膜
壳微粒
病毒体大小(nm③)
核酸分子量(×106)
核酸形式
基因数（约数）
病毒科名
DNA病毒
20面体
对称
-
32
72
252
18～26
45～55
70～90
1.5～1.8
3～5
20～30
单 股
双股环状
双 股
3～4
5～8
30
小DNA病毒科(Parvoviridee)
乳头多瘤空泡病毒科(Papovaviridae)
腺病毒科(Adenoviridae)
+
162
?
100④
42
90～130
2.1
双 股
环状双股
160
7
疱疹病毒科(Herpetoviridae)
嗜肝病毒科(Hepadnaviridae)
复合
对称
复合外壳

230～300
130～240
双 股
300
痘病毒科(Poxviridae)
RNA病毒
20面体对 称
-
32
?②
20～30
60～80
2～2.8
12～19
单 股
双股分段
4～6
10～12
小核糖核酸病毒科(Picornaviridae)
吸肠弧病毒科(Reoviridae)
+
32
40～70
40～50
3～4
3～4
单 股
单 股
10
10
披膜病毒科(Togaviridae)
黄病毒科(Flaviviridae)
螺旋对称
+

90～100
80～120
150～300
70～175
6～15
5
5～8
3～4
单股分段
单股分段
单 股
单 股
23
10
>10
5
布尼安病毒科(Bunyaviridae)
正粘病毒科(Orthomyxoviridae)
副粘病毒科(Paramyxoviridae)
弹状病毒科(Rhabdoviridae)
不明或复合对称
+

50～300
80～130
～100
3～5
9
7～10
单股分段
单 股
单股双倍
10
30
20～30
沙粒状病毒科(Arenaviridae)
冠状病毒科(Coronaviridae)
逆转录病毒科(Retroviridae)
说明:①正痘病毒(Orthopoxvirus)包括天花、类天花、牛痘、牛痘苗、兔痘、猴痘及鼠脱脚病等病毒皆对乙醚有抵抗性，而其他的痘病毒则对乙醚敏感。
②呼肠病毒(Reovirus)有一个外衣壳和一个内衣壳。内壳有32个壳微粒，外衣壳的壳微粒数目则未确定，认为总共有92个壳微粒。
③病毒体大小是指直径或直径×长度。
④脱去囊膜的裸露病毒体，其核衣壳的直径为100nm，但有囊膜的病毒体则可大至200nm。

亚 病 毒
拟病毒 ： 一类只含有RNA的植物病毒。

类病毒 ：一类只含有RNA的植物病毒。

朊粒 ：

第二十四章 病毒的感染及免疫

[目的要求]
掌握病毒感染的方式，常见的垂直传播的病毒。
掌握病毒的致病机理，病毒及人类肿瘤的关系。
熟悉持续性感染的种类及特点。
掌握抗病毒感染免疫的特点。掌握干扰素定义、诱生、抗病毒机理。
[教学学时] 4学时。

第一节 病毒感染的传播方式
一.传播途径
1.水平传播( horizantal transmission)：在出生后,个体之间的病毒传播,称为:水平传播(Horizontal transmission) 。----个体—个体
例如通过呼吸道、消化道、血液、经皮肤、虫媒等途经传播。

表22-1 体内病毒的扩散方式（举例）
病毒血症
血浆中游离病毒吸附于白细胞中的病毒
乙脑、登革热、灰质炎、柯萨奇及乙肝病毒麻疹、单纯疱疹、巨细胞、EB及痘类病毒
通过神经扩散
单纯疱疹、带状疱疹及狂犬病病毒
粘膜直接扩散
流感、副流感、鼻病毒及腺病毒

表22-2 人类病毒的感染途径
感染途径
传播方法及媒介
所见病毒种类
呼吸道感染
空气飞沫、痰、唾液、皮屑
流感、副流感、腺病毒、鼻病毒、麻疹、水痘及腮炎等病毒
消化道感染
饮食物（粪便污染）
脊髓灰质炎病毒、甲肝病毒及其他肠道病毒、轮状病毒
经皮肤（虫媒）感染
昆虫叮咬、动物咬伤、注射输血、刺破皮肤
脑炎等虫媒病毒、狂犬病病毒、疱疹病毒、人类免疫缺陷病毒、乙型及丙型肝炎病毒
眼及泌尿生殖道感染
面盆、澡盆、毛巾、分娩、尿
单纯疱疹病毒（1及2型）、腺病毒、巨细胞病毒、人类免疫缺陷病毒、乙型肝炎病毒。
胎内（垂直）及产道感染
经胎盘或出生时经产道感染
风疹、巨细胞、单纯疱疹（2型）等病毒

2.垂直传播（vertical transmission）：通过胎盘，或于分娩时由母体传至胎儿的传播方式，称为垂直传播（Vertical transmission）。----母体—胎儿（新生儿）
途径:经胎盘传播（先天性感染）；经产道传播（围产期感染）；哺乳。
常见的及胎儿先天性感染有关的病毒：风疹病毒;巨细胞病毒;单纯疱疹病毒;人类免疫缺陷病毒;乙肝病毒;

第二节 病毒感染的致病机理
一、病毒对宿主细胞的直接作用：
病毒及宿主细胞的相互作用中，病毒在细胞内复制是关键，据此可确定病毒感染细胞的类型和细胞的最终结局。

（一）杀细胞性感染（Cytocitic infection）
病毒在宿主细胞内复制增殖中，阻断了细胞自身的合成代谢，胞浆膜功能衰退，待病毒复制成熟后，在很短的时间内，一次释放出大量病毒，以致细胞裂解；同时，又引起细胞内溶酶体膜的通透性增高，释放出过多的水解酶于胞浆中，而使细胞溶解。释放出的病毒再侵犯其他易感的宿主细胞。脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒及鼻病毒等无囊膜的小RNA病毒感染属于这一类（多见于无包膜病毒）。
机制：1)阻断细胞大分子合成：
2)破坏细胞溶酶体：
3)病毒毒性蛋白的作用： 等等

（二）稳定性感染(Steady state infection)
有包膜的病毒在细胞内增殖过程中，不阻碍细胞本身的代谢，也不改变溶酶体膜的通透性，因而不会使细胞溶解死亡。它们是以“出芽”方式从感染的宿主中释放出来，在一段时间内，逐个释放出，只有机械性损伤和合成产物的毒害，可使细胞发生混浊肿胀、皱缩、出现轻微的细胞病变，在一段时间内宿主细胞并不立即死亡。有时受染细胞还可增殖，病毒可传给子代细胞，或通过直接接触，感染邻近的细胞。单纯疱疹病毒、脑炎病毒、麻疹病毒及流感病毒等的感染都属于这一类型(多见于包膜病毒),但常引起细胞膜成分的改变：
细胞表面形成新的抗原决定簇：病毒基因编码的抗原；细胞膜自身抗原的暴露
2）细胞融合
麻疹病毒和副流感病毒能使感染的细胞膜发生改变，而导致感染细胞及邻近未感染细胞发生融合。细胞融合 (Cell fusion )的结果是形成多核巨细胞(Polykaryocyte) 合胞体(Syncytium)。这是这类病毒感染细胞的病理特征。另外，病毒感染的细胞膜上常出现由病毒基因编码的新抗原，流感病毒感染细胞膜上出现病毒病毒血凝集和神经氨酸酶，就使感染细胞成为靶细胞即免疫攻击的针对细胞。

（三）整合感染(Integrated infection)
某些DNA病毒的全部或部分DNA以及逆转录病毒合成的cDNA插入宿主细胞基因中，形成前病毒 (Provirus)，导致细胞遗传性状的改变，称为整合感染。整合的宿主细胞不复制期间为潜伏感染，偶尔复制出完整病毒时为复发感染。在适宜条件下细胞也可转化为癌细胞，细胞膜上出现肿瘤抗原。HTLV-1、EBV、HPV、HBV均可造成这一类型的感染（多见于肿瘤病毒）。

表22-1 引起人类恶性肿瘤的病毒
病毒
所致肿瘤
致癌复合因素
逆转录病毒
人类嗜T淋巴细胞病1型（HTLV-1）
DNA病毒
EB 病毒
单纯疱疹病毒Ⅲ型（HSV-2）
人乳头瘤病毒
（HPV）
乙型肺炎病毒（HBV）

成人T细胞白血病/淋巴瘤
Burkitts淋巴瘤
鼻咽癌
子宫颈癌（？）
皮肤癌
子宫颈癌
肝癌
疟疾
饮食中亚硝胺，遗传因素
日光
吸咽、其他病毒感染如HSV
黄曲霉毒素
酒精

（四）包涵体形成：
许多病毒感染细胞的结局为细胞死亡。病毒在感染细胞内阻断了细胞自身RNA和蛋白质的合成，而病毒蛋白质和病毒颗粒大量积聚，或形成包涵体(Inclusion body)，而使感染细胞变形，常见细胞肿胀，细胞膜通透性改变，最后细胞本身溶酶体酶逸出，而导致细胞破坏。
包涵体是病毒感染细胞中独特的形态学变化。各种病毒的包涵体形态各异，单个或多个，或大或小，圆形，卵圆形或不规则形，位于核内或胞浆内，嗜酸性或嗜碱性（表22-8、图22-3）。荧光抗体染色和电镜检查证明包涵体是病毒复制合成场所。根据病毒包涵体的形态、染色性及存在部位，对某些病毒有一定的诊断价值。

表22-8 病毒包涵体的类型
存在部位
染色特性
所见病毒（举例）
胞核内包涵体
嗜酸性
单纯疱疹病毒、水痘-带状疱疹病毒
嗜硷性
腺病毒
胞核及胞浆内包涵体
嗜酸性
麻疹病毒、巨细胞病毒
胞浆内包涵体
嗜酸性
狂犬病病毒、副流感病毒、腮腺炎病毒、呼吸道合胞病毒、脊髓灰质炎病毒
嗜碱性
无

A、牛痘苗病毒：胞浆内嗜酸性染色的包涵体，又称“顾氏小体（Guarnieri body）
B、单纯疱疹病毒：胞核内嗜酸性染色的包涵体（属于Cowdry氏A型包涵体)。
C、呼肠孤病毒(Reovirus)：胞浆内嗜酸性染色的包涵体，围绕在细胞核外边（用电子显微镜可看出是很多病毒体呈结晶形排聚的集团）。
D、腺病毒：胞核内嗜碱性染色的包涵体（电镜查看的情况同C）。
E、狂犬病病毒：胞浆内嗜酸性染色的包涵体[又叫“内基氏小体” (Negri body)，在脑神经细胞内]。
F、麻疹病毒：胞核内和胞浆内嗜酸性染色的包涵体（注意：感染的细胞互相融合成为“融合型细胞”，巨细胞内有多个核，核内和胞浆内都有包涵体）。

图22-3 在感染病毒的细胞内出现的包涵体
（五）细胞凋亡

二、对机体免疫系统的致病作用：

（一）免疫病理损伤： II, III, IV型变态反应, 病毒感染病灶中最多见的是淋巴细胞和单核吞噬细胞浸润，它是特异性的细胞免疫反应，如麻疹和疱疹的皮疹、流感的粘膜炎症和肺炎。另一类炎型反就是抗原抗体补体复合物引起的多形核粒细胞及单核细胞浸润，如急性黄疸型肝炎。
病毒感染偶尔会引起自身免疫，例如变态反应性脑炎，多发性神经炎，变态反应性血小板减少性紫癜等。发病机制可能为：①病毒改变宿主细胞的膜抗原，②病毒抗原和宿主细胞的交叉反应，③淋巴细胞识别功能的改变，④抑制性T淋巴细胞过度减弱。
（二）病毒感染引起的暂时性免疫抑制
麻疹病毒感染能使病儿结核菌素阳性转为阳性反应，持续1～2个月，以后逐渐恢复。近10～20年来，观察到许多病毒感染都能引起暂时性免疫抑制，如流感、流行性腮腺炎、麻疹、风疹、登革热、委内瑞拉马脑炎、单纯疱疹、巨细胞病毒感染等，急性期和恢复期病人外周血淋巴细胞对特异性抗原和促有丝分裂原（PHA、ConA）的反应都减弱。同时对结核菌素、念珠菌素、流行性腮腺炎病毒抗原的皮肤试验反应转阴或减弱。

表22-2 病毒感染细胞的类型
作用类型
病毒复制和释放
宿主细胞的死亡
感染细胞膜抗原的改变
机体抗病毒的免疫机制
杀细胞
稳 定
整 合
一次，大量释放
出芽，逐个释出
无，或几乎无
+
+/-
-
-
+
±
体液免疫为主
体液及细胞免疫
细胞免疫为主

第三节 病毒感染的类型

一、病毒感染机体的类型
病毒感染机体一方面取决于病毒的毒力或致病力，一定的数量和合适的侵入门户；另一方面取决于机体的免疫力。毒力一般指同一病毒不同毒株所致疾病的严重程度。致病力是指不同病毒所致疾病的严重程度。因此，病毒的特性及机体免疫应答状态决定了病毒感染机体的类型和结局。
（一）隐性感染：
不出现临床症状的感染称为亚临床感染或隐性感染。许多病毒性疾病流行时为此型感染，是机体获得特异性免疫的主要来源。例如脊髓灰质炎流行时 ，隐性感染约占99%，但隐性感染的人仍能向周围环境散布病毒，而传染他人。
（二）显性感染：
1.急性感染 (Acute infection)
临床所见的绝大多数病毒感染，如麻