分子病毒学-第八章-病毒感染病理与防治.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,目录,第一章 概论,第二章 病毒的形态结构,第三章 病毒吸附宿主及内化过程,第四章 病毒的基因组复制,第五章 病毒基因的表达,第六章 病毒装配和释放,第七章 病毒感染与机体抗病毒免疫,第八章 病毒感染的病理与治疗,病毒感染对细胞造成的损伤,病毒的致细胞病变效应（cytopathic effect,CPE)-造成细胞变圆，脱落，融合，裂解等可见现象,杀细胞效应-,病毒感染对细胞直接的杀伤作用，影响细胞基本代谢：,抑制宿主大分子合成,细胞膜功能障碍,影响溶酶体及细胞器的功能,非杀细胞效应-,病毒感染对细胞不引起明显病变，但,导致细胞发生转化（transformation)-,诱导癌症,免疫病理损伤,(immunopathogy)-免疫系统失衡,（过敏反应等）,细胞病变，细胞坏死，,细胞凋亡,1.病毒感染与细胞凋亡,细胞凋亡（Apoptosis）,不同于坏死的一种细胞死亡形式。细胞凋亡是一个主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，是细胞为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。细胞凋亡时，细胞核发生染色质凝集断裂成特征性条带，晚期时核碎裂成多块，细胞膜包着核碎块出芽而形成凋亡小体，产生凋亡小体是细胞发生凋亡的主要形态学特征,，被吞噬细胞吞噬。,病毒感染细胞，细胞可以通过进行细胞凋亡，在病毒复制前死亡，让病毒不能复制；有的病毒则可以抑制细胞的凋亡，利于自身的复制；而有的病毒在复制后期可以诱导细胞凋亡，来有利于病毒颗粒的释放；,细胞,坏死,：由于环境压力或病原体感染导致细胞自然死亡，具有非特异性（胞膜内膜开裂，细胞肿胀，核酸随机断裂等），内含物释放，引起炎症等,细胞膜,线粒体介导的凋亡途径,受体介导的凋亡途径,Caspase:天冬氨酸蛋白酶,Caspase 8,Caspase 9,Caspase 3,Caspase 6,Caspase?,Caspase 7,凋亡发生,P53,Bcl-2,P53，Bcl-2家族是凋亡调控蛋白,病,毒,感,染,对,细,胞,凋,亡,的,影响,+/-,+/-,-,-,+/-,1 病毒编码的蛋白可以干扰膜受体信号传导过程,腺病毒-E3蛋白-加速凋亡受体Fas的降解内吞，,痘病毒-CrmB-与凋亡受体竞争凋亡配体,软疣病毒-MC159干扰结合凋亡信号递因子,2 病毒编码的蛋白可以抑制caspase的活性,昆虫杆状病毒-P53-caspase酶抑制剂,3 病毒编码的蛋白作为凋亡调控蛋白Bcl-2类似物，与相关蛋白结合,（EB病毒-BALF1）,病毒编码的蛋白结合凋亡调控蛋白,P53,控制,P53,的活性,腺病毒,-EIB55k-,5,病毒编码的蛋白抑制线粒体膜通透性,痘病毒,-,CrmA,-,定位到线粒体上,有的病毒则可以抑制细胞的凋亡,1病毒编码的蛋白作为细胞因子诱导细胞凋亡,HIV病毒-Tat蛋白分泌到胞外，诱导未感染的淋巴细胞的凋亡,2 病毒编码的蛋白上调凋亡膜受体信号的表达,HIV病毒-Tat蛋白-上调凋亡受体FasL的表达,EB病毒-上调凋亡受体FasL的表达,3.,病毒编码的蛋白可以上调凋亡调控蛋白P53的表达,SV40-大T抗原，腺病毒 E1A,有的病毒则可以促进细胞的凋亡,2.病毒感染与肿瘤形成,机体内正常细胞生长分裂是受到控制的，不可能无限制分裂，在体外平面上贴壁生长时，呈现接触性抑制（受到临近细胞信号，呈单层生长后，停止分裂）,机体内肿瘤细胞生长分裂是无限制分裂；,在体外平面上贴壁生长时，失去接触性抑制，呈多层，球状。,恶性肿瘤=癌症,特点：,1.无限增殖,Immortalization,Uncontrolled growth,2.转移,metastasis,3.侵袭,Invasion,15%肿瘤由病毒诱导,结肠癌,Hela 细胞,Henrietta Lacks，,1951年死于宫颈癌,其细胞被,George Otto Gey,进行培养，成为目前使用最多的细胞系,癌症,检验点,外因通过内因而起作用,肿瘤是内外因互作的结果,Gene mutation,DNA damage,Cell division,checkpoint damage,escape immune surveillance,内因,:,外因,:,1）诱癌物质：,烟煤，工业合成物，苯，有机毒气吸烟,石棉材料,nickel,杀虫剂,染料，环境污染物,2）辐射,(紫外，放射性&X-ray),3）生物,:virus,（15%癌症由病毒诱导）,肿瘤,抑制癌症发生的基因-,抑癌基因,Tumor suppressor genes,诱导癌症发生的基因-,诱癌基因,（,Oncogene）,五大诱癌病毒：Epstein-Barr Virus（鼻咽癌），Hepatitis C Virus（肝癌），Human T-lymphotropic virus type 1（人T细胞白血病），Hepatitis B Virus（肝癌），Human Papillomavirus（宫颈癌，皮肤癌）,抑癌基因,Rb蛋白-,成视网膜母细胞瘤蛋白，一种抑癌蛋白，参与细胞周期调控，正常功能受到磷酸化调控,正控制细胞生长和分裂，活性降低或表达量降低导致肿瘤发生,P53-,转录调控因子，阻止细胞分裂的进行，引起由细胞DNA损伤导致的凋亡，多数癌症中此基因都发生变异，,被称为“基因组卫士”，,具有稳定细胞基因组的功能。当细胞基因组受到损伤时，p53可使细胞分裂暂停，直到损伤被修复,，若损伤不能修复则p53启动细胞自杀程序,；细胞内有外源DNA合成(如病毒DNA复制)时，p53也会启动细胞自杀程序。,诱癌基因,负调控细胞生长和分裂，活性提高或表达量提高导致肿瘤发生,生长因子受体-fms,erB,等,信号传导因子-src等,转录因子-myc等,抑制生长,促进生长,Outline:,正常细胞的生长是两类基因产物作用平衡的结果,抑癌基因的产物,诱癌基因的产物,过量表达或活性提高,，细胞停止生长,过量表达或活性提高,，细胞肿瘤化,有些DNA病毒抑制抑癌基因产物的活性来致癌,Outline:,病毒蛋白结合在抑制癌基因产物，抑制后者活性,1,病毒蛋白通过与Rb和P53,等生长抑制因子相互作用，导致后者失去活性，从而诱导细胞增殖,有些DNA病毒抑制抑癌基因的活性来致癌,另外，有些病毒编码一些细胞内类似产物,而激活信号传导途径从而增强细胞增殖,DNA 病毒诱导肿瘤的机制,正常细胞内,细胞感染病毒,Outline:,有些RNA病毒主要是提高诱癌基因产物的活性来致癌,诱癌基因=癌基因 Oncogene,癌基因-,这类基因的蛋白产物具有能转化一个正常细胞变为肿瘤细胞的能力,在许多病毒基因组上可以携带这种基因，称之为病毒癌基因（viral oncogene(v-onc),宿主细胞内基因组上也有这类基因，称之为,原癌基因,（Cellular Proto-oncogene c-onc）,。,但细胞内的癌基因，只是在发生突变后或基因发生一些改变后才能诱导癌症发生；,病毒的癌基因与细胞的癌基因不完全相同。,病毒癌基因不完全等于细胞的癌基因,胞外信号分子或生长因子(receptor s ligands)(,sis),细胞膜上的受体成分(,erbB,fms,kit),级联信号传导因子(kinases:,src,abl,fgr,yes;mos raf),转录因子(,jun,fos,myc,myb,ets,rel),癌基因编码产物多是细胞信号传导因子,反转录病毒诱导肿瘤的三种机制,转导机制,：,有的病毒在宿主细胞中复制时从宿主基因组上获得一段原癌基因，并将之进行修饰，在新一轮的感染中，将这段修饰过的基因带入新的宿主中，导致宿主增殖,2),顺式插入激活机制,:,病毒基因组插入到原癌基因的前面，作为高效启动子，导致原癌基因高效表达或激活。,3),反式调控机制：,病毒编码的蛋白产物调控细胞的癌基因的高效表达。,c-ONC,修饰过的癌基因的表达导致宿主肿瘤化,第一轮感染宿主基因组,A：转导机制,第二轮感染,病毒基因组,宿主基因组,病毒复制获得c-onc,并进行修饰,新病毒基因组,逆转录病毒诱导肿瘤,1966年发现诱导肿瘤的病毒而获得Nobel Prize,GAG:internal proteins 衣壳蛋白ENV:Envelope glycoproteins包膜蛋白POL:Enzymes Reverse transcriptase RTaseIntegrase整合酶Protease蛋白酶,鸡肉瘤病毒,反转录病毒生活周期：,受体识别结合侵入细胞，脱壳,反转录,整合,基因表达,组装，释放，成熟,病毒癌基因,B:顺式插入激活机制,virus,Exon 1 Exon 2 Exon 3,宿主细胞基因组,病毒基因组插入到细胞原癌基因的某个外显子上游，作为启动子或增强子，导致下游基因高效表达,Exon 1 Exon 2 Exon 3,细胞原癌基因,病毒感染细胞,细胞转化成肿瘤细胞,高效表达癌基因产物,C）反式调控机制,病毒编码的蛋白产物调控细胞的癌基因的高效表达。,HTLV-1 基因组上没有携带癌基因，也不会通过顺式激活作用，而是通过编码一个非结构的病毒调控蛋白（Tax）来对细胞的癌基因的表达起调控作用。Tax对病毒复制是必须蛋白：与LTR结合，调控病毒基因的转录。,LTR,LTR,gag,pol,env,tax,rev,pro,反转录病毒中Tax 在致癌过程中的作用,Tax,Transcription,factors,proto-oncogenes,DNA repair,Apoptosis,p53,CBP/p300,p18,INK4c,Cell cycle,progression,HTLV-1,3.抑制DNA的修复,-抑制DNA聚合酶b的活性，导致细胞染色体异常,4.抑制抑癌基因产物的活性,-与p53结合，或与Rb蛋白活性的磷酸化酶结合,5.干扰细胞分裂-,与MAD1,(mitotic arrest-defective protein),干扰有丝细胞分裂进程。,1.上调一些癌基因的表达,-,与细胞转录因子结合,，加强这些转录因子与癌基因启动子的结合，,2.导致细胞因子NF-B复合物解离,-复合物参与一系列基因表达的调控,与免疫反应、应激反应、炎症的发生及细胞凋亡有关,inactivate,DNA virus,RNA virus,Outline:,总结,抗病毒治疗,1）抗病毒免疫治疗：,对已经被感染的机体，提供：抗病毒的细胞因子，免疫调节剂，抗体，干扰素，淋巴细胞等这些物质都是在正常免疫细胞中会产生的物质,2）抗病毒化疗,（不属于免疫反应和免疫治疗的范围）,利用各种药物具有特异性地对感染机体的病原微生物进行杀伤抑制,择的药物必须是对病毒的毒性要比对细胞更大一些。干扰病毒基因组复制-最重要的靶标-药物选择,病原细菌感染可用抗生素（注意抗生素对病毒没有效果）,3）抗病毒基因治疗：,导入某些基因DNA在特定细胞内稳定表达，用于弥补突变基因的表达，或封闭某些异常基因的表达，从而达到治疗疾病的目的,导入方法：,利用病毒做载体,（最常用）：,1990,年，治疗孩子的腺苷脱氨酶缺陷引起的免疫缺陷病症取得很好的结果。,脂质体包埋,直接注射法,HIV病毒感染的控制与治疗,药物研发-,特异性抗病毒药物-,选择靶标（根据HIV的复制周期）,抑制病毒识别受体进入细胞-（CD4+和CCR5）受体抑制剂,抑制病毒基因组复制的酶抑制剂-核苷类逆转录酶抑制剂,+非核苷类逆转录酶抑制剂,抑制病毒蛋白产物的形成-蛋白酶抑制剂,抑制病毒组装释放-,（流感病毒神经核酸酶抑制剂）,美国辉瑞公司研制的第一个CCR5抑制剂maraviroc于2010年8月通过认证,仅用于治疗CCR5嗜性HIV感染。MOTIVATE 1&2研究显示,该制剂对复治病人体内CCR5嗜性病毒的抑制显著优于安慰剂。而默克公司的整合酶抑制剂raltegravir获准上市,疫苗研发,-预防HIV感染（见第六章）,干扰素的生产和使用,HIV life cycle,Step 1:,识别结合受体（,T,细胞的,CD4+,和,CCR5,），侵入，脱壳,Step 2:,反转录基因组为,DNA,Step 3:,原病毒基因组,DNA,整合到宿主染色体,Step 4:,随着机体进行转录,（基因组,RNA,和,mRNA,的合成）,Step 5:,翻译,Step 6:,病毒包装释放,HAART:,Highly active antiretroviral therapy with over 3 ARV drugs to attack HIV,(1996,He da yi),高效抗逆转录病毒治疗,Saquinavir,新型抗病毒药:目前研发的比较成熟的新型抗病毒药主要有CCR5抑制剂(如maraviroc和vicriviroc)和整合酶抑制剂(如MK-0518和GS-9137)。,First one齐拉夫定(1987),INDINAVIR,由美籍华裔科学家何大一于1996年提出，是通过三种或三种以上的抗病毒药物联合使用来治疗艾滋病。该疗法的应用可以减少单一用药产生的抗药性，最大限度地抑制病毒的复制，使被破坏的机体免疫功能部分甚至全部恢复，从而延缓病程进展，延长患者生命，提高生活质量。该疗法把两种RTase抑制剂+蛋白酶抑制剂与多种抗病毒的药物混合使用，从而使艾滋病得到有效的控制,2001总统国民勋章,鸡尾酒疗法治疗艾滋病,蛋白酶抑制剂,RTase抑制剂（核苷类似物）,蛋白酶抑制剂,第八章 复习要点,1 病毒感染引起细胞的病变效应有哪些？,2 病毒从哪些方面调控宿主细胞的凋亡？,3 病毒致癌机制有哪些？,4 结合病毒生命周期，考虑如何进行抗病毒感染和药物研发？,5 什么是癌基因，什么是抑癌基因？病毒癌基因和细胞的癌基因完全相同吗？,6 Aids如何控制？,第八章 结束,THE END,中期seminar 知识要点归纳,1 HCV和HBV,：都是嗜肝病毒，HBV是双链DNA病毒，属于嗜肝病毒科；HCV是单链RNA病毒，属于黄热病毒科，传播渠道有差异：HBV可以通过分泌物血液传播，而HCV主要通过血液/母婴传播等途径，类似于HIV病毒。HBV和HCV感染科引起潜伏感染无症状，也可以引起肝脏炎症，甚至肝硬化肝癌等疾病。HBV的表面抗原（HBsAg）是重要的抗原物质，在机体内产生的免疫应答而产生的抗体对机体具有保护性；而其核心抗原或核心抗原裂解物刺激机体产生的抗原对机体没有保护力。HBV的基因组基因有重叠现象。,2 汉塔病毒和埃博拉病毒：,埃博拉病毒属于高致死率的病毒，导致各脏器出血，高致死率导致研究要求的条件比较苛刻；汉塔病毒导致肾脏综合症出血热或肺部综合征，死亡率较高，可由啮齿动物传播给人。汉塔病毒mRNA5端没有帽子结构3端无polyA尾巴。,3 流感病毒,：根据内部的核蛋白的不同分为甲乙丙三型，根据包膜上的凝集素和神经氨酸酶的差异分亚型（H?N?)。基因组为节段RNA，疫苗研发难，原因：不同病毒基因组节段在同一细胞内的重配，基因组基因重组，HA和NA的突变（RNA基因组保真度低）.NA具有酶活性，可以切掉NA及HA及细胞表面的唾液酸，对于病毒释放和传播非常重要；HA与细胞唾液酸的识别结合是病毒感染的重要步骤。,4 朊病毒,：属于亚病毒（结构跟一般病毒不一样的一组病毒，有类病毒和卫星病毒/拟病毒，只有核酸；而朊 病毒只有蛋白），序列与人体一个正常蛋白（参与神经信号传导的必须蛋白）一致，但结构有差异。可以起多种疾病，抗高温抗蛋白酶水解，病毒复制传播和致病机制未阐明清楚，但有许多假说。,免疫逃逸,