1、 *50%感染量或50%组织细胞感染量(ID50或 TCID50)测定法 用半数感染量可估计病毒感染性的强弱及含量，但不能准确测定感染性病毒颗粒的数量。方法是测定病毒能使50%的组织培养细胞发生感染的最小量。一般是将病毒悬液作10倍的系列稀释，分别接种细胞，经一定时间后观察CPE、血细胞吸附等指标，以最高稀释度能感染50%细胞的量为终点。最后用统计方法计算出50%感染量(ID50)或50%组织细胞感染量(TCID50或TCD50)二 病毒的增殖（一）病毒的增殖方式 病毒的增殖方式是复制。因病毒不具有能独立进行代谢的酶系统，因此在细胞外是处于无活性或静止状态。只有进入活的易感宿主细胞，由宿主细胞
2、供给合成病毒核酸与蛋白质的原料，如低分子量前体成分、能量、必要的酶和细胞器等，病毒才能增殖 （二）病毒复制周期 1 吸附与穿入 病毒的增殖首先吸附在宿主细胞后方可穿入 （1）吸附有两种：病毒与细胞的静电结合 病毒和细胞在生理pH条件下均带阴电荷，因而可互相排斥，除随机的碰撞外，一般较少相互吸引。如有阳离子存在，则可促进结合。但这种结合是非特异的和可逆的；宿主细胞表面受体与病毒表面结构成分的特异结合，这是真正的结合 （2）病毒的穿入 病毒可通过数种方式穿入细胞膜，即吞饮、融合和转位：吞饮 即病毒与细胞表面结合后内凹入细胞，细胞膜内陷形式类似吞噬泡，病毒原封不动地进入细胞浆内。无包膜的病毒多以吞饮
3、形式进入易感动物细胞内；融合 是指病毒包膜与细胞膜融合，而将病毒的核衣壳释放至细胞浆内病毒体吸附细胞的过程可在几分钟到几十分钟内完成 2 脱壳 病毒脱去蛋白衣壳后,核酸才能发挥作用。多数病毒穿入细胞之后，随即由细胞溶酶体酶的作用，使衣壳蛋白质水解,露出病毒核酸。但痘病毒特殊，分为两步脱壳。先由溶酶体酶作用脱去外壳蛋白质，病毒核心(含有内层衣壳和核酸)释放于细胞浆中，然后再经病毒编码产生一种脱壳酶，脱去内层衣壳方能释放出核酸 3 生物合成 病毒脱壳之后，接着就进入病毒复制的生物合成阶段，即病毒利用宿主细胞提供的低分子物质合成大量病毒核酸和结构蛋白。生物合成阶段用血清学方法和电镜检查在细胞内找不到
4、病毒颗粒，故称其为隐蔽期。各病毒的隐蔽期长短不一，如脊髓灰质炎病毒是3-4h，正粘病毒7-8h，副粘病毒11-12h，腺病毒16-17h。隐蔽期实则是在病毒基因控制下进行病毒核酸和蛋白质合成的阶段。病毒核酸复制部位因核酸类型不同而异。DNA病毒除痘病毒外，都在细胞核内复制；RNA病毒除正粘病毒和逆转录病毒在细胞核内复制外，其余都在细胞浆内复制 由于病毒核酸类型不同，病毒的生物合成过程基本归为6类，DNA病毒包括双链DNA病毒和单链DNA病毒；RNA病毒包括单正链RNA 病毒、单负链RNA 病毒、双链RNA病毒及逆转录病毒 (1)双链DNA病毒 首先利用宿主核内的依赖DNA的RNA多聚酶，转录早
5、期mRNA，再于胞浆内的核糖体转译成早期蛋白。早期蛋白主要包括依赖DNA的DNA多聚酶及脱氧胸腺嘧啶激酶，以利用其合成子代DNA分子。再以子代DNA分子为模板转录多聚成大量晚期mRNA，继而在胞浆核糖体上转译出病毒结构蛋白，主要为衣壳蛋白 双链DNA复制为半保留复制形式。即亲代DNA的双链在解链酶作用下，解开成为正、负两个DNA单链。再分别以这两条单链为模板，在DNA酶的作用下，按照核苷酸碱基配对的规律，分别合成互补的DNA(负链或者正链)，为新合成的双链DNA，即为子代DNA。通过此复制过程，生成大量与亲代结构完全相同的子代DNA (2)单链DNA病毒 是以亲代DNA作模板，在DNA多聚酶的
6、作用下，产生互补链，并与亲代DNA链形成dsDNA，作为复制中间型，即DNA RI。然后再以半保留形式进行复制 (3)正单链RNA病毒 由于该病毒RNA具有mRNA功能，其RNA可直接附着于宿主细胞的核糖体上转译早期蛋白-依赖RNA的RNA多聚酶。在该酶的作用下，转录出与亲代正链RNA互补的负链,以此为模板复制出子代RNA (4)负单RNA病毒 大多数有包膜病毒属于此类，如流感病毒、狂犬病病毒等。这些病毒含有依赖RNA的RNA多聚酶。病毒RNA在此酶的作用下，首先转录出互补正链RNA，形成RNA RI(RNA)。再以RI的正链RNA模板起mRNA作用，转录出与其互补的子代负链RNA，再转译出病
7、毒结构蛋白和酶 (5)逆转录病毒 首先以病毒RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成互补的DNA链，构成RNA：DNA中间体。中间体中的RNA由RNA酶H水解，在DNA多聚酶作用下由DNA复制成双股DNA。该双股DNA则整合至宿主细胞的DNA上，成为前病毒(provirus)，前病毒还可核内经细胞的依赖DNA的RNA多聚酶转录成病毒的mRNA和子代RNA。mRNA在胞浆核糖体上转译出子代病毒的蛋白质 细胞细胞表面的病毒受体1111吸附1 吸附1 吸 附 2 穿 入3 脱 壳 4 核 酸 游 离5 早 期 mRNA 转 录 6 翻 译 早 期 蛋 白 质7 复 制 子 代 病 毒 DNA8 晚 期
8、mRNA 转 录9 翻 译 子 代 病 毒 蛋 白 质10 子 代 病 毒 的 装 配 与 成 熟生物合成11 释放病 毒 的 复 制 周 期 4 装配成熟与释放 病毒核酸与蛋白质合成之后，在细胞浆内或细胞核内装配为成熟的病毒颗粒。除痘病毒外，DNA病毒均在细胞核内装配；RNA病毒与痘病毒则在细胞浆内装配 成熟的病毒体释放有下列几种方式：（1）破胞释放 裸露的DNA病毒和RNA 病毒都以这种方式释放。即病毒装配完成后，宿主细胞破裂而把病毒全部释放到周围环境中 （2）芽生 有包膜的DNA病毒和RNA病毒，在装配完成后，以出芽方式释放到细胞外。通常细胞不死亡，仍能分裂增殖 三 病毒增殖的细胞效应
9、病毒在复制的过程中阻断或抑制宿主细胞的正常代谢，可致细胞的损伤、裂解并释放出大量的子代病毒（如无包膜的肠道病毒）。出芽释放的病毒在细胞内可因细胞功能功能及代谢的改变最终导致细胞死亡（如疱疹病毒）。有些病毒（如据悉胞病毒）通过细胞间桥或细胞融合方式侵入新的细胞 干扰现象：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，称为病毒的干扰现象。干扰现象不仅在异种病毒之间发生，也可在同种、同型及同株病毒之间发生。后者如流感病毒的自身干扰。发生干扰的原因可能是：与病毒诱导宿主细胞产生的干扰素(IFN)有关；宿主细胞的表面受体被结合或宿主细胞代谢途径发生了变化，从而阻止了另一种病毒的吸附、穿
10、入细胞或生物合成。病毒之间干扰现象能够阻止发病,也可以使感染中止,导致宿主康复 四 病毒的异常增殖 (一)缺陷干扰颗粒 是指因病毒基因组不完整或者因某一点改变不能进行正常增殖的病毒。基因不完整的病毒称缺陷病毒。缺陷病毒病毒不能复制，但却能干扰同种成熟病毒体进入细胞则被称缺陷干扰颗粒（DIP）。但当与另种病毒共同培养时，若后者能为前者提供所缺乏的物质，则能使缺陷病毒完成正常的增殖。这种有辅助作用的病毒被称为辅助病毒。腺病毒伴随病毒就是一种缺陷病毒，用任何细胞培养它都不能增殖。只有和腺病毒共同感染细胞时才能完成复制周期 (二)顿挫感染 病毒进入宿主细胞后，如细胞不能为病毒增殖提供所需要的酶、能量及
11、必要的成分，则病毒在其中不能合成本身的成分；或者虽合成部分或全部病毒成分，但不能装配和释放，称为顿挫感染。例如，人腺病毒感染人胚肾细胞能正常增殖；若感染猴肾细胞则发生顿挫感染。猴肾细胞对人腺病毒而言，被称为非容纳细胞，而对脊髓灰质炎病毒则是容纳细胞 第四节 病毒的遗传与变异 病毒和其他生物一样,具有遗传性和变异性.对病毒遗传与变异的研究经历了两个阶段,即传统遗传学和分子遗传学两个阶段一 统遗传学 主要是用表型的病毒变异株之间遗传物质交换来分析各种病毒基因所编码的生物学功能。采用突变株(从自然界分离的)或用紫外线、亚硝酸等理化因子诱发而得到的变异株（一）突变株 是由于病毒基因组核酸链中发生碱基置
12、换、缺失或插入可引起的自发突变（10-6-10-8），也可用物理或化学因素诱发突变 比较常见有：温度敏感突变株：2835可复制，3740 则不可复制 宿主范围突变株：改变了宿主范围 抗原性突变株 致病性减弱及耐药性突变株 突变株是指基因改变而发生某些生物特性改变的毒株。当该突变株能较稳定地存在，并可在相应的宿主细胞中传代与存活，则称为变异株 （二）重组与重配 两种不同的病毒感染同一细胞时，有时可发生基因的交换，称为基因重组，其子代称为重组体 对于基因分节段的RNA病毒，（如流感病毒、呼肠病毒或轮状病毒）通过交换RNA节段而进行 （三）表型混合 指两种具有共同特征的病毒感染同一细胞时，一种病毒所
13、产生的衣壳或包膜包在另一种病毒基因组（核酸）外面的现象。这种改变不是遗传型的改变，而是表型的混合。再次传代所产生的子代病毒特性，将由病毒核酸所决定 二.分子遗传学 20世纪70年代末开始了用分子遗传学及克隆技术研究病毒基因，从而将病毒遗传学推进到分子遗传学阶段，开展可对病毒基因组的全面研究（一）开展病毒基因结构分析 病毒保护性表位的确定 病毒抗原高变区的分析 与毒力相关的基因编码区的分析 耐药性变异分析 作用于病毒基因的某些细胞蛋白研究等 第五节病毒的分类 一、根据生物学和理化特性分类 主要根据病毒生物学性状和理化特性分类 核酸性状 包括核酸类型与结构 病毒体的形态与大小；病毒体的结构 衣壳的
14、对称型，有无包膜，衣壳壳粒数目及核衣壳直径；对乙醚或氯仿等溶剂的敏感性等分类。将病毒分为20个科。其中7个病毒科属于DNA病毒，13个病毒科(包括逆转录病毒)属于RNA病毒 （二）根据组织亲嗜性分类 根据病毒感染的靶细胞及靶器官来分类，也不是绝对的分类，但对临床医学有实际意义 1 泛嗜性病毒 麻疹病毒、风疹病毒、天花病毒、黄热病病毒等 2 嗜神经性病毒 狂犬病病毒、流行性乙型脑炎病毒及脊髓灰质炎病毒等 3 嗜肺性病毒 流感病毒、呼吸道合胞病毒与鼻病毒等 4 嗜肠性病毒 轮状病毒与脊髓灰质炎病毒等 5 嗜皮肤性病毒 乳头瘤病毒、单纯疱疹病毒及传染性软疣病毒等 6 嗜肝病毒 甲、乙、丙、丁及戊型肝
15、炎毒 7 嗜淋巴细胞性病毒 嗜T细胞白血病病毒(HTLV-1，HTLV-2)、人类免疫缺陷病毒(HIV)、EB病毒以及HHV-6等 8 其他病毒 肠道病毒70型(出血性结膜炎)与腮腺炎病毒(侵犯唾液腺)卫星病毒和类病毒：是一些新的非寻常病毒的致病因子的子 *卫星病毒：多数与植物病毒有关，少数与噬菌体动物病毒相关。*类病毒：主要引起植物致病，比病毒还小的杆状RNA分子，无包膜或衣壳，在细胞内增殖，利用宿主细胞的RNA多聚酶II进行复制 *朊粒：为传染性蛋白因子，没有核酸，曾一度归为非寻常病毒致病因子；但经近年深入研究，认为不宜列入病毒范畴，其生物学地位待定 第24章 病毒的感染与免疫第一节 病毒
16、的致病作用 病毒侵入机体并在体内增殖，与机体发生相互作用的过程为病毒感染。感染后常因病毒种类、机体状态不同而发生轻重不一的具有病毒特征的疾病，称为病毒性疾病 病毒感染是从侵入宿主开始，损伤和改变细胞的功能引发疾病，因此，可从整体及细胞两个层次分别阐述 一 人类病毒的感染途径感染途径传播方式及媒介病毒种类呼吸道感染空气、飞沫、痰、唾液或皮屑流感病毒、鼻病毒、腺病毒、麻疹病毒、VZV、腮腺炎病毒等消化道经污染水或食物脊髓灰质炎、肠道、轮状、HAV及HEV病毒眼及泌尿生殖道感染接触、毛巾、澡盆、游泳池、性交腺病毒、肠道病毒70、HSV-1、HSV-2、CMV经破损皮肤感染吸血昆虫叮咬、狂犬咬伤脑炎病
17、毒、狂犬病毒等 经血感染注射、输血、使用血液制品、器官移植等HBV、HCV、HIV等经胎盘、产道感染垂直传播风疹病毒、CMV、HBV、HIV等 二 病毒在机体内的播散 侵入机体的病毒，只在局部播散(如流感及引起眼结膜炎的病毒等)，称局部感染或表面感染；另一些病毒则可经血流或神经系统向全身器官播散，称为全身感染。经血行播散的病毒首先在入侵机体的局部及其所属淋巴结增殖，随后进入静脉引起第一次病毒血症，病毒在脾脏、肝脏细胞内进一步增殖，再进入动脉引起第二次病毒血症，播散至全身，到达靶组织、靶器官而发病。各种病毒因其最终靶器官不同而表现出多种多样的临床症状 三 病毒感染的类型 根据感染后有无症状，病毒
18、感染的类型可分为显性感染和隐性感染（亚临床感染）；从病毒在机体内感染过程、滞留的时间病毒感染可分为急性感染和持续性感染。后者又可分为慢性感染、潜伏感染和慢发病毒感染。（一）隐性病毒感染 与显性病毒感染 病毒进入机体不引起临床症状的感染称隐性感染或亚临床感染。这可能与病毒毒力弱或机体防御能力强、病毒在体内不能大量增殖，因而对组织细胞的损伤不明显有关；也可能与病毒种类、病毒的性质有关。若病毒侵犯后不能到达靶细胞，故不表现出临床症状。有的病毒如天花病毒、麻疹病毒受感染后均可发病，称为显性感染或临床感染 (二)急性(病原消灭型)病毒感染 病毒侵入机体后，在细胞内增殖，经数日以至数周的潜伏期后发病。其特
19、点为潜伏期短，发病急，病程数日至数周，病后常获得特异性免疫，而把病毒清除掉进入恢复期。因此又把急性感染称之为病原消灭型感染。因此，特异性抗体可作为受过感染的证据 (三)持续性病毒感染 在这类感染中，病毒可在机体内持续存在数月至数年，甚至数十年。可出现症状，也可不出现症状而长期带毒，成为重要的传染源，如HIV、HBV等。形成持续性病毒感染有病毒和机体的两方面的因素：形成持续感染的原因可能的原因是：机体免疫功能弱 无力完全清除病毒，病毒在体内可长期存留 病毒存在于受保护的部位 因此，可以逃避宿主的免疫因素作用 某些病毒的抗原性太弱 机体难以产生免疫应答将其彻底清除 有些病毒在感染过程中产生缺损性扰
20、颗粒(DIP)，干扰病毒的增殖，因而改变病毒的感染过程，形成持续性感染 病毒基因整合在宿主细胞的基因组中长期与宿主细胞共存。持续性感染有下述3种类型：1 慢性病毒感染 显性或隐性感染后，病毒并未完全清除，可持续存在于血液或组织中并不断排出体外，或经输血、注射而传播。病程长达数月至数十年，患者可表现轻微或无临床症状。如HBV、CMV及EBV等常形成慢性感染 2 潜伏性病毒感染 经急性或隐性感染后，病毒基因存在于一定组织或细胞内，但并不复制。在某些条件下病毒被激活而急性发作，病毒仅在临床出现间歇性急性发作时才被检出。在非发作期，用一般常规法不能分离出病毒 例如，HSV-1感染后，在三叉神经节中潜伏
21、，此时机体既无临床症状也无病毒排出。以后由于机体受物理、化学、生理或环境因素等影响，使潜伏的病毒增殖，沿感觉神经到达皮肤，发生口唇的单纯疱疹 又如VZV初次感染主要在儿童引起水痘 病愈后，病毒潜伏在脊髓后根神经节或颅神经的感觉神经节细胞内，暂时不显活性。当局部神经受冷、热、压迫或X线照射以及患肿瘤等机体免疫功能下降时，潜伏的病毒则活化、增殖，沿神经干扩散到达皮肤发生带状疱疹,带状疱疹可在同一部位反复发作 3.慢发病毒感染或称迟发病毒感染 病毒感染后潜伏期达数月、数年甚至数十年之久。以后出现慢性进行性疾病，最终常为致死性感染。有些学者将这类感染进一步分为由常见病毒引起者和非常见病毒(或亚病毒)引
22、起者两组。如亚急性硬化性全脑炎（SSPE）属于前一组。后一组如羊瘙痒病、Kuru、CJD等。Kuru是新几内亚土著人患的一种进行性小脑退行性疾病，其感染因子为朊病毒 （二）感染过程与结局 1 感染过程 是指病毒进入机体，在入侵部位增殖，或进入血流到靶器官导致病变的过程。病毒仅在入侵部位增殖引起病变，称局部感染。多数病毒经一定途径感染机体后，常在另一组织或细胞内增殖后，病毒释放入血循环或经淋巴系统或神经组织，再侵靶器官的易感细胞，在细胞中增殖损伤并引起疾病。这种感染涉及全身,或数种组织与器官,引起全身感 2 病毒感染的结局 取决于病毒与机体的的相互作用。机体的遗传因素和获得性免疫应答均将影响感染
23、的结局，所以病毒感染的发生、发展和结局取决于病毒和机体两方面的因素 （三）动物模型 1 动物模型完全摸拟人体感染过程建立 2 用实验方法感染动物建立模型 3 用动物中存在与人类相同病毒科的病毒感染动物，引起类似人类的感染的动物模型 4 转基因动物模型 二 细胞水平的病毒感染 病毒感染人体进入易感细胞在细胞内增殖，导致细胞损伤或产生其他变化。当病毒损伤的细胞增多，则可形成对组织器官的损伤和功能障碍 这些变化可通过细胞培养进行观察和研究 (一)溶细胞感染 病毒在细胞内增殖造成宿主细胞破坏与死亡。主要见于无包膜的病毒，如脊髓灰质炎病毒。病毒在增殖过程中不仅可阻断细胞的核酸与蛋白质的合成，使细胞的新陈
24、代谢功能紊乱造成细胞病变或死亡。病毒还引起细胞溶酶体膜的通透性增高，释放其中的溶酶体酶引起细胞自溶。这种病毒多引起急性感染 （二）稳定状态感染 有包膜的病毒（如流感病毒、疱疹病毒等）以出芽的方式释放病毒，因其过程相对缓慢，所致病变相对轻，短时间内细胞不溶解死亡。但常常引起细胞膜的变化，如细胞表面出现新的抗原决定族，可被特异性抗体或杀伤性T细胞(CTL）所识别；或出现细胞膜融合而形成多核巨细胞(如麻疹病毒)具有病理学特征，并有诊断价值 （三）细胞凋亡 细胞刁亡是有宿主细胞基因所指令发生的一种生物过程（程序化死亡）。有些病毒感染细胞后（如人类免疫缺陷病毒、腺病毒等）或直接由感染病毒本身，或由病毒编
25、码蛋白间接地作为诱导因子引发细胞凋亡。细胞膜出现鼓泡、细胞核浓缩、染色体DNA被降解等。了解这种造成细胞凋亡的机制，对指导研究如何阻断或减少病毒致细胞死亡的损伤作用有重要价值 (四)细胞转化和增生 肿瘤病毒感染细胞后不导致细胞损伤和溶解，而引起细胞某些生物性状的改变，称为细胞转化。转化的细胞多数在染色体中整合有病毒基因，此现象称为病毒的整合。部分转化的细胞可以变成肿瘤细胞，但并非所有转化细胞都发生癌变 转化细胞的特征：获得旺盛的生长力(在培养时失去了单层细胞的接触抑制)易于连续传代 即使降低培养液中血清含量也能很好地生长 细胞表面可出现新抗原 这些由病毒引起的细胞转化和病毒的致肿瘤潜能常有密切关系。例如，HSV、CMV和EBV以及腺病毒中的某些型均能转化体外培养的细胞 （五）病毒基因的整合 病毒基因整合入宿主细胞有两种方式。一种是逆转录病毒复制过程中以双链DNA整合入细胞染色体DNA上，另一种为失常式整合，主要见于DNA病毒，当病毒感染细胞后，病毒的DNA 在细胞核内可偶然地以部分病毒基因片段与细胞染色体DNA随机地进行重组，而使病毒基因随细胞分裂进入子代细胞。如果病毒基因整合入细胞染色体部位或附近有抑癌或癌基因存在，则细胞可发生肿瘤相关的一系列变化
