医学病毒学学习指导

【学习建议】

医学病毒学是医学微生物学领域内的重要内容，已知人类传染病的75％系由病毒引起；而95％的急性呼吸道感染的病因是病毒。在概述部分，介绍了病毒的基本概念和特点、病毒学的研究范畴。第24－27章属于病毒学总论部分内容，介绍了病毒的基本性状及分类、病毒的感染与免疫、病毒感染的实验室诊断原则及防治原则等内容。通过学习这部分内容，我们应掌握1．病毒、病毒体的概念、测量单位、结构、化学组成及医学意义。2．病毒感染的侵入途径及在体内的扩散途径。3．病毒的增殖方式和复制周期各期名称。熟悉: 1．病毒体的基本形态和大小、病毒复制周期中的吸附、生物合成、释放和干扰素的作用。2．病毒的致病机制及在细胞和机体水平的感染类型。3．预防病毒感染的常用疫苗。了解:1.病毒的灭活方法及含病毒材料的保存方法。2.机体抗病毒免疫的组成、机制和特点。3.常用的病毒抗原和抗体检测方法。4.防治病毒感染的常用药物。

学习病毒学总论部分内容，要注意基本概念、基本知识的掌握和理解，要注意抓纲领，建立知识结构体系。

【难点分析】

一、病毒的结构与化学组成 （一）病毒的核酸与核心

1．病毒核酸为病毒的遗传物质，构成病毒的核心。核酸是化学组成，核心是结构名称。小病毒仅含3～4个基因，大病毒可含数百个基因，为细菌基因组的1/1000～1/10。

2．每种病毒只含一种类型核酸。病毒核酸可以是单股或双股，可以呈线状、环状、也可分节段。按核酸类型的不同，可将病毒分为DNA病毒和RNA病毒两大类，各自均有双股和单股之分。因此病毒根据核酸性质的不同分为六种类型：DNA病毒中的双股DNA病毒和单股DNA病毒；RNA病毒中的双股RNA病毒和三种单股RNA病毒：单正股RNA病毒、单负股RNA病毒、逆转录病毒。

3．感染动物的DNA病毒核酸多为双股，RNA病毒多为单股。

（二）病毒衣壳：由蛋白质组成，其亚单位是由多肽链组成的壳微粒,若将衣壳比作房屋的墙，则壳微粒相当于砖块。病毒体的衣壳按照壳微粒排列方式的不同有三种对称形式：

1．立体对称：病毒核酸高度盘绕于病毒体的核心，衣壳围绕在外面，壳微粒大多排列成20面体立体对称，20面体的每个面都呈等边三角形。整个病毒外观呈球形，如腺病毒。

2．螺旋对称：病毒核酸为盘旋伸展状，壳微粒则沿着盘旋的核酸链呈螺旋形排列，似玉米棒上玉米粒的排列。病毒外观呈杆状，如烟草花叶病病毒。

3．复合对称：既含立体对称，又有螺旋对称，如呈蝌蚪状的噬菌体（细菌病毒），其头部为20面体立体对称的球形，尾部为螺旋对称的杆形。

二、病毒的增殖与干扰现象

（一）病毒的复制：病毒因为没有细胞结构和代谢系统，因此必须寄生在易感活细胞内，由宿主细胞提供病毒合成的酶系统、原料、场所，按照病毒核酸的指令和模板进行子代病毒核酸的复制和衣壳蛋白质的合成。因此，细胞内是否含有病毒复制所需的全部物质，决定了病毒感染细胞后是否能顺利复制出有感染性的成熟病毒体。如果细胞不适合病毒复制，就有可能形成顿挫感染或形成缺陷病毒。

1．吸附：病毒体能否吸附细胞，即病毒表面的接触蛋白与细胞膜上的受体是否能特异性结合，取决于二者在构型上是否互补。每种细胞表面具有的受体不同，因而对病毒的易感性不同，即病毒感染细胞具有一定的宿主范围。如HIV的包膜糖蛋白gP120吸附人T淋巴细胞表面的CD4分子；流感病毒的包膜血凝素刺突可吸附人呼吸道黏膜上皮细胞表面的糖蛋白。脊髓灰质炎病毒的受体分布在人及灵长类动物的肠上皮细胞膜及神经细胞膜上。特异性抗体可阻止病毒体与细胞受体的接触，使细胞免受病毒的侵入和感染。

2．病毒的生物合成：不同种类的病毒在细胞内进行生物合成的场所不一样。大多数DNA病毒在宿主细胞核内合成DNA，在细胞浆内合成蛋白质。而大多数RNA病毒（除去流感病毒和逆转录病毒）的生物合成全部在胞浆中进行。

3．蛋白质合成：包括病毒特异性mRNA的转录和病毒蛋白质的翻译。由病毒DNA或RNA为模板合成病毒特异性mRNA的过程称为转录；以病毒特异性mRNA为模板在细胞核糖体上合成病毒蛋白质的过程称为翻译。感染人类和动物的病毒以双股DNA病毒和单股RNA病毒为主，因此简单介绍这类病毒的转录和翻译过程。

（1）双股DNA（dsDNA）病毒：双股DNA病毒复制时以病毒核酸为模板，依靠宿主细胞核内的依赖DNA的RNA聚合酶，转录出早期mRNA，再在胞浆内的核糖体翻译合成病毒早期蛋白质，即功能蛋白，主要是依赖DNA的DNA聚合酶，具有合成大量子代病毒DNA和抑制宿主细胞自身代谢的功能。然后以子代DNA•为模板，转录大量晚期mRNA，继而在胞浆核蛋白体翻译出晚期蛋白质，主要是构成病毒衣壳以及病毒包膜表面的结构蛋白。

（2）单股RNA（ssRNA）病毒：又分为单正股RNA病毒、单负股RNA病毒和逆转录病毒三种类型。

①单正股RNA病毒：其核酸既可作为子代病毒核酸复制的模板，本身又具有mRNA功能，进入细胞后可直接附着在胞质核糖体上翻译出早期蛋白质，主要是病毒的复制酶（依赖RNA的RNA聚合酶），可催化转录一股与亲代正股RNA互补的负股RNA，形成双股RNA（±RNA）即复制中间型。其中正股RNA起mRNA作用转译晚期蛋白，构成衣壳等结构蛋白，负股则为模板，复制出互补的子代正股RNA。

②单负股RNA病毒：核酸本身不具有mRNA功能，但病毒含有依赖RNA的RNA聚合酶，可催化转录出互补的正链RNA作为mRNA，既转录出与之互补的子代负股RNA，又转译出病毒的结构蛋白和酶蛋白。

③逆转录病毒：其基因组非常独特，由两条相同的正股RNA组成并带有逆转录酶（依赖RNA的DNA聚合酶）。复制时以病毒RNA为模板，在逆转录酶的作用下首先产生RNA：DNA杂交中间体，进一步产生双股的DNA，从而整合于宿主细胞的DNA中，再转录复制出子代RNA。

4．病毒的组装和释放：

（1）各种病毒在细胞内的组装部位不尽相同，如腺病毒在胞核内，脊髓灰质炎病毒在胞浆内，流感病毒在胞浆膜上，疱疹病毒在核膜和胞浆膜上。

（2）病毒的释放方式：

①细胞裂解释放：主要见于裸露病毒体在宿主细胞内大量复制，干扰了细胞的正常代谢而致细胞破裂死亡，大量子代病毒随之全部释放，如脊髓灰质炎病毒。

②出芽释放：包膜病毒体的核衣壳在宿主细胞浆内或核内组装之后便向包膜或核膜外突出形似出芽，并由此获得部分宿主细胞膜或核膜成为病毒本身的包膜裹在核衣壳外，然后脱离宿主细胞释出，如流感病毒的释放。出芽释放不直接引起细胞死亡，但可使宿主细胞膜带有病毒的某些抗原，以致被机体免疫系统识别和攻击。

③通过细胞间桥或细胞融合释放：有些包膜病毒如麻疹病毒、巨细胞病毒很少释放到细胞外，而是通过细胞间桥或细胞融合使病毒从受感染细胞直接向邻近正常细胞释放。这类病毒感染细胞后可在光学显微镜下见到多个细胞融合形成的多核巨细胞。细胞融合可导致细胞功能受损。

（二）病毒的干扰现象

两种病毒感染同一种细胞或机体时，常常发生一种病毒抑制另一种病毒复制的现象，称为干扰现象。干扰现象可发生在异种、同种、同型病毒、也可发生在灭活病毒和活病毒感染同一宿主。

病毒间干扰的机理尚不十分清楚，可能与下列因素有关。①第一种病毒诱导宿主细胞产生干扰素，抑制第二种病毒的生物合成；②易感细胞的表面受体与第一种病毒结合后被破坏，阻断了第二种病毒的吸附；③缺陷病毒，又称缺陷性干扰颗粒（DIP）的基因组比完整病毒小，因此复制速度比完整病毒快，可与之竞争复制原料和复制酶而干扰完整病毒的复制；另外DIP•与完整病毒有着相同结构的衣壳蛋白，可与完整病毒竞争细胞表面的受体而干扰后者的吸附。

病毒间的干扰现象可终止感染，使机体康复。机体感染毒力较弱的呼吸道病毒后，一段时间内对一些病毒不易感，因此干扰现象属于机体非特异性免疫的一部分。若给机体注入病毒减毒活疫苗，可阻止毒力较强的病毒感染。在使用各种病毒疫苗时要注意避免发生干扰现象，以免影响疫苗的免疫效果。

三、病毒的致病机制与感染类型 （一）细胞水平

1．细胞破坏、死亡，即溶细胞型感染：多见裸露病毒体引起的急性感染，如脊髓灰质炎病毒。细胞死亡的原因主要有：

（1）病毒早期蛋白对细胞代谢的抑制，阻断细胞核酸和蛋白质合成； （2）病毒衣壳蛋白对细胞的毒性，如腺病毒的五邻体可抑制细胞的合成代谢。 （3）细胞溶酶体膜通透性增高、释放水解酶导致细胞自溶。 （4）细胞免疫反应导致细胞损伤。

（5）诱导细胞发生凋亡，如HIV、腺病毒感染细胞后可激活细胞的死亡基因，诱导细胞发生凋亡。

2．细胞膜结构与功能改变，即稳定状态感染：主要见于包膜病毒体如流感病毒、疱疹病毒等引起的感染，可表现为急性或持续性感染。此类病毒以出芽方式释放，其复制过程相对缓慢，所致细胞病变也相对较轻，短时间内并不立即导致细胞死亡，但可导致：

（1）细胞膜抗原改变：如出现病毒抗原、细胞损伤暴露新的抗原等，可以被特异性抗体和Tc细胞识别，通过免疫应答导致感染细胞的损伤和破坏。

（2）细胞膜融合：如麻疹病毒、呼吸道合胞病毒由于有融合蛋白，可使感染细胞互相融合，形成多核巨细胞，导致细胞功能障碍。

（3）细胞内形成包涵体：如疱疹病毒、狂犬病毒感染细胞可使细胞内出现包涵体，影响细胞的正常功能，可导致细胞死亡。包涵体的形态、位置和染色性可在光学显微镜下观察，有助于病毒感染的诊断（图3狂犬病毒包涵体）。

3．细胞转化，即整合感染：见于逆转录病毒和DNA病毒引起的感染。如DNA病毒中的HBV、HPV、HSV、EBV等可将基因整合在宿主细胞DNA上，称为整合。RNA病毒中的逆转录病毒如HIV可将病毒RNA逆转录为DNA后整合在宿主细胞染色体上。若病毒整合部位恰好是细胞的原癌基因或抗癌基因附近，可导致原癌基因激活或抗癌基因失活，可使细胞分裂失去控制成为肿瘤细胞。动物病毒中已证实有100多种可引起动物肿瘤。人类尚无直接证据。尸检肝癌细胞进行核酸杂交，可发现HBV-DNA。将肝癌细胞培养，可收获大量HBV的抗原。

（二）机体水平的病毒致病机制

1．炎症反应：病毒结构蛋白、细胞碎片、细胞表面新抗原等均可刺激机体产生抗体、致敏淋巴细胞；炎性T细胞释放一系列细胞因子和补体裂解片段的趋化作用，吸引细胞浸润、渗出，使病毒入侵部位聚集大量吞噬细胞对病毒感染细胞进行吞噬、杀伤，造成感染局部的炎症反应。

2．免疫病理损伤：病毒感染可以引起机体的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型超敏反应。如病毒改变了细胞膜抗原，可以刺激机体产生特异性抗体，抗体对靶细胞表面抗原的吸附并激活补体和吞噬细胞损伤靶细胞，此为II型超敏反应。大量病毒可溶性抗原如乙肝病毒的表面抗原和e抗原与相应抗体形成循环免疫复合物沉积在肾小球、关节滑膜，通过激活补体、吸引嗜中性粒细胞，导致局部血管炎症，此为III型超敏反应。另外，Tc细胞对病毒感染细胞的杀伤、Th1细胞释放细胞因子引起的炎症反应，一方面破坏了病毒，另一方面也损伤了细胞，即细胞免疫和IV型超敏反应共存。

3．病毒对免疫系统的损伤：HIV感染的靶细胞是T淋巴细胞和巨噬细胞，可以导致获得性免疫缺陷。CMV、EBV、HSV等都可损伤巨噬细胞的吞噬功能、抑制B细胞产生抗体。由于免疫系统的损伤，机体不能彻底清除病毒，造成病毒的持续性感染。

（三）病毒感染类型的区别 1．隐性感染和潜伏感染的区别：

（1）肠道病毒感染大多数为隐性感染，如脊髓灰质炎病毒、甲型肝炎病毒的感染。呼吸道病毒感染约1/3表现为隐性感染。隐性感染一般病毒最终被清除，机体产生特异性免疫力，可抵抗再次感染。

（2）疱疹病毒的感染大多都可引起潜伏感染，如VZV、HSV的初次急性感染或隐性感染后，病毒可长期潜伏在体内脊髓背根神经节、三叉神经节。一旦机体抵抗力下降便急性发作。在潜伏期体内查不到病毒，即使体内有特异性抗体也无法清除潜伏在细胞内的病毒，无法阻止潜伏病毒的再次发作。

2．慢性感染和慢发感染的区别：

（1）慢性感染：如HBV的感染，临床症状似波浪式，表现为反复发作，时好时坏，迁延不愈。

（2）慢发感染：潜伏期更长，潜伏期无任何症状。一旦发作即呈进行性加剧而非波浪式的反复，死亡率极高。如HIV，潜伏期平均为8年。发作后病期一般为二年。

3．急性感染后的迟发并发症：如麻疹病毒的缺损病毒感染引起的SSPE。缺损的麻疹病毒缺少M蛋白，不能芽生释放，因此体内特异性抗体对阻止发病无效。表现为患麻疹数年后出现行为改变、智力下降、运动障碍、惊厥、昏迷、角弓反张，80%患者在九个月内死亡。

四、病毒感染的实验室诊断 （一）标本的采集与处理原则： 1．尽早取材，选取合适部位。

2．无菌操作，加双抗（青霉素和链霉素）。 3．冷藏速送（置含抗生素的50％甘油缓冲盐水）。 （二）病毒的分离培养和鉴定 1．动物接种：可用于疫苗安全检验。 2．鸡胚培养：常用于流感病毒检测。

3．细胞培养：常用二倍体细胞，可制备疫苗。病毒在细胞中的增殖指标主要有： （1）细胞病变效应（CPE）。

（2）红细胞吸附：见于有血凝素的病毒如流感病毒，其感染的细胞膜表面有病毒的血凝素，可吸附红细胞。

（三）病毒特异性抗体的检测：参见免疫学相关内容。 （四）病毒感染的快速诊断

1．病毒颗粒的直接检出：如光学显微镜下检测包涵体，电子显微镜下检测病毒颗粒。 2．检测病毒抗原：可用免疫标记技术，如免疫荧光（FIA）、放射免疫（RIA）、酶免疫（EIA）和酶联免疫吸附试验（ELISA），也可用蛋白印记技术、反向间接凝集试验等。

3．检测病毒核酸：如多聚酶链反应（PCR）、核酸杂交等。 五、病毒感染的防治原则 （一）病毒感染的预防

1．人工自动免疫：疫苗接种是预防病毒感染的最根本措施。

（1）减毒活疫苗，如脊髓灰质炎疫苗、甲肝疫苗、风疹疫苗、腮腺炎疫苗。

（2）灭活疫苗，如乙脑疫苗、流感疫苗、甲肝疫苗、狂犬疫苗。 （3）基因工程疫苗：如乙肝疫苗。

2．人工被动免疫：用于特异性治疗和紧急预防。

（1）高效价免疫血清：如治疗狂犬病可用高效价狂犬免疫血清。高效价乙肝病毒表面抗体免疫血清可预防乙肝的母婴传播。

（2）丙种球蛋白和胎盘球蛋白：对甲型肝炎、麻疹和脊髓灰质炎可采用丙种球蛋白和胎盘球蛋白注射进行紧急预防。

（二）病毒感染的治疗

1．化学制剂：核苷类药物，如无环鸟苷（ACV）可有效抑制单纯疱疹病毒的复制，可治疗疱疹性脑炎、新生儿疱疹和生殖器疱疹。叠氮胸苷（AZT）、3TC等可用于治疗AIDS。

2．生物制剂：干扰素和干扰素诱生剂。

3．免疫制剂：如特异性抗体、治疗性疫苗均在研究中。白细胞介素、肿瘤坏死因子等可调节机体的免疫功能。

4．中草药：板蓝根、大青叶、穿心莲等可抑制病毒复制，黄芪等可增强机体免疫功能。