药本病毒学.ppt
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1、病 毒 学,艾滋病(2004年中国传染病死亡数居第4位),天花(1980年被消灭),狂犬病(2004年中国传染病死亡数居第1位),一、病毒的形态、结构与分类*病毒体(virion):完整成熟有感染性的病毒颗粒(一)病毒的大小与形态1.病毒的大小*测量单位:纳米(nanometer,nm)=1/1000微米,大小在30300nm范围内。测量工具:电子显微镜2.病毒的形态 多数为球形或近似球形,少数为杆状、丝状、弹状和砖块状,噬菌体呈蝌蚪状,病毒的大小与形态比较示意图,球形病毒(spherical virus),丝杆状病毒(filamentous virus),弹状病毒(bullet shaped
2、 virus),砖形病毒(brick shaped virus),蝌蚪状病毒(tadpole shaped virus),衣壳的基本组成单位是壳粒,壳粒又由多肽亚单位组成。壳粒有以下几种排列方式:螺旋对称型(helical symmetry)20面立体对称型(icosahedral symmetry):此种衣壳最坚固。复合对称型(complex symmetry),2.包膜(envelope)包裹在核衣壳外的脂质双层膜(宿主细胞膜或核膜成分)。包膜病毒=核衣壳+包膜 包膜子粒(peplomere)或刺突(spike):包膜表面的突起,(三)*病毒的化学组成与功能核酸 位于病毒的核心。为DNA或
3、RNA,具有多样性。携带病毒的全部遗传信息,决定病毒感染、增殖、遗传和变异。蛋白质 由病毒基因组编码,构成衣壳、基质、包膜等。主要功能:保护病毒核酸;参与感染过程;具有抗原性脂质糖类 主要存在于包膜中,对脂溶剂敏感。主要功能:保护病毒;介导病毒吸附、穿入易感细胞;具有抗原性;可用于分类,(四)病毒的分类 亚病毒:一类比病毒还小、结构更简单的微生物,包括类病毒和卫星病毒。1.类病毒:仅由250400个核苷酸组成,为单链杆状RNA,有二级结构,无包膜或衣壳,不编码蛋白质。均为植物病毒。2.卫星病毒:分为两大类,一类可编码自身衣壳蛋白,另一类为RNA分子(曾被称为拟病毒),需利用辅助病毒的蛋白衣壳。
4、其特点为由5002000个核苷酸构成的单链RNA。3.朊粒:仅有一种耐蛋白酶K的蛋白酶抗性蛋白组成,有传染性。,融合,吞饮,直接穿入,3.脱壳(biosynthesis)病毒将核酸释放到宿主细胞内 多数病毒:在穿入过程中在细胞溶酶体酶的作用下脱壳,并释放病毒的基因组。4.生物合成(biosynthesis)病毒核酸复制、蛋白质合成 病毒利用宿主细胞内的小分子物质、能量和场所,形成自己的核酸和蛋白质的过程,生物合成(biosynthesis)病毒生物合成有6个类型:双链DNA病毒;单链DNA病毒;单正链RNA病毒;单负链RNA病毒;双链RNA病毒;逆转录病毒早期:病毒基因组转录、翻译,合成非结构
5、蛋白晚期:病毒基因组核酸复制,合成结构蛋白;隐蔽期 eclipse period:病毒生物合成期在细胞内查不出病毒体,在血清中也查不到病毒抗原。,VIRAL LIFE CYCLE,ATTACHMENT,PENETRATION,HOSTFUNCTIONS,ASSEMBLY(MATURATION),Transcription,REPLICATION,RELEASE,UNCOATING,Translation,MULTIPLICATION,Click after each step to view process,dsDNA病毒的复制周期,单链DNA(ssDNA)病毒的复制周期,+ssRNA病毒的复
6、制周期,RNA多聚酶,-ssRNA病毒的复制周期,双链RNA(dsRNA)病毒的复制周期,逆转录病毒的复制周期,5、组装、成熟与释放(assembly,maturation and release)DNA病毒在细胞核内组装;RNA病毒在细胞质中组装成子代病毒。释放方式有:(1)破胞释放:无包膜病毒(2)出芽释放:有包膜病毒(3)其他方式:通过细胞间桥或细胞融合在细胞间传播,释放,病毒复制周期,(二)病毒的异常增殖,缺陷病毒(defective virus):病毒因基因组不完整或基因位点改变,不能复制出完整的有感染性的子代病毒。缺陷病毒不能复制,但却能干扰同种成熟病毒体进入细胞,故又称为缺陷干扰
7、颗粒。辅助病毒:可以辅助缺陷病毒完成正常增殖的病毒 顿挫感染:病毒进入宿主细胞后,若细胞缺乏病毒复制所需的酶、能量等必要条件,不能复制出完整的病毒颗粒。,四、理化因素对病毒的影响灭活:病毒受理化因素作用后,失去感染性(一)物理因素1.温度 耐冷不耐热 2.pH 多数为pH 593.射线和紫外线:致死性断裂、二聚体形成,而抑制病毒核酸复制 光复活:有些病毒经紫外线灭活后,再经可见光照射,可使灭活病毒复活,故不宜用紫外线制备灭活疫苗,(二)化学因素,1.脂溶剂:如乙醚、氯仿、去氧胆酸盐等,以乙醚最强,常用于鉴别包膜病毒和裸露病毒2.化学消毒剂:酚类、氧化剂、卤素及其化合物3.抗生素与中草药,根据病
8、毒在体内感染的过程、滞留的时间 急性感染:病毒侵入机体在细胞内增殖,经数日至数周的潜伏期后发病,导致靶细胞损伤和死亡,引起器官损伤和功能障碍。特点:潜伏期短、发病急、病程短、病后获得特异性免疫。持续性感染:某些病毒在其感染的机体内可持续存在数月数年、甚至数十年。可出现临床症状,或长期无症状呈慢性携带病毒状态。持续性感染有3种类型,潜伏感染:带状疱疹,慢发病毒感染(slow virus infection),为慢性发展的进行性加重的病毒感染,少见而后果严重。病毒感染后有很长的潜伏期长,既不能分离出病毒也无症状,经数年或数十年后,一旦出现症状,为亚急性、进行性、致死性疾病,并导致死亡。如库鲁病,细
9、胞病变作用(cytopathic effect,CPE)体外细胞培养时,显微镜可见病毒感染细胞的变圆、坏死,从瓶璧脱落等现象。,uninfected,early infection,late infection,(3)形成包涵体(inclusion body)有些病毒感染的细胞,在光学显微镜下可以观察到细胞内出现与正常细胞结构和着色不同的圆形、卵圆形不规则的团块状结构。本质:病毒颗粒的聚集;病毒增殖留下的痕迹。意义:诊断依据,狂犬病病毒在脑神经细胞浆内形成嗜酸性包涵体-Negri body,(4)细胞凋亡 cell apoptosis 病毒感染可启动细胞凋亡基因,导致细胞死亡。(5)病毒基因整
10、合 某些DNA病毒和逆转录病毒在感染中可将基因整合于宿主细胞基因组中(6)细胞转化 某些病毒感染细胞后将其核酸插入到细胞的染色体中引起整合感染时,可引起细胞某些遗传性状的改变。增殖变快,失去细胞间接触抑制,可以无限制地生长繁殖。与肿瘤形成密切相关。,2.病毒感染的免疫病理作用 抗体介导的免疫病理作用:II、III型超敏反应 细胞介导的免疫病理作用:IV型超敏反应 病毒对免疫系统的损伤作用:引起免疫抑制;病毒对免疫活性细胞的杀伤;病毒感染引起自身免疫病;,(四)病毒的免疫逃逸 病毒的免疫逃逸是反映病毒毒力的另一重要因素。病毒通过逃避免疫监视、防止免疫激活或阻止免疫反应发生等方式来逃脱免疫应答。(
11、五)抗病毒免疫非特异性免疫:干扰素、NK细胞特异性免疫 体液免疫:病毒中和抗体 细胞免疫:细胞毒性T细胞、CD4+Th1,(六)病毒与肿瘤,病毒与肿瘤的关系可分为两种:一种是肿瘤由病毒感染所致:如人乳头瘤病毒引起的乳头瘤;人类嗜T细胞病毒所致的T细胞白血病 另一种是密切相关:如乙肝病毒与原发性肝癌,EB病毒与鼻咽癌和淋巴瘤,人乳头瘤病毒、单纯疱疹病毒-2型与宫颈癌,人疱疹病毒-8与卡波济肉瘤等。,3.病毒的鉴定(1)病毒在细胞内增殖的指标1)细胞病变效应(cytopathic effect,CPE)细胞变圆、聚集、坏死、溶解或脱落等;形成多核巨细胞;在培养细胞中形成包涵体,形成包涵体,2)红细
12、胞吸附(hemadsorption)病毒感染细胞表面出现血凝素,吸附脊椎动物红细胞的现象。如流感或副流感。3)干扰现象(interference)病毒感染细胞后不出现CPE,但能干扰其后感染的另一病毒的增殖4)细胞代谢改变 细胞代谢变慢,pH发生改变,(2)病毒的数量与感染性测定空斑形成单位测定和50%组织细胞感染量(TCID50)测定法(3)血清学诊断 中和试验:病毒中和抗体,病毒失去感染性 血凝试验与血凝抑制试验 病毒鸡红细胞凝集(血凝试验)病毒特异性抗体鸡红细胞不凝集(血凝抑制试验),2.病毒感染的治疗(1)抗病毒的化学治疗剂核苷类药物 与正常核酸前体竞争磷酸化酶和多聚酶,抑制核酸的生物
13、合成。如金刚烷胺、阿糖腺苷、三氮唑核苷、拉米夫定等。病毒蛋白酶抑制剂 针对逆转录酶和蛋白酶活性位点抑制物,如英迪纳瓦与3TC联合使用,可抑制HIV复制,称为“鸡尾酒”治疗方案。其他抗病毒药物,(2)干扰素及其诱生剂 干扰素具有广谱抗病毒作用(3)基因治疗 人工合成与病毒基因组互补的寡核苷酸(反义核苷酸),通过其与病毒靶基因结合,抑制病毒核酸转录或阻止病毒蛋白翻译。(4)中草药 如板兰根、大青叶等能抑制多种病毒。,思考题1.什么叫病毒体?2.病毒的基本结构包括哪些?3.病毒的复制周期包括哪些阶段?4.何谓干扰现象?,第二节 引起人类疾病的常见病毒,1)*核心分节段的单负链RNA 甲、乙型分8个片
14、段,丙型分7个节段,易发生基因重组而变异。,核蛋白(抗原性稳定,具有型特异性)、RNA聚合酶蛋白(三种),呈螺旋对称。,2)包膜 内层为基质蛋白M1,外层为来自宿主细胞的脂质双层膜*病毒包膜上镶嵌有两种刺突,即血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA),抗原性易变异,是划分甲型流感病毒亚型的依据。,血凝素(hemagglutinin,HA)三棱柱状,糖蛋白三聚体。吸附易感细胞,与感染有关;能和人、鸡、豚鼠等红细胞表面受体结合,引起红细胞凝集(血凝现象);有抗原性,相应抗体称血凝抑制抗体,能抑制血凝现象和中和病毒感染性,为保护性抗体。,红细胞凝集试验,神经氨酸酶(neuraminidase,NA)呈蘑菇
15、状的糖蛋白四聚体 水解宿主细胞表面糖蛋白末端N-乙酰神经氨酸,使成熟病毒从细胞内释放;具抗原性,抗体无中和作用。,抗原漂移(antigenic drift)由点突变所造成,抗原变异幅度小,HA、NA氨基酸的变异率小于1%,属量变,形成新的变异株引起中、小型流行。抗原转换(antigenic shift)抗原变异幅度大,HA氨基酸的变异率为20%50%,属质变,可导致新亚型的出现,引起世界性大流行。,流感病毒的抗原变异,病后对同亚型病毒有短暂免疫力,一般维持12年,主要是呼吸道分泌型IgA和抗-HA中和抗体。HA中和抗体阻止病毒吸附上呼吸道黏膜细胞防止感染。,症状出现12d内,传染性最强,4.防
16、治原则一般预防方法:流行期间避免聚集,应用乳酸蒸气进行空气消毒,应用干扰素滴鼻。特异性预防:应用流感疫苗,是预防流感最有效的方法,但必须与流行株型别一致。治疗:对症治疗,防止细菌性并发症。甲基金刚烷胺(毒性大)、利巴韦林注射液、板兰根、大青叶等中药制剂。,(二)冠状病毒和SARS冠状病毒1.冠状病毒(coronavirus,CoV)多形性,约80-160nm,单正链RNA,衣壳呈螺旋对称。有包膜,包膜上有间隔较宽约20nm的突起,使病毒颗粒外形如日冕或冠状,故名。主要感染成人和较大儿童,引起普通感冒、咽喉炎,2.SARS冠状病毒 SARS的由来:2002年11月在我国广东佛山首先发生一种不明原
17、因的以近距离空气飞沫和密切接触传播为主的呼吸道急性传染病,国内称之为传染性非典型肺炎。世界卫生组织将其命名为严重急性呼吸综合征(Severe Acute Respiratory Syndrome),也即SARS。是21世纪最新发现的一种传染病,WHO已正式宣布SARS的病原体是一种新的冠状病毒,并命名为SARS冠状病毒(SARS-COV)。,(1)生物学性状,60-130nm,+ssRNA,衣壳螺旋对称,包膜表面有花冠状突起在Vero细胞内有明显细胞病变抵抗力强,室温下痰、粪便、尿中可稳定存活1-2天。对热、脂溶剂、含氯消毒剂、过氧乙酸及UV均敏感,(2)SARS Cov致病性与免疫性*所致疾
18、病:严重急性呼吸综合征SARS。传染源是患者,大多都是既往身体健康、年龄在25-70岁的成年人,冬、春季流行。主要经飞沫传播,也可经密切接触、粪口传播潜伏期为27d。症状:发热(38)、咳嗽、头痛、肌肉痛以及呼吸道感染症状。3-7天后,开始出现干咳或呼吸困难,可能伴有或反展为低氧血症。10%-20%病人的呼吸系统表现非常严重,需要插管和机械通气。病后免疫力不强,不能防止再感染,(3)SARS的诊断 血清学检查 病毒核酸检测:PCR 病毒分离鉴定 实验室要求严格生物安全资格(BSL-3)(4)SARS防治原则 严格隔离传染源,阻断传播途径 支持疗法:氧疗和激素疗法 抗病毒类药物和抗生素,如利巴韦
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