病毒学概论思维导图

第8版微生物学与免疫学第十三章病毒学概论（病毒总论）思维导图，包含病毒的感染与免疫、病毒的形态、结构与分类等

病毒总论

• 病毒：是一类个体微小，结构简单，仅含单一核酸，专性细胞内寄生，以复制方式增值的非细胞型微生物。其主要特征是：1.体积非常微小，须用电子显微镜放大几万至几十万倍后方可看见；2.无完整的细胞结构，无包膜病毒主要由核心的核酸和蛋白质外壳组成；3.只含一种核酸(RNA或DNA)作为其遗传物质；4.专性细胞内寄生；5.以复制方式增殖；6.对抗菌药物不敏感
• 病毒的形态，结构与分类
  • 病毒的大小与形态：完整的成熟病毒颗粒称为病毒体，是病毒在细胞外的结构形式，具有典型的形态结构，并有感染性。病毒体大小的测量单位为纳米或毫微米。各种病毒体的大小差别悬殊，最大的约为300nm，如痘病毒；最小的仅为20nm，如微小病毒。多数病毒呈球形或近似球形，少数为枉状、丝状、弹状和砖块状，噬菌体呈蝌蚪状。
  • 病毒的结构和化学组成
    • 结构
      • 核心：位于病毒体的中心，主要为单链或双链DNA或RNA，构成病毒基因组，为病毒复制、遗传和变异提供遗传信息。还可能含有少量功能性蛋白如病毒核酸多聚酶或转录酶等。
      • 衣壳：包围在核心外面的蛋白质外壳。衣壳具有抗原性，是病毒体的主要抗原成分。可保护病毒核酸免受环境中核酸酶或其他影响因素的破坏，并能介导病毒进入宿主细胞。衣壳是由一定数量的壳粒组成，每个壳粒被称为形态亚单位，由一个或多个多肽分子组成，这些多肽分子被称为化学亚单位或结构亚单位。
        • 螺旋对称型：壳粒沿着螺旋形盘旋的病毒核酸链对称排列。
        • 二十面体对称型：核酸浓集成球形或近似球形，外周的壳粒排列成二十面体对称型。二十面体的每个面都呈等边三角形，由许多壳粒镶嵌组成。大多数病毒体顶端的壳粒由5个同样的壳粒包围，称为五邻体；三角形面上的壳粒，周围都有6个同样壳粒，称为六邻体。多数情况下病毒的衣壳是包绕核酸形成的，但也可见先形成空衣壳，再填充核酸的情况。
        • 复合对称型：病毒体结构复杂，衣壳即有螺旋对称又有二十面体对称形式。
      • 包膜：是某些病毒在成熟的过程中穿过宿主细胞，以出芽方式向宿主细胞外释放时获得的，含有宿主细胞膜或核膜成分，包括脂质和少量的糖类。包膜表面常有不同形状的突起，称为包膜子粒或刺突。 包膜的主要功能是维护病毒体结构的完整性。包膜中所含磷脂、胆固醇及中性脂肪等能加固病毒体的结构。来自宿主细胞膜的病毒体包膜的脂类与细胞脂类成分同源，彼此易于亲和及融合，因此包膜也起到辅助病毒感染的作用。另外，包膜具有病毒种、型特异性，是病毒鉴定、分型的依据之一。包膜构成病毒体的表面抗原，与致病性和免疫性有密切关系。有包膜的病毒称为包膜病毒，无包膜的病毒称为裸露病毒。人和动物病毒多数具有包膜。
    • 化学组成
      • 核酸：其化学组成为DNA或RNA。主要功能：1.病毒复制；2.决定病毒的特性；3.具有感染性。
      • 病毒蛋白质：蛋白质是病毒的主要组成部分，约占病毒体总重量的70%。主要功能：1.保护病毒核酸：衣壳蛋白包绕着核酸，避免了环境中的核酸酶和其他理化因素对核酸的破坏；2.参与感染过程：衣壳蛋白和包膜蛋白的突起能特异地吸附至易感细胞表面受体，介导病毒核酸进入宿主细胞，引起感染；3.具有抗原性：衣壳蛋白是一种良好抗原，病毒进入机体后，能引起特异性体液免疫和细胞免疫
      • 脂类和糖：病毒体的脂质主要存在于包膜中，有些病毒含少量糖类，以糖蛋白形式存在，也是包膜的表面成分之一。多数病毒的糖蛋白能与宿主细胞表面受体结合，称为病毒吸附蛋白
  • 病毒的分类依据：1.核酸的性质与结构；2.病毒粒子的大小，形状；3.衣壳对称性和壳粒数目；4.有无包膜；5.对理化因素的敏感性；6.抗原性；7.生物学特性
• 病毒的增殖
  • 复制周期：1.吸附；2.穿入（吞饮，融合）；3.脱壳；4.生物合成；5.组装与释放（破胞释放，芽生释放）
  • 异常增值与干扰现象：顿挫感染，缺陷病毒
• 病毒的人工培养
  • 动物接种
  • 鸡胚培养
  • 组织（细胞）培养
    • 原代细胞培养
    • 二倍体细胞培养
    • 传代细胞培养
• 病毒感染的检测与防治原则
  • 标本的采集与送检：1.根据临床诊断及病期采集合适标本，如上呼吸道感染时取鼻咽分泌物，神经系统感染取脑脊液，肠道感染取粪便，病毒血症期取血液等。 2.标本采取必须严格无菌操作，对于本身携带有杂菌的标本，应使用抗生素。一般加青霉素、链霉素或根据需要加庆大霉素、二性霉素等。 3.采取标本后应低温保存并尽快送检。 4.用于血清学诊断的标本，应在急性期和恢复期各取一份血清，若恢复期血清效价比急性期增高4倍或以上才有诊断意义。
  • 病毒的分离与鉴定：1.50％组织细胞感染量测定，2.红细胞凝聚试验，3.空斑形成试验
  • 病毒感染的血清学诊断：1.病毒抗原标志物的检测，2.特异性IgM抗体的检测
  • 病毒核酸检测：1.核酸杂交技术，2.核酸扩增法
  • 病毒感染的防治原则：（一）人工自动免疫：1.灭活疫苗，2.减毒活疫苗，3.亚单位疫苗，4.基因工程疫苗 （二）人工被动疫苗 （三）药物治疗：1.核苷类药物，2.病毒蛋白酶的抑制剂，3.干扰素及其诱生剂
• 病毒的感染与免疫
  • 病毒感染的传播方式:病毒主要通过破损的皮肤、黏膜(眼、呼吸道、消化道或泌尿生殖道)传播，但在特定条件下可直接进入血循环(如输血、机械损伤、昆虫叮咬等)感染机体。多数病毒以一种途径进入宿主机体，但也可见多种途径感染的病毒，例如HIV。目前认为吸入是最常见的病毒感染途径。 病毒感染的传播方式有水平传播和垂直传播两种，水平传播是大多数病毒的传播方式，而通过胎盘或产道将病毒由亲代传播给子代的垂直传播方式也可见于许多病毒，如风疹病毒、巨细胞病毒、HIV及乙型肝炎病毒等。
  • 病毒感染的致病机制
    • 对宿主细胞的致病作用
      • 杀细胞效应:病毒在宿主细胞内复制完毕，可在很短时间内一次释放大量子代病毒，细胞被裂解死亡，此种情况称杀细胞性感染。
      • 稳定状态感染
        • 细胞融合:某些病毒的酶类或感染细胞释放的溶酶体酶，能使感染细胞膜改变，导致感染细胞与邻近的细胞融合。病毒借助于细胞融合，扩散到未受感染的细胞。
        • 细胞表面出现病毒基因编码的抗原:病毒感染的细胞膜上常出现由病毒基因编码的新抗原。
      • 包涵体形成:形成受病毒感染的细胞，用普通光学显微镜可看到有与正常细胞结构和着色不同的圆形或椭圆形斑块，称为包涵体。有的位于胞质内(痘病毒)，有的位于胞核中(疱疹病毒)，或两者都有(麻疹病毒)；有嗜酸性的或嗜碱性的，因病毒种类而异。
      • 细胞凋亡:病毒感染可导致宿主细胞凋亡，这一过程可能促进细胞中病毒释放，但也限制了由病毒“工厂”生产的病毒体数量。
      • 基因整合与细胞转化:某些DNA病毒和反转录病毒在感染中可将基因整合于宿主细胞基因组中，可导致细胞转化，增殖变快，失去细胞间接触抑制。基因整合或细胞转化与肿形成密切相关。
    • 病毒感染的免疫病理作用
      • 抗体介导的免疫病理作用:病毒的包膜蛋白、衣壳蛋白均为良好的抗原，能刺激机体产生相应抗体，抗体与抗原结合可阻止病毒扩散导致病毒被清除。然而感染后许多病毒抗原可出现于宿主细胞表面，与抗体结合后，激活补体，导致宿主细胞破坏，属Ⅱ型超敏反应。 抗体介导损伤的另一机制是抗原抗体复合物引起的Ⅲ型超敏反应。病毒抗原与抗体形成的复合物随血循环沉积导致损伤。慢性病毒性肝炎患者常出现关节症状，与免疫复合物沉积于关节滑膜引起关节炎有关。
      • 细胞介导的免疫病理作用:细胞免疫是宿主清除胞内病毒的重要机制，CTL对靶细胞膜病毒抗原识别后引起的杀伤能终止细胞内病毒复制，对感染后的恢复起关键作用。但细胞免疫也损伤宿主细胞，造成功能紊乱，这可能是病毒致病机制中的一个重要方面，属IV型超敏反应。
      • 免疫抑制作用:某些病毒感染可抑制机体免疫功能，如麻疹病毒、风疹病毒、巨细胞病毒，某些病毒感染甚至使整个免疫系统全部缺陷，例如HIV感染。病毒感染所致的免疫抑制，可激活体内潜伏的病毒或促进某些肿瘤的生长，使疾病复杂化，亦可能成为病毒持续性感染的原因之一。
  • 病毒感染的类型
    • 隐性感染和显性感染
      • 隐性感染:病毒进入机体不引起临床症状
      • 显性感染：:病毒感染后引起临床症状
    • 急性感染：病毒侵入机体后，在细胞内增殖，经数日乃至数周的潜伏期后发病，导致靶细胞损伤和死亡而造成组织器官损伤和功能障碍，出现临床症状。但从潜伏期起，宿主即动员非特异性和特异性免疫机制清除病毒。除死亡病例外，宿主一般能在出现症状后的一段时间内，将病毒清除掉而进入恢复期。其特点为潜伏期短，发病急，病程数日至数周，病后常获得特异性免疫。
    • 持续性感染
      • 潜伏感染：某些病毒在显性或隐性感染后，病毒基因存在细胞内而不复制，但在一定条件下，病毒被激活又开始复制，使疾病复发。在显性感染时，可查到病毒的存在，而在潜伏期查不出病毒。
      • 慢性感染：病毒在显性或隐性感染后未被完全清除，血中可持续检测出病毒，因而可经输血、注射而传播。患者可表现轻微或无临床症状，但常反复发作，迁延不愈。
      • 慢发感染病毒：为慢性发展的进行性加重的病毒感染。病毒感染后有很长的潜伏期，可达数月、数年甚至数十年。在症状出现后呈进行性加重，最终死亡。
      • 急性病毒感染的迟发并发症
  • 抗病毒免疫
    • 固有免疫
      • 干扰素
      • NK细胞
    • 适应免疫
      • 体液免疫
      • 细胞免疫
• 理化因素对病毒的因素
  • 物理因素
    • 温度：大多数病毒耐冷不耐热
    • pH：大多数病毒在PH5-9范围内比较稳定
    • 射线和紫外线：γ射线，X射线和紫外线都能使病毒灭活
  • 化学因素
    • 脂溶剂：病毒的包膜含脂质成分，易被乙醚，氯仿，去氧胆酸盐等脂溶剂溶解
    • 酚类：酚及其衍生物为蛋白质变性剂，可作为病毒的消毒剂
    • 氧化剂，卤素及其化合物：病毒对这些化学物质很敏感