病毒预防与防治综述

病毒的预防与防治综述

一、前言

谈到历史上或现在一直使人类恐慌的天花、鼠疫、埃博拉、流行性感冒、艾滋病、疯牛病等等骇人听闻的疾病，我们都会想到都---病毒---一个让人不寒而栗的名字，总是与疾病和死亡紧密联系在一起。病毒能侵入人体，在寄主细胞内快速繁殖，使寄主细胞破裂死亡，再继续感染其他细胞体，其传染速度快，流行范围广，有些很难在机体内被彻底消灭，这也是某些病毒性疾病的可怕之处。不过，病毒对人类也有有利的一面，比如，现在我们使用的疫苗，是将病原体的毒性降低，注入体内，使人体产生免疫力，以预防疾病。对于病毒，我们只有了解其特性，才能找出治愈那些病毒性疾病，更可以利用这些病毒，比如利用它的专一性，可以将病毒制成杀虫剂既杀死害虫，又不危害环境。后面我将对病毒的一般特性、感染、繁殖和传播做简单介绍，接下来是几个对人类危害重大的典型的病毒性疾病，包括曾经几度在世界暴发的流行性感冒，埃博拉出血热和现在人人谈之色变的艾滋病。然后是病毒对人类有利的一面及未来的发展前景。了解病毒的来源、性状、传染途径和其所引起的症状，这对人类未来能治愈这类疾病提供行之有效的方法是非常重要的。随着社会的进步和科学技术的日益发展，科学家们在更广的领域展开了对病毒的研究，进而发现了病毒与人类不可分割的密切关系。病毒与人类的关系主要体现在医学领域，一方面，病毒给人类带来了各种各样的疾病，严重危害着人类的身体健康；另一方面，病毒也给科学家们提供了丰富的课题，使得他们在研究中不断的进步，推动了医学的发展,从另一个层面上保障了人们的身体健康。病毒种类繁多，与人类的健康与发展密不可分。总之，病毒既会给人类带来灾难，也会给人类造福，但我们相信人类将会战胜病毒，只要我们好好认识它、利用它。

二、正文

（一）病毒的发现

1892年，俄国科学家伊凡诺夫斯基：

除去细菌的滤液→仍能传递烟草花叶病。

1898年，德国科学家Loeffler与Frosch：

口蹄疫病畜的病料通过细菌滤器后→仍能使健康动物发病。

这些病原既不是细菌，也不是原虫，被称为“超显微滤过性病毒”、“滤过性病毒”，最后定名为“病毒”。

1899年，荷兰科学家Beijerinck：许多植物病→病毒。

1915年，Twort发现细菌的病毒；

1917年，d’Herella将细菌的病毒称为“噬菌体”。

20世纪40年代，发现感染昆虫的病毒。

随着科技的发展，相继发现：真菌的病毒、原生动物的病毒、支原体的病毒,以及许多人类和动物的病毒。

（二）病毒的定义

Lwoff（1957）提出，病毒是具有感染的、严格寄生于细胞内的、潜在的治病实体，其只

有一种核酸，只增殖遗传物质，不能生长和进行二分裂并无产生能量的酶系统。

Luria（1959）病毒是遗传物质的单元，在它们进行繁殖的细胞内，能够生物合成专一性的结构，以使它们自己转移到另外的细胞中去。

Luria和darnell （1967）病毒是这样的实体，即它们的基因组是利用细胞的合成机构在活细胞内进行复制的核酸单元，并合成能使病毒基因组转移到其他细胞中去的专一性因子。殷震，刘景华主编的《动物病毒学》（1985）病毒是一种只能在特殊宿主细胞内进行复制的超微生物。

（三）病毒的基本特征

1.病毒只含有1种核酸：DNA或RNA；而其他微生物具有两种核酸。

2.严格的细胞内寄生，缺乏完整的酶系统，无进行独立生长和繁殖的其他机构；

3.没有核糖体和转移RNA（tRNA），也没有合成蛋白质所必需的酶；

4.病毒不经分裂繁殖，而是在宿主细胞内合成大量组分，进行装配而增殖；

5.病毒由于没有细胞壁，也不能进行代谢活动，对因干扰微生物代谢过程而影响微生物结构和功能的抗生素和药物不敏感。

6.极大多数病毒在不同程度上对干扰素敏感。

7.有些病毒的核酸能整合到宿主细胞的DNA中，从而诱发潜伏性感染或肿瘤性疾病。（四）病毒的形态结构

1.病毒的大小与形态

病毒个体微小，测量病毒大小的单位是毫微米（nm），即1/1000微米。在型病毒（如牛痘苗病毒）约200～300nm；中型病毒（如流感病毒）约100nm；小型病毒（如脊髓灰质炎病毒）仅20～30nm.研究病毒大小可用高分辩率电子显微镜，放大几万到几十万倍直接测量；也可用分级过滤法，根据它可通过的超滤膜孔径估计其大小；或用超速离心法，根据病毒大小，形状与沉降速度之间的关系，推算其大小。

一个成熟有感染性的病毒颗粒称“病毒体”（Viron）。电镜观察有五种形态；

（1）.球形（Sphericity）大多数人类和动物病毒为球形，如脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒及腺病毒等。

（2）.丝形（Filament）多见于植物病毒，如烟草花叶病病毒等。人类某些病毒（如流感病毒）有时也可形成丝形。

（3）.弹形（Bullet-shape）形似子弹头，如狂犬病病毒等，其他多为植物病毒

（4）.砖形（Brick-shape）如痘病毒（无花病毒、牛痘苗病毒等）。其实大多数呈卵圆形或“菠萝形”。

（5）.蝌蚪形（Tadpole-shape）由一卵圆形的头及一条细长的尾组成，如噬菌体。

2．病毒的结构与功能

病毒的结构有二种，一是基本结构，为所有病毒所必备；一是辅助结构，为某些病毒所特有。它们各有特殊的生物学功能。

2.1病毒的基本结构

（1）.核酸（Nucleic acid）位于病毒体的中心，由一种类型的核酸构成，含DNA 的称为DNA病毒。含RNA的称为RNA病毒。DNA病毒核酸多为双股（除微小病毒外），RNA 病毒核酶酸多为单股（除呼肠孤病毒外）。

病毒核酸也称基因组（Genome），最大的痘病毒（Poxvirus）含有数百个基因，最小的微小病毒（Parvovirus）仅有3-4个基因。根据核酸构形及极性可分为环状、线状、分节段以及正链、负链等不同类型，对进一步阐明病毒的复制机理和病毒分类有重要意义。核酸蕴藏着病毒遗传信息，若用酚或其他蛋白酶降解剂去除病毒的蛋白质衣壳，提取核酸并转染或导入宿主细胞，可产生与亲代病毒生物学性质一致的子代病毒，从而证实核酸的功能是遗传信息的储藏所，主导病毒的生命活动，形态发生，遗传变异和感染性。

（2）.衣壳（Capsid ）在核酸的外面紧密包绕着一层蛋白质外衣，即病毒的“衣壳”。衣壳是由许多“壳微粒（Capsomere）”按一定几何构型集结而成，壳微米在电镜下可见，是病毒衣壳的形态学亚单位，它由一至数条结构多肽能成。根据壳微粒的排列方式将病毒构形区分为：①立体对称（Cubic symmetry），形成20个等边三角形的面，12个顶和30条棱，具有五、三、二重轴旋转对称性，如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等；②螺旋对称（Helical symmetry），壳微粒沿螺旋形盘红色的核酸呈规则地重复排列，通过中心轴旋转对称，如正粘病毒，副粘病毒及弹状病毒等；③复合对称（Complex symmetry），同时具有或不具有两种对称性的病毒，如痘病毒与噬菌体。

蛋白质衣壳的功能是：①致密稳定的衣壳结构除赋予病毒固有的形状外，还可保护内部核酸免遭外环境（如血流）中核酸酶的破坏；②衣壳蛋白质是病毒基因产物，具有病毒特异的抗原性，可刺激机体产生抗原病毒免疫应答；③具有辅助感染作用，病毒表面特异性受体边连结蛋白与细胞表面相应受体有特殊的亲和力，是病毒选择性吸附宿主细胞并建立感染灶的首要步骤。

病毒的核酸与衣壳组成核衣壳（Nucleocapsid），最简单的病毒就是裸露的核衣壳，如脊髓灰质炎病毒等。有囊膜的病毒核衣壳又称为核心（core）。

2.2病毒的辅助结构

（1）.囊膜（Envelope）某些病毒，如虫媒病毒、人类免疫缺陷病毒、疱疹病毒等，在核衣壳外包绕着一层含脂蛋白的外膜，称为“囊膜”。囊膜中含有双层脂质、多糖和蛋白质，其中蛋白质具有病毒特异性，常与多糖构成糖蛋白糖蛋白亚单位，嵌合在脂质层，表面呈棘状突起，称“剌突（Spike）或囊微粒（Peplomer）”。它们位于病毒体的表面，有高度的抗原性，并能选择性地与宿主细胞受体结合，促使病毒囊膜与宿主细胞膜融合，感染性核衣壳进入胞内而导致感染。囊膜中的脂质与宿主细胞膜或核膜成分相似，证明病毒是以“出芽”方式，从宿主细胞内释放过程中获得了细胞膜或核膜成分。有囊膜病毒对脂溶剂和其他有机溶剂敏感，失去囊膜后便丧失了感染性。

（2）.触须样纤维（Fiber）腺病毒是唯一具有触须样纤维的病毒，腺病毒的触须样纤维是由线状聚合多肽和一球形末端蛋白所组成，位于衣壳的各个顶角。该纤维吸附到敏感细胞上，抑制宿主细胞蛋白质代谢，与致病作用有关。此外，还可凝集某些动物红细胞。

（3）.病毒携带的酶某些病毒核心中带有催化病毒核酸合成的酶，如流感病毒带有RNA的RNA聚合酶，这些病毒在宿主细胞内要靠它们携带的酶合成感染性核酸。

(五)病毒的感染繁殖与传播

病毒的感染、繁殖与传播典型的病毒复制模式可简述于下

1.吸附，即病毒颗粒接触或附着在细胞表面

2.侵入，由细胞膜穿入或融合进入

3.增殖，病毒的核酸整和到宿主细胞的核酸上，并指导其合成病毒特有的核酸和蛋白质

4.成熟，病毒的蛋白质和核酸装配形成完整的病毒个体

5.裂解，当宿主细胞内大量子代病毒产生后，引起宿主细胞破裂释放出子代病毒。（六）、病毒的致病性和机体的免疫性

1.病毒的感染和传播方式——水平传播和垂直传播

水平传播是指病毒在人群的个体之间传播，主要包括：A、呼吸道传播（如流感病毒、腮腺炎病毒等）；B、消化道传播（如甲型肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒等）；C、皮肤接触传播，即通过注射、蚊虫叮咬等方式是病毒侵入机体（如狂犬病病毒、乙型肝炎病毒等）。垂直传播是指病毒通过胎盘、产道或哺乳等方式由母体传染给婴儿，如：肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒、人类免疫缺陷病毒（HIV）等。

2.病毒的致病机制

病毒感染宿主细胞并在细胞内大量增殖时可损害细胞，可产生杀细胞效应、可使宿主细胞膜发生变化、可形成细胞转化、可导致细胞染色体畸变和形成包含体等。

同时，病毒可对宿主免疫应答造成免疫病理损伤，主要体现在：体液免疫的病理作用、细胞免疫的病理作用、抑制免疫系统功能等。

3.机体的抗病毒免疫

机体受病毒感染后，会产生一系列的免疫应答,如：免疫细胞分泌干扰素、体液中产生中和病毒的抗体、产生细胞毒T细胞Tc和迟发型超敏反应T细胞Td致敏淋巴细胞等，起到机体的抗病毒免疫作用。

4.病毒感染的类型——隐性感染和显性感染

隐性感染是指病毒侵入机体后，不产生临床症状，主要是由于机体的免疫性强。

显性感染是指病毒侵入机体后，在宿主细胞内大量繁殖，导致细胞裂解、死亡和损伤，并表现出显著的临床症状。临床上常见的病毒显性感染为急性感染（acute infection），即病毒潜伏期短、发病急、病程短、数日或数周即可康复，如流感、麻疹、腮腺炎等。有些病毒一旦侵入机体便会发生持续性感染(persistent infection)，即病毒可在体内存在

数月、数年或数十年，临床症状可有可无，被感染者称为病毒携带者，并具有感染性。如乙型肝炎病毒（HBV）、人类获得性免疫缺陷病毒（HIV）

（七）人类病毒的防治现状

由于人类病毒种类繁多，下面以新发传染病为例介绍类病毒的防治现状。自20世纪70年代起至90年代的近30多年间，新出现和复出的传染病至少有40种，许多传染病威胁着世界1/2的人口。因防治措施未得到有效实施，一些已经绝迹或正在消除的传染病，如霍乱、疟疾和肺结核病等在世界许多地方死灰复燃。艾滋病、埃博拉出血热等易传染疾病的出现对人类构成新威胁。与此同时，由于病菌逐渐产生抗药性，许多防治传染病的抗生素在失去疗效，几种常用的治疗肺炎的药品因疗效锐减而被淘汰。这种局面之所以令人担忧，还因为新药很少，无法填补失效药物留下的空白。传染病不再仅仅是一个健康问题，而已成为一个社会问题，对世界所产生的后果难以估量，任何一个国家都不是绝对安全的，任何人都不能再对这一威胁熟视无睹。进入2l世纪以来，新发传染病的不断出现给人类带来了新的严重威胁，近30年来全球约出现新发传染病40多种，并以每年新发1种的态势发展，其传播范围广、传播速度快、社会危害影响大，已经成为全球公共卫生中的重点和热点领域。新发传染病(emerging infectious diseases，EID)是相对于过去所认知的旧传染病而言的，是指近30年来，人们新认识或新发现的那些能造成地域性或国际公共卫生问题的传染病。一般将1970年以来发现或认识的人类传染病纳入其中。按照其历史认识过程可以分为三类：①已存在的被认定为非传染病而又被重新定义为传染病，如消化性溃疡、T细胞自血病、手足口病等。②已存在的近代才被认知的传染病，如丙型和戊型病毒性肝炎(HC、HE)、军团菌病、莱姆病等。③以往不存在，新发生的传染病，如甲型

H1N1流感、严重急性呼吸系统综合征(SARS，我国又称之为“传染性非典型肺炎”)、艾滋病(AIDS)等。近30年来新发40多种传染病，中国新发20多种。中国目前传染病的流行形势严峻，表现为一些基本控制的传染病重燃、新传染病不断流入及已存在流行的新传染病未被认知等。目前流行于中国的新发传染病包括：艾滋病、肠出血性大肠埃希菌0157：H7感染、0139霍乱、军团菌病、空肠弯曲菌腹泻、莱姆病、单核细胞李斯特菌引起的食物中毒、小肠结肠炎耶尔森菌感染、汉坦病毒肾综合征出血热、新型肝炎、肺炎衣原体感染、小隐孢子虫感染腹泻、汉赛巴通体感染的猫抓病、禽流感、SARS、甲型HlNl流感等。国外有报道，在中国还没有发现的新发传染病有人类克雅病、埃博拉出血热、立克病毒脑炎、拉沙热、裂谷热、埃立克体感染等。目前社会和环境因素的巨大变化如全球一体化、生态环境改变、人口增长、城市化及人口流动、不良的行为方式等促进了新发传染病的不断出现和扩散；随着科学技术的进步，对新发传染病及病原体的认识和识别能力提高，使新发传染病在全球的不断爆发流行成为可能。

（八）人类病毒病防治的发展方向

人类病毒病未来最有潜力的发展方向是基因治疗，下面以艾滋病为例介绍基因治疗在人类病毒病未来治疗中的无限前景。艾滋病是最严重的感染性疾病。截至2004年，全球感染艾滋病病毒的总人数已高达6 000多万(其中2 000多万已死亡)。特别是非洲地区，艾滋病已成为头号杀手。艾滋病病毒主要破坏人体的免疫系统，由于目前缺乏有效的治疗

方法或特效药物，危害十分严重。发展基因治疗艾滋病的新方法对于艾滋病的预防和治疗都十分重要。目前，艾滋病的基因治疗以对抗病毒感染、干扰病毒反转录、复制、包装，以及杀灭被感染细胞等主要环节来设计，相应的基因治疗策略概述如下(1)由于HIV感染首先需要与免疫细胞表面的受体结合，所以体内转入可溶性的受体分子基因，如CD4、CCR5等，这些基因的表达产物进入血液后，可与HIV结合，从而阻断病毒入侵免疫细胞。(2)通过基因转移使被感染细胞产生各种不同的蛋白质，干扰或阻止HIV在细胞内的复制。如将HIV蛋白的突变基因以及过量的HIV顺式序列转入被病毒感染的细胞内，这些基因的表达产物可与病毒的蛋白及顺式序列竞争，从而干扰病毒的正常复制过程。(3)将自杀基因转入细胞中，当细胞没有HIV感染时，自杀基因并不起作用。当细胞遭受或已经遭受HIV 感染时，HIV转录出来的特异蛋白便可以诱导自杀基因表达，从而特异性地杀伤感染了HIV 的细胞，但对正常的细胞没有伤害作用。(4)HIV感染人体时免疫系统会产生特异的针对HIV的淋巴细胞。从艾滋病毒携带者抽取血液，克隆培养HIV特异的CD8+细胞毒性淋巴细胞，再将这些细胞输回体内，它们能特异识别HIV病毒蛋白，释放淋巴毒素，清除HIV感染的细胞。(5)针对HIV生活周期中重要的基因，合成相应的反义基因，抑制这些基因的表达，或合成核酶基因特异性地降解HIV表达的RNA。如反转录酶在HIV生活周期中起重要作用，而人体本身不表达这种酶，所以针对反转录酶基因合成相应的反义基因或将相应的核酶基因转入体内，可阻断反转录酶基因的表达，从而抑制HIV在细胞染色体上的整合。艾滋病基因治疗已经取得一定的进展，目前能够在体外有效抑制HIV的复制。但还有许多问题没有解决，如有效的、可调控的靶向基因转移系统，合适的动物模型等。要想在艾滋病基因治疗方面取得根本性的进展，还依赖于人类对HIV的致病机制的深入了解。虽然迄今为止还没有一个艾滋病患者因采用基因疗法而治愈，但作为一项新技术，尤其是出现还不到10新疗法，相信它一定能在未来产生强有力的治疗作用。

总之，经过十几年的努力，基因治疗已经有了较多的积累，也取得了较大的发展，在疑难疾病的治疗方面已显示出巨大的潜力，更重要的是在某些疾病如单基因遗传病的治疗方面是其他任何方法无法取代的。特别是人类基因组计划及功能基因组学的进展，为基因治疗提供了进一步发展的契机。如果切实加强基因治疗的基础理论研究，基因治疗必将会有重大进步。基因治疗的进步和发展必将推动医学、生物技术，甚至制药工业的相互交融和发展，不仅有助于提高我国的医疗水平和全民的健康水平，而且将促进我国生物高科技产业的建设和发展。

三、小结

病毒虽小，但对人类的影响却是非常显著的，1918 年西班牙流感大流行，波及世界许多地区，使全球1／4 人口感染，夺走了近2000 万人的生命；1976 年在非洲扎伊尔发生的埃博拉Ebola病毒大流行，死亡率高达80％～90％；1988 年上海甲型肝炎病毒大流行，感染人数达30 万，造成了巨大的损失。2003 年春突发的SARS 病，给人类健康及生活带来极大的影响，去年暴发的大规模禽流感……病毒或许带给人类更多的是痛苦的记忆，可以说每隔一对时间便有新品种的病毒产生，人类与病毒之间的生存对抗仍将持续下去，而疫苗的制备与改良往往难以赶上病毒基因重组的速度，使得该类疾病难以防治。但是人类是否反省过自身，越来越发达的工业文明破坏了自然环境，人类一直以自我为中

心，发展自己的文明，2003 年的SARS 病毒，又何尝不是人类自食其果。唯有我们改变这种以自我为中心的想法，对环境多付出点心力，注重生态的平衡和环境的保护，人这个物种才不会如昙花一现，刹那间便从地球舞台上消失了

四、参考文献

1.殷震，刘景华主编，动物病毒学，北京：科学出版社，1985，3~4.

2.高尚荫，20世纪病毒概念的发展，病毒学杂志，1986，1（1）：1～7.

3.陆承平，兽医微生物学（第三版）北京：中国农业出版社，2001，424～435.

4.殷震，刘景华主编，动物病毒学（第二版），北京：科学出版社，1997，185～202