流感病毒课件
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流感病毒及SARS病毒感染 及其致病性研究
Influenza/ SARS-CoV Virus Infection and Its Pathogenesis
1
流感病毒
(1)如何扩增流感病毒？有哪些实验室检测手段？ (2)什么是流感病毒的vRNA,mRNA,cRNA ？ (3)临床有哪些特异性抗流感病毒的药物？它们的 作用机理是什么？ (4)为什么流感病毒在细胞培养中传代后会丧失感 染性？如何克服
5
An Emergency Hospital for Influenza Patients
6
流感病毒简介
Influenza Virus
有包膜的单链负义RNA 病毒
正黏病毒科 直径80～120nm ，呈球
形或丝状 分A、B、C（甲、乙、丙）
三型
7
流感病毒的分类
根据NP抗原性，将流感病毒分为A、B、C(甲、乙、 丙）三型,三型病毒具有相似的生化和生物学特征 。
muscle aches
Stomach symptoms, such as nausea, vomiting, and diarrhea, also can occur but are more common in children than adults
33
病理
人体通过呼吸吸入病毒颗粒 病毒通过HA进入呼吸系统的表皮细胞 由于病毒导致细胞死亡，产生了炎症反应，咳嗽进一步加速了病
H2N2: The "Asian" flu that caused a pandemic from 1957 to 1958 H3N2: The "Hong Kong" flu, which caused the world's most recent
pand西班牙流感病毒 死亡人数估计2000 ~ 5000万人
M1抗原性稳定，也具有型 特异性。
13
流感病毒的结构
外层为病毒包膜，是 包裹在基质蛋白之外 的一层磷脂双分子层 膜，其上具有两种不 同糖蛋白构成的辐射 状突起，即血凝素 （hemagglutinin，HA） 和神经氨酸酶 (neuraminidase，NA)
14
流感病毒的结构
血凝素 (HA)呈柱状，能与 人、鸟、猪豚鼠等动物红细 胞表面的受体相结合引起凝
3
Influenza pandemic in history
H1N1: The "Spanish" flu that killed 50 million people worldwide from 1918 to 1919 (scientists identified its proteins long after the pandemic was over)
20
Influenza A viral genome
NS1,NS2 检测目标?
21
流感病毒的感染及复制过程
❖ 吸附 ❖ 侵入 ❖ 脱壳 ❖ 表达、复制及装配 ❖ 成熟及释放
22
流感病毒的感染及复制过程
23
流感病毒的吸附 -HA
❖血凝素 (HA)呈柱状，血凝素蛋白 经过宿主细胞的蛋白酶水解后分 为重链HA1和轻链HA2两部分， HA1可以与宿主细胞膜上的唾液酸 受体相结合，HA2则可以协助病毒 包膜与宿主细胞膜相互融合。血 凝素在病毒导入宿主细胞的过程 中扮演了重要角色。血凝素具有 免疫原性，抗血凝素抗体可以中 和流感病毒。
（量变），称为抗原漂移 （antigenic drift）。 大的抗原变异出现的亚型 （质变）即称抗原转变 （antigenic shift），其为H和 （或）N都发生了大的变异， 由此而产生新的亚型，可引 起世界性大流行。
16
流感病毒的抗原性变异
HA：15种亚型变异。NA：9种亚型变异。 如：H1N1，H3N2，H5N1
核苷酸高度保守，且5’端与3’端反向互补结构。 ❖共编码10种蛋白质，其中8种（PB1、PB2、PA、
HA、NA、NP、M1、M2）为结构蛋白，2种 （NS1、NS2）为非结构蛋白。
18
流感病毒的基因组
19
流感病毒的基因组
❖ RNA1～3 编码PB2、PB1和PA蛋白。 ❖ RNA4 编码HA蛋白。 ❖ RNA5 编码NP蛋白。 ❖ RNA6 编码NA蛋白。 ❖ RNA7 编码M1，M2蛋白。 ❖ RNA8 编码NS1，NS2蛋白
• Flu viruses spread mainly from person to person through coughing or sneezing of people with influenza. Sometimes people may become infected by touching something with flu viruses on it and then touching their mouth or nose.
A型流感病毒常以流行形式出现，能引起世界性流感大 流行，它在动物中广泛分布，并也能在动物中引起流感 流行和造成大量动物死亡。
B型流感病毒常常引起局部爆发，不引起世界性流感大 流行，至今尚未找到它存在于人之外其它动物中的确凿 证据。
C型流感病毒主要以散在形式出现，主要侵袭婴幼儿， 一般不引起流行，猪也是它天然宿主之一。
The live, attenuated influenza virus (LAIV) vaccine
抗流感病毒药物
NA抑制剂 达菲
29
有关流感病毒的释放问题
(1)子代病毒包膜上的的HA分子是否会与宿主细胞表 面的唾液酸分子结合，从而病毒无法释放？
(2)子代病毒是否会因囊膜上既有HA分子又有唾液 酸分子而彼此吸附形成聚集？
病毒包膜上的NA分子可水解去处细胞膜表面的唾 液酸残基，促使完整的病毒颗粒从细胞释放。
36
流感病毒的传播
患者一个激烈的咳嗽反射能 将含有病毒的微液滴以每小 时约100英里的速度排出，且 每个微液滴中含有上百万个 病毒颗粒，而启动一个个体 的感染仅仅需要几个或几十 个病毒颗粒。这就导致了流 感病毒可快速高效地传播。
37
流感的预防措施
自我保护 保持良好的个人及环境卫生。 勤洗手，使用肥皂或洗手液并用流动水洗手，不用污浊的
抗流感病毒药物
M2抑制剂 金刚烷胺
26
流感病毒的表达、复制及装配
• 病毒蛋白的合成，NP、P 蛋白和NS1在感染后数小 时即生成，其它蛋白如 HA、NA、M1、M2和 NS2合成较晚。病毒蛋白 合成时间的控制可能受 到病毒mRNA向核外运输 的调节，并可能与病毒 蛋白NS1的功能有关。
27
流感病毒的成熟及释放
8
Influenza Virus infection in MDCK cells 狗肾细胞
9
What Is Influenza Virus Like?
10
NP 核蛋白 PA 聚合酶 8RNAs PB1聚合酶 PB2 聚合酶
M1 基质蛋白 M2 基质蛋白
HA 血凝素 NA 神经氨酸酶
NS1 非结构蛋白 NS2 非结构蛋白
毛巾擦手。双手接触呼吸道分泌物后（如打喷嚏后）应立 即洗手。 打喷嚏或咳嗽时应用手帕或纸巾掩住口鼻，避免飞沫污染 他人。流感患者在家或外出时佩戴口罩，以免传染他人。 均衡饮食、适量运动、充足休息，避免过度疲劳。 每天开窗通风数次（冬天要避免穿堂风），保持室内空气 新鲜。 在流感高发期，尽量不到人多拥挤、空气污浊的场所；不 得已必须去时，最好戴口罩。
• 病毒成熟前，各种病毒 成份已结合在细胞表面， 最后通过出芽的方式， 使局部的细胞膜向外隆 起，包围住结合在细胞 膜上的核衣壳，成为新 合成的有感染力的病毒。
28
流感病毒的成熟及释放 -NA
神经氨酸酶 (NA)是一个呈蘑菇 状的四聚体糖蛋白，具有水解 唾液酸的活性，当成熟的流感 病毒经出芽的方式脱离宿主细 胞之后，病毒表面的血凝素会 经由唾液酸与宿主细胞膜保持 联系，需要由神经氨酸酶将唾 液酸水解，切断病毒与宿主细 胞的最后联系。因此神经氨酸 酶也成为流感治疗药物的一个 作用靶点
2
流感病毒流行历史与现状
希波拉底(古希腊医生，被誉为医学之父)记载的流感疫情最早始 于公元前412年。
1933年英国人威尔逊·史密斯（Wilson Smith）第一次分离出人流 感病毒。
流感病毒每隔一定的时间就会在世界不同地区发生。 自1997-至今，在亚洲及全世界暴发H5N1血清亚型的高致病禽
流感
毒的传播 由于dsRNA的出现触发了干扰素的生成，更多流感的症状 (打喷嚏，
热病，冷颤，肌肉酸疼，头疼，疲劳)产生 因为流感对呼吸系统的伤害，更多严重的疾病(如肺炎)并发。
Normal mucosa
3 DAYS pi
7 DAYS pi 34
逃逸免疫系统杀伤的机制
产生NS1蛋白，抑制PKR激活。 NS1蛋白与双链RNA结合，防止双链RNA激活PKR*。
24
流感病毒的侵入
病毒吸附至宿主细胞 表面后，其包膜可通过 与宿主细胞质膜融合形 成内吞体，并通过受体 介导的胞吞作用进入细 胞内。
25
流感病毒的脱壳 –M2(离子通道)
流感病毒通过受体介导的 内吞作用进入细胞，形成内 吞体（Endosome）。此时， M2被激活并打开离子通道， H+进入病毒使PH降低，酸 化引起HA构象变化，介导 病毒囊膜与内吞体膜融合。 同时，病毒颗粒内也发生酸 化，导致病毒核衣壳与基质 蛋白M1之间解离，vRNPs释 放
血，故而被称作血凝素。是
病毒吸咐于敏感细胞表面的
工具。NA（右下）则能水 解蛋白，水解细胞表面受 体特异性糖蛋白唾液酸受 体，是病毒复制完成后脱离 细胞表面的工具。
15
流感病毒的抗原性变异
HA和NA均有变异特性，故只有株特异的抗原性，其抗体具有保护 作用。 流感病毒的抗原性变异就是指HA和NA抗原结构的改变， 主要是HA。 在亚型内部经常发生小变异
内层 中层 外层 不存在病毒粒子中
11
流感病毒的结构
由三层构成 内层为病毒核衣壳，含
核蛋白（NP）、P蛋白和 RNA。 NP是可溶性抗原，具有型
特异性，抗原性稳定。P蛋 白（PB1、PB2、PA）是病 毒RNA聚合酶亚单位。
12
流感病毒的结构
中层为基质蛋白，它构成了 病毒的外壳骨架。实际上骨 架中除了基质蛋白 (M1)之外 还有膜蛋白 (M2)。基质蛋白 与病毒最外层的包膜紧密结 合起到保护病毒核心和维系 病毒空间结构的作用。
A型流感病毒的抗原变异较快，2～3年可发生一 次。
B型流感病毒的抗原变异很慢，未划分成亚型转 变。
C型流感病毒尚未发现抗原变异。
17
流感病毒的基因组
❖8个独立的RNA片段（A型、B型）或7个独立的 RNA片段（C型）
❖核酸总长度为约13.6 kb ❖所有RNA片段5’末端的13个核苷酸及3’末端的12个
38
流感的预防措施
疫苗接种
流感疫苗接种是世界公认的预防流感的有 效方法。实践证明，免疫预防是减少流感危 害的一种重要措施和手段，对高危人群、易 感人群接种流感疫苗是预防流感的有效方法。
39
The inactivated vaccine 灭活疫苗
Short lived protective; Usually given in the fall so that protection is high in December/January; Only certain formulations of the vaccine are FDA certified for young children
30
反向遗传技术12 plasmids
system
31
反向遗传技术-8 plasmids system
32
Symptoms of Influenza
fever (usually high) headache extreme tiredness dry cough sore throat
runny or stuffy nose
*流感病毒的双链RNA可诱导细胞产生干扰素（INF），INF结合至细胞相应 受体，使细胞产生大量蛋白激酶即PKR，PKR可磷酸化真核细胞翻译起始所 必需的eIF2α蛋白，从而关闭细胞蛋白合成，使病毒无法合成蛋白而死亡。
包膜上抗原蛋白突变，逃避体液免疫。
35
How Is the Flu Spread?
Influenza/ SARS-CoV Virus Infection and Its Pathogenesis
1
流感病毒
(1)如何扩增流感病毒？有哪些实验室检测手段？ (2)什么是流感病毒的vRNA,mRNA,cRNA ？ (3)临床有哪些特异性抗流感病毒的药物？它们的 作用机理是什么？ (4)为什么流感病毒在细胞培养中传代后会丧失感 染性？如何克服
5
An Emergency Hospital for Influenza Patients
6
流感病毒简介
Influenza Virus
有包膜的单链负义RNA 病毒
正黏病毒科 直径80～120nm ，呈球
形或丝状 分A、B、C（甲、乙、丙）
三型
7
流感病毒的分类
根据NP抗原性，将流感病毒分为A、B、C(甲、乙、 丙）三型,三型病毒具有相似的生化和生物学特征 。
muscle aches
Stomach symptoms, such as nausea, vomiting, and diarrhea, also can occur but are more common in children than adults
33
病理
人体通过呼吸吸入病毒颗粒 病毒通过HA进入呼吸系统的表皮细胞 由于病毒导致细胞死亡，产生了炎症反应，咳嗽进一步加速了病
H2N2: The "Asian" flu that caused a pandemic from 1957 to 1958 H3N2: The "Hong Kong" flu, which caused the world's most recent
pand西班牙流感病毒 死亡人数估计2000 ~ 5000万人
M1抗原性稳定，也具有型 特异性。
13
流感病毒的结构
外层为病毒包膜，是 包裹在基质蛋白之外 的一层磷脂双分子层 膜，其上具有两种不 同糖蛋白构成的辐射 状突起，即血凝素 （hemagglutinin，HA） 和神经氨酸酶 (neuraminidase，NA)
14
流感病毒的结构
血凝素 (HA)呈柱状，能与 人、鸟、猪豚鼠等动物红细 胞表面的受体相结合引起凝
3
Influenza pandemic in history
H1N1: The "Spanish" flu that killed 50 million people worldwide from 1918 to 1919 (scientists identified its proteins long after the pandemic was over)
20
Influenza A viral genome
NS1,NS2 检测目标?
21
流感病毒的感染及复制过程
❖ 吸附 ❖ 侵入 ❖ 脱壳 ❖ 表达、复制及装配 ❖ 成熟及释放
22
流感病毒的感染及复制过程
23
流感病毒的吸附 -HA
❖血凝素 (HA)呈柱状，血凝素蛋白 经过宿主细胞的蛋白酶水解后分 为重链HA1和轻链HA2两部分， HA1可以与宿主细胞膜上的唾液酸 受体相结合，HA2则可以协助病毒 包膜与宿主细胞膜相互融合。血 凝素在病毒导入宿主细胞的过程 中扮演了重要角色。血凝素具有 免疫原性，抗血凝素抗体可以中 和流感病毒。
（量变），称为抗原漂移 （antigenic drift）。 大的抗原变异出现的亚型 （质变）即称抗原转变 （antigenic shift），其为H和 （或）N都发生了大的变异， 由此而产生新的亚型，可引 起世界性大流行。
16
流感病毒的抗原性变异
HA：15种亚型变异。NA：9种亚型变异。 如：H1N1，H3N2，H5N1
核苷酸高度保守，且5’端与3’端反向互补结构。 ❖共编码10种蛋白质，其中8种（PB1、PB2、PA、
HA、NA、NP、M1、M2）为结构蛋白，2种 （NS1、NS2）为非结构蛋白。
18
流感病毒的基因组
19
流感病毒的基因组
❖ RNA1～3 编码PB2、PB1和PA蛋白。 ❖ RNA4 编码HA蛋白。 ❖ RNA5 编码NP蛋白。 ❖ RNA6 编码NA蛋白。 ❖ RNA7 编码M1，M2蛋白。 ❖ RNA8 编码NS1，NS2蛋白
• Flu viruses spread mainly from person to person through coughing or sneezing of people with influenza. Sometimes people may become infected by touching something with flu viruses on it and then touching their mouth or nose.
A型流感病毒常以流行形式出现，能引起世界性流感大 流行，它在动物中广泛分布，并也能在动物中引起流感 流行和造成大量动物死亡。
B型流感病毒常常引起局部爆发，不引起世界性流感大 流行，至今尚未找到它存在于人之外其它动物中的确凿 证据。
C型流感病毒主要以散在形式出现，主要侵袭婴幼儿， 一般不引起流行，猪也是它天然宿主之一。
The live, attenuated influenza virus (LAIV) vaccine
抗流感病毒药物
NA抑制剂 达菲
29
有关流感病毒的释放问题
(1)子代病毒包膜上的的HA分子是否会与宿主细胞表 面的唾液酸分子结合，从而病毒无法释放？
(2)子代病毒是否会因囊膜上既有HA分子又有唾液 酸分子而彼此吸附形成聚集？
病毒包膜上的NA分子可水解去处细胞膜表面的唾 液酸残基，促使完整的病毒颗粒从细胞释放。
36
流感病毒的传播
患者一个激烈的咳嗽反射能 将含有病毒的微液滴以每小 时约100英里的速度排出，且 每个微液滴中含有上百万个 病毒颗粒，而启动一个个体 的感染仅仅需要几个或几十 个病毒颗粒。这就导致了流 感病毒可快速高效地传播。
37
流感的预防措施
自我保护 保持良好的个人及环境卫生。 勤洗手，使用肥皂或洗手液并用流动水洗手，不用污浊的
抗流感病毒药物
M2抑制剂 金刚烷胺
26
流感病毒的表达、复制及装配
• 病毒蛋白的合成，NP、P 蛋白和NS1在感染后数小 时即生成，其它蛋白如 HA、NA、M1、M2和 NS2合成较晚。病毒蛋白 合成时间的控制可能受 到病毒mRNA向核外运输 的调节，并可能与病毒 蛋白NS1的功能有关。
27
流感病毒的成熟及释放
8
Influenza Virus infection in MDCK cells 狗肾细胞
9
What Is Influenza Virus Like?
10
NP 核蛋白 PA 聚合酶 8RNAs PB1聚合酶 PB2 聚合酶
M1 基质蛋白 M2 基质蛋白
HA 血凝素 NA 神经氨酸酶
NS1 非结构蛋白 NS2 非结构蛋白
毛巾擦手。双手接触呼吸道分泌物后（如打喷嚏后）应立 即洗手。 打喷嚏或咳嗽时应用手帕或纸巾掩住口鼻，避免飞沫污染 他人。流感患者在家或外出时佩戴口罩，以免传染他人。 均衡饮食、适量运动、充足休息，避免过度疲劳。 每天开窗通风数次（冬天要避免穿堂风），保持室内空气 新鲜。 在流感高发期，尽量不到人多拥挤、空气污浊的场所；不 得已必须去时，最好戴口罩。
• 病毒成熟前，各种病毒 成份已结合在细胞表面， 最后通过出芽的方式， 使局部的细胞膜向外隆 起，包围住结合在细胞 膜上的核衣壳，成为新 合成的有感染力的病毒。
28
流感病毒的成熟及释放 -NA
神经氨酸酶 (NA)是一个呈蘑菇 状的四聚体糖蛋白，具有水解 唾液酸的活性，当成熟的流感 病毒经出芽的方式脱离宿主细 胞之后，病毒表面的血凝素会 经由唾液酸与宿主细胞膜保持 联系，需要由神经氨酸酶将唾 液酸水解，切断病毒与宿主细 胞的最后联系。因此神经氨酸 酶也成为流感治疗药物的一个 作用靶点
2
流感病毒流行历史与现状
希波拉底(古希腊医生，被誉为医学之父)记载的流感疫情最早始 于公元前412年。
1933年英国人威尔逊·史密斯（Wilson Smith）第一次分离出人流 感病毒。
流感病毒每隔一定的时间就会在世界不同地区发生。 自1997-至今，在亚洲及全世界暴发H5N1血清亚型的高致病禽
流感
毒的传播 由于dsRNA的出现触发了干扰素的生成，更多流感的症状 (打喷嚏，
热病，冷颤，肌肉酸疼，头疼，疲劳)产生 因为流感对呼吸系统的伤害，更多严重的疾病(如肺炎)并发。
Normal mucosa
3 DAYS pi
7 DAYS pi 34
逃逸免疫系统杀伤的机制
产生NS1蛋白，抑制PKR激活。 NS1蛋白与双链RNA结合，防止双链RNA激活PKR*。
24
流感病毒的侵入
病毒吸附至宿主细胞 表面后，其包膜可通过 与宿主细胞质膜融合形 成内吞体，并通过受体 介导的胞吞作用进入细 胞内。
25
流感病毒的脱壳 –M2(离子通道)
流感病毒通过受体介导的 内吞作用进入细胞，形成内 吞体（Endosome）。此时， M2被激活并打开离子通道， H+进入病毒使PH降低，酸 化引起HA构象变化，介导 病毒囊膜与内吞体膜融合。 同时，病毒颗粒内也发生酸 化，导致病毒核衣壳与基质 蛋白M1之间解离，vRNPs释 放
血，故而被称作血凝素。是
病毒吸咐于敏感细胞表面的
工具。NA（右下）则能水 解蛋白，水解细胞表面受 体特异性糖蛋白唾液酸受 体，是病毒复制完成后脱离 细胞表面的工具。
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流感病毒的抗原性变异
HA和NA均有变异特性，故只有株特异的抗原性，其抗体具有保护 作用。 流感病毒的抗原性变异就是指HA和NA抗原结构的改变， 主要是HA。 在亚型内部经常发生小变异
内层 中层 外层 不存在病毒粒子中
11
流感病毒的结构
由三层构成 内层为病毒核衣壳，含
核蛋白（NP）、P蛋白和 RNA。 NP是可溶性抗原，具有型
特异性，抗原性稳定。P蛋 白（PB1、PB2、PA）是病 毒RNA聚合酶亚单位。
12
流感病毒的结构
中层为基质蛋白，它构成了 病毒的外壳骨架。实际上骨 架中除了基质蛋白 (M1)之外 还有膜蛋白 (M2)。基质蛋白 与病毒最外层的包膜紧密结 合起到保护病毒核心和维系 病毒空间结构的作用。
A型流感病毒的抗原变异较快，2～3年可发生一 次。
B型流感病毒的抗原变异很慢，未划分成亚型转 变。
C型流感病毒尚未发现抗原变异。
17
流感病毒的基因组
❖8个独立的RNA片段（A型、B型）或7个独立的 RNA片段（C型）
❖核酸总长度为约13.6 kb ❖所有RNA片段5’末端的13个核苷酸及3’末端的12个
38
流感的预防措施
疫苗接种
流感疫苗接种是世界公认的预防流感的有 效方法。实践证明，免疫预防是减少流感危 害的一种重要措施和手段，对高危人群、易 感人群接种流感疫苗是预防流感的有效方法。
39
The inactivated vaccine 灭活疫苗
Short lived protective; Usually given in the fall so that protection is high in December/January; Only certain formulations of the vaccine are FDA certified for young children
30
反向遗传技术12 plasmids
system
31
反向遗传技术-8 plasmids system
32
Symptoms of Influenza
fever (usually high) headache extreme tiredness dry cough sore throat
runny or stuffy nose
*流感病毒的双链RNA可诱导细胞产生干扰素（INF），INF结合至细胞相应 受体，使细胞产生大量蛋白激酶即PKR，PKR可磷酸化真核细胞翻译起始所 必需的eIF2α蛋白，从而关闭细胞蛋白合成，使病毒无法合成蛋白而死亡。
包膜上抗原蛋白突变，逃避体液免疫。
35
How Is the Flu Spread?