医学微生物学课件-呼吸道病毒
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第26章
呼吸道感染病毒
Viruses Associated With Respiratory Infections
讲授 戴 橄
呼吸道感染病毒:
以呼吸道为传播途经，侵犯呼吸道粘 膜上皮细胞，引起呼吸道局部感染或呼吸 道以外组织、器官病变的一类病毒。
主要呼吸道病毒及其所致疾病
科
正粘病毒科 副粘病毒科
HA NA
M1 M2 1 2 34 5 6 7 8
segmented -ssRNA
(negative sense, 8 or 7 segments)
viral core
PB2 PB1
RNA-dependent RNA polymerase
PA
RNA
NP
RNPi.e. nucleocapsid
Hemagglutinin HA (血凝素)
Elicit protective neutralizing Ab
Hemagglutinin Structure
HA1 HA2
Host Cell Surface Sialic Acid
唾液酸 (N-乙酰神经氨酸)
Hemagglutinin HA (血凝素)
Trimer protein (HA0→HA1+HA2) HA1: attachment HA2: fusion
在皮肤或物体表面至少可存活3小时。
二、致病性及免疫性
1. 传染源： 患者
隐性感染者 被感染的动物
2. 传播途径：
呼吸道: 飞沫(气溶胶) 间接接触: 共用毛巾、手帕
3. 致病过程
Antibody
T-cell responses
Interferon induction
Future protection
Trimer protein (HA0→HA1+HA2) HA1: attachment HA2: fusion
Functions
Agglutinate erythrocytes (human, chicken, guinea pig)
Bind to sialic acid on epithelial cell surface receptors
Influenza Neuraminidase Function
Erik De Clercq, 2006 .
Galactose
SA-α-2,3-Gal
Li and Wang, 2006.
sialic acid
Influenza Neuraminidase Function
-NAI
+NAI
Gubareva, 2004.
腺病毒
普通感冒、急性上呼吸道感染 严重急性呼吸综合征（SARS） 小儿肺炎
第1节 流行性感冒病毒 Influenza virus
流行性感冒病毒简称流感病毒，是流感的病原体。 甲(A): 抗原性易发生变异，可引起世界性大流行； 乙(B): 对人类致病性较低，可引起局部小流行； 丙(C): 只引起轻微的上呼吸道感染， 很少造成流行。
始于墨西哥
213个国家受影响 1.77万人死亡
1918 “Spanish” flu
1918流感大流行期间，美国堪萨斯州一家军队医院的 临时病房中躺满了病人 。
1918流感大流行期间，美国西雅图的警察统一佩戴红 十字会发放的口罩。
1918流感大 流行期间， 美国西雅图 公交车的售 票员不允许 没有佩戴口 罩的人乘车
核蛋白(NP)：Ag性稳定
具型特异性
核糖核蛋白
ribonucleoprotein
( RNP)
RNA多聚酶：PA、PB1、PB2
内层: M1—结构成分，与病毒包装、
出芽与形态有关
MP
包
抗原性稳定
膜
脂质双层: M2—离子通道型 具型特异性
嵌膜蛋白，参与病毒复制。是
金刚烷胺和甲基金刚烷胺的靶。
外层 仅见于甲型
Neuraminidase, NA (神经氨酸酶）
Tetramer protein a sialidase唾液酸酶: cleaves the sialic acid on glycoprotein, including the cell receptor.
Functions: Facilitates release of viral particles from infected cells Prevent self-aggregation of viruses NA Ab can prevent release of progeny virus
波及155个国家, 死亡约100万人 许多国家受影响
始于墨西哥
213个国家受影响 1.77万人死亡
一、生物学特性
1. 大小与形态
球形 （80~120nm）
丝状/杆状 （4000nm）
2. 结构：由核衣壳与包膜组成, 螺旋对称
核 酸：分节段的 –ssRNA
核
甲、乙型: 8个节段 丙型: 7个节段
衣 壳
Influenza Nomenclature
抗原变异：
抗原漂移（Antigenic drift） 抗原转变（Antigenic shift）
Ag漂移： 变异幅度小，系量变 亚型内变异
antigenic drift
中小型流行（HA或NA点突变）
Ag转变： 变异幅度大，系质变 新亚型
antigenic shift
大流行（基因重配）
H3N2
H3N2
ANTIGENIC DRIFT (Due to mutation)
• HA and NA accumulate mutation • immune response no longer protects fully • sporadic outbreaks, limited epidemics • occurs with influenza A, B and C viruses
水解细胞膜上表面受体的唾液 酸，促进病毒释放； 裂解细胞和粘液分子中的唾液 酸，阻止病毒自凝，使病毒易 于扩散。
抗原性
抗原性易变异
分亚型的依据
相应Ab为中和抗体（又称血 凝抑制性Ab)
抗原性易变异
分亚型的依据
相应Ab影响酶的活性（非中 和抗体）
3. 分型、命名与变异：
甲（A）型： Ag易变异 ， 分亚型
甲型流感病毒引起的流感大流行
1918～1919年
（西班牙流感 ）
1957～1958年
（亚洲流感 ）
1968～ 1969年
（香港流感 ）
1977年
（俄罗斯流感 ）
2009年
（H1N1流感）
始于美国
死亡约4000~5000万人
始于贵州
死亡约200万人
始于香港 始于东北
波及155个国家, 死亡约100万人 许多国家受影响
披膜病毒科 小RNA病毒科 冠状病毒科
腺病毒科
种
引起的主要疾病
流感病毒(甲、乙、丙型) 流感
副流感病毒(1~5型)
普通感冒、支气管炎等
呼吸道合胞病毒
婴儿支气管炎、支气管肺炎
麻疹病毒
麻疹
腮腺炎病毒 风疹病毒
流行性腮腺炎 风疹、先天性风疹综合征
鼻病毒
急性上呼吸道感染、普通感冒
普通冠状病毒（229E和 OC43） SARS冠状病毒
流感大流行期间，美国纽约一名戴着口罩的打字员。
甲型流感病毒引起的流感大流行
1918～1919年
（西班牙流感 ）
1957～1958年
（亚洲流感 ）
1968～ 1969年
（香港流感 ）
1977年
（俄罗斯流感 ）
2009年
（H1N1流感）
始于美国
死亡约4000~5000万人
始于贵州
死亡约200万人
始于香港 始于东北
甲型流感病毒引起的抗原转变
亚型名称
流行年代
代表病毒株
Hsw1N1
H1N1(亚甲型) H2N2(亚洲甲型) H3N2(香港甲型) H1N1(新甲型)
1918~1919 1946~1957 1957~1968 1968~1977 1977~
猪流感病毒(H1N1) A/FM/1/47(H1N1) A/singpaore/1/57(H2N2) A/Hongkong/1/68(H3N2) A/USSR/90/77(H1N1)
Drug target: zanamivir扎那米韦, oseltamivir奥塞米韦
血凝素（HA） 神经氨酸酶（NA）
成分
糖蛋白，占病毒蛋白25% 糖蛋白，占病毒蛋白5%
结构
柱状三聚体
蘑菇状四聚体
生物学活性
与多种动物的RBC表面受体 结合引起RBC凝集； 与宿主细胞表面受体结合， 介导病毒的吸附与穿入。
Functions
Agglutinate erythrocytes (human, chicken, guinea pig)
Bind to sialic acid on epithelial cell surface receptors
Elicit protective neutralizing Ab
Influenza syndrome
CNS, muscle involvement
NORMAL TRACHEAL MUCOSA
3 DAYS POST-INFECTION
Lycke and Norrby Textbook of Medical Virology 1983
7 DAYS POST-INFECTION
Drug target: zanamivir扎那米韦, oseltamivir奥塞米韦
Influenza Neuraminidase Structure
Four active sites per tetramer
Heavily glycosylated
DeLano, The PyMOL Molecular Graphics System, 2002. Colman,1994.
NP
乙（B）型： 可发生Ag变异, 不分亚型
MP
丙（C）型 ：可发生Ag变异, 不分亚型
HA
甲 型
NA
亚型（人类：H1、H2、 H3 禽类：H1~H16）
亚型（人类：N1、N2 禽类：N1~N9）
高致病性禽流感可感染人 如：H5N1, H7N2, H7N7, H9N2
命名：
1980年WHO公布的命名法: 型别/宿主（人则省）/分离地点/病毒株序 号/分离年代（HA与NA亚型号）
甲型流感病毒容易发生亚型变异的可能机制： ①基因组分8个节段—— 基因重配 ②人和禽流感病毒对动物宿主的混合感染
4. 培养特性：
细胞培养: 人羊膜、猴（狗）肾、鸡胚细胞
CPE(-)
鉴定： IFA或HAd
鸡胚培养: 羊膜腔、尿囊腔
鉴定：血凝试验
5. 抵抗力：较弱
不耐热，56℃ 30min即可使病毒灭活。 病毒对干燥、日光、紫外线以及乙醚、甲醛 等化学药物敏感。
刺突
血凝素（hemagglutinin,HA) 神经氨酸酶(neuraminidase,NA)
易变异 分亚型
NA由第6个节段编码，丙型缺 第6个节段，故无NA。
Structure of influenza virus
Viral envelope
matrix protein lipid bilayer
Aerosol inoculation of virus
Replication in respir mucosasecreting and ciliated cells
Primary viral pneumonia
Pneumonia Secondary bacterial infection
Neuraminidase, NA (神经氨酸酶）
Tetramer protein a sialidase唾液酸酶: cleaves the sialic acid on glycoprotein, including the cell receptor.
Functions: Facilitates release of viral particles from infected cells Prevent self-aggregation of viruses NA Ab can prevent release of progeny virus
duck H5N1
coinfection
human H3N2
gene reassortment
virion
ANTIGENIC SHIFT (Due to reassortment)
“new” HA and/or NA proteins pre-existing antibodies do not protect may get pandemics occurs only with the influenza A virus
呼吸道感染病毒
Viruses Associated With Respiratory Infections
讲授 戴 橄
呼吸道感染病毒:
以呼吸道为传播途经，侵犯呼吸道粘 膜上皮细胞，引起呼吸道局部感染或呼吸 道以外组织、器官病变的一类病毒。
主要呼吸道病毒及其所致疾病
科
正粘病毒科 副粘病毒科
HA NA
M1 M2 1 2 34 5 6 7 8
segmented -ssRNA
(negative sense, 8 or 7 segments)
viral core
PB2 PB1
RNA-dependent RNA polymerase
PA
RNA
NP
RNPi.e. nucleocapsid
Hemagglutinin HA (血凝素)
Elicit protective neutralizing Ab
Hemagglutinin Structure
HA1 HA2
Host Cell Surface Sialic Acid
唾液酸 (N-乙酰神经氨酸)
Hemagglutinin HA (血凝素)
Trimer protein (HA0→HA1+HA2) HA1: attachment HA2: fusion
在皮肤或物体表面至少可存活3小时。
二、致病性及免疫性
1. 传染源： 患者
隐性感染者 被感染的动物
2. 传播途径：
呼吸道: 飞沫(气溶胶) 间接接触: 共用毛巾、手帕
3. 致病过程
Antibody
T-cell responses
Interferon induction
Future protection
Trimer protein (HA0→HA1+HA2) HA1: attachment HA2: fusion
Functions
Agglutinate erythrocytes (human, chicken, guinea pig)
Bind to sialic acid on epithelial cell surface receptors
Influenza Neuraminidase Function
Erik De Clercq, 2006 .
Galactose
SA-α-2,3-Gal
Li and Wang, 2006.
sialic acid
Influenza Neuraminidase Function
-NAI
+NAI
Gubareva, 2004.
腺病毒
普通感冒、急性上呼吸道感染 严重急性呼吸综合征（SARS） 小儿肺炎
第1节 流行性感冒病毒 Influenza virus
流行性感冒病毒简称流感病毒，是流感的病原体。 甲(A): 抗原性易发生变异，可引起世界性大流行； 乙(B): 对人类致病性较低，可引起局部小流行； 丙(C): 只引起轻微的上呼吸道感染， 很少造成流行。
始于墨西哥
213个国家受影响 1.77万人死亡
1918 “Spanish” flu
1918流感大流行期间，美国堪萨斯州一家军队医院的 临时病房中躺满了病人 。
1918流感大流行期间，美国西雅图的警察统一佩戴红 十字会发放的口罩。
1918流感大 流行期间， 美国西雅图 公交车的售 票员不允许 没有佩戴口 罩的人乘车
核蛋白(NP)：Ag性稳定
具型特异性
核糖核蛋白
ribonucleoprotein
( RNP)
RNA多聚酶：PA、PB1、PB2
内层: M1—结构成分，与病毒包装、
出芽与形态有关
MP
包
抗原性稳定
膜
脂质双层: M2—离子通道型 具型特异性
嵌膜蛋白，参与病毒复制。是
金刚烷胺和甲基金刚烷胺的靶。
外层 仅见于甲型
Neuraminidase, NA (神经氨酸酶）
Tetramer protein a sialidase唾液酸酶: cleaves the sialic acid on glycoprotein, including the cell receptor.
Functions: Facilitates release of viral particles from infected cells Prevent self-aggregation of viruses NA Ab can prevent release of progeny virus
波及155个国家, 死亡约100万人 许多国家受影响
始于墨西哥
213个国家受影响 1.77万人死亡
一、生物学特性
1. 大小与形态
球形 （80~120nm）
丝状/杆状 （4000nm）
2. 结构：由核衣壳与包膜组成, 螺旋对称
核 酸：分节段的 –ssRNA
核
甲、乙型: 8个节段 丙型: 7个节段
衣 壳
Influenza Nomenclature
抗原变异：
抗原漂移（Antigenic drift） 抗原转变（Antigenic shift）
Ag漂移： 变异幅度小，系量变 亚型内变异
antigenic drift
中小型流行（HA或NA点突变）
Ag转变： 变异幅度大，系质变 新亚型
antigenic shift
大流行（基因重配）
H3N2
H3N2
ANTIGENIC DRIFT (Due to mutation)
• HA and NA accumulate mutation • immune response no longer protects fully • sporadic outbreaks, limited epidemics • occurs with influenza A, B and C viruses
水解细胞膜上表面受体的唾液 酸，促进病毒释放； 裂解细胞和粘液分子中的唾液 酸，阻止病毒自凝，使病毒易 于扩散。
抗原性
抗原性易变异
分亚型的依据
相应Ab为中和抗体（又称血 凝抑制性Ab)
抗原性易变异
分亚型的依据
相应Ab影响酶的活性（非中 和抗体）
3. 分型、命名与变异：
甲（A）型： Ag易变异 ， 分亚型
甲型流感病毒引起的流感大流行
1918～1919年
（西班牙流感 ）
1957～1958年
（亚洲流感 ）
1968～ 1969年
（香港流感 ）
1977年
（俄罗斯流感 ）
2009年
（H1N1流感）
始于美国
死亡约4000~5000万人
始于贵州
死亡约200万人
始于香港 始于东北
波及155个国家, 死亡约100万人 许多国家受影响
披膜病毒科 小RNA病毒科 冠状病毒科
腺病毒科
种
引起的主要疾病
流感病毒(甲、乙、丙型) 流感
副流感病毒(1~5型)
普通感冒、支气管炎等
呼吸道合胞病毒
婴儿支气管炎、支气管肺炎
麻疹病毒
麻疹
腮腺炎病毒 风疹病毒
流行性腮腺炎 风疹、先天性风疹综合征
鼻病毒
急性上呼吸道感染、普通感冒
普通冠状病毒（229E和 OC43） SARS冠状病毒
流感大流行期间，美国纽约一名戴着口罩的打字员。
甲型流感病毒引起的流感大流行
1918～1919年
（西班牙流感 ）
1957～1958年
（亚洲流感 ）
1968～ 1969年
（香港流感 ）
1977年
（俄罗斯流感 ）
2009年
（H1N1流感）
始于美国
死亡约4000~5000万人
始于贵州
死亡约200万人
始于香港 始于东北
甲型流感病毒引起的抗原转变
亚型名称
流行年代
代表病毒株
Hsw1N1
H1N1(亚甲型) H2N2(亚洲甲型) H3N2(香港甲型) H1N1(新甲型)
1918~1919 1946~1957 1957~1968 1968~1977 1977~
猪流感病毒(H1N1) A/FM/1/47(H1N1) A/singpaore/1/57(H2N2) A/Hongkong/1/68(H3N2) A/USSR/90/77(H1N1)
Drug target: zanamivir扎那米韦, oseltamivir奥塞米韦
血凝素（HA） 神经氨酸酶（NA）
成分
糖蛋白，占病毒蛋白25% 糖蛋白，占病毒蛋白5%
结构
柱状三聚体
蘑菇状四聚体
生物学活性
与多种动物的RBC表面受体 结合引起RBC凝集； 与宿主细胞表面受体结合， 介导病毒的吸附与穿入。
Functions
Agglutinate erythrocytes (human, chicken, guinea pig)
Bind to sialic acid on epithelial cell surface receptors
Elicit protective neutralizing Ab
Influenza syndrome
CNS, muscle involvement
NORMAL TRACHEAL MUCOSA
3 DAYS POST-INFECTION
Lycke and Norrby Textbook of Medical Virology 1983
7 DAYS POST-INFECTION
Drug target: zanamivir扎那米韦, oseltamivir奥塞米韦
Influenza Neuraminidase Structure
Four active sites per tetramer
Heavily glycosylated
DeLano, The PyMOL Molecular Graphics System, 2002. Colman,1994.
NP
乙（B）型： 可发生Ag变异, 不分亚型
MP
丙（C）型 ：可发生Ag变异, 不分亚型
HA
甲 型
NA
亚型（人类：H1、H2、 H3 禽类：H1~H16）
亚型（人类：N1、N2 禽类：N1~N9）
高致病性禽流感可感染人 如：H5N1, H7N2, H7N7, H9N2
命名：
1980年WHO公布的命名法: 型别/宿主（人则省）/分离地点/病毒株序 号/分离年代（HA与NA亚型号）
甲型流感病毒容易发生亚型变异的可能机制： ①基因组分8个节段—— 基因重配 ②人和禽流感病毒对动物宿主的混合感染
4. 培养特性：
细胞培养: 人羊膜、猴（狗）肾、鸡胚细胞
CPE(-)
鉴定： IFA或HAd
鸡胚培养: 羊膜腔、尿囊腔
鉴定：血凝试验
5. 抵抗力：较弱
不耐热，56℃ 30min即可使病毒灭活。 病毒对干燥、日光、紫外线以及乙醚、甲醛 等化学药物敏感。
刺突
血凝素（hemagglutinin,HA) 神经氨酸酶(neuraminidase,NA)
易变异 分亚型
NA由第6个节段编码，丙型缺 第6个节段，故无NA。
Structure of influenza virus
Viral envelope
matrix protein lipid bilayer
Aerosol inoculation of virus
Replication in respir mucosasecreting and ciliated cells
Primary viral pneumonia
Pneumonia Secondary bacterial infection
Neuraminidase, NA (神经氨酸酶）
Tetramer protein a sialidase唾液酸酶: cleaves the sialic acid on glycoprotein, including the cell receptor.
Functions: Facilitates release of viral particles from infected cells Prevent self-aggregation of viruses NA Ab can prevent release of progeny virus
duck H5N1
coinfection
human H3N2
gene reassortment
virion
ANTIGENIC SHIFT (Due to reassortment)
“new” HA and/or NA proteins pre-existing antibodies do not protect may get pandemics occurs only with the influenza A virus