病毒增殖概述浅谈

研究病毒的增殖过程和生物合成，不仅关系到病毒病的防治，而且涉及生命起源和肿瘤学等重大理论和实践课题。有关生命本质及其起源的研究，必须从非细胞形态的生命物质开始。在这方面，病毒是最理想的模型。目前关于“人工制造生命”的研究，大多就是应用病毒或病毒成分进行的，而且已经取得了很大进展。例如在有适当的前体和酶的存在条件下，提纯的病毒 RNA和DNA可在体外复制已成为普通的常识。同样，病毒RNA可在体外于细菌核糖体上译制病毒蛋白；病毒核酸和病毒蛋白也可在体外装配成为完整的病毒粒子等等。所有这些成就，均为生命本质的探索提供了途径和证据。甚至有人认为，病毒可能以“附加基因”的方式，结合入细胞基因组内，成为生物进化的原因。

肿瘤，就其本质来讲，是细胞基因突变或某些基因异常表达的结果。病毒至少是肿瘤病因中的一个重要因素。目前发现的脊椎动物肿瘤病毒已经超过30种，而有致瘤特性的病毒约有150多种。许多DNA病毒能在一定条件下引起动物肿瘤，RNA病毒中则只有反转录病毒具有致瘤作用。这种RNA致瘤病毒可借反转录酶的作用(将在下述)，在细胞内复制出含有病毒信息的DNA，也就是前病毒DNA中间体，整合入细胞DNA，改变细胞的遗传性，干扰细胞的正常生命活动而导致细胞恶性变。

病毒性疾病的化学预防和化学治疗，已被证明是可能的，实践中也已取得初步成果。目前发现的一些不见于正常细胞而为病毒增殖所必需的核酸合成酶和其他蛋白质，为病毒病的化学防治提供了进一步的可能性。而对病毒结构及其生物合成各环节的深入了解，则为选择适当药物，切断病毒增殖周期，阻碍病毒增殖而达到防治目的，建立现实的基础。

物病毒的增殖过程大致可以分为：吸附与侵入、脱壳、病毒成分的合成以及装配与释放等4个主要阶段。

1.吸附和侵入

病毒吸附分两步进行。首先，病毒与细胞以静电引力相结合。这种吸附是非特异性的。病毒可在细胞表面任何部位吸附，不具有任何选择性。非细胞颗粒物质，甚至玻璃或金属器皿表面也都可吸附病毒。这种吸附是可逆的，单纯的稀释或冲洗以及应用抗病毒血清或高浓度盐类和一定的pH环境，都可使病毒从吸附物上重新解脱出来。病毒吸附的第二阶段，呈不可逆性结合。此时，病毒蛋白(抗受体)与细胞膜表面特定蛋白(受体)特异性结合。病毒粒子上与细胞受体结合的蛋白质，一般都是病毒表面蛋白，如流感病毒的血凝素。不过，抗受体虽在病毒表面，但不一定参与病毒的高度抗原区，如脊髓灰质炎病毒的病毒蛋白1(VP1)，其抗受体区域与高度变异的中和抗原区并不一致。某些结构复杂的病毒，如痘病毒和疱疹病毒，具有多个抗受体蛋白分子，而每个抗受体蛋白分子又可有几个不同的区域，每个区域可与细胞表面不同的受体结合。据估计，一个宿主细胞上的特异性受体部位可达10 4～105个。这里必须指出，不一定每个细胞表面都有特定病毒的特异受体。细胞有无特定病毒的受体，直接影响是否对该病毒具有易感性。受体与抗受体的结合，需要具备一定的离子浓度，以减少静电干扰。不过，这种特异性结合与温度及能量的关系不大。必须指出，可逆与不可逆的两阶段吸附过程，可能并非所有病毒的共同规律，某些病毒一经吸附于敏感细胞，就再不能解脱，似乎没有可逆吸附阶段的存在。而另一些病毒，例如正粘病毒及副粘病毒，即使进入了不可逆的结合阶段，病毒粒子仍可由细胞分离，并吸附另一细胞。这是由于这些病毒具有神经胺酸酶，该酶可切断细胞受体多糖链上的神经胺酸。应用抗细胞血清处理细胞，常可阻止细胞发生病毒感染，可能是这种抗体封阻了细胞表面的结合部位而使病毒不能吸附的缘故。Much等(1973)应用抗HeLa细胞血清处理 HeLa细胞，得以阻止脊髓灰质炎病毒的吸附。就某些病毒来说，病毒感染范围似乎决定于细胞表面有无相应的病毒受体。抗病毒抗体也可阻抑病毒对细胞的

特异性吸附。脊髓灰质炎病毒能够在灵长类的肾培养细胞中增殖，但不能在啮齿类的肾培养细胞中增殖，就是因为前者具有而后者缺乏对脊髓灰质炎病毒的特异脂蛋白受体。流感病毒的吸附，取决于敏感细胞表面特异糖蛋白受体的存在。破坏这些受体，例如应用由霍乱弧菌抽提出来的神经胺酸酶处理细胞，即可使其不再吸附流感病毒，因而不发生感染。为什么脊髓灰质炎病毒能在体外培养的猴肾细胞中增殖，但却不在活猴体内的肾细胞中增殖?相反，考克赛基病毒能够感染幼龄小鼠，但却不易在小鼠的各种组织培养细胞中增殖?有人认为这也是因为这些细胞在培养过程中获得或丧失了相应受体的缘故。这种解释看来颇为牵强。因为病毒的特异性吸附只是其在细胞中增殖的重要的第一步，而决不是其全部。影响病毒增殖的因素很多，而病毒增殖本身又是一个极为复杂的过程。应用一定的方法人为地将病毒或病毒核酸引入非敏感细胞内，也常不能引起病毒感染。由于细胞膜制剂也能结合病毒，并有抑制其吸附于细胞表面的作用，说明细胞膜上确有病毒受体存在。某些病毒对细胞上的特殊结构，例如微绒毛和致密

网状结构具有亲和性，似乎病毒受体就存在于这些特殊结构上。某些病毒似乎对淋巴细胞具有亲和性，例如麻疹病毒选择性地结合T淋巴细胞，而EB病毒(一种疱疹病毒)则结合于B淋巴细胞，不仅使其转化为淋巴母细胞，而且还是引起B淋巴细胞肿瘤(Burkitt淋巴瘤)的原因。最近发现，对脊髓灰质炎病毒的人敏感株细胞和抵抗株细胞之间的一种恒定的特征是后者丧失了19号染色体。因此有人推断19号染色体含有对于脊髓灰质炎病毒敏感性起决定性作用的基因，而这些基因可能就是细胞表面病毒受体的结构基因。

动物细胞上某些特异的病毒受体的存在，已被许多实验所反复证明。但是这些受体是怎样形成的

呢?从进化论的观点来看，我们应当看作是病毒长期适应于细胞内寄生的结果。换句话说，“受体”原来是细胞的固有成分，是病毒在适应细胞内寄生时逐渐具备了对细胞膜上某些成分的相应结合机构。这样，细胞的这些成分就成为了病毒吸附的对象——受体。现已证明，乳酸脱氢酶病毒的受体是小鼠Ia抗原，狂犬病病毒可利用乙酰胆碱受体而进入细胞，痘苗病毒也能通过表皮生长因子受体侵入宿主细胞。

细胞的病毒受体可能还有促进病毒感染的其它作用，例如由猴肾细胞上将携带着脊髓灰质炎病毒受体的细胞膜部分分离出来，使其与脊髓灰质炎病毒在试管内于37℃感作，病毒即将发生不可逆性改变。虽然在电子显微镜下并不能见到形态学变化，但由细胞膜上洗脱下来的这些病毒，却不再能吸附其他敏感细胞。脊髓灰质炎病毒一般对胰酶有抵抗力，但是洗脱下来的这些病毒却可被胰酶消化而释出病毒核酸。洗脱下来的病毒还丧失了其对特异性抗体的结合能力。看来，病毒与细胞膜上的受体结合之后，病毒核衣壳的结构单位发生改变。由于易受细胞蛋白酶的作用而可能有利于病毒的脱壳。病毒吸附细胞的过程，

可在几分钟到几十分钟的时间内完成。西方型马脑炎病毒在鸡胚成纤维细胞上，30分钟内的吸附率达85％。狂犬病病毒在BHK-21细胞上的吸附，也可在30分钟内完成。病毒学实践中以病毒感染细胞时，通常亦只感作30～60分钟，即可达到感染目的。但对某些病毒来说，似乎需要更长一些时间才能获得最大量的病毒吸附，例如口蹄疫病毒对悬浮培养的牛舌上皮的吸附需要15～30分钟，但其对牛肾或猪肾单层细胞的吸附，却需80～90分钟才能完成。侵入与吸附是一个连续过程。不过，侵入是一个依靠能

量的过程。目前发现病毒侵入细胞有3种方式：①病毒直接转入胞浆；②细胞吞饮病毒；③病毒囊膜同细胞膜融合。无囊膜病毒以前二种方式侵入，囊膜病毒常以第三种方式进入。小RNA病毒是以第一

种方式侵入细胞的典型。小RNA病毒以抗受体VP1同细胞受体吸附。由于结合力的影响，病毒衣壳发生微细空间变化，失去VP4，形成“A”粒子。肠道病毒及鼻病毒由于衣壳较致密，“A”粒子在进一步穿过胞膜时，失去VP2，形成“B” 粒子，并进入胞浆。而心病毒和口蹄疫病毒由于衣壳相对疏松，“A”粒子在穿过胞膜时，被彻底裂解，结果以RNA及12～14S蛋白亚单位形式释入胞浆。多瘤病毒进入胞浆

是第二种侵入方式的例子。电镜下可以见到胞浆中吞噬小泡内的病毒粒子。这是细胞吞饮异物的方式。

囊膜病毒以第三种方式侵入细胞。以流感病毒为例，病毒囊膜上血凝素(HA)蛋白在靠近胞膜受体时，HA 分子开始折叠，并同邻近2个HA分子共同形成三合体(trimer)。三合体的HA分子在自然感染情况下(呼吸道或鸡胚)，受宿主蛋白酶水解，成为HA1和HA2。 HA1具有抗受体的部位，可同细胞受体结合。此时，HA2的氨基末端也向结合部位靠近， HA2氨基末端20个氨基酸呈疏水性，这个片段可进入胞膜磷脂层疏水区。这种插入迅速导致囊膜与胞膜的融合，使核衣壳进入胞浆。〖BT4〗2.脱壳病毒脱壳，

包括脱囊膜和脱衣壳两个过程。在囊膜病毒(除痘病毒外)，脱囊膜的过程就是上述侵入的过程。在没有囊膜的病毒，则只有脱衣壳的过程。病毒核衣壳的进一步裂解，也就是衣壳的脱落和核酸的逸出，主要发生在细胞浆内。吞饮泡和溶酶体可能起着将完整核衣壳送入这些部位的作用。电子显微镜观察吞饮泡中的流感病毒，常可见其继续保持完整的核衣壳结构。有人认为，核衣壳的裂解也就发生在吞饮

泡中。这种说法尚待进一步证实。因在吞饮泡内存在着溶酶体分泌的高浓度的水解酶，包括核酸酶，病毒核酸在此种环境下可能迅速灭活。某些病毒，例如呼肠孤病毒，并不发生完全的脱壳。因在感染

细胞的胞浆中从未发现过呼肠孤病毒的游离双链RNA。呼肠孤病毒在脱掉外层衣壳以后，以整个核心进行核酸转录和复制过程。某些在细胞核内增殖的DNA病毒，例如乳多空病毒、腺病毒和疱疹病毒，其核衣壳可能在未被完全脱壳的情况下就进入细胞核内。口蹄疫病毒则可能就在细胞膜上脱掉衣壳，病毒核酸直接进入细胞内。痘病毒的外层囊膜在胞膜或吞饮泡膜上被融合。病毒核心被释入胞浆内。

核心借助自身衣壳上的依赖DNA的RNA聚合酶合成mRNA。进一步译制出一些早期蛋白。这些蛋白质中有脱壳酶，该酶反过来帮助病毒核心进一步脱壳。〖BT4〗3.病毒成分的合成实验观察证明，吸附于细胞上的病毒通常迅速消失。此时即使应用冻融或超声波裂解等方法，也不能或极少能够发现细胞内