病毒与宿主细胞的相互作用

第五章病毒与宿主细胞的相互作用

第一节病毒与宿主细胞的相互作用

1.1病毒感染及病毒性疾病

１.病毒感染(viral infection)：病毒侵入体内并在靶器官细胞中增殖，与机体发生相互作用的过程为病毒感染，有时虽发生病毒感染，但并不形成损伤或疾病。

２病毒性疾病(viral disease)：感染后常因病毒种类、宿主状态不同而发生轻重不一的具有临床表现的疾病，称为病毒性疾病

３病毒的感染性：病毒能够进入敏感细胞内，并能在其中生存的一种特性。取决于病毒的致病性、毒力及病毒的量。（具有种的特异性）。

４显性病毒感染：有的病毒如天花病毒、麻疹病毒等进入机体，到达靶细胞后大量增殖，使细胞和组织损伤，机体出现明显的临床症状，这样的感染称为显性病毒感染或临床感染；按症状出现早晚、持续时间的长短以及病毒在体内持续存在状态等显性感染又分为急性病毒感染和持续性病毒感染两种。

５病毒在宿主易感细胞内增殖造成细胞破坏与死亡，这种感染称杀细胞性感染。

６病毒在细胞内增殖引起细胞变性、死亡裂解的作用称病毒的细胞病变效应（CPE）。

７细胞凋亡：多细胞生物的一种生理性细胞死亡的过程，是形态上术语。细胞程序性死亡：细胞内特定基因的程序性表达介导的死亡，是功能性术语。

1.2病毒在机体内的散播

局部散播:病毒只在入侵部位感染细胞局部散播。

血行散播：病毒可在入侵局部增殖进入血液经血流或神经系统向全身或远离入侵部位的器官散播。

神经散播：HSV单纯疱疹病毒（herpes simplex virus）、VZV水痘-带状疱疹病毒、狂犬病病毒。

1.3病毒感染的条件

ａ．病毒的感染性：病毒能够进入敏感细胞内，并能在其中生存的一种特性。取决于病毒的致病性、毒力及病毒的量。（具有种的特异性）。

ｂ．合适的感染途径。

c．宿主的易感染性细胞：跟细胞表面的病毒受体、宿主机体的免疫状态、其他物理分子（如体温、营养及年龄、病毒的致病机制）有关。

1.4病毒的致病机理

病毒对细胞的致病作用包括来自病毒的直接损伤和机体免疫病理应答两个方面。敏感的宿主细胞被病毒感染后，两者相互作用下可表现为：杀细胞性感染；稳定状态感染；细胞凋亡；包涵体的形成；细胞增殖和转化；病毒基因的整合。

1.病毒对细胞的直接致病作用

由于病毒在细胞内增殖，干扰和破坏了宿主细胞的正常代谢，造成细胞死亡即所谓杀细胞效应(cytocidal effect)。

2.机体的免疫应答引起的免疫病理作用

病毒感染细胞后，细胞表面可产生新的病毒抗原，可诱发宿主产生免疫应答，也能造成

病理损伤。

3.病毒感染与肿瘤

1.5病毒与宿主细胞的相互关系

根据病毒感染后细胞的表现：

1.溶（杀）细胞感染:多见于无囊膜病毒

2.稳定态感染:多见于有囊膜病毒

3.整合感染:多见于肿瘤病毒

根据病毒感染后细胞病变的形式或对细胞表型的影响：

病毒感染的致细胞病变作用有哪些？

1、细胞死亡

2、细胞融合和合胞体细胞形成

3、血吸附和血球凝集

4、细胞膜渗透性的变化

5、包涵体的形成

6、细胞转化。）

1. 细胞形态的变化（细胞骨架的改变，破坏细胞的正常形态；

2. 细胞裂解（裂解细胞，释放子代病毒；

3. 膜融合（细胞膜功能障碍，引起病毒在细胞间的传播以及细胞的融合；

4. 膜渗透性的变化（增加钠离子的流入，有利于病毒mRNA的翻译

5. 包涵体的形成（包涵体的形成，改变了细胞正常的组分；

6. 细胞凋亡（急性裂解感染和持续性感染）

7. 细胞转化（肿瘤）

1.5.1杀细胞性感染

病毒在宿主易感细胞内增殖造成细胞破坏与死亡，这种感染称杀细胞性感染。

病毒在细胞内增殖引起细胞变性、死亡裂解的作用称病毒的细胞病变效应（CPE）。机制：病毒的早期蛋白影响宿主细胞；病毒蛋白的毒性作用；引起细胞内溶酶体膜破裂；细胞膜受体破坏引起细胞免疫病理损伤；对细胞器造成损伤，造成细胞裂解死亡，并将大量干扰性病毒粒子释放至细胞外体液中，形成新一轮感染。

1.5.2稳定状态感染

一些不具有杀细胞效应的病毒（多为有包膜病毒）所引起的感染称稳定状态感染。病毒在感染宿主细胞的过程中，对细胞代谢、溶酶体膜影响不很大。成熟的病毒多以出芽方式释放出来，其过程缓慢、病变轻微，细胞暂时还不会出现裂解和死亡，但可发生宿主细胞膜受体被破坏、细胞膜成分发生变化，出现细胞融合及细胞表面产生新的抗原等。

1.5.3整合感染

有些DNA病毒的全部或部分基因组，以及逆转录病毒基因组的互补DNA(cDNA)可以整合于细胞基因组，并随着细胞的分裂而增殖，这种整合于宿主基因组的病毒基因组称为前病毒(provirus)。这种感染形式被称为整合感染。

在整合感染的细胞中可发生一定的变化，如形态变化、代谢变化以及膜表面新抗原的出现。整合感染是引起细胞转化的主要因素之一。

1.5.4细胞病变（CPE）

病毒在细胞内增殖引起细胞变性、死亡裂解的作用称病毒的细胞病变效应（Cytopathic effect , CPE）

1.5.5膜融合

一些囊膜病毒（Ⅰ型病毒膜融合）吸附到靶细胞上后则是先被细胞吞噬，以吞噬小体的方式进入到靶细胞中，在后期吞噬小体内低pH 值激活了病毒的融合蛋白，膜融合开始。

病毒的融合蛋白被激活后发生一系列的构象变化并促使病毒囊膜和内体膜产生融合，病毒的遗传物质也随之注入到靶细胞内。

1.5.6膜渗透性的变化

某些病毒感染能增加细胞膜对离子的渗透性，例如允许钠离子的流入，增加细胞内钠离子的浓度。病毒mRNA的翻译比宿主细胞更能耐受高浓度的钠离子，渗透性的增加更有利于病毒mRNA的翻译

1.5.7细胞凋亡

细胞凋亡（cell apoptosis）是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主有序的死亡。在病毒感染早期病毒会通过编码自身产物或模拟细胞因子等方式抑制细胞凋亡，直到产生有活性的病毒粒子；在感染后期又编码另一种蛋白诱导细胞凋亡，并将病毒粒子包裹在凋亡小体内，被周围的细胞吸收来扩散感染。

1.5.8包涵体的形成

某些受病毒感染的细胞内，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（inclusion body or ibclusion）。因病毒种类不同，包涵体有位于胞浆内的(痘病毒)，也有在细胞核内的(疱疹病毒)；或者两者都有(麻疹病毒)；有嗜酸性的或嗜碱性的。

包涵体的本质：①大量病毒聚集物；②病毒增殖的痕迹；③细胞反应物。故可作为诊断依据和鉴定病毒的参考。如从可疑为狂犬病的脑组织切片或涂片中发现细胞内有嗜酸性包涵体，即①内基小体(Negri body)，可诊断为狂犬病；②烟草花叶病毒包涵体称为X-小体(X-body)；

③天花病毒包涵体称为顾氏小体(Gua-rnieri’s bodies);

1.5.9细胞转化

致瘤病毒有使细胞发生转化的能力。与未转化细胞相比，转化细胞的生长调控机制出现紊乱，增殖速度明显加快。转化细胞的形态异常，染色体变型等。转化细胞是形成肿瘤的基础，但转化细胞并不必然形成肿瘤。因为肿瘤的形成还取决于机体的免疫生理状态

第二节病毒感染的分子生物学机制

2.1与细胞膜的相互作用

吸附蛋白（可逆吸附与不可逆吸附）

环境因子（温度、离子、pH值）

受体（碳水化合物、糖脂、蛋白质分子等）

唾液酸---流感病毒

硫酸类肝素---HSV

CD4蛋白---HIV

2.2与细胞转录的相互作用

（抑制细胞转录；提高病毒转录效率：转录活化子、增强子；利用宿主酶加工病毒mRNA）抑制宿主细胞转录

-ssRNA和dsRNA病毒不依赖宿主RNA聚合酶，自身编码的RNA聚合酶能更高效率地利用核苷三磷酸进行转录

DNA病毒能竞争性利用宿主RNA聚合酶II，转录成病毒mRNA

2.3病毒进入细胞确保高水平的转录机制

病毒粒子携带自身编码的RNA聚合酶（痘病毒（在细胞质中增殖）、-ssRNA病毒及dsRNA病毒携带有转录酶）

病毒粒子携带有转录激活因子（HSV携带的VP16蛋白—转录激活复合物，可激活立即早