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病毒的遺傳和變異
病毒的遺傳和變異
本章概要:遺傳和變異是生命的基本特征。遺傳是生物的親代與子代之間的相似性;變異則是親代與子代之間,子代各個(gè)體之間的差異性。這兩者的對(duì)立和統(tǒng)一,推動(dòng)了自然界由低級(jí)到高級(jí)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的向前發(fā)展。病毒雖然是一種極為簡(jiǎn)單的生命形式,但同樣表現(xiàn)出遺傳變異這一基本的生命特征。本章概要:遺傳和變異是生命的基本特征。遺傳是由于核酸復(fù)制的忠實(shí)性,病毒在以復(fù)制的方式進(jìn)行世代延續(xù)時(shí),親代病毒能將自身的形態(tài)結(jié)構(gòu)、宿主范圍、毒力、抗原性、以及對(duì)理化因子的敏感性等一系列性狀準(zhǔn)確地傳遞給子代病毒,這是病毒的遺傳表現(xiàn)。另一方面,病毒在世代延續(xù)時(shí),可能因各種各樣的原因使得某些個(gè)體的核酸發(fā)生改變,并隨之帶來這些個(gè)體性狀的改變,因而病毒的個(gè)體之間便出現(xiàn)了差異,這就是病毒的變異。由于核酸復(fù)制的忠實(shí)性,病毒在以復(fù)制的方式進(jìn)行大多數(shù)病毒具有明顯的遺傳穩(wěn)定性,但由于病毒不具有細(xì)胞的結(jié)構(gòu),其遺傳變異易受周圍環(huán)境的影響。特別是病毒以基因形式在細(xì)胞內(nèi)繁殖,在繁殖過程中,病毒的核酸更易受細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的影響而發(fā)生改變,這就決定了病毒的遺傳具有較大的變異性??偟恼f來,與細(xì)胞生物一樣,病毒的遺傳是相對(duì)的,變異才是絕對(duì)的。由于病毒的遺傳和變異,所以才有病毒的進(jìn)化和新品種的產(chǎn)生大多數(shù)病毒具有明顯的遺傳穩(wěn)定性,但由于病毒不具本章內(nèi)容3.1病毒的遺傳和變異
3.1.1病毒的變異現(xiàn)象
3.1.2抗原變異
3.1.3培養(yǎng)性狀的變異
3.1.4對(duì)溫度感受性的變異
3.1.5對(duì)化學(xué)藥物感受性變異
3.1.6營(yíng)養(yǎng)變異
3.1.7重組現(xiàn)象
3.1.8非遺傳相互作用
3.2病毒的感染
3.2.1對(duì)細(xì)胞的損害
3.2.2對(duì)大分子合成的干擾
3.2.3機(jī)體感染的因素
3.2.4病毒的感染類型和機(jī)制本章內(nèi)容3.1病毒的遺傳和變異3.2病毒的感染
3.1病毒的變異現(xiàn)象
病毒的生命形式表現(xiàn)為細(xì)胞外的具有感染性的顆粒形式和細(xì)胞內(nèi)的具有繁殖性的基因形式。所以,病毒的生物學(xué)研究大體可以分為靜態(tài)研究和動(dòng)態(tài)研究。前者主要是進(jìn)行病毒體的性質(zhì)研究,包括病毒的化學(xué)組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和血清學(xué)特性等問題;后者則著重研究病毒的感染、病毒在細(xì)胞內(nèi)的繁殖動(dòng)態(tài)、遺傳與變異以及病毒與宿主之間的相互作用。
3.1病毒的變異現(xiàn)象病毒的生命3.1.1毒力的變異
毒力的變異是指毒株或毒型間病原性的差異,具體表現(xiàn)為它所能感染的范圍及其引起的癥狀、死亡率和病變的程度不同。3.1.1毒力的變異毒力的變異是指毒株或3.1.2抗原變異
病毒抗原性差別的表現(xiàn)。如流感病毒的變異,具體表現(xiàn)為表面抗原(血凝素和神經(jīng)氨酸酶)的變異,它存在兩種變化形式:抗原漂移和抗原轉(zhuǎn)移。
抗原漂移---是指病毒在自然宿主內(nèi)頻繁傳代后,所出現(xiàn)的抗原性微小變化。一般認(rèn)為這是在免疫反應(yīng)的壓力下,突變體選擇的結(jié)果。
抗原轉(zhuǎn)移---是指病毒抗原性突發(fā)的巨大變化。一般推測(cè)這是基因重組的結(jié)果;也有認(rèn)為這是由于量變的積累而導(dǎo)致質(zhì)變的發(fā)生。3.1.2抗原變異病毒抗原性差別的表現(xiàn)
3.1.3培養(yǎng)性狀的變異病毒的所謂“培養(yǎng)性狀”,主要是指其在培養(yǎng)細(xì)胞上形成蝕斑的形態(tài)和性質(zhì),實(shí)際上是病毒所引起的細(xì)胞病變的特征。
(1)蝕斑的大小---決定于病毒的彌散和吸附率以及病毒復(fù)制、成熟、釋放的速度和在細(xì)胞內(nèi)外的死亡率。
(2)蝕斑的色澤---蝕斑是透明的還是混濁的,是有色的,還是無色的,這主要決定于蝕斑及其周緣的細(xì)胞死亡與溶崩情況。
(3)蝕斑的形狀---蝕斑是圓的還是不規(guī)則的?蝕斑邊緣是清晰,還是彌撒,這與病毒的彌撒率及其導(dǎo)致的細(xì)胞病變率有關(guān)。
3.1.3培養(yǎng)性狀的變異病毒的所謂“培3.1.4對(duì)溫度感受性的變異是指在較低溫度下繁殖,但在較高溫度下不能繁殖,而相應(yīng)的野生型在這兩種溫度都能繁殖的突變體。研究表明:溫敏突變是一種誤義突變。由于噬菌體基因組核酸序列中的一個(gè)核苷酸被取代,從而造成病毒基因組所編碼的多肽鏈中的氨基酸被替換,改變了病毒蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu),最終能否形成具有生物活性功能的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu),取決于環(huán)境條件,尤其是溫度。因此這種突變體所編碼的多肽鏈只能在低溫時(shí)才能呈現(xiàn)有功能的高級(jí)結(jié)構(gòu);而在高溫時(shí),呈現(xiàn)出無功能的變性結(jié)構(gòu)。不同的溫敏突變體可能在噬菌體復(fù)制過程的不同時(shí)期受到阻礙。
3.1.4對(duì)溫度感受性的變異是指在較低溫度有的在高溫條件下不能開始噬菌體DNA的復(fù)制,這是由于參與噬菌體DNA復(fù)制的早期蛋白在42℃失去功能活性。
有的雖然能開始DNA復(fù)制,但可能由于晚期蛋白在高溫時(shí)失去活性而復(fù)制受阻。
有的突變可能發(fā)生在噬菌體殼體蛋白基因,所以不能組裝成完整的噬菌體子代。
有的突變可能發(fā)生在編碼溶菌酶的基因,那么,雖然在細(xì)胞內(nèi)有完整的子代噬菌體產(chǎn)生,但在42℃不能裂解宿主,子代噬菌體不能釋放出來。有的在高溫條件下不能開始噬菌體DNA的復(fù)
3.1.5對(duì)化學(xué)藥物的感受性變異將鹽酸胍、羥苯并咪唑或鹽酸金剛烷胺等病毒的滅活劑或誘變劑添加于已經(jīng)接種病毒的細(xì)胞培養(yǎng)物,經(jīng)過多次反復(fù)傳代之后,可以獲得對(duì)這些化學(xué)藥物有抗性、甚至有依賴性病毒新變種。這種現(xiàn)象隨著病毒化學(xué)治療藥物的增多,耐藥現(xiàn)象可能將成為病毒化學(xué)治療中一個(gè)需要充分注意和解決的問題。
3.1.5對(duì)化學(xué)藥物的感受性變異3.1.6營(yíng)養(yǎng)變異是指病毒對(duì)某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)反應(yīng)的變異。如一種病毒必須胱氨酸的存在才能形成蝕斑,當(dāng)他們采用培養(yǎng)液中不含胱氨酸的細(xì)胞培養(yǎng)這種病毒時(shí),可以選育得到不需胱氨酸甚至可被胱氨酸抑制的變異株。3.1.6營(yíng)養(yǎng)變異是指病毒對(duì)某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)反應(yīng)的變
3.1.7重組現(xiàn)象是指兩個(gè)不同性狀的病毒株在混合感染時(shí),由于基因組某個(gè)或某些片段的交換,形成新的基因組合而出現(xiàn)“雜交”性狀的子代病毒。一般說來,同種病毒的不同毒株之間容易發(fā)生重組,但重組也可以發(fā)生在不同種和不同群病毒之間。
3.1.7重組現(xiàn)象是指兩個(gè)不同性狀從廣義上講,病毒的重組也包括病毒的復(fù)活現(xiàn)象。當(dāng)一個(gè)細(xì)胞被多個(gè)病毒顆粒同時(shí)感染,其中若有不能單獨(dú)啟動(dòng)繁殖循環(huán)的滅活病毒存在,由于滅活的病毒顆粒與參與感染的有活力的病毒顆粒之間發(fā)生重組,或者是滅活病毒顆粒之間發(fā)生重組,從而產(chǎn)生有感染性的重組子代病毒。病毒的復(fù)活現(xiàn)象根據(jù)參與感染的病毒顆粒的類型,又劃分為交叉復(fù)活和復(fù)感染復(fù)活。
從廣義上講,病毒的重組也包括病毒的復(fù)活現(xiàn)象。
(1)交叉復(fù)活----當(dāng)參與復(fù)感染的病毒是有活性的病毒和一株相關(guān)的但是具有不同遺傳標(biāo)記的滅活病毒時(shí),由于重組而產(chǎn)生具有滅活病毒的某些遺傳標(biāo)記的病毒重組體。
(2)復(fù)感染復(fù)活---是指當(dāng)遺傳型相同的多個(gè)滅活病毒顆粒感染同一細(xì)胞時(shí)所可能發(fā)生的一種復(fù)活現(xiàn)象。由于滅活病毒之間發(fā)生重組,可以產(chǎn)生有感染性的重組子代病毒。(如下圖所示為兩個(gè)紫外線活化的親代分子重組產(chǎn)生完整分子示意圖,其中箭頭表示紫外線損傷)
(1)交叉復(fù)活----當(dāng)參與復(fù)感染的病毒是病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件
3.1.8病毒之間的非遺傳相互作用
當(dāng)兩種或更多種病毒感染同一細(xì)胞時(shí),除了可能發(fā)生重組,產(chǎn)生遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生改變、遺傳性狀穩(wěn)定的子代重組病毒體外;病毒之間還可能發(fā)生種種非遺傳相互作用,導(dǎo)致表型掩飾真實(shí)的病毒基因型。這些作用包括表型混雜、互補(bǔ)、阻抑、多倍體和干擾,由于干擾情況復(fù)雜,能因多種機(jī)制發(fā)生,以后會(huì)專作介紹。
3.1.8病毒之間的非遺傳相互作用當(dāng)兩種或一.表型混雜
因病毒混合感染而產(chǎn)生一種具有來自于兩個(gè)親代病毒的表型特征,只具有其中一種病毒的基因組的子代病毒的現(xiàn)象。因此,由表型混雜所產(chǎn)生表型變異個(gè)體,因遺傳結(jié)構(gòu)并未發(fā)生任何改變,故經(jīng)單代傳代都會(huì)恢復(fù)正常表型。
主要有嵌合包膜、混合殼體和轉(zhuǎn)殼現(xiàn)象三種形式。一.表型混雜
因病毒混合感染而產(chǎn)生一種具有來自于兩個(gè)親代病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件二.阻抑
病毒突變體的表型除了因?yàn)樗拗鞯淖枰治锿蛔冏枰至送蛔凅w表型的結(jié)果,而突變體的基因型并未發(fā)生改變;也可以因病毒的第二個(gè)突變所阻抑??赡苁怯捎谠谠型蛔兊耐换騼?nèi)的第二個(gè)位點(diǎn)發(fā)生突變,如移框突變,恢復(fù)正確的閱讀框架,這是基因內(nèi)阻抑;也可能由于與原有突變基因不同的另一個(gè)基因發(fā)生阻抑物突變,這是基因外阻抑物突變。
二.阻抑
病毒突變體的表型除了因?yàn)樗拗鞯淖枰治锿蛔冏枰至巳?多倍體病毒
除逆轉(zhuǎn)錄病毒是二倍體外,其它的病毒都是單倍體,它們僅含有每個(gè)基因的一個(gè)拷貝。但是,人們發(fā)現(xiàn)以芽殖方式成熟的病毒粒子中,通常存在一個(gè)病毒包膜包裝幾個(gè)核衣殼,這樣的病毒顆粒稱為多倍體。多倍體中所含有病毒基因組數(shù)目不定,當(dāng)然,如果細(xì)胞被有包膜的病毒的不同毒株共同感染,還可以產(chǎn)生包膜內(nèi)的基因組不完全相同的異多倍體。然而多倍體病毒顆粒在無包膜病毒中未曾發(fā)現(xiàn),可能是因?yàn)榘b的結(jié)構(gòu)限制,兩個(gè)基因組不可能包裝在同一個(gè)殼體內(nèi)。
三.多倍體病毒
除逆轉(zhuǎn)錄病毒是二倍體外,其它的病毒都是病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件
四.互補(bǔ)
是指發(fā)生在兩種病毒混合感染時(shí),由于一種病毒為另一種病毒提供其必需的但又不能自己合成的基因產(chǎn)物,而促進(jìn)了增殖;或者兩種病毒互為對(duì)方提供必需的基因產(chǎn)物,使雙方的增殖均有所促進(jìn)。根據(jù)參與病毒的情況,分以下幾類:
(1)輔助病毒與缺損病毒的互補(bǔ)
(2)有活力病毒與滅活病毒互補(bǔ)
(3)兩株條件致死突變體間的互補(bǔ)
(4)病毒內(nèi)互補(bǔ)這主要是指多分體病毒內(nèi)的各個(gè)顆粒之間的互補(bǔ)關(guān)系。這些顆粒都不能單獨(dú)感染產(chǎn)生有感染性的子代病毒,而必須同時(shí)感染,互為彌補(bǔ)各個(gè)顆粒之間的功能缺陷,才能復(fù)制產(chǎn)生有感染性的子代多分體病毒。
四.互補(bǔ)
是指發(fā)生在兩種病毒混合感染時(shí),由于一種病毒
3.2病毒的感染
在醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)范疇內(nèi),病毒的感染是指病毒侵入機(jī)體、增殖,并與機(jī)體相互作用現(xiàn)象的總和。而病毒在組織細(xì)胞內(nèi)增殖,引起細(xì)胞病變,也叫感染。必須注意的是離體細(xì)胞的病毒感染與完整機(jī)體的病毒感染有明顯的區(qū)別。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到完整機(jī)體的復(fù)雜性以及病毒和細(xì)胞之間相互作用,因此,完整機(jī)體的病毒感染決不等于機(jī)體內(nèi)細(xì)胞感染的簡(jiǎn)單綜合
3.2病毒的感染在醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)范疇內(nèi)病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件
3.2.1病毒對(duì)細(xì)胞的損害作用病毒對(duì)細(xì)胞的損害作用,隨病毒的種類的不同而有區(qū)別。
3.2.1病毒對(duì)細(xì)胞的損害作用病毒對(duì)某些病毒呈現(xiàn)高度的殺細(xì)胞作用,細(xì)胞在感染病毒后迅速因代謝明顯的障礙而死亡,大量感染性病毒粒子釋放到細(xì)胞外的體液中;但是也有一些病毒,當(dāng)它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)增殖時(shí),似乎并不影響細(xì)胞的活動(dòng),被感染的細(xì)胞仍能正常的繁殖,病毒粒子借出芽方式釋出細(xì)胞;另一些病毒或者某些病毒在某個(gè)發(fā)育階段或特定的環(huán)境條件,病毒核酸整合于細(xì)胞染色體內(nèi),隨細(xì)胞的分裂而增殖,成為細(xì)胞轉(zhuǎn)化的原因。某些病毒呈現(xiàn)高度的殺細(xì)胞作用,細(xì)胞在感染病毒1.細(xì)胞死亡病毒感染引起細(xì)胞死亡的原因比較復(fù)雜,既有病毒粒子或病毒合成產(chǎn)物形成的細(xì)胞代謝障礙作用,也有細(xì)胞發(fā)生病變后形成的自身繼發(fā)作用。細(xì)胞的繼發(fā)作用是指因病毒感染導(dǎo)致溶酶體的酸性水解酶的大量釋放,從而導(dǎo)致細(xì)胞組分被消化。此時(shí)即使采用病毒抑制劑來抑制病毒的增殖,細(xì)胞的病變照樣出現(xiàn)。1.細(xì)胞死亡2.病毒包含體的形成
病毒在感染宿主細(xì)胞后,其宿主細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核內(nèi)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一種光學(xué)顯微鏡下可見的特殊染色區(qū)域,稱為病毒包含體。病毒包含體因不同病毒以及它所感染的細(xì)胞不同會(huì)有各自獨(dú)特的形態(tài)、染色特性和存在部位。如單個(gè)或多個(gè)、圓形或不規(guī)則的、外圍有無暈圈、是嗜酸性或堿性、在核內(nèi)還是在胞漿內(nèi)。2.病毒包含體的形成研究表明,多數(shù)病毒包含體是由大量的病毒粒子堆積而成的,更準(zhǔn)確地說應(yīng)該是病毒核酸和蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)集中合成以及裝配生成病毒粒子的場(chǎng)所。有些病毒包含體則不含有病毒體及其組分,而可能是病毒復(fù)制所造成的細(xì)胞損害。從某種意義上說,包含體是某些病毒感染宿主后產(chǎn)生的細(xì)胞病理學(xué)特征,這種特征具有一定程度的種屬性。必須指出的是,某些細(xì)菌及其毒素=化學(xué)物質(zhì)和重金屬鹽也可以引起細(xì)胞類似的組織學(xué)變化,所以,包含體的表現(xiàn)在臨床病毒學(xué)中只具有輔助診斷意義。
研究表明,多數(shù)病毒包含體是由大量的病毒粒子病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件3.病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合細(xì)胞融合是病毒在感染細(xì)胞后產(chǎn)生的一種伴隨現(xiàn)象,它的發(fā)生不僅決定于病毒和細(xì)胞的種類,而且受病毒感染的數(shù)量、溫度和環(huán)境中的離子強(qiáng)度等條件的影響。在細(xì)胞融合時(shí),首先是病毒粒子吸附于細(xì)胞表面,隨后是相鄰近的細(xì)胞在病毒粒子吸附的部位發(fā)生凝聚,最后是鄰近細(xì)胞之間發(fā)生融合,胞漿得以相互交流,從而形成融合細(xì)胞,當(dāng)多個(gè)細(xì)胞發(fā)生融合時(shí),則可以形成巨核的合胞體,這些細(xì)胞因大多失去功能,很快就會(huì)死亡。3.病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件4.病毒導(dǎo)致紅細(xì)胞凝某些病毒具有凝集紅細(xì)胞的作用,主要是因?yàn)檫@些病毒的包膜含有血凝素突起,經(jīng)過血凝素突起與紅細(xì)胞表面的唾液酸糖蛋白受體結(jié)合,形成紅細(xì)胞-病毒-紅細(xì)胞復(fù)合物,從而引起紅細(xì)胞凝集。4.病毒導(dǎo)致紅細(xì)胞凝5.病毒導(dǎo)致細(xì)胞的轉(zhuǎn)化一些動(dòng)物腫瘤病毒可以引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化,這些被腫瘤病毒轉(zhuǎn)化的細(xì)胞往往具有癌細(xì)胞的生物學(xué)特性和行為:
1)無限生長(zhǎng),成為永生化細(xì)胞;
2)接觸抑制現(xiàn)象喪失;
3)細(xì)胞間粘著性減少;
4)易于被凝集素凝集;
5)帖壁性下降;
6)細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)紊亂;
7)產(chǎn)生新的膜抗原;
8)對(duì)生長(zhǎng)因子需要量降低。
5.病毒導(dǎo)致細(xì)胞的轉(zhuǎn)化
3.2.2病毒對(duì)宿主細(xì)胞生物大分子合成的干擾
病毒感染宿主細(xì)胞后,既可以干擾宿主DNA的復(fù)制,也可以影響宿主基因的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的合成。通常病毒對(duì)細(xì)胞DNA復(fù)制和基因轉(zhuǎn)錄的抑制,往往繼發(fā)性地導(dǎo)致宿主蛋白質(zhì)合成的終止,而病毒干擾蛋白質(zhì)的合成反過來又會(huì)進(jìn)一步影響到宿主的DNA復(fù)制和基因的轉(zhuǎn)錄。
3.2.2病毒對(duì)宿主細(xì)胞生物大分子合成的干擾1.病毒對(duì)宿主蛋白合成的抑制
(一)宿主mRNA的降解
HSV、流感病毒、痘病毒感染細(xì)胞后,可以出現(xiàn)宿主mRNA的合成減少和宿主蛋白質(zhì)的翻譯受到抑制。由于宿主mRNA的的降解,使得宿主細(xì)胞質(zhì)中有空余的核糖體和蛋白質(zhì)因子存在,因而有利于病毒mRNA的翻譯。1.病毒對(duì)宿主蛋白合成的抑制(二)病毒mRNA同宿主mRNA之間競(jìng)爭(zhēng)有限的核糖體
有些病毒如VSV并不是通過對(duì)宿主翻譯體系產(chǎn)生特殊的修飾或降解宿主mRNA,來達(dá)到合成自身蛋白,而是以合成大量的病毒的mRNA同宿主mRNA競(jìng)爭(zhēng)有限的核糖體,或者是病毒mRNA比宿主mRNA有更強(qiáng)的親合力。(二)病毒mRNA同宿主mRNA之間競(jìng)爭(zhēng)有限的核糖體(三)病毒對(duì)宿主翻譯起始因子的影響真核生物有多種功能不同的翻譯起始因子。其中之一是eIF-4E,它是eIF-4F的一個(gè)亞單位,它能夠識(shí)別真核生物和真核病毒mRNA5,-端的帽子結(jié)構(gòu),故稱為帽子結(jié)合蛋白(CBP),即CBPI;除了CBPI外,還有一種CBPII,它是由三種多肽組成,分別為CBPI、P220、if4a,,CBPII又稱為eIF-4F,它能夠促進(jìn)有帽子的mRNA與核糖體40S亞基結(jié)合。研究表明:在脊髓灰質(zhì)炎病毒感染的細(xì)胞中,CBP出現(xiàn)了失活,主要是因?yàn)榧顾杌屹|(zhì)炎病毒2A蛋白對(duì)CBP復(fù)合物中P220產(chǎn)生切割有關(guān),病毒的2A蛋白是一種蛋白酶,可以切割P220蛋白,或者通過2A蛋白激活細(xì)胞蛋白酶對(duì)P220產(chǎn)生切割,使CBP失去活性,這樣就抑制細(xì)胞的mRNA翻譯,關(guān)閉宿主蛋白質(zhì)的合成。(三)病毒對(duì)宿主翻譯起始因子的影響2.病毒對(duì)宿主轉(zhuǎn)錄的干擾
(一)宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的抑制有些病毒由于不依賴于宿主RNA聚合酶,而是利用自身編碼的RNA聚合酶進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,也許病毒的RNA聚合酶能夠更高效地利用核苷三磷酸;有些病毒除了降低宿主對(duì)核苷三磷酸前體和轉(zhuǎn)錄因子的競(jìng)爭(zhēng)力外,還能競(jìng)爭(zhēng)性利用宿主RNA聚合酶II,轉(zhuǎn)錄形成mRNA。2.病毒對(duì)宿主轉(zhuǎn)錄的干擾(二)病毒高水平的轉(zhuǎn)錄當(dāng)DNA病毒侵入宿主細(xì)胞后,有幾種機(jī)制可以促進(jìn)和提高病毒基因的轉(zhuǎn)錄。
1)病毒粒子攜帶自身編碼的RNA聚合酶,侵入宿主細(xì)胞后,能夠立即進(jìn)行自身基因的轉(zhuǎn)錄。
2)病毒粒子攜帶有轉(zhuǎn)錄激活因子。3)病毒增強(qiáng)子維持病毒基因的高水平轉(zhuǎn)錄。(二)病毒高水平的轉(zhuǎn)錄(三)病毒晚期轉(zhuǎn)錄的激活許多DNA病毒早期基因的產(chǎn)物為反式激活蛋白。如SV40的T抗原是通過提高病毒DNA復(fù)制和結(jié)合宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子來激活晚期基因轉(zhuǎn)錄的;腺病毒E1A、HSVICP4、以及乳頭瘤病毒E2蛋白則可以改變宿主RNA聚合酶II的活性,以刺激晚期基因的轉(zhuǎn)錄。特別是腺病毒E1A的反式激活機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)研究。由于E1A基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生兩種mRNA,即13SmRNA和12SmRNA,通常13SmRNA的蛋白產(chǎn)物參與轉(zhuǎn)錄的反式激活,一方面E1A蛋白直接與細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子相互作用,如13SE1A蛋白能夠結(jié)合TATA結(jié)合蛋白(TBP),以提高轉(zhuǎn)錄;另一方面E1A蛋白還可以解除P53對(duì)轉(zhuǎn)錄的抑制,通過結(jié)合Rb而使轉(zhuǎn)錄因子E2F從Rb中釋放出來,以啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄。(三)病毒晚期轉(zhuǎn)錄的激活(四)病毒對(duì)宿主DNA復(fù)制的影響有些病毒感染細(xì)胞后,往往引起宿主DNA合成速率下降,可能是由于病毒在感染早期引起宿主蛋白或RNA合成的抑制,從而使宿主DNA復(fù)制所需的DNA聚合酶、其它相關(guān)蛋白因子和RNA引物的合成減少,導(dǎo)致宿主DNA復(fù)制不能有效起始和延伸。(四)病毒對(duì)宿主DNA復(fù)制的影響有些病毒引起宿主DNA合成降低,部分是由于其活化復(fù)制子減少的緣故。有些如SV40和小鼠多瘤病毒的DNA復(fù)制主要依賴于宿主細(xì)胞的復(fù)制體系,而病毒編碼的一種T抗原蛋白,可以加入到宿主的復(fù)制酶復(fù)合物中,以催化病毒的DNA復(fù)制。SV40T抗原通過結(jié)合SV40DNA復(fù)制原點(diǎn),并且與細(xì)胞的DNA聚合酶α相互作用來促進(jìn)病毒DNA的復(fù)制。有些病毒引起宿主DNA合成降低,部分是由于其活3.2.3構(gòu)成機(jī)體病毒感染的因素機(jī)體內(nèi)病毒感染的表現(xiàn)形式和結(jié)果是由病毒、機(jī)體和環(huán)境條件三者共同作用的結(jié)果。3.2.3構(gòu)成機(jī)體病毒感染的因素機(jī)體內(nèi)病毒感染的表現(xiàn)形式和1.病毒病毒的質(zhì)和量,是決定病毒感染和發(fā)病的重要因素。沒有病毒的侵入,就不會(huì)有病毒的感染,更談不上發(fā)病的可能性。
(1)病毒的病原性是其長(zhǎng)期進(jìn)化過程中的適應(yīng)能力。例如,牛瘟病毒長(zhǎng)期生活和循環(huán)在牛群中,逐漸形成了對(duì)牛的病原性。因此,病原性是病毒種的特征,而同一病毒的不同毒株,其病原性也有明顯的區(qū)別。特定毒株的這種病原性,稱為毒力。1.病毒病毒的質(zhì)和量,是決定病毒感染和發(fā)病的(2)病毒的數(shù)量是引起感染的另一個(gè)必要條件,但是隨著病毒毒力和機(jī)體易感性不同而有別。某些病毒的毒力強(qiáng),極微量就能引起感染。(3)病毒的自然感染途徑和在體內(nèi)的傳播方式是病毒長(zhǎng)期適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果各種病毒大多有其各自比較嚴(yán)格的侵入和體內(nèi)傳播途徑,如乙型腦炎病毒在皮下或腦內(nèi)注射引起感染,而消化道吸入則不致病。(4)病毒在細(xì)胞間的傳播方式也是決定機(jī)體內(nèi)病毒感染的重要因素。(2)病毒的數(shù)量是引起感染的另一個(gè)必要條件,但是隨著病毒毒力通常病毒對(duì)敏感細(xì)胞感染的結(jié)局(溶細(xì)胞、融合、整合性感染等)不同,病毒傳播到其它敏感細(xì)胞的方式就有所不同。歸納起來有4種:
1)細(xì)胞外傳播,從細(xì)胞中釋放到體液,再侵入其它敏感細(xì)胞。
2)細(xì)胞間傳播,病毒在敏感細(xì)胞內(nèi)增殖后不釋放出來,而是通過細(xì)胞間橋直接傳遞給鄰近細(xì)胞。
3)細(xì)胞親-子代傳播,因病毒感染細(xì)胞后,病毒基因組整合到宿主染色體中,隨細(xì)胞的分裂增殖傳遞給子代細(xì)胞,由于機(jī)體產(chǎn)生的抗病毒抗體不能進(jìn)入細(xì)胞,因此體液免疫在這類病毒感染中不起重要作用。
4)多種方式傳播。通常病毒對(duì)敏感細(xì)胞感染的結(jié)局(溶細(xì)胞、融合、2.機(jī)體
機(jī)體對(duì)病毒的抵抗力是決定病毒感染過程的另一個(gè)重要因素。在未曾感染或未曾進(jìn)行過人工免疫的機(jī)體,病毒感染過程取決與機(jī)體的非特異性抵抗力,包括宿主的年齡、激素、體溫、中樞神經(jīng)活動(dòng)以及營(yíng)養(yǎng)等因素。
(1)年齡一般說來,幼齡動(dòng)物對(duì)病毒的易感性比成年動(dòng)物高,這可能是由于幼齡動(dòng)物缺乏“成熟”的免疫反應(yīng),血、腦等生理屏障不夠健全以及幼齡動(dòng)物細(xì)胞較少產(chǎn)生干擾素等緣故。2.機(jī)體機(jī)體對(duì)病毒的抵抗力是決定病毒感染過程的另一個(gè)重(2)神經(jīng)活動(dòng)冬眠和藥物睡眠動(dòng)物在病毒感染時(shí),發(fā)病率和死亡率經(jīng)常低于對(duì)照未睡眠的動(dòng)物,原因可能在冬眠和藥物睡眠狀態(tài)下,血壓、體溫、神經(jīng)調(diào)節(jié)以及分泌和運(yùn)動(dòng)機(jī)能下降,改變和擾亂組織和細(xì)胞的正常營(yíng)養(yǎng)與代謝,從而影響病毒的吸附和增殖。(3)激素特別是可的松制劑激素常常有激發(fā)病毒感染的作用。一般認(rèn)為,可的松制劑的抗炎癥和免疫抑制作用,是激發(fā)病毒感染的主要原因。其它激素可能因?yàn)楦淖儥C(jī)體蛋白質(zhì)代謝而增高其對(duì)某些病毒的易感性。(2)神經(jīng)活動(dòng)(4)X射線等射線具有提高機(jī)體對(duì)病毒感染的敏感性作用,這不僅因?yàn)闄C(jī)體的免疫功能被抑制,而且也由于非特異性防御反應(yīng)發(fā)生改變,從而有利于病毒在相應(yīng)的細(xì)胞和組織中增殖。這種現(xiàn)象在RNA病毒中具有普遍性,但是,類似的現(xiàn)象尚未見于DNA病毒。(4)X射線等射線具有提高機(jī)體對(duì)病毒感染的敏感性作用,這不僅(5)體溫宿主機(jī)體的體溫升高能以不同的方式減少病毒的增殖,影響病毒的感染。原因可能是影響病毒某一個(gè)增殖環(huán)節(jié)或激發(fā)機(jī)體的免疫反應(yīng),例如,抗體和干擾素產(chǎn)生等,從而直接或間接抑制病毒繁殖。必須指出的是,哺乳動(dòng)物在嚴(yán)重性病毒感染時(shí),幾乎都發(fā)生38~41℃甚至以上的高熱,這是機(jī)體抑制病毒增殖的積極防御反應(yīng),還是機(jī)體在病毒或致熱源的抗原—抗體復(fù)合物刺激下的病理效應(yīng)?有待于深入研究。(5)體溫(6)營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)不良能破壞阻止病毒繁殖和擴(kuò)散的屏障,任何嚴(yán)重的營(yíng)養(yǎng)不良都能干擾抗體的產(chǎn)生及吞噬細(xì)胞的活性。(6)營(yíng)養(yǎng)3.2.4病毒感染的類型和機(jī)制病毒感染是一個(gè)極其復(fù)雜和不斷發(fā)展變化的生物學(xué)和病理學(xué)過程。而目前關(guān)于機(jī)體病毒感染的類型的劃分,都是從某一側(cè)面或某一角度加以描述,因此不能全面反應(yīng)事物的本來面目。例如按照病程長(zhǎng)短而劃分的急性型、亞急型和慢性型;按照感染的癥狀的明顯程度而分為顯性感染和隱性感染;按照感染過程、癥狀和病理變化的主要發(fā)生部位而劃分為局部感染和全身感染等。3.2.4病毒感染的類型和機(jī)制病毒感染是一1.隱性感染包括一切不引起臨床癥狀的病毒感染,可能是因?yàn)椴《静荒茏詈笄址富虻竭_(dá)靶器官,因而不呈現(xiàn)或極少呈現(xiàn)臨床癥狀。隱性感染具有非常重要的流行病意義,因?yàn)殡[性感染仍有向外界散布病毒而成為傳染源的可能。一個(gè)很有意義和需要探討的問題是人畜體內(nèi)是否也有正常菌群譜那樣的正常病毒譜。可以肯定,人與動(dòng)物體內(nèi)的帶毒現(xiàn)象是普遍存在的,但是應(yīng)當(dāng)指出的是,與人畜體內(nèi)的正常菌譜不同,機(jī)體內(nèi)的這些病毒存在,即使可能沒有嚴(yán)重的危害,也絕不會(huì)給機(jī)體帶來任何好處。1.隱性感染包括一切不引起臨床癥狀的病毒感染2.顯性感染顯性感染是有癥狀的感染,即臨床上表現(xiàn)明顯或在一定階段表現(xiàn)明顯的病毒性傳染病。
(1)急性感染:一般潛伏期短,發(fā)病急,恢復(fù)或死亡快。
(2)持續(xù)性感染:病毒在宿主體內(nèi)持續(xù)存在,達(dá)數(shù)月甚至終身,但不一定持續(xù)增殖和持續(xù)引起癥狀。持續(xù)性感染是病毒與機(jī)體相互之間的一種特殊的復(fù)雜關(guān)系,經(jīng)常表現(xiàn)為:2.顯性感染顯性感染是有癥狀的感染,即臨床上表現(xiàn)1)持續(xù)性感染的病毒在適當(dāng)條件下被激活后引起急性發(fā)作;
2)病毒與抗體形成抗原—抗體復(fù)合物,沉積在血管基底膜等部位,引起腎小球腎炎;或因致敏淋巴細(xì)胞或漿細(xì)胞浸潤(rùn)引起實(shí)質(zhì)細(xì)胞壞死等多種免疫病理性疾?。?/p>
3)由于病毒及病毒核酸的長(zhǎng)期存在及整合性感染,可能使原癌基因激活,導(dǎo)致腫瘤的形成;
4)持續(xù)性感染動(dòng)物經(jīng)?;蚍磸?fù)不停地排出感染性病毒,感染其它動(dòng)物,從而使病毒在動(dòng)物群中長(zhǎng)期存在。1)持續(xù)性感染的病毒在適當(dāng)條件下被激活后引起持續(xù)性感染又分為以下幾種情況:
1)慢性感染:病毒在機(jī)體內(nèi)持續(xù)增殖,可不斷排出體外,常不引起臨床疾病,但在機(jī)體免疫功能低下時(shí)發(fā)病,癥狀長(zhǎng)期存在。例如慢性豬瘟、乙型肝炎和愛滋病等。持續(xù)性感染又分為以下幾種情況:1)慢性感染:病毒在機(jī)體內(nèi)持2)潛伏感染:在急性原發(fā)性感染之后,病毒潛伏在一定的組織細(xì)胞中,在某些條件下,病毒在宿主細(xì)胞體內(nèi)重新增殖和擴(kuò)散,再次出現(xiàn)與初次感染癥狀極為相似或截然不同的急性發(fā)作,而且以后還會(huì)反復(fù)發(fā)生,如人的水痘—帶狀皰疹病毒感染人后,幼年引起水痘,水痘消失后,病毒潛伏于神經(jīng)細(xì)胞內(nèi),在中老年因受涼、疲勞或免疫功能下降等原因病毒大量增殖,引起帶狀皰疹。2)潛伏感染:在急性原發(fā)性感染之后,病毒潛伏在一定的組織細(xì)胞3)慢病毒感染:這類持續(xù)性感染具有很長(zhǎng)的潛伏期,發(fā)病緩慢,逐漸發(fā)展,終致機(jī)體死亡。引起這種感染的病原因子有兩類:3)慢病毒感染:這類持續(xù)性感染具有很長(zhǎng)的潛伏期,發(fā)病緩慢,逐一種是常規(guī)病毒,如人和猴的免疫缺陷病毒、馬傳染性貧血病毒等。馬傳染性貧血病毒屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒,馬在感染這種病毒后,出現(xiàn)發(fā)熱和明顯的病毒血癥,第一次病毒血癥結(jié)束后,還會(huì)間歇多次出現(xiàn)體溫升高和病毒血癥,每次病毒血癥后,患馬體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生新的中和抗體。在第二次病毒血癥出現(xiàn)之前產(chǎn)生的中和抗體,只能中和自第一次病毒血癥分離的病毒,而不能中和來自第二次病毒血癥的病毒,依次類推,說明初次感染后引起每一次病毒血癥的病毒,都發(fā)生了新的抗原變異。研究表明,馬傳染性貧血病毒抗原變異主要是由于病毒基因組RNA發(fā)生隨機(jī)的點(diǎn)突變,而且這種變異發(fā)生迅速、無規(guī)律。變異發(fā)生在病毒包膜基因上較多,而在核心蛋白基因和多聚酶基因蛋白較少,這種病毒廣泛的抗原變異以及變異株的迅速產(chǎn)生,是該病逃避機(jī)體免疫識(shí)別及清除的重要機(jī)制之一。一種是常規(guī)病毒,如人和猴的免疫缺陷另一種是性質(zhì)與病毒有明顯區(qū)別,目前仍為分類的病原因子,通常稱它們?yōu)榉浅R?guī)病毒,即元病毒。它們主要引起包括人和動(dòng)物的7種與中樞神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān)的疾病。其特征是:潛伏期長(zhǎng);機(jī)體感染后沒有發(fā)熱和炎癥癥狀,也不發(fā)生免疫應(yīng)答反應(yīng);臨床上呈現(xiàn)共濟(jì)失調(diào),癡呆和行為障礙等神經(jīng)癥狀;病理上主要是腦灰質(zhì)海綿樣病變,呈緩慢進(jìn)行,但最終死亡。另一種是性質(zhì)與病毒有明顯區(qū)別,目前仍為分類的綜上所述,持續(xù)性感染的發(fā)生機(jī)制因疾病種類不同而異,涉及到病毒方面和機(jī)體方面的兩方面因素共同作用的結(jié)果。一構(gòu)成持續(xù)性感染的病毒方面的原因1)整合基因組:逆轉(zhuǎn)錄的前病毒DNA和DNA病毒的基因組都可以通過整合的方式成為宿主基因組的一部分。其結(jié)果是,導(dǎo)致細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞的持續(xù)感染;通過垂直傳遞給子代,成為內(nèi)源性病毒的潛伏性感染;病毒復(fù)制但不轉(zhuǎn)化細(xì)胞、不能破壞細(xì)胞的持續(xù)性感染。綜上所述,持續(xù)性感染的發(fā)生機(jī)制因疾病種類不同2)病毒侵犯免疫細(xì)胞或在有掩護(hù)的部位或細(xì)胞內(nèi)增殖有些病毒通常隱藏在神經(jīng)細(xì)胞或淋巴細(xì)胞內(nèi),從而逃避免疫清除作用3)病毒抗原發(fā)生變異有些病毒在持續(xù)性感染期間,經(jīng)常在體內(nèi)發(fā)生連續(xù)性抗原變異,每次臨床疾病的重新發(fā)生都是由新的病毒變異株引起,從而逃脫了機(jī)體的免疫應(yīng)答。2)病毒侵犯免疫細(xì)胞或在有掩護(hù)的部位或細(xì)胞內(nèi)增殖4)干擾缺損顆粒的出現(xiàn)它是一類病毒感染時(shí)產(chǎn)生的亞基因組缺失的突變體。它們因失去親代病毒基因組的復(fù)制必需片段,所以不能進(jìn)行復(fù)制,而必須在其同型的完全病毒的輔助下進(jìn)行復(fù)制,同時(shí)由于這種顆粒與完全病毒競(jìng)爭(zhēng)復(fù)制必需的基因產(chǎn)物(聚合酶),從而抑制感染性的完全病毒的復(fù)制。它的存在,是某些殺細(xì)胞性病毒在細(xì)胞培養(yǎng)物內(nèi)導(dǎo)致持續(xù)性感染的主要原因之一。實(shí)驗(yàn)證明,用完整的水皰性口炎病毒(VSV)注入鼠腦,引起致死性腦炎;如給小鼠注入大量缺損水皰性口炎病毒和少量完整病毒,則引起免疫而小鼠并不死亡;如注入大量完整的病毒和少量缺損病毒,動(dòng)物發(fā)生緩慢進(jìn)行性麻痹,最終死亡。4)干擾缺損顆粒的出現(xiàn)二構(gòu)成持續(xù)性感染的機(jī)體因素
1)免疫耐受機(jī)體在胚胎或初生期感染某些病毒,處于未成熟階段的免疫組織與細(xì)胞可以形成免疫耐受,隨后對(duì)病毒抗原不產(chǎn)生抗體及細(xì)胞免疫,或者只有低反應(yīng)性的免疫答,由于機(jī)體不能產(chǎn)生有效的免疫,病毒得以持續(xù)存在。二構(gòu)成持續(xù)性感染的機(jī)體因素2)抗體的功能異常或引起靶細(xì)胞表面病毒抗原的改變?cè)诓《镜某掷m(xù)性感染中,有時(shí)因產(chǎn)生抗體無中和作用,不能阻斷病毒侵入靶細(xì)胞這些抗體與病毒抗原和病毒體結(jié)合形成的復(fù)合物因沉積在腎或關(guān)節(jié)的血管基底膜,產(chǎn)生免疫復(fù)合物疾??;或者因這些非中和作用抗體阻斷有中和作用的抗體或免疫淋巴細(xì)胞對(duì)病毒或病毒感染的靶細(xì)胞的殺傷作用,有利于病毒的持續(xù)存在。2)抗體的功能異常或引起靶細(xì)胞表面病毒抗原的改變3)干擾素產(chǎn)生能力低下由于干擾素是抗病毒免疫及其免疫調(diào)節(jié)的重要因子,所以干擾素量低下與病毒持續(xù)存在有關(guān)。3)干擾素產(chǎn)生能力低下
4)細(xì)胞免疫應(yīng)答低下在非溶細(xì)胞型病毒的感染中,T細(xì)胞的殺傷作用相當(dāng)重要,如果T細(xì)胞免疫低下,則會(huì)妨礙機(jī)體有效消滅病毒而使病毒繼續(xù)存在。可能的原因如下:因病原病毒引起的免疫抑制、免疫耐受;封閉抗體或病毒-抗體復(fù)合物的存在;達(dá)到靶細(xì)胞的免疫細(xì)胞不足;靶細(xì)胞的表面抗原量少,或者因抗體與靶細(xì)胞表面的病毒抗原結(jié)合形成抗原—抗體復(fù)合物,從而導(dǎo)致抗原剝脫;因病毒在巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中廣泛增殖,破壞了機(jī)體的免疫功能。4)細(xì)胞免疫應(yīng)答低下5)宿主遺傳因素在小鼠中發(fā)現(xiàn)不同品系小鼠對(duì)某些病毒感染有不同的免疫應(yīng)答,它們與機(jī)體的主要組織相容性抗原有一定的關(guān)系。具體情況有待于進(jìn)一步明確。5)宿主遺傳因素
病毒的遺傳和變異
病毒的遺傳和變異
本章概要:遺傳和變異是生命的基本特征。遺傳是生物的親代與子代之間的相似性;變異則是親代與子代之間,子代各個(gè)體之間的差異性。這兩者的對(duì)立和統(tǒng)一,推動(dòng)了自然界由低級(jí)到高級(jí)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的向前發(fā)展。病毒雖然是一種極為簡(jiǎn)單的生命形式,但同樣表現(xiàn)出遺傳變異這一基本的生命特征。本章概要:遺傳和變異是生命的基本特征。遺傳是由于核酸復(fù)制的忠實(shí)性,病毒在以復(fù)制的方式進(jìn)行世代延續(xù)時(shí),親代病毒能將自身的形態(tài)結(jié)構(gòu)、宿主范圍、毒力、抗原性、以及對(duì)理化因子的敏感性等一系列性狀準(zhǔn)確地傳遞給子代病毒,這是病毒的遺傳表現(xiàn)。另一方面,病毒在世代延續(xù)時(shí),可能因各種各樣的原因使得某些個(gè)體的核酸發(fā)生改變,并隨之帶來這些個(gè)體性狀的改變,因而病毒的個(gè)體之間便出現(xiàn)了差異,這就是病毒的變異。由于核酸復(fù)制的忠實(shí)性,病毒在以復(fù)制的方式進(jìn)行大多數(shù)病毒具有明顯的遺傳穩(wěn)定性,但由于病毒不具有細(xì)胞的結(jié)構(gòu),其遺傳變異易受周圍環(huán)境的影響。特別是病毒以基因形式在細(xì)胞內(nèi)繁殖,在繁殖過程中,病毒的核酸更易受細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的影響而發(fā)生改變,這就決定了病毒的遺傳具有較大的變異性??偟恼f來,與細(xì)胞生物一樣,病毒的遺傳是相對(duì)的,變異才是絕對(duì)的。由于病毒的遺傳和變異,所以才有病毒的進(jìn)化和新品種的產(chǎn)生大多數(shù)病毒具有明顯的遺傳穩(wěn)定性,但由于病毒不具本章內(nèi)容3.1病毒的遺傳和變異
3.1.1病毒的變異現(xiàn)象
3.1.2抗原變異
3.1.3培養(yǎng)性狀的變異
3.1.4對(duì)溫度感受性的變異
3.1.5對(duì)化學(xué)藥物感受性變異
3.1.6營(yíng)養(yǎng)變異
3.1.7重組現(xiàn)象
3.1.8非遺傳相互作用
3.2病毒的感染
3.2.1對(duì)細(xì)胞的損害
3.2.2對(duì)大分子合成的干擾
3.2.3機(jī)體感染的因素
3.2.4病毒的感染類型和機(jī)制本章內(nèi)容3.1病毒的遺傳和變異3.2病毒的感染
3.1病毒的變異現(xiàn)象
病毒的生命形式表現(xiàn)為細(xì)胞外的具有感染性的顆粒形式和細(xì)胞內(nèi)的具有繁殖性的基因形式。所以,病毒的生物學(xué)研究大體可以分為靜態(tài)研究和動(dòng)態(tài)研究。前者主要是進(jìn)行病毒體的性質(zhì)研究,包括病毒的化學(xué)組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和血清學(xué)特性等問題;后者則著重研究病毒的感染、病毒在細(xì)胞內(nèi)的繁殖動(dòng)態(tài)、遺傳與變異以及病毒與宿主之間的相互作用。
3.1病毒的變異現(xiàn)象病毒的生命3.1.1毒力的變異
毒力的變異是指毒株或毒型間病原性的差異,具體表現(xiàn)為它所能感染的范圍及其引起的癥狀、死亡率和病變的程度不同。3.1.1毒力的變異毒力的變異是指毒株或3.1.2抗原變異
病毒抗原性差別的表現(xiàn)。如流感病毒的變異,具體表現(xiàn)為表面抗原(血凝素和神經(jīng)氨酸酶)的變異,它存在兩種變化形式:抗原漂移和抗原轉(zhuǎn)移。
抗原漂移---是指病毒在自然宿主內(nèi)頻繁傳代后,所出現(xiàn)的抗原性微小變化。一般認(rèn)為這是在免疫反應(yīng)的壓力下,突變體選擇的結(jié)果。
抗原轉(zhuǎn)移---是指病毒抗原性突發(fā)的巨大變化。一般推測(cè)這是基因重組的結(jié)果;也有認(rèn)為這是由于量變的積累而導(dǎo)致質(zhì)變的發(fā)生。3.1.2抗原變異病毒抗原性差別的表現(xiàn)
3.1.3培養(yǎng)性狀的變異病毒的所謂“培養(yǎng)性狀”,主要是指其在培養(yǎng)細(xì)胞上形成蝕斑的形態(tài)和性質(zhì),實(shí)際上是病毒所引起的細(xì)胞病變的特征。
(1)蝕斑的大小---決定于病毒的彌散和吸附率以及病毒復(fù)制、成熟、釋放的速度和在細(xì)胞內(nèi)外的死亡率。
(2)蝕斑的色澤---蝕斑是透明的還是混濁的,是有色的,還是無色的,這主要決定于蝕斑及其周緣的細(xì)胞死亡與溶崩情況。
(3)蝕斑的形狀---蝕斑是圓的還是不規(guī)則的?蝕斑邊緣是清晰,還是彌撒,這與病毒的彌撒率及其導(dǎo)致的細(xì)胞病變率有關(guān)。
3.1.3培養(yǎng)性狀的變異病毒的所謂“培3.1.4對(duì)溫度感受性的變異是指在較低溫度下繁殖,但在較高溫度下不能繁殖,而相應(yīng)的野生型在這兩種溫度都能繁殖的突變體。研究表明:溫敏突變是一種誤義突變。由于噬菌體基因組核酸序列中的一個(gè)核苷酸被取代,從而造成病毒基因組所編碼的多肽鏈中的氨基酸被替換,改變了病毒蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu),最終能否形成具有生物活性功能的三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu),取決于環(huán)境條件,尤其是溫度。因此這種突變體所編碼的多肽鏈只能在低溫時(shí)才能呈現(xiàn)有功能的高級(jí)結(jié)構(gòu);而在高溫時(shí),呈現(xiàn)出無功能的變性結(jié)構(gòu)。不同的溫敏突變體可能在噬菌體復(fù)制過程的不同時(shí)期受到阻礙。
3.1.4對(duì)溫度感受性的變異是指在較低溫度有的在高溫條件下不能開始噬菌體DNA的復(fù)制,這是由于參與噬菌體DNA復(fù)制的早期蛋白在42℃失去功能活性。
有的雖然能開始DNA復(fù)制,但可能由于晚期蛋白在高溫時(shí)失去活性而復(fù)制受阻。
有的突變可能發(fā)生在噬菌體殼體蛋白基因,所以不能組裝成完整的噬菌體子代。
有的突變可能發(fā)生在編碼溶菌酶的基因,那么,雖然在細(xì)胞內(nèi)有完整的子代噬菌體產(chǎn)生,但在42℃不能裂解宿主,子代噬菌體不能釋放出來。有的在高溫條件下不能開始噬菌體DNA的復(fù)
3.1.5對(duì)化學(xué)藥物的感受性變異將鹽酸胍、羥苯并咪唑或鹽酸金剛烷胺等病毒的滅活劑或誘變劑添加于已經(jīng)接種病毒的細(xì)胞培養(yǎng)物,經(jīng)過多次反復(fù)傳代之后,可以獲得對(duì)這些化學(xué)藥物有抗性、甚至有依賴性病毒新變種。這種現(xiàn)象隨著病毒化學(xué)治療藥物的增多,耐藥現(xiàn)象可能將成為病毒化學(xué)治療中一個(gè)需要充分注意和解決的問題。
3.1.5對(duì)化學(xué)藥物的感受性變異3.1.6營(yíng)養(yǎng)變異是指病毒對(duì)某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)反應(yīng)的變異。如一種病毒必須胱氨酸的存在才能形成蝕斑,當(dāng)他們采用培養(yǎng)液中不含胱氨酸的細(xì)胞培養(yǎng)這種病毒時(shí),可以選育得到不需胱氨酸甚至可被胱氨酸抑制的變異株。3.1.6營(yíng)養(yǎng)變異是指病毒對(duì)某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)反應(yīng)的變
3.1.7重組現(xiàn)象是指兩個(gè)不同性狀的病毒株在混合感染時(shí),由于基因組某個(gè)或某些片段的交換,形成新的基因組合而出現(xiàn)“雜交”性狀的子代病毒。一般說來,同種病毒的不同毒株之間容易發(fā)生重組,但重組也可以發(fā)生在不同種和不同群病毒之間。
3.1.7重組現(xiàn)象是指兩個(gè)不同性狀從廣義上講,病毒的重組也包括病毒的復(fù)活現(xiàn)象。當(dāng)一個(gè)細(xì)胞被多個(gè)病毒顆粒同時(shí)感染,其中若有不能單獨(dú)啟動(dòng)繁殖循環(huán)的滅活病毒存在,由于滅活的病毒顆粒與參與感染的有活力的病毒顆粒之間發(fā)生重組,或者是滅活病毒顆粒之間發(fā)生重組,從而產(chǎn)生有感染性的重組子代病毒。病毒的復(fù)活現(xiàn)象根據(jù)參與感染的病毒顆粒的類型,又劃分為交叉復(fù)活和復(fù)感染復(fù)活。
從廣義上講,病毒的重組也包括病毒的復(fù)活現(xiàn)象。
(1)交叉復(fù)活----當(dāng)參與復(fù)感染的病毒是有活性的病毒和一株相關(guān)的但是具有不同遺傳標(biāo)記的滅活病毒時(shí),由于重組而產(chǎn)生具有滅活病毒的某些遺傳標(biāo)記的病毒重組體。
(2)復(fù)感染復(fù)活---是指當(dāng)遺傳型相同的多個(gè)滅活病毒顆粒感染同一細(xì)胞時(shí)所可能發(fā)生的一種復(fù)活現(xiàn)象。由于滅活病毒之間發(fā)生重組,可以產(chǎn)生有感染性的重組子代病毒。(如下圖所示為兩個(gè)紫外線活化的親代分子重組產(chǎn)生完整分子示意圖,其中箭頭表示紫外線損傷)
(1)交叉復(fù)活----當(dāng)參與復(fù)感染的病毒是病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件
3.1.8病毒之間的非遺傳相互作用
當(dāng)兩種或更多種病毒感染同一細(xì)胞時(shí),除了可能發(fā)生重組,產(chǎn)生遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生改變、遺傳性狀穩(wěn)定的子代重組病毒體外;病毒之間還可能發(fā)生種種非遺傳相互作用,導(dǎo)致表型掩飾真實(shí)的病毒基因型。這些作用包括表型混雜、互補(bǔ)、阻抑、多倍體和干擾,由于干擾情況復(fù)雜,能因多種機(jī)制發(fā)生,以后會(huì)專作介紹。
3.1.8病毒之間的非遺傳相互作用當(dāng)兩種或一.表型混雜
因病毒混合感染而產(chǎn)生一種具有來自于兩個(gè)親代病毒的表型特征,只具有其中一種病毒的基因組的子代病毒的現(xiàn)象。因此,由表型混雜所產(chǎn)生表型變異個(gè)體,因遺傳結(jié)構(gòu)并未發(fā)生任何改變,故經(jīng)單代傳代都會(huì)恢復(fù)正常表型。
主要有嵌合包膜、混合殼體和轉(zhuǎn)殼現(xiàn)象三種形式。一.表型混雜
因病毒混合感染而產(chǎn)生一種具有來自于兩個(gè)親代病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件二.阻抑
病毒突變體的表型除了因?yàn)樗拗鞯淖枰治锿蛔冏枰至送蛔凅w表型的結(jié)果,而突變體的基因型并未發(fā)生改變;也可以因病毒的第二個(gè)突變所阻抑??赡苁怯捎谠谠型蛔兊耐换騼?nèi)的第二個(gè)位點(diǎn)發(fā)生突變,如移框突變,恢復(fù)正確的閱讀框架,這是基因內(nèi)阻抑;也可能由于與原有突變基因不同的另一個(gè)基因發(fā)生阻抑物突變,這是基因外阻抑物突變。
二.阻抑
病毒突變體的表型除了因?yàn)樗拗鞯淖枰治锿蛔冏枰至巳?多倍體病毒
除逆轉(zhuǎn)錄病毒是二倍體外,其它的病毒都是單倍體,它們僅含有每個(gè)基因的一個(gè)拷貝。但是,人們發(fā)現(xiàn)以芽殖方式成熟的病毒粒子中,通常存在一個(gè)病毒包膜包裝幾個(gè)核衣殼,這樣的病毒顆粒稱為多倍體。多倍體中所含有病毒基因組數(shù)目不定,當(dāng)然,如果細(xì)胞被有包膜的病毒的不同毒株共同感染,還可以產(chǎn)生包膜內(nèi)的基因組不完全相同的異多倍體。然而多倍體病毒顆粒在無包膜病毒中未曾發(fā)現(xiàn),可能是因?yàn)榘b的結(jié)構(gòu)限制,兩個(gè)基因組不可能包裝在同一個(gè)殼體內(nèi)。
三.多倍體病毒
除逆轉(zhuǎn)錄病毒是二倍體外,其它的病毒都是病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件
四.互補(bǔ)
是指發(fā)生在兩種病毒混合感染時(shí),由于一種病毒為另一種病毒提供其必需的但又不能自己合成的基因產(chǎn)物,而促進(jìn)了增殖;或者兩種病毒互為對(duì)方提供必需的基因產(chǎn)物,使雙方的增殖均有所促進(jìn)。根據(jù)參與病毒的情況,分以下幾類:
(1)輔助病毒與缺損病毒的互補(bǔ)
(2)有活力病毒與滅活病毒互補(bǔ)
(3)兩株條件致死突變體間的互補(bǔ)
(4)病毒內(nèi)互補(bǔ)這主要是指多分體病毒內(nèi)的各個(gè)顆粒之間的互補(bǔ)關(guān)系。這些顆粒都不能單獨(dú)感染產(chǎn)生有感染性的子代病毒,而必須同時(shí)感染,互為彌補(bǔ)各個(gè)顆粒之間的功能缺陷,才能復(fù)制產(chǎn)生有感染性的子代多分體病毒。
四.互補(bǔ)
是指發(fā)生在兩種病毒混合感染時(shí),由于一種病毒
3.2病毒的感染
在醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)范疇內(nèi),病毒的感染是指病毒侵入機(jī)體、增殖,并與機(jī)體相互作用現(xiàn)象的總和。而病毒在組織細(xì)胞內(nèi)增殖,引起細(xì)胞病變,也叫感染。必須注意的是離體細(xì)胞的病毒感染與完整機(jī)體的病毒感染有明顯的區(qū)別。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到完整機(jī)體的復(fù)雜性以及病毒和細(xì)胞之間相互作用,因此,完整機(jī)體的病毒感染決不等于機(jī)體內(nèi)細(xì)胞感染的簡(jiǎn)單綜合
3.2病毒的感染在醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)范疇內(nèi)病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件
3.2.1病毒對(duì)細(xì)胞的損害作用病毒對(duì)細(xì)胞的損害作用,隨病毒的種類的不同而有區(qū)別。
3.2.1病毒對(duì)細(xì)胞的損害作用病毒對(duì)某些病毒呈現(xiàn)高度的殺細(xì)胞作用,細(xì)胞在感染病毒后迅速因代謝明顯的障礙而死亡,大量感染性病毒粒子釋放到細(xì)胞外的體液中;但是也有一些病毒,當(dāng)它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)增殖時(shí),似乎并不影響細(xì)胞的活動(dòng),被感染的細(xì)胞仍能正常的繁殖,病毒粒子借出芽方式釋出細(xì)胞;另一些病毒或者某些病毒在某個(gè)發(fā)育階段或特定的環(huán)境條件,病毒核酸整合于細(xì)胞染色體內(nèi),隨細(xì)胞的分裂而增殖,成為細(xì)胞轉(zhuǎn)化的原因。某些病毒呈現(xiàn)高度的殺細(xì)胞作用,細(xì)胞在感染病毒1.細(xì)胞死亡病毒感染引起細(xì)胞死亡的原因比較復(fù)雜,既有病毒粒子或病毒合成產(chǎn)物形成的細(xì)胞代謝障礙作用,也有細(xì)胞發(fā)生病變后形成的自身繼發(fā)作用。細(xì)胞的繼發(fā)作用是指因病毒感染導(dǎo)致溶酶體的酸性水解酶的大量釋放,從而導(dǎo)致細(xì)胞組分被消化。此時(shí)即使采用病毒抑制劑來抑制病毒的增殖,細(xì)胞的病變照樣出現(xiàn)。1.細(xì)胞死亡2.病毒包含體的形成
病毒在感染宿主細(xì)胞后,其宿主細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核內(nèi)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一種光學(xué)顯微鏡下可見的特殊染色區(qū)域,稱為病毒包含體。病毒包含體因不同病毒以及它所感染的細(xì)胞不同會(huì)有各自獨(dú)特的形態(tài)、染色特性和存在部位。如單個(gè)或多個(gè)、圓形或不規(guī)則的、外圍有無暈圈、是嗜酸性或堿性、在核內(nèi)還是在胞漿內(nèi)。2.病毒包含體的形成研究表明,多數(shù)病毒包含體是由大量的病毒粒子堆積而成的,更準(zhǔn)確地說應(yīng)該是病毒核酸和蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)集中合成以及裝配生成病毒粒子的場(chǎng)所。有些病毒包含體則不含有病毒體及其組分,而可能是病毒復(fù)制所造成的細(xì)胞損害。從某種意義上說,包含體是某些病毒感染宿主后產(chǎn)生的細(xì)胞病理學(xué)特征,這種特征具有一定程度的種屬性。必須指出的是,某些細(xì)菌及其毒素=化學(xué)物質(zhì)和重金屬鹽也可以引起細(xì)胞類似的組織學(xué)變化,所以,包含體的表現(xiàn)在臨床病毒學(xué)中只具有輔助診斷意義。
研究表明,多數(shù)病毒包含體是由大量的病毒粒子病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件3.病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合細(xì)胞融合是病毒在感染細(xì)胞后產(chǎn)生的一種伴隨現(xiàn)象,它的發(fā)生不僅決定于病毒和細(xì)胞的種類,而且受病毒感染的數(shù)量、溫度和環(huán)境中的離子強(qiáng)度等條件的影響。在細(xì)胞融合時(shí),首先是病毒粒子吸附于細(xì)胞表面,隨后是相鄰近的細(xì)胞在病毒粒子吸附的部位發(fā)生凝聚,最后是鄰近細(xì)胞之間發(fā)生融合,胞漿得以相互交流,從而形成融合細(xì)胞,當(dāng)多個(gè)細(xì)胞發(fā)生融合時(shí),則可以形成巨核的合胞體,這些細(xì)胞因大多失去功能,很快就會(huì)死亡。3.病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合病毒學(xué):病毒遺傳學(xué)課件4.病毒導(dǎo)致紅細(xì)胞凝某些病毒具有凝集紅細(xì)胞的作用,主要是因?yàn)檫@些病毒的包膜含有血凝素突起,經(jīng)過血凝素突起與紅細(xì)胞表面的唾液酸糖蛋白受體結(jié)合,形成紅細(xì)胞-病毒-紅細(xì)胞復(fù)合物,從而引起紅細(xì)胞凝集。4.病毒導(dǎo)致紅細(xì)胞凝5.病毒導(dǎo)致細(xì)胞的轉(zhuǎn)化一些動(dòng)物腫瘤病毒可以引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化,這些被腫瘤病毒轉(zhuǎn)化的細(xì)胞往往具有癌細(xì)胞的生物學(xué)特性和行為:
1)無限生長(zhǎng),成為永生化細(xì)胞;
2)接觸抑制現(xiàn)象喪失;
3)細(xì)胞間粘著性減少;
4)易于被凝集素凝集;
5)帖壁性下降;
6)細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)紊亂;
7)產(chǎn)生新的膜抗原;
8)對(duì)生長(zhǎng)因子需要量降低。
5.病毒導(dǎo)致細(xì)胞的轉(zhuǎn)化
3.2.2病毒對(duì)宿主細(xì)胞生物大分子合成的干擾
病毒感染宿主細(xì)胞后,既可以干擾宿主DNA的復(fù)制,也可以影響宿主基因的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的合成。通常病毒對(duì)細(xì)胞DNA復(fù)制和基因轉(zhuǎn)錄的抑制,往往繼發(fā)性地導(dǎo)致宿主蛋白質(zhì)合成的終止,而病毒干擾蛋白質(zhì)的合成反過來又會(huì)進(jìn)一步影響到宿主的DNA復(fù)制和基因的轉(zhuǎn)錄。
3.2.2病毒對(duì)宿主細(xì)胞生物大分子合成的干擾1.病毒對(duì)宿主蛋白合成的抑制
(一)宿主mRNA的降解
HSV、流感病毒、痘病毒感染細(xì)胞后,可以出現(xiàn)宿主mRNA的合成減少和宿主蛋白質(zhì)的翻譯受到抑制。由于宿主mRNA的的降解,使得宿主細(xì)胞質(zhì)中有空余的核糖體和蛋白質(zhì)因子存在,因而有利于病毒mRNA的翻譯。1.病毒對(duì)宿主蛋白合成的抑制(二)病毒mRNA同宿主mRNA之間競(jìng)爭(zhēng)有限的核糖體
有些病毒如VSV并不是通過對(duì)宿主翻譯體系產(chǎn)生特殊的修飾或降解宿主mRNA,來達(dá)到合成自身蛋白,而是以合成大量的病毒的mRNA同宿主mRNA競(jìng)爭(zhēng)有限的核糖體,或者是病毒mRNA比宿主mRNA有更強(qiáng)的親合力。(二)病毒mRNA同宿主mRNA之間競(jìng)爭(zhēng)有限的核糖體(三)病毒對(duì)宿主翻譯起始因子的影響真核生物有多種功能不同的翻譯起始因子。其中之一是eIF-4E,它是eIF-4F的一個(gè)亞單位,它能夠識(shí)別真核生物和真核病毒mRNA5,-端的帽子結(jié)構(gòu),故稱為帽子結(jié)合蛋白(CBP),即CBPI;除了CBPI外,還有一種CBPII,它是由三種多肽組成,分別為CBPI、P220、if4a,,CBPII又稱為eIF-4F,它能夠促進(jìn)有帽子的mRNA與核糖體40S亞基結(jié)合。研究表明:在脊髓灰質(zhì)炎病毒感染的細(xì)胞中,CBP出現(xiàn)了失活,主要是因?yàn)榧顾杌屹|(zhì)炎病毒2A蛋白對(duì)CBP復(fù)合物中P220產(chǎn)生切割有關(guān),病毒的2A蛋白是一種蛋白酶,可以切割P220蛋白,或者通過2A蛋白激活細(xì)胞蛋白酶對(duì)P220產(chǎn)生切割,使CBP失去活性,這樣就抑制細(xì)胞的mRNA翻譯,關(guān)閉宿主蛋白質(zhì)的合成。(三)病毒對(duì)宿主翻譯起始因子的影響2.病毒對(duì)宿主轉(zhuǎn)錄的干擾
(一)宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的抑制有些病毒由于不依賴于宿主RNA聚合酶,而是利用自身編碼的RNA聚合酶進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,也許病毒的RNA聚合酶能夠更高效地利用核苷三磷酸;有些病毒除了降低宿主對(duì)核苷三磷酸前體和轉(zhuǎn)錄因子的競(jìng)爭(zhēng)力外,還能競(jìng)爭(zhēng)性利用宿主RNA聚合酶II,轉(zhuǎn)錄形成mRNA。2.病毒對(duì)宿主轉(zhuǎn)錄的干擾(二)病毒高水平的轉(zhuǎn)錄當(dāng)DNA病毒侵入宿主細(xì)胞后,有幾種機(jī)制可以促進(jìn)和提高病毒基因的轉(zhuǎn)錄。
1)病毒粒子攜帶自身編碼的RNA聚合酶,侵入宿主細(xì)胞后,能夠立即進(jìn)行自身基因的轉(zhuǎn)錄。
2)病毒粒子攜帶有轉(zhuǎn)錄激活因子。3)病毒增強(qiáng)子維持病毒基因的高水平轉(zhuǎn)錄。(二)病毒高水平的轉(zhuǎn)錄(三)病毒晚期轉(zhuǎn)錄的激活許多DNA病毒早期基因的產(chǎn)物為反式激活蛋白。如SV40的T抗原是通過提高病毒DNA復(fù)制和結(jié)合宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子來激活晚期基因轉(zhuǎn)錄的;腺病毒E1A、HSVICP4、以及乳頭瘤病毒E2蛋白則可以改變宿主RNA聚合酶II的活性,以刺激晚期基因的轉(zhuǎn)錄。特別是腺病毒E1A的反式激活機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)研究。由于E1A基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生兩種mRNA,即13SmRNA和12SmRNA,通常13SmRNA的蛋白產(chǎn)物參與轉(zhuǎn)錄的反式激活,一方面E1A蛋白直接與細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子相互作用,如13SE1A蛋白能夠結(jié)合TATA結(jié)合蛋白(TBP),以提高轉(zhuǎn)錄;另一方面E1A蛋白還可以解除P53對(duì)轉(zhuǎn)錄的抑制,通過結(jié)合Rb而使轉(zhuǎn)錄因子E2F從Rb中釋放出來,以啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄。(三)病毒晚期轉(zhuǎn)錄的激活(四)病毒對(duì)宿主DNA復(fù)制的影響有些病毒感染細(xì)胞后,往往引起宿主DNA合成速率下降,可能是由于病毒在感染早期引起宿主蛋白或RNA合成的抑制,從而使宿主DNA復(fù)制所需的DNA聚合酶、其它相關(guān)蛋白因子和RNA引物的合成減少,導(dǎo)致宿主DNA復(fù)制不能有效起始和延伸。(四)病毒對(duì)宿主DNA復(fù)制的影響有些病毒引起宿主DNA合成降低,部分是由于其活化復(fù)制子減少的緣故。有些如SV40和小鼠多瘤病毒的DNA復(fù)制主要依賴于宿主細(xì)胞的復(fù)制體系,而病毒編碼的一種T抗原蛋白,可以加入到宿主的復(fù)制酶復(fù)合物中,以催化病毒的DNA復(fù)制。SV40T抗原通過結(jié)合SV40DNA復(fù)制原點(diǎn),并且與細(xì)胞的DNA聚合酶α相互作用來促進(jìn)病毒DNA的復(fù)制。有些病毒引起宿主DNA合成降低,部分是由于其活3.2.3構(gòu)成機(jī)體病毒感染的因素機(jī)體內(nèi)病毒感染的表現(xiàn)形式和結(jié)果是由病毒、機(jī)體和環(huán)境條件三者共同作用的結(jié)果。3.2.3構(gòu)成機(jī)體病毒感染的因素機(jī)體內(nèi)病毒感染的表現(xiàn)形式和1.病毒病毒的質(zhì)和量,是決定病毒感染和發(fā)病的重要因素。沒有病毒的侵入,就不會(huì)有病毒的感染,更談不上發(fā)病的可能性。
(1)病毒的病原性是其長(zhǎng)期進(jìn)化過程中的適應(yīng)能力。例如,牛瘟病毒長(zhǎng)期生活和循環(huán)在牛群中,逐漸形成了對(duì)牛的病原性。因此,病原性是病毒種的特征,而同一病毒的不同毒株,其病原性也有明顯的區(qū)別。特定毒株的這種病原性,稱為毒力。1.病毒病毒的質(zhì)和量,是決定病毒感染和發(fā)病的(2)病毒的數(shù)量是引起感染的另一個(gè)必要條件,但是隨著病毒毒力和機(jī)體易感性不同而有別。某些病毒的毒力強(qiáng),極微量就能引起感染。(3)病毒的自然感染途徑和在體內(nèi)的傳播方式是病毒長(zhǎng)期適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果各種病毒大多有其各自比較嚴(yán)格的侵入和體內(nèi)傳播途徑,如乙型腦炎病毒在皮下或腦內(nèi)注射引起感染,而消化道吸入則不致病。(4)病毒在細(xì)胞間的傳播方式也是決定機(jī)體內(nèi)病毒感染的重要因素。(2)病毒的數(shù)量是引起感染的另一個(gè)必要條件,但是隨著病毒毒力通常病毒對(duì)敏感細(xì)胞感染的結(jié)局(溶細(xì)胞、融合、整合性感染等)不同,病毒傳播到其它敏感細(xì)胞的方式就有所不同。歸納起來有4種:
1)細(xì)胞外傳播,從細(xì)胞中釋放到體液,再侵入其它敏感細(xì)胞。
2)細(xì)胞間傳播,病毒在敏感細(xì)胞內(nèi)增殖后不釋放出來,而是通過細(xì)胞間橋直接傳遞給鄰近細(xì)胞。
3)細(xì)胞親-子代傳播,因病毒感染細(xì)胞后,病毒基因組整合到宿主染色體中,隨細(xì)胞的分裂增殖傳遞給子代細(xì)胞,由于機(jī)體產(chǎn)生的抗病毒抗體不能進(jìn)入細(xì)胞,因此體液免疫在這類病毒感染中不起重要作用。
4)多種方式傳播。通常病毒對(duì)敏感細(xì)胞感染的結(jié)局(溶細(xì)胞、融合、2.機(jī)體
機(jī)體對(duì)病毒的抵抗力是決定病毒感染過程的另一個(gè)重要因素。在未曾感染或未曾進(jìn)行過人工免疫的機(jī)體,病毒感染過程取決與機(jī)體的非特異性抵抗力,包括宿主的年齡、激素、體溫、中樞神經(jīng)活動(dòng)以及營(yíng)養(yǎng)等因素。
(1)年齡一般說來,幼齡動(dòng)物對(duì)病毒的易感性比成年動(dòng)物高,這可能是由于幼齡動(dòng)物缺乏“成熟”的免疫反應(yīng),血、腦等生理屏障不夠健全以及幼齡動(dòng)物細(xì)胞較少產(chǎn)生干擾素等緣故。2.機(jī)體機(jī)體對(duì)病毒的抵抗力是決定病毒感染過程的另一個(gè)重(2)神經(jīng)活動(dòng)冬眠和藥物睡眠動(dòng)物在病毒感染時(shí),發(fā)病率和死亡率經(jīng)常低于對(duì)照未睡眠的動(dòng)物,原因可能在冬眠和藥物睡眠狀態(tài)下,血壓、體溫、神經(jīng)調(diào)節(jié)以及分泌和運(yùn)動(dòng)機(jī)能下降,改變和擾亂組織和細(xì)胞的正常營(yíng)養(yǎng)與代謝,從而影響病毒的吸附和增殖。(3)激素特別是可的松制劑激素常常有激發(fā)病毒感染的作用。一般認(rèn)為,可的松制劑的抗炎癥和免疫抑制作用,是激發(fā)病毒感染的主要原因。其它激素可能因?yàn)楦淖儥C(jī)體蛋白質(zhì)代謝而增高其對(duì)某些病毒的易感性。(2)神經(jīng)活動(dòng)(4)X射線等射線具有提高機(jī)體對(duì)病毒感染的敏感性作用,這不僅因?yàn)闄C(jī)體的免疫功能被抑制,而且也由于非特異性防御反應(yīng)發(fā)生改變,從而有利于病毒在相應(yīng)的細(xì)胞和組織中增殖。這種現(xiàn)象在RNA病毒中具有普遍性,但是,類似的現(xiàn)象尚未見于DNA病毒。(4)X射線等射線具有提高機(jī)體對(duì)病毒感染的敏感性作用,這不僅(5)體溫宿主機(jī)體的體溫升高能以不同的方式減少病毒的增殖,影響病毒的感染。原因可能是影響病毒某一個(gè)增殖環(huán)節(jié)或激發(fā)機(jī)體的免疫反應(yīng),例如,抗體和干擾素產(chǎn)生等,從而直接或間接抑制病毒繁殖。必須指出的是,哺乳動(dòng)物在嚴(yán)重性病毒感染時(shí),幾乎都發(fā)生38~41℃甚至以上的高熱,這是機(jī)體抑制病毒增殖的積極防御反應(yīng),還是機(jī)體在病毒或致熱源的抗原—抗體復(fù)合物刺激下的病理效應(yīng)?有待于深入研究。(5)體溫(6)營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)不良能破壞阻止病毒繁殖和擴(kuò)散的屏障,任何嚴(yán)重的營(yíng)養(yǎng)不良都能干擾抗體的產(chǎn)生及吞噬細(xì)胞的活性。(6)營(yíng)養(yǎng)3.2.4病毒感染的類型和機(jī)制病毒感染是一個(gè)極其復(fù)雜和不斷發(fā)展變化的生物學(xué)和病理學(xué)過程。而目前關(guān)于機(jī)體病毒感染的類型的劃分,都是從某一側(cè)面或某一角度加以描述,因此不能全面反應(yīng)事物的本來面目。例如按照病程長(zhǎng)短而劃分的急性型、亞急型和慢性型;按照感染的癥狀的明顯程度而分為顯性感染和隱性感染;按照感染過程、癥狀和病理變化的主要發(fā)生部位而劃分為局部感染和全身感染等。3.2.4病毒感染的類型和機(jī)制病毒感染是一1.隱性感染包括一切不引起臨床癥狀的病毒感染,可能是因?yàn)椴《静荒茏詈笄址富虻竭_(dá)靶器官,因而不呈現(xiàn)或極少呈現(xiàn)臨床癥狀。隱性感染具有非常重要的流行病意義,因?yàn)殡[性感染仍有向外界散布病毒而成為傳染源的可能。一個(gè)很有意義和需要探討的問題是人畜體內(nèi)是否也有正常菌群譜那樣的正常病毒譜??梢钥隙?,人與動(dòng)物體內(nèi)的帶毒現(xiàn)象是普遍存在的,但是應(yīng)當(dāng)指出的是,與人畜體內(nèi)的正常菌譜不同,機(jī)體內(nèi)的這些病毒存在,即使可能沒有嚴(yán)重的危害,也絕不會(huì)給機(jī)體帶來任何好處。1.隱性感染包括一切不引起臨床癥狀的病毒感染2.顯性感染顯性感染是有癥狀的感染,即臨床上表現(xiàn)明顯或在一定階段表現(xiàn)明顯的病毒性傳染病。
(1)急性感染:一般潛伏期短,發(fā)病急,恢復(fù)或死亡快。
(2)持續(xù)性感染:病毒在宿主體內(nèi)持續(xù)存在,達(dá)數(shù)月甚至終身,但不一定持續(xù)增殖和持續(xù)引起癥狀。持續(xù)性感染是病毒與機(jī)體相互之間的一種特殊的復(fù)雜關(guān)系,經(jīng)常表現(xiàn)為:2.顯性感染顯性感染是有癥狀的感染,即臨床上表現(xiàn)
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