手术后不通气怎么办第五章 病毒与宿主细胞的相互作用

2021年1月28日发(作者：泌尿专科)
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< br>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< br>：
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< br>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< br>）。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< br>)
；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
(Ne gri 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
期基因表达）

病毒增强子维持病毒基因高水平转录（增强子具有多个转录因子结合位点，
能协同一致地促
进下游早期基因转录）
< br>病毒晚期转录的激活
：病毒早期基因产物为反式激活蛋白。如：腺病毒的
E1A
蛋白

E1A
蛋白能直接同细胞转录因子产生各种效应，激活转录作用
(13 SE1A
蛋白能结合
TATA
结合蛋白上
)

E1A能结合到宿主细胞转录复合物上，释放活化的转录因子
E2F
；


E1A
可增强
pol II
和
pol III
基因的表达。

2.4
病毒同宿主
RNA
加工过程间的相互作用

病毒
mRNA
的成熟


mRNA
的
5< br>’末端加“帽子”，在
3
’端加上多聚腺苷酸（
polyA
）尾巴，< br>mRNA
剪接

抑制细胞
mRNA
的加工成熟
病毒不仅抑制与其竞争的细胞
mRNA
的合成，而且抑制细胞
mRNA
的 成熟

流感病毒的
NS1
蛋白既抑制细胞
mRNA
的多聚腺 苷酸化，
又抑制细胞
mRNA
前体的剪接。

HSV
的
ICP27
抑制细胞
mRNA
前体的剪接

2.5
与翻译系统的相互作用

（抑制宿主翻译；降解宿主
mRNA
；竞争宿主翻译系统；改变宿主翻译系统的特异性

全部抑制或部分抑制宿主翻译

宿主
mRNA
降解


HSV
、流感病毒、
痘病毒感染后，细胞中宿主
mRNA
合成量减少、蛋白质翻译受阻。
（病
毒粒子组份诱导的）

病毒
mRNA
同宿主
mRNA
之间竞争有限的核糖体


大量合成病毒
mRNA
与宿主竞争有限的核糖体


病毒
mRNA
具有更高的亲和性

病毒对宿主翻译起始因子的影响


真核生物翻译起始因子
eIF-4E
能识别真核生物和病毒
mRNA 5’
端帽结构、
eIF-4F
可促
进有帽
mRNA
与核糖 体
40S
亚基结合。


痘病毒感染使宿主细胞翻译成分帽结合蛋白 复合物
CBP
或
eIF-4F
失活，
使不带帽的病毒
mRN A
更有效地翻译。

2.6
与细胞
DNA
复制的相互作用

（降解细胞ＤＮＡ、改变正常复制位点、抑制细胞ＤＮＡ合成并为病毒ＤＮＡ提供原料）


RNA
和
DNA
病毒感染后往往引起宿主细胞
DNA合成率下降。
宿主细胞
DNA
的抑制可为
病毒复制提供条件。


促使细胞
ssDNA
降解（病毒
DNase
）


病毒
DNA
能取代在正常位点复制的细胞
DNA

抑制细胞蛋白质合成的间接效应

2.7 DNA
病毒确保
DNA
复制装置有效性的机制


病毒能编码一种新的复制装臵


痘病毒可编码病毒
DNA
复制所需的酶


反转录病毒含有反转录酶


HSV
编码
7
种蛋白直接参与病毒
DNA
复制


病毒能诱导细胞
DNA
的合成（
G0
→
S
）


乳头瘤病毒编码的蛋白质大
T
抗原能插入到宿主细胞复制复 合物上，指导它们复制病毒
DNA
。


SV40
大
T
抗原可结合到其复制起点上
,
与细胞
DNA
聚合酶相互作用；


起解旋酶的作用。

第三节

宿主对病毒感染的免疫反应

3.1
免疫系统简介

免疫系统的组成

1.
淋巴器官（胸腺、骨髓、淋巴结、脾、扁桃体）

2.
淋巴组织及免疫细胞（淋巴细胞、浆细胞、巨噬细胞）

免疫系统的功能（防御功能）

1
．清除入侵的抗原，如微生物及其产物，异体细胞等。

2
．监视 和清除机体自身改变了的细胞，如病毒感染的细胞或癌变细胞以及衰老和损伤的细
胞及其碎片。

免疫反应的方式

非特异性免疫：
是机体在长期的进化过程中逐渐建立的，< br>具有相对稳定性，
能遗传给下一代
的防御能力（先天免疫）。屏障结构、吞噬细胞、抗微 生物物质

特异性免疫：是在抗原刺激下产生的，指专门对某一种病菌有识别和杀灭作用的免疫。

特点：①有特异性；②是后天获得的
---
获得性免疫

按其作用机理不同，可分为体液免疫和细胞免疫。

3.2
病毒感染对免疫系统的影响

1
、病毒感染引起的免疫抑制



近年来，观察到许多病 毒感染可引起暂时性免疫抑制。如麻疹病毒、风疹病毒、
CMV
等感
染，急性期和恢复 期患者外周血淋巴细胞对特异性抗原的反应减弱。

病毒感染所致的免疫抑制，
可能成 为某些病毒性疾病持续和加重的部分原因。
免疫抑制也可
能激活体内潜伏的病毒或促进某些肿瘤 的生长，使疾病进程复杂化。

2
、病毒感染对免疫活性细胞的杀伤



已发现引起
AIDS
的
HIV
对辅助性
T
细胞
(CD4+)
具有强亲和性和杀伤性。
因而在感染者出
现< br>CD4+
细胞减少，
CD8+
细胞数相对增多，两种细胞比值倒臵的现象。由于辅助性
T
细胞
数量减少，细胞免疫功能低下，极易合并条件致病性微生物(
真菌、病毒、细菌
)
或寄生虫
(
卡
氏肺囊虫
)
感染，或并发肿瘤
(
如
Kaposi
肉瘤
)
，成 为
AIDS
死亡率极高的原因

。

3
、病毒感染引起自身免疫性疾病







病毒感染可能使正常情况下隐蔽在细胞内的一些抗原暴露或释放出来；
病 毒抗原也可能
与机体细胞结合，改变细胞表面结构成为
“非已物质”，
这些细胞可成为 靶细胞而受到免疫
细胞和免疫因子的作用，发生自身免疫性疾病。

3.3
动物对病毒感染的免疫方式

由两方面组成：



（
1
）非特异性免疫反应



（
2
）特异性免疫反应

抗体反应（或称体液免疫）

细胞调节免疫反应







病毒感染，
往往是先通过体液免疫的作用来阻止病毒通过血液循环而播散，
再通过细
胞免疫的作用来予以彻底消灭。


（一）非特异性抗病毒免疫

1
、先天不感受性：主要取决于细胞膜上有无病毒受体。

2
、屏障作用






解剖学屏障：如皮肤粘膜屏障。




血脑屏障：能阻挡 病毒经血流进入中枢神经系统，因此可以保护绝大多数脊髓灰质炎患
者不发生麻痹。




胎盘屏障：胎儿与母亲之间进行物质交换的临时器官。




生物化学屏障：由免疫系统细胞分泌的可溶性蛋白质，充当调节免疫反应的信使， 如补
体、细胞因子。

3
、细胞作用

巨噬细胞
( M
ф
)
：对阻止病毒感染和促使病毒感染的恢复具有重要作用
(
识别 、吞噬、捕捉、
处理和传递抗原，还可分泌生物活性物质
)
。

中性 粒细胞：虽也能吞噬病毒，
但不能将其杀灭，
病毒在其中还能增殖，反而将病毒带到全
身，引起扩散。

自然杀伤
(NK)
细胞：能杀伤许多病毒感染的靶细胞（不 受
MHC
限制、不依赖
Ab
，释放穿
孔素、
TNF
）。

4
、干扰素

干扰素（
interfero n
，
IFN
）：由病毒或其他
IFN
诱生剂诱使人或动物细胞产生的 一类糖蛋
白。它作用于机体细胞可表现出抗病毒、抗肿瘤及免疫调节等多方面的生物活性。

干扰素的抗病毒作用无特异性。


（二）特异性抗病毒免疫

体液免疫：由
B
细胞产生抗体游离于体液


中，将进入人体的抗原消灭的免疫方式

细胞免疫：由
T
细胞将侵入人体细胞内部的抗原消灭的免疫方式

1
、体液免疫的抗病毒作用



受病毒感染后，机体即可 产生特异性抗体，按其作用可分为
中和性抗体
(neutralizing
anti bodies
，
NTAb)
、
补体结合抗体
（
comple ment fixation antibodies, CFAb
）
及血凝
抑制抗体
（
heamagglutination inhibition antibodies, HIAb
）
等。
这些抗体主要是< br>IgG
、
IgM
和
IgA
。中和性抗体能消除病毒的感染性， 是唯一具有保护作用的抗体。补体结合抗体
及血凝抑制抗体一般没有保护作用，可用于血清学诊断。
（
1
）中和性抗体的作用机理

中和性抗体是针对病毒表面抗 原的抗体。
它与病毒表面的抗原决定簇结合，
使病毒失去吸附
和穿入的能力，
但不能直接灭活病毒，
更不能对已进入细胞内的病毒发挥作用。
中和性抗体
的抗病毒作 用，主要是预防感染的发生及蔓延
.
NTAb
与抗原形成的复合物有利于吞噬细胞的 吞噬清除，
NTAb
在受感染的机体内可中和血
流中游离的病毒，
从而制止其 进入靶器官，
对于可引起病毒血症的病毒，
有防止扩散的作用。

（
2
）抗体对靶细胞的作用

a.

对靶细胞的伤害


抗体除可中和游离状态的病毒外，对于表面有病毒编码抗原的靶细胞