六、病毒的致病机制

1、病毒对宿主细胞的直接作用

病毒种类不同，侵入宿主易感细胞后，可表现出不同的结果。

杀细胞效应 病毒在细胞内增殖导致细胞溶解死亡的作用，称为杀细胞效应。多见于无包膜病毒，如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等。其杀细胞的机制有病毒核酸编码的早期蛋白能阻断易感细胞RNA和蛋白质合成；某些病毒蛋白的毒性可使细胞团缩、死亡；病毒感染后可使细胞溶酶体破坏，释放溶酶体酶致细胞自溶；大部分病毒对易感细胞膜、细胞器、细胞核均有损伤。

包涵体形成 某些病毒感染易感细胞后，在胞质或胞核内形成具有一定形状（圆形、椭圆形或不规则形）和特殊染色性（嗜酸性或嗜碱性）、在普通显微镜下可见到的斑块结构，称为包涵体（inclusion）。它由病毒颗粒或未装配的病毒成分组成，是细胞被病毒感染的标志。因其形状、位置、染色性等特性随病毒而异，故在诊断某些病毒感染时具有重要的鉴别作用。同时，其对宿主细胞的结构和功能也有破坏作用，可导致宿主细胞损伤。

图1-7 狂犬病病毒包涵体

图1-8巨细胞病毒包涵体

细胞膜改变 流感病毒、疱疹病毒等有包膜的病毒，感染细胞后，不阻碍细胞的代谢，不使细胞溶解，子代病毒成熟后以出芽方式从感染细胞中逐个释放出来，再感染邻近细胞，宿主细胞膜可发生一定的变化。①细胞膜出现新抗原：一是自身抗原，即病毒在细胞内复制中，可使宿主细胞膜组分改变；二是病毒特异性抗原，由病毒基因编码的嵌合在宿主细胞膜表面的蛋白成分。两种抗原均可诱发机体的免疫应答，可被机体的特异性抗体或细胞毒性T细胞所识别，致宿主细胞损伤或破坏。②细胞融合：有些病毒（如麻疹病毒、疱疹病毒等）细胞膜表面的病毒蛋白具有融合膜的生物活性时，数个细胞间的细胞膜可互相融合，形成多核巨细胞，可以辅助病毒的鉴定。感染细胞与未感染细胞互相融合，有利于病毒的扩散。

细胞转化 有少数DNA病毒的全部或部分核酸、某些RNA病毒基因组经逆转录产生的DNA，整合入宿主细胞染色体中，使宿主细胞遗传性状发生改变。整合后的病毒核酸随宿主细胞的分裂而传给子代，此时细胞虽不复制出子代病毒，宿主细胞也不被破坏，但可被激活引起细胞的恶性转化。转化的细胞其生长与分裂失控，可无拘束地生长繁殖，此与病毒的致肿瘤性关系密切，但转化并不一定都引起肿瘤。致肿瘤的因素有多种，重要有的原癌基因激活、抗癌基因的突变失活以及整合的病毒DNA片段编码蛋白与抗癌蛋白结合后所致抗癌蛋白失活、降解等。

细胞凋亡 病毒侵入易感细胞后，感染的病毒本身或由病毒编码的蛋白间接地作为诱导因子引发细胞凋亡，使细胞质收缩、核染色体裂解，形成凋亡小体。

免疫抑制 大多数病毒感染机体后，可致宿主的免疫应答低下，导致免疫功能抑制，其原因与病毒侵犯免疫细胞有关。如人类免疫缺陷病毒侵犯辅助性T细胞（CD4+）及巨噬细胞后，经过多种机制可使免疫细胞数量减少而发生艾滋病；麻疹病毒、巨细胞病毒等可侵入巨噬细胞，T、B淋巴细胞中增殖，并可致淋巴组织中出现多核巨细胞，从而引起机体免疫功能低下。免疫低下易引起机会感染和恶性肿瘤，死亡率高。

2.病毒对宿主细胞的免疫损伤作用

病毒感染宿主细胞后，既可以刺激机体产生保护性免疫应答，也可导致对机体的免疫病理损伤。

体液免疫的病理损伤作用 大多数病毒侵入宿主易感细胞后，可诱发细胞表面出现新抗原，诱发机体产生免疫应答，相应抗体与细胞表面新抗原特异性结合，在补体参与下，引起Ⅱ型超敏反应，导致细胞的溶解，某些病毒（如乙型肝炎病毒等）感染后，病毒可溶性抗原与相应抗体结合形成中等大小的免疫复合物，长期存在于机体血流中，当这种免疫复合物沉积于血管基底膜，激活补体，引起Ⅲ型超敏反应，造成局部组织损伤,如肾小球肾炎、关节炎、荨麻疹等。

细胞免疫的病理损伤作用 在病毒感染的恢复过程中，细胞免疫起着重要作用，但也可成为病毒感染损伤的机制之一。细胞毒性T细胞及致敏T细胞与靶细胞膜上的新抗原结合，通过直接的细胞毒作用或释放多种淋巴因子，引起组织细胞损伤，即Ⅳ型超敏反应

免疫耐受性 某些病毒可经垂直传播感染胎儿，可诱发机体产生免疫耐受性，即不引起免疫应答，导致机体终身携带此病毒。如乙型肝炎病毒、人类免疫缺陷病毒、巨细胞病毒等。

 七、机体的抗病毒免疫

1.非特异性免疫

机体抗病毒的非特异性免疫与其他微生物一样，有较强的防御作用，其中以巨噬细胞、NK细胞和干扰素尤为重要。

巨噬细胞 是机体抗病毒的主要因素之一，当病毒侵入引起局部感染、病毒血症、器官组织感染时可被巨噬细胞吞噬消化而清除，使感染终止。

图1-9 巨噬细胞正在通过伪足来吞噬病原体

NK细胞 NK细胞识别靶细胞是非特异的，即对病毒感染的细胞均有杀伤作用。NK细胞是一种不受MHC限制，也不依赖抗体而直接与靶细胞接触后，可从胞质中释放穿孔素而溶解病毒感染的免疫细胞。

干扰素（interferon,IFN）是由病毒或干扰素诱导剂刺激细胞产生的一组具有高度活性及多种功能的糖蛋白。淋巴细胞、巨噬细胞等均可产生干扰素。

干扰素具有种属特异性，即只有人细胞产生的干扰素才能用于人体。根据其不同抗原性可将人IFN分为α、β和γ三种，其中α、β干扰素性状相似，称为I型干扰素，γ干扰素称为Ⅱ型干扰素。α干扰素主要由人白细胞产生，β干扰素主要由人成纤维细胞产生，γ干扰素由T细胞产生。正常情况下，编码IFN的基因受阻抑蛋白所抑制，不能转录产生IFN。当病毒感染或在干扰素诱生剂作用下，使细胞内产生一种特异性因子能与阻抑蛋白结合，而使IFN基因活化，转译出IFN。IFN诱生剂主要是：各种病毒；人工合成的双股核酸链，如聚肌胞；其次还有某些胞内寄生菌、脂多糖等。

干扰素具有广谱抗病毒活性，但一般认为干扰素不直接作用于病毒，而是由受染病毒感染的细胞产生后释放出来，再作用于邻近正常细胞膜上的干扰素受体（干扰素受体具有种属特异性），干扰素与干扰素受体结合使编码抗病毒蛋白的基因活化，继而合成抗病毒蛋白质（AVP），AVP主要作用于病毒mRNA的转录和翻译，从而抑制病毒蛋白质的合成，阻止病毒在机体内扩散，促进病毒性疾病的痊愈。

干扰素的生物学活性有多种：①具有广谱抗病毒作用，主要由α和β干扰素完成，γ型干扰素对病毒感染的恢复和防御再感染起主要作用；②免疫调节作用，γ干扰素能活化NK细胞和Ｔc细胞，增强其杀伤靶细胞的能力，促进巨噬细胞的吞噬与抗原加工递呈作用，诱发机体免疫应答；③抗肿瘤作用，γ干扰素能调节癌基因的表达，抑制肿瘤细胞分裂增殖。

2.特异性免疫

自然感染病毒或接种疫苗，病毒的各种结构蛋白以及少数DNA多聚酶具有良好的免疫原性，能诱发机体免疫应答，产生体液免疫和细胞免疫的保护作用。

体液免疫抗病毒作用 宿主感染病毒或接种疫苗后，B细胞表面的受体分子与外来的抗原分子结合后，活化、长大，并迅速分裂产生一个有同样免疫能力的细胞群——无性繁殖系。其中一部分成为浆细胞，产生抗体；一部分发展为记忆细胞(memory cell)。

图1-13抗体分子电镜三维图

浆细胞产生的特异性抗体中，具有保护作用的主要是中和抗体。此种抗体是由病毒衣壳或包膜抗原刺激机体产生，这类抗体与相应病毒抗原结合，可阻止病毒吸附和穿入易感细胞，从而保护宿主细胞免受病毒感染并有效地防止病毒通过血流播散，此作用称为病毒中和作用。

图1-14 抗体的中和作用

中和抗体包括三类免疫球蛋白：IgG、IgM、IgA，其中IgG是主要的抗病毒中和抗体，且能通过胎盘进入胎儿血液循环，使婴儿获得自然被动免疫。IgM抗体不能通过胎盘，若新生儿血中检出IgM抗体可诊断为子宫内感染，尤其是对垂直传播的病毒体。由于IgM出现早、消失快，故以患者血清中出现特异性IgM作为新近感染的诊断依据。分泌型IgA（SIgA）存在于呼吸道和消化道粘膜分泌物中，可有效地防御呼吸道病毒和肠道病毒的侵入。

另外，病毒与相应抗体结合可经调理作用、促进吞噬、激活补体、ADCC作用等使细胞溶解破坏。

图1-15 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用机制

细胞免疫抗病毒作用 病毒进入宿主细胞内，体液免疫的作用即受到限制，主要依赖细胞毒性T细胞及辅助性T细胞发挥抗病毒的细胞免疫作用。

细胞毒性T细胞（Tc或CTL）可以与相应受病毒感染的靶细胞特异性结合，释放穿孔素及细胞毒素。穿孔素将靶细胞膜穿出许多小孔；细胞毒素可使靶细胞自身裂解或发生凋亡。

图1-16 自然杀伤过程的机制

辅助性T细胞（Th）即CD4+ T细胞，包括Th1和Th2。在抗病毒感染细胞免疫中，Th1细胞起重要作用，致敏Th1细胞再次与相应靶细胞接触（特异性结合）可释放多种淋巴因子（细胞因子），如IL-2、IFN-γ、TNF（肿瘤坏死因子）等，这些淋巴因子激活Ｔ细胞、巨噬细胞、NK细胞等，共同发挥着抑制病毒复制及清除靶细胞内的病毒作用。

图1-17特异性免疫

抗病毒免疫的持续时间 病毒种类不同，感染后引起的免疫持续时间也不同。有的持续时间较短，如流感病毒属局部感染，不引起病毒血症，且免疫原性不稳定，易发生变异，以致于宿主反复感染。有的长期甚至终身免疫，如麻疹病毒、流行性乙型脑炎病毒等，可引起全身感染并有明显地病毒血症，使宿主免疫系统与病毒抗原广泛接触，且这类病毒免疫原性稳定，抗原结构不易变异，是引起持久性免疫的主要原因。

 八、病毒的危害

病毒对人类的健康造成了极大的危害，在人类的传染病中约80%是由病毒引起的。病毒性疾病具有流行广泛、传播途径多、传染性强、易发生并发症、后遗症严重、死亡率高等特点；有些病毒可引起持续感染、慢发感染；有的病毒与自身免疫病及肿瘤的发生关系密切。例如：狂犬病病毒是一种RNA病毒，存在于神经系统和唾液腺中，经咬伤能感染人和各种家畜，病毒侵入神经系统繁殖，出现兴奋继而麻痹的神经症状，发病人畜一般均死亡，无法治疗。又如，以人体为寄主的脊髓灰质炎病毒可以导致小儿麻痹症的发生；而由流行性腮腺炎病毒引起的腮腺炎，至今还使许多儿童深受其害 。

图1-19脊髓灰质炎病毒

 九、病毒的预防----人工免疫

人工免疫主要采用接种疫苗的方式进行。

1、疫苗的概念和分类

概念 疫苗就是利用病原微生物或其有效成分，经人工减毒、灭活或人工合成的方法制成，是一种重要的医用抗原。疫苗经预防接种进入人体后，能诱导产生特异性体液免疫和细胞免疫，从而使机体获得预防该疾病的免疫力。

疫苗分类 疫苗按性质可分灭活疫苗、减毒活疫苗、组分疫苗、重组基因工程疫苗等。

（1）灭活疫苗 用免疫原性强的病原微生物，经培养繁殖，或接种于动物、鸡胚、组织、细胞生长繁殖后，采取物理的、化学的方法使病原微生物灭活后制成的疫苗。用灭活病原微生物制成的疫苗已丧失致病能力，但仍保留其免疫原性，如白百破疫苗、流感疫苗、狂犬病疫苗、甲肝灭活疫苗、乙脑灭活疫苗等及类毒素制剂。类毒素制剂是将细菌在液体培养条件下，产生外毒素，经脱毒提纯等工艺制成，如白喉、破伤风类毒素。

（2）减毒活疫苗 用弱毒、但免疫原性强的病原微生物，经培养繁殖或接种于动物、鸡胚、组织、细胞生长繁殖后制成的疫苗。这类疫苗已丧失其致病力，但仍保留一定的剩余毒力、免疫原性和繁殖能力。疫苗接种人体后，使肌体产生一次轻微的自然感染过程，但不会发病，而获得免疫力。例如，卡介苗、脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗、腮腺炎疫苗、风疹疫苗、水痘疫苗、乙脑减毒活疫苗、甲肝减毒活疫苗等。

（3）亚单位疫苗（组分疫苗） 提取或合成细菌或病毒外壳的特殊蛋白成分，即抗原决定族制成的疫苗。由于亚单位疫苗含几种主要表面蛋白，消除了许多无关抗原决定族和粗制或半提纯制剂诱发的抗体，从而减少疫苗副反应和疫苗引起的相关疾病。例如，流脑、流感疫苗、肺炎疫苗等。

（4）重组基因工程疫苗 利用现代基因工程技术将有效的特异性抗原基因插入易于增殖的载体，在载体增殖时可表达有效特异性抗原，取之作为疫苗，如重组乙型肝炎疫苗。

乙型肝炎亚基疫苗病毒表面糖蛋白是一种有效的疫苗，从病毒的基因组中克隆编码这种蛋白的基因。如下图中心标明的是四种重要蛋白质（P、X、C和S）的ORF，S蛋白是主要的表面蛋白，将编码S蛋白的DNA片断克隆到一个可在酵母内表达的质粒上，便可由酵母生产疫苗。

图1-21 乙型肝炎亚基疫苗病毒表面糖蛋白的ORF

2、国家免疫规划疫苗

根据全国范围内的传染病流行情况、人群免疫状况等因素，目前国家免疫规划确定的疫苗有“五苗”包括

皮内注射用卡介苗（BCG）：接种1剂次

重组乙型肝炎疫苗（HepB）：接种3剂次；

口服脊髓灰质炎减毒活疫苗(OPV)：口服4剂次，前3剂次为基础免疫，第4剂次为加强免疫；

吸附百白破联合疫苗(DPT)及吸附白喉破伤风联合疫苗(DT)：接种5剂次，前3剂次为基础免疫，第4剂次为加强免疫；第5剂次使用白破疫苗加强免疫1剂次；

麻疹减毒活疫苗(MV)：接种2剂次，第2剂次为复种。

我国各省级人民政府在执行国家免疫规划时，根据本行政区域的传染病流行情况、人群免疫状况等因素，可以增加免费向公民提供的疫苗种类。目前部分省增加的国家免疫规划疫苗为：乙型脑炎疫苗（乙脑灭活疫苗和乙脑减毒活疫苗）、A群脑膜炎球菌多糖疫苗。