《动物病毒学》课件:第六章-病毒的感染与免疫.ppt
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- 动物病毒学 动物 病毒学 课件 第六 病毒 感染 免疫
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1、病毒的感染与免疫,实际上就是病毒与宿主病毒的感染与免疫,实际上就是病毒与宿主之间的博弈,即病毒与宿主间的相互作用之间的博弈,即病毒与宿主间的相互作用感染与免疫是一对矛盾,病毒感染是病原体感染与免疫是一对矛盾,病毒感染是病原体的主动攻击,而免疫是宿主抵抗病毒感染的的主动攻击,而免疫是宿主抵抗病毒感染的防御过程防御过程问题的提出:病毒是如何突破宿主的免疫防线,导致感病毒是如何突破宿主的免疫防线,导致感染成功?染成功?面对病毒的攻击,宿主通过哪些方式进行面对病毒的攻击,宿主通过哪些方式进行抵抗,并最终清除病毒?抵抗,并最终清除病毒?如何控制病毒的感染?如何控制病毒的感染?解析病毒与宿主相互作用的分子
2、细节是当前解析病毒与宿主相互作用的分子细节是当前病毒学研究的热点,涉及免疫学、细胞生物病毒学研究的热点,涉及免疫学、细胞生物学、结构生物学、化学生物学等学、结构生物学、化学生物学等第六章第六章 病毒感染与免疫病毒感染与免疫6.1 6.1 病毒与宿主细胞的相互作用病毒与宿主细胞的相互作用6.2 6.2 机体的病毒感染机体的病毒感染6.3 6.3 抗病毒免疫抗病毒免疫6.4 6.4 病毒的免疫抑制与免疫逃逸策病毒的免疫抑制与免疫逃逸策略略6.16.1 病毒与细胞间的相互作用病毒与细胞间的相互作用6.1.16.1.1 病毒感染细胞的类型病毒感染细胞的类型根据病毒感染后细胞的表现不同分为根据病毒感染后
3、细胞的表现不同分为:溶溶(杀杀)细胞性感染细胞性感染稳定态感染稳定态感染整合感染整合感染1.1.杀杀(溶溶)细胞性感染细胞性感染 细胞在病毒感染以后,因代谢障碍而迅速死细胞在病毒感染以后,因代谢障碍而迅速死亡(破裂或溶解),大量感染性病毒释出于亡(破裂或溶解),大量感染性病毒释出于细胞外的体液中,形成新一轮感染。细胞外的体液中,形成新一轮感染。主要由无包膜、杀伤性强的病毒感染引起,主要由无包膜、杀伤性强的病毒感染引起,如:痘病毒、小如:痘病毒、小RNARNA病毒。病毒。2.2.稳定态感染稳定态感染 病毒感染细胞后,病毒在细胞内增殖,但病毒感染细胞后,病毒在细胞内增殖,但并不严重影响细胞的生命活
4、动,被感染细并不严重影响细胞的生命活动,被感染细胞能正常繁殖。胞能正常繁殖。病毒常以出芽的方式释放或呈细胞到细胞病毒常以出芽的方式释放或呈细胞到细胞的传播,如:的传播,如:PCVPCV、CSFVCSFV、EBEB病毒、鼠类的病毒、鼠类的白血病病毒白血病病毒3.3.整合性感染整合性感染病毒感染细胞后,病毒核酸整合于细胞染色体病毒感染细胞后,病毒核酸整合于细胞染色体内,并随细胞的分裂而增殖,使细胞转化或恶内,并随细胞的分裂而增殖,使细胞转化或恶性变。性变。腺病毒、腺病毒、SV40SV40等在允许细胞内产生溶细胞感染等在允许细胞内产生溶细胞感染而在非允许细胞内形成整合性感染而在非允许细胞内形成整合性
5、感染HIVHIV先将病毒基因组先将病毒基因组RNARNA反转录成双链反转录成双链DNADNA,并整,并整合到宿主细胞基因组上合到宿主细胞基因组上 对细胞大分子合成的抑制(对细胞大分子合成的抑制(RNARNA转录、转录、mRNAmRNA加工、蛋白质合成、加工、蛋白质合成、DNADNA合成)合成)病毒粒子或病毒物质的毒性作用病毒粒子或病毒物质的毒性作用1.1.细胞裂解(死亡)细胞裂解(死亡)A A 正常正常PK-15 PK-15 B B、C C 感染感染PRVPRV的的PK-15PK-15CBA6.1.26.1.2 病毒感染对细胞的影响病毒感染对细胞的影响CPE=cytopathic effect
6、 溶酶体渗透性可逆的增加:溶酶体不释放溶酶体渗透性可逆的增加:溶酶体不释放 溶酶体不可逆的损伤:溶酶体释放,溶细胞溶酶体不可逆的损伤:溶酶体释放,溶细胞2.2.细胞溶酶体改变细胞溶酶体改变3.3.包涵(含)体形成(包涵(含)体形成(inclusion body)inclusion body)细胞被病毒感染以后,在细胞浆或细胞核内细胞被病毒感染以后,在细胞浆或细胞核内出现的一些在光学显微镜下可见的特殊结构。出现的一些在光学显微镜下可见的特殊结构。病毒核酸和蛋白质在细胞内集中合成和装配病毒核酸和蛋白质在细胞内集中合成和装配成病毒粒子的场所(病毒工厂)成病毒粒子的场所(病毒工厂)1 1)包涵体的实质
7、(组成)包涵体的实质(组成)病毒体或病毒组分:腺病毒、痘病毒、麻疹病毒体或病毒组分:腺病毒、痘病毒、麻疹病毒。病毒。细胞的细胞的退行性退行性产物产物:疱疹病毒疱疹病毒。某些某些细菌及其毒素、某些化学药物和重金属细菌及其毒素、某些化学药物和重金属盐盐也可引起细胞类似的组织学变化。也可引起细胞类似的组织学变化。包涵体染色后可在光学显微镜下看到,不同包涵体染色后可在光学显微镜下看到,不同的病毒感染往往具有独特的形态:的病毒感染往往具有独特的形态:染色特征和存在部位:鉴定病毒的种类染色特征和存在部位:鉴定病毒的种类伊红(粉红色)伊红(粉红色)嗜酸性包涵体嗜酸性包涵体苏木精(蓝色)苏木精(蓝色)嗜碱性包
8、涵体嗜碱性包涵体4.4.细胞融合细胞融合细胞融合:细胞融合:两个或两个以上细胞之间膜结合后两个或两个以上细胞之间膜结合后出现多核细胞的现象。出现多核细胞的现象。细胞融合过程模式细胞融合过程模式能够引起能够引起细胞融合的病毒:细胞融合的病毒:副粘病毒、疱疹病副粘病毒、疱疹病毒、痘苗病毒、禽传染性支气管炎病毒、逆转毒、痘苗病毒、禽传染性支气管炎病毒、逆转录病毒科的维斯纳病毒等录病毒科的维斯纳病毒等合胞体:合胞体:细胞融合产生的同一细胞质内含有数细胞融合产生的同一细胞质内含有数个细胞核的融合细胞。个细胞核的融合细胞。(1 1)外源性融合外源性融合(fusion from without)(fusio
9、n from without)即从外部融合,病毒以高感染复数感染时,由病即从外部融合,病毒以高感染复数感染时,由病毒表面具有细胞融合活性的糖蛋白,引起毒表面具有细胞融合活性的糖蛋白,引起未受病毒感未受病毒感染细胞之间的融合。染细胞之间的融合。特点:特点:不需要病毒的复制。不需要病毒的复制。根据是否需要病毒的增殖将病毒引起根据是否需要病毒的增殖将病毒引起的细胞融合分为两种:的细胞融合分为两种:细胞膜细胞膜病毒(2 2)内源性融合)内源性融合 (fusion from within)fusion from within)即从内部融合,是感染性病毒在其复制循环晚即从内部融合,是感染性病毒在其复制循环
10、晚期,病毒复制产生的有细胞融合活性的糖蛋白插入期,病毒复制产生的有细胞融合活性的糖蛋白插入受染细胞的细胞质膜,受染细胞从而获得了融合细受染细胞的细胞质膜,受染细胞从而获得了融合细胞的能力,结果导致胞的能力,结果导致受染受染细胞之间或受染细胞与未细胞之间或受染细胞与未受感染细胞之间受感染细胞之间发生融合。发生融合。病毒以外的融合剂:病毒以外的融合剂:聚乙二醇聚乙二醇山梨糖醇山梨糖醇溶血卵磷脂溶血卵磷脂刀豆球蛋白刀豆球蛋白病毒表面的血凝素与红细胞表面的粘蛋白病毒表面的血凝素与红细胞表面的粘蛋白受体发生结合,导致形成红细胞受体发生结合,导致形成红细胞-病毒病毒-红红细胞复合体。细胞复合体。(正粘病毒
11、、副粘病毒)(正粘病毒、副粘病毒)病毒导致红细胞凝集病毒导致红细胞凝集无病毒红细胞堆积无病毒红细胞堆积5.5.病毒导致红细胞凝集病毒导致红细胞凝集接触性抑制:接触性抑制:正常细胞与相邻细胞接触时,细胞正常细胞与相邻细胞接触时,细胞运动停止,细胞分裂也被抑制的现象。运动停止,细胞分裂也被抑制的现象。6.6.细胞转化细胞转化 无限增殖,成为永生化细胞无限增殖,成为永生化细胞 接触抑制现象丧失接触抑制现象丧失 细胞形态异常、染色体变型细胞形态异常、染色体变型 产生新的膜抗原产生新的膜抗原 对生长因子需要量降低对生长因子需要量降低 转化细胞有可能在动物体内引起肿瘤转化细胞有可能在动物体内引起肿瘤为细胞
12、的生物化学或生长特征的变化为细胞的生物化学或生长特征的变化转化细胞与正常细胞的区别:转化细胞与正常细胞的区别:7 7、细胞凋亡、细胞凋亡(19721972年由英国年由英国KerrKerr教授首次提出)教授首次提出)细胞为维持内环境稳定,由基因控制的细细胞为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主、有序性的细胞死亡形式。由细胞胞自主、有序性的细胞死亡形式。由细胞内部和外部刺激诱导所致。内部和外部刺激诱导所致。特点:特点:细胞变圆;胞浆浓缩;核染色质聚集、分块、细胞变圆;胞浆浓缩;核染色质聚集、分块、位于核膜上;核仁裂解,核固缩,形成位于核膜上;核仁裂解,核固缩,形成凋亡小凋亡小体;体;细胞核内的细胞
13、核内的DNADNA被核酸内切酶降解为约被核酸内切酶降解为约180-180-200bp200bp整数倍的核酸片段,凝胶电泳图谱呈梯状整数倍的核酸片段,凝胶电泳图谱呈梯状(DNA ladder)DNA ladder)。bppSCA-EGFPpSCA-EGFP转染细转染细胞的胞的DNA LadderDNA LadderM:DNA markerM:DNA marker1:pSCA-EGFP 1:pSCA-EGFP 2:pEGFP-C12:pEGFP-C1区别点区别点细胞凋亡细胞凋亡细胞坏死细胞坏死起因起因生理或病理性生理或病理性病理性变化或剧烈损伤病理性变化或剧烈损伤范围范围单个散在细胞单个散在细胞大
14、片组织或成群细胞大片组织或成群细胞细胞膜细胞膜保持完整,一直到形成保持完整,一直到形成凋亡小体凋亡小体破损破损染色质染色质凝聚在核膜下呈半月状凝聚在核膜下呈半月状呈絮状呈絮状细胞器细胞器无明显变化无明显变化肿胀、内质网崩解肿胀、内质网崩解细胞体积细胞体积固缩变小固缩变小肿胀变大肿胀变大凋亡小体凋亡小体有,被邻近细胞或巨噬细胞吞噬有,被邻近细胞或巨噬细胞吞噬无,细胞自溶,残余碎片被巨无,细胞自溶,残余碎片被巨噬细胞吞噬噬细胞吞噬基因组基因组DNADNA有控降解,电泳图谱呈梯状有控降解,电泳图谱呈梯状随机降解,电泳图谱呈涂抹状随机降解,电泳图谱呈涂抹状蛋白质合成蛋白质合成 有有无无调节过程调节过程
15、受基因调控受基因调控被动进行被动进行炎症反应炎症反应无,不释放细胞内容物无,不释放细胞内容物有,释放内容物。有,释放内容物。细胞凋亡和细胞坏死的区别细胞凋亡和细胞坏死的区别 结局:结局:DNADNA降解,细胞死亡。降解,细胞死亡。作用:作用:维持机体的正常发育和新陈代谢维持机体的正常发育和新陈代谢 凋亡异常:疾病凋亡异常:疾病 可诱导性:治疗肿瘤可诱导性:治疗肿瘤8.8.细胞自噬(细胞自噬(autophage)autophage)细胞自噬是真核细胞所特有的溶酶体介导的细胞自噬是真核细胞所特有的溶酶体介导的降解细胞内的物质成分的过程。降解细胞内的物质成分的过程。自噬作为一种进化上非常古老和保守的
16、代谢途径,参与自噬作为一种进化上非常古老和保守的代谢途径,参与调节细胞物质的合成、降解和重新利用之间的代谢平衡,影调节细胞物质的合成、降解和重新利用之间的代谢平衡,影响参与到生物生命过程多种过程。响参与到生物生命过程多种过程。PLoS Biol 2006,4(2):e36 6.2 6.2 机体的病毒感染机体的病毒感染 概念:概念:感染性的病毒侵入敏感的宿主机体后,感染性的病毒侵入敏感的宿主机体后,以繁殖形式或以非繁殖形式与机体相以繁殖形式或以非繁殖形式与机体相互作用所产生的各种现象的总和,称互作用所产生的各种现象的总和,称为机体的病毒感染。为机体的病毒感染。6.2.1 6.2.1 构成机体病毒
17、感染的因素构成机体病毒感染的因素病毒病毒机体机体环境条件环境条件感染致病死亡(一)病毒(一)病毒 病毒的质和量,是决定病毒感染和发病的重要病毒的质和量,是决定病毒感染和发病的重要因素。因素。1 1、病毒的致病性(病原性)和毒力、病毒的致病性(病原性)和毒力病毒的致病性:病毒的致病性:是病毒长期进化过程中形成的引是病毒长期进化过程中形成的引起机体感染的潜在能力,是病毒起机体感染的潜在能力,是病毒“种种”的特征。的特征。毒力:毒力:某一特定毒株的致病性,是病毒某一特定毒株的致病性,是病毒“株株”的的特征。特征。2 2、病毒的数量:、病毒的数量:随病毒毒力和机体易感性的不同随病毒毒力和机体易感性的不
18、同而异。而异。3 3、病毒的感染途径和在体内的传播方式、病毒的感染途径和在体内的传播方式 呼吸道传播(甲型流感病毒、麻疹病毒)呼吸道传播(甲型流感病毒、麻疹病毒)粪口传播(甲型肝炎病毒、人轮状病毒)粪口传播(甲型肝炎病毒、人轮状病毒)母婴传播(母婴传播(HIV-1HIV-1、HBVHBV)密切接触和性传播(密切接触和性传播(Epstein-BarrEpstein-Barr病毒、病毒、HIV-1HIV-1)其他传播途径(所有可以突破皮肤屏障的途径)其他传播途径(所有可以突破皮肤屏障的途径)e.g e.g 乙型脑炎病毒:消化道感染不致病乙型脑炎病毒:消化道感染不致病 流感病毒:皮下注射时不致病流感
19、病毒:皮下注射时不致病4 4、病毒在细胞间的传播方式、病毒在细胞间的传播方式 细胞外传播细胞外传播 细胞间传播细胞间传播(基孔肯雅病毒)基孔肯雅病毒)细胞亲细胞亲-子代传播子代传播 多种方式传播多种方式传播 副粘病毒、疱疹病毒、;副粘病毒、疱疹病毒、;反转录病毒、反转录病毒、(二)动物机体(二)动物机体抵抗力:抵抗力:特异性抵抗力特异性抵抗力非特异性抵抗力非特异性抵抗力 生理屏障生理屏障正常生理解剖结构所构成的功能性保护屏蔽,包括体表屏障、血脑屏障、血胎屏障等,能抵御病原生物侵入。天然免疫天然免疫又称先天免疫、非特异性免疫。个体在长期进化中所形成的、与生俱有的抵抗病原体侵袭、清除体内抗原性异物
20、的防御能力。由固有免疫分子和固有免疫细胞所执行。并非针对特定抗原,是机体抵御病原体感染的第一道防线。获得性免疫获得性免疫又称适应性免疫、特异性免疫。指个体出生后通过与抗原物质接触而由淋巴细胞所产生的免疫力,具有特异性和记忆性。非特异性抵抗力非特异性抵抗力1.1.遗传因素遗传因素2.2.年龄及生理状态年龄及生理状态 3.3.神经活动神经活动 影响:发病率和症状的严重程度影响:发病率和症状的严重程度4.4.体温体温5.5.营养营养 很多激素(特别是可的松制剂)有激发病很多激素(特别是可的松制剂)有激发病毒感染的作用。毒感染的作用。如促肾上腺皮质激素(如促肾上腺皮质激素(ACTHACTH)能够明显提
21、)能够明显提高猴对脊髓灰质炎病毒以及小白鼠对流感病毒高猴对脊髓灰质炎病毒以及小白鼠对流感病毒的敏感性。的敏感性。激素影响机体的机制:激素影响机体的机制:氢化可的松:抑制鸡胚、培养氢化可的松:抑制鸡胚、培养细胞和动物细胞和动物产产生干扰素生干扰素。可的松制剂:可的松制剂:抗炎症和免疫抑制抗炎症和免疫抑制。其他激素:可能因其他激素:可能因改变机体蛋白质代谢改变机体蛋白质代谢而增而增高其对病毒的易感性高其对病毒的易感性。6.6.激素激素 (三)外界环境条件(三)外界环境条件 气候:病毒的特性是喜冷怕热气候:病毒的特性是喜冷怕热地理环境:如日本乙型脑炎,主要在亚洲地理环境:如日本乙型脑炎,主要在亚洲国
22、家发生;国家发生;PRRSVPRRSV的欧洲型和美洲型的欧洲型和美洲型饲养管理方式:饲养密度、管理水平等饲养管理方式:饲养密度、管理水平等6.2.2 6.2.2 机体病毒感染的类型和发生机制机体病毒感染的类型和发生机制(一)按病程长短分(一)按病程长短分:急性型急性型 亚急性型亚急性型 慢性型(持续性)慢性型(持续性)(二)按症状明显程度分(二)按症状明显程度分:显性感染显性感染 显性感染、隐性感染显性感染、隐性感染(三)按感染过程、症状和病理变化的主要发生部(三)按感染过程、症状和病理变化的主要发生部位:位:全身感染、局部感染全身感染、局部感染 局部感染局部感染1.1.显性感染:显性感染:病
23、毒感染过程中机体呈现明显症状者。病毒感染过程中机体呈现明显症状者。隐性感染的流行病学意义:隐性感染的流行病学意义:(1 1)有成为传染源的可能)有成为传染源的可能(2 2)可使动物机体获得一定)可使动物机体获得一定的免疫力的免疫力2.2.隐性感染:隐性感染:一切不引起临床症状的病毒感染。一切不引起临床症状的病毒感染。人与动物的某些腺病毒和肠道病毒感染。人与动物的某些腺病毒和肠道病毒感染。如:口蹄疫、猪瘟如:口蹄疫、猪瘟都有病毒血症和病毒广泛分布于全身内脏器官都有病毒血症和病毒广泛分布于全身内脏器官的特征的特征呈现极不同的病理过程和临床症状。呈现极不同的病理过程和临床症状。3.3.全身感染全身感
24、染 病毒侵入机体后,通过不同的途径进入机体病毒侵入机体后,通过不同的途径进入机体的血液循环系统,随血流全身性扩散。的血液循环系统,随血流全身性扩散。特点:特点:不呈现任何临床症状:乙肝不呈现任何临床症状:乙肝呈现局部症状:家兔的纤维瘤病毒感染呈现局部症状:家兔的纤维瘤病毒感染呈现全身性症状:猪瘟、牛瘟。呈现全身性症状:猪瘟、牛瘟。4.4.局部感染局部感染 病毒感染机体后,只存在于机体局部。病毒感染机体后,只存在于机体局部。皮肤感染:皮肤感染:牛和兔的乳头状瘤病毒感染,只侵害牛和兔的乳头状瘤病毒感染,只侵害表皮细胞表皮细胞呼吸道感染:呼吸道感染:人与动物的鼻病毒和某些副流感病人与动物的鼻病毒和某
25、些副流感病毒毒消化道感染:消化道感染:鸡的腺病毒、猪传染性胃肠炎病毒鸡的腺病毒、猪传染性胃肠炎病毒神经系统感染:神经系统感染:犬瘟热、新城疫引起脑炎。犬瘟热、新城疫引起脑炎。5.5.急性感染急性感染 病毒感染机体后,潜伏期短,发病病毒感染机体后,潜伏期短,发病急,机体很快恢复健康或很快死亡。急,机体很快恢复健康或很快死亡。FMDFMD、NDND 6.6.持续性感染持续性感染 指病毒感染机体后,病毒在机体指病毒感染机体后,病毒在机体内持续存在,达数月或数年甚至终生内持续存在,达数月或数年甚至终生但不一定持续增殖或持续引起症状。但不一定持续增殖或持续引起症状。1)1)持续性感染的特点:持续性感染的
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