病毒与细胞的相互作用

病毒的种类千差万别，其宿主细胞种类也多达200多种，病毒与宿主细胞之间作用的表现形式各异。目前对病毒与细胞的相互作用研究，还是以细胞培养为基础的病毒所致的细胞、亚细胞及分子水平的变化为主。

（一）、病毒与细胞相互作用的类型

1. 杀细胞和非杀细胞感染：病毒感染细胞后按细胞是否死亡分为杀细胞和非杀细胞感染两大类。前者在病毒感染后可致细胞死亡，可产生感染性病毒颗粒；后者在病毒感染后不致细胞死亡，细胞形态改变（转化）或不改变，产生或不产生感染性病毒颗粒。

2. 生产性和非生产性感染：病毒感染细胞后按能否产生和释放子代病毒颗粒分为生产性(productive)和非生产性(nonproductive)感染，后者又称顿挫感染(abortive infection)。

3. 允许性和非允许性感染：病毒感染细胞后按细胞是否让病毒完成复制过程分为允许性(permissive)和非允许性(nonpermissive)感染。前者是细胞可让病毒完成复制过程，后者则阻断了病毒复制过程的某个环节，两者均可产生细胞的病理变化。

4. 持续感染(persistent infection)：是指持续长时间的感染。最重要的非生产性的病毒与细胞的相互作用是持续性感染或隐性感染，广义的持续感染还包括潜伏感染。持续感染过程中不形成传染性病毒颗粒，也可能是病毒基因组被整合到宿主细胞DNA内，或以附体(episome)形式存在。潜伏感染的细胞在某些情况下并不释放病毒颗粒，但在被激活后则可变为生产性的。隐性或持续性感染也可能表现为转化。

（二）、病毒引致的杀细胞变化

某些病毒感染单层细胞后，可导致细胞损伤，称之为细胞病变(cytopathic effect，CPE)。病毒产生CPE的能力与其对动物的致病力正相关，因此常以半数细胞感染量(tissue culture infectious dose 50，TCID50)来判定病毒的毒力。

CPE的表现因病毒与细胞的种类而异，有多种形式，如细胞圆缩、肿大、形成合胞体或空泡等(见图32-1)，可表现为细胞膜的变化或细胞骨架的变化。

涉及细胞膜的CPE：许多病毒能改变宿主细胞膜的通透性，以完成其复制。最突出的是，有囊膜的病毒出芽过程中能将其融合蛋白直接插入宿主细胞膜，结果导致膜融合以及合胞体形成。合胞体(syncytia)是病毒感染后导致感染细胞及相邻细胞的细胞膜融合，形成多核的巨细胞。融合形成的融合桥可允许病毒亚单位如核衣壳、核酸等通过，以逃逸宿主的防御系统。细胞膜融合由病毒融合蛋白或其他表面蛋白介导，例如流感病毒的血凝素、新城疫病毒的F蛋白等。

涉及细胞骨架的CPE：细胞骨架由微丝、中介丝及微管组成，与细胞结构的完整性、物质运输及运动性等有关。有些病毒感染可致微丝解聚，有的则能破坏微管，均可造成严重的细胞损伤，导致细胞崩解。

病毒引致的细胞凋亡与坏死：病毒感染引致的细胞死亡可分为凋亡(apoptosis)和坏死(necrosis)，更多的细胞死亡是因病毒感染引起了细胞的程序性死亡机制所致。凋亡和坏死的细胞有不同的形态变化，凋亡细胞的染色质浓缩、边缘化，内源性核酸内切酶被激活，将细胞DNA降解成180～200 bp的片段，在琼脂糖凝胶电泳时可见称之为“梯带”(lader)的特征性电泳条带；坏死的细胞没有内切酶激活所致的变化。

凋亡是宿主细胞的重要防御机制，可在子代病毒产出前，通过细胞凋亡及早清楚感染病毒的细胞，至少可延缓病毒在体内的蔓延。坏死总是发生在病毒复制完成后，通过坏死使细胞崩解以释放其子代病毒。

（三）、空斑形成

经空斑试验，致细胞死亡的病毒可使原先病毒感染的细胞及病毒扩散的周围细胞崩解死亡而形成一个近似圆形的斑点，称为空斑或蚀斑(plaque)。空斑是细胞病变的一种特殊表现形式，不同病毒或同一种病毒的不同毒株可形成形态、大小和染色性不同的空斑，可作为病毒鉴定的依据。

一个空斑可能由一个以上的病毒颗粒感染所致，因此可将获得的单个空斑制成悬液，高度稀释后再作空斑，最终可获得只含一个病毒颗粒及其子代的空斑，即为斑点克隆，可进行病毒纯化。利用空斑技术可对病毒定量，定量单位称为空斑形成单位(plaque-forming unit，PFU)。

（四）、包涵体形成

某些病毒感染细胞的胞浆内和/或胞核内产生单个或多个、圆形或不规则、嗜酸性或嗜碱性的特殊小体，称为包涵体(inclusion body或inclusion)。包涵体的形态、染色特性和存在部位以及在哪些宿主细胞形成，具有病毒种属(型)的特性，常作为病毒性疾病诊断的一个依据。

包涵体的性质并不相同。有的是病毒集团，由大量病毒颗粒晶格样排列而成，如腺病毒、呼肠病毒的包涵体；有的是病毒成分的蓄积，如狂犬病毒产生的Negri氏体，是堆积的核衣壳；有的则是病毒合成的场所，称病毒工厂(viral factory)，如痘病毒的病毒胞浆；还有一些是细胞退行性变化的产物，如疱疹病毒感染细胞的染色质浓缩形成一个清晰可辨的圈，称“猫头鹰眼”。

（五）、病毒引致的非杀细胞变化

非杀细胞病毒的感染通常引致持续感染，对细胞的新陈代谢无大碍，细胞大多能继续生长并分裂，同时还可产生并释放子代病毒颗粒。这多见于某些RNA病毒的感染，尤其是某些副黏病毒。除少数例外，大多数持续感染的细胞发生慢性渐进性变化直至死亡。一般持续感染不影响宿主器官的功能，而对不能迅速替补修复的细胞如神经元，持续性感染损伤将会影响正常功能。

（六）、干扰素

病毒感染的细胞能抵抗相同或不同病毒的再次感染，即为病毒的干扰(interference)。已证实干扰具有两种主要的机制，一是由缺陷型突变株所致，通常干扰同源病毒，另一是由干扰素(interferon，IFN)介导。

干扰素是一类在同种细胞上具有广谱抗病毒活性的蛋白质，其活性的发挥又受细胞基因组的调节和控制，涉及RNA和蛋白质的合成。

1. 干扰素的产生：很多类型的细胞在被病毒感染后几小时内就能产生干扰素，几天内达到高浓度，能在初次免疫反应尚未形成之前，发挥免疫作用。干扰素由宿主细胞基因编码，病毒感染细胞后，病毒遗传物质与宿主细胞核糖体作用，使细胞产生干扰素的编码基因去抑制，从而产生干扰素。除感染细胞外，致敏T淋巴细胞、B细胞和NK细胞也同样能产生干扰素。

2. 干扰素的性质：目前已发现人类有约24种干扰素，动物的干扰素稍少。干扰素属于正常细胞调节蛋白即细胞因子家族，按化学性质可分为a、b及g 三个型，其中人的a型至少有22个亚型。其特性可见表32-2。

干扰素是一类具诱生性、宿主特异性和广谱抗病毒活性的细胞因子。干扰素是细胞对强烈刺激如病毒感染应答时的一过性分泌物；干扰素特别是b及g 型干扰素具有一定程度的宿主特异性，例如鼠干扰素对人无效，反之亦然；干扰素无病毒特异性，又一种病毒诱生的干扰素可对抗他种病毒感染完全有效。

3. 干扰素的抗病毒活性：干扰素从细胞内释放出来后，可停留在分泌部位或经循环至全身，与其他细胞胞浆膜上的特异受体结合，可保护其免受病毒感染。a、b干扰素与受体结合后，通过信号转导激活复杂的转录过程，又导致许多细胞蛋白的合成。g 干扰素与受体结合，可激活另一套基因及蛋白的代谢，直接或间接抑制病毒的复制。eIF-2是真核细胞内合成蛋白质的启动物质，干扰素诱导产生pl/eIF-2a激酶，使eIF-2磷酸化，失去活性，从而抑制病毒蛋白质的合成。

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