病毒與細胞的相互作用

病毒的種類(lèi)千差萬(wàn)別，其宿主細胞種類(lèi)也多達200多種，病毒與宿主細胞之間作用的表現形式各異。目前對病毒與細胞的相互作用研究，還是以細胞培養為基礎的病毒所致的細胞、亞細胞及分子水平的變化為主。

（一）、病毒與細胞相互作用的類(lèi)型

1. 殺細胞和非殺細胞感染：病毒感染細胞后按細胞是否死亡分為殺細胞和非殺細胞感染兩大類(lèi)。前者在病毒感染后可致細胞死亡，可產(chǎn)生感染性病毒顆粒；后者在病毒感染后不致細胞死亡，細胞形態(tài)改變（轉化）或不改變，產(chǎn)生或不產(chǎn)生感染性病毒顆粒。

2. 生產(chǎn)性和非生產(chǎn)性感染：病毒感染細胞后按能否產(chǎn)生和釋放子代病毒顆粒分為生產(chǎn)性(productive)和非生產(chǎn)性(nonproductive)感染，后者又稱(chēng)頓挫感染(abortive infection)。

3. 允許性和非允許性感染：病毒感染細胞后按細胞是否讓病毒完成復制過(guò)程分為允許性(permissive)和非允許性(nonpermissive)感染。前者是細胞可讓病毒完成復制過(guò)程，后者則阻斷了病毒復制過(guò)程的某個(gè)環(huán)節，兩者均可產(chǎn)生細胞的病理變化。

4. 持續感染(persistent infection)：是指持續長(cháng)時(shí)間的感染。最重要的非生產(chǎn)性的病毒與細胞的相互作用是持續性感染或隱性感染，廣義的持續感染還包括潛伏感染。持續感染過(guò)程中不形成傳染性病毒顆粒，也可能是病毒基因組被整合到宿主細胞DNA內，或以附體(episome)形式存在。潛伏感染的細胞在某些情況下并不釋放病毒顆粒，但在被激活后則可變?yōu)樯�產(chǎn)性的。隱性或持續性感染也可能表現為轉化。

（二）、病毒引致的殺細胞變化

某些病毒感染單層細胞后，可導致細胞損傷，稱(chēng)之為細胞病變(cytopathic effect，CPE)。病毒產(chǎn)生CPE的能力與其對動(dòng)物的致病力正相關(guān)，因此常以半數細胞感染量(tissue culture infectious dose 50，TCID50)來(lái)判定病毒的毒力。

CPE的表現因病毒與細胞的種類(lèi)而異，有多種形式，如細胞圓縮、腫大、形成合胞體或空泡等(見(jiàn)圖32-1)，可表現為細胞膜的變化或細胞骨架的變化。

涉及細胞膜的CPE：許多病毒能改變宿主細胞膜的通透性，以完成其復制。最突出的是，有囊膜的病毒出芽過(guò)程中能將其融合蛋白直接插入宿主細胞膜，結果導致膜融合以及合胞體形成。合胞體(syncytia)是病毒感染后導致感染細胞及相鄰細胞的細胞膜融合，形成多核的巨細胞。融合形成的融合橋可允許病毒亞單位如核衣殼、核酸等通過(guò)，以逃逸宿主的防御系統。細胞膜融合由病毒融合蛋白或其他表面蛋白介導，例如流感病毒的血凝素、新城疫病毒的F蛋白等。

涉及細胞骨架的CPE：細胞骨架由微絲、中介絲及微管組成，與細胞結構的完整性、物質(zhì)運輸及運動(dòng)性等有關(guān)。有些病毒感染可致微絲解聚，有的則能破壞微管，均可造成嚴重的細胞損傷，導致細胞崩解。

病毒引致的細胞凋亡與壞死：病毒感染引致的細胞死亡可分為凋亡(apoptosis)和壞死(necrosis)，更多的細胞死亡是因病毒感染引起了細胞的程序性死亡機制所致。凋亡和壞死的細胞有不同的形態(tài)變化，凋亡細胞的染色質(zhì)濃縮、邊緣化，內源性核酸內切酶被激活，將細胞DNA降解成180～200 bp的片段，在瓊脂糖凝膠電泳時(shí)可見(jiàn)稱(chēng)之為“梯帶”(lader)的特征性電泳條帶；壞死的細胞沒(méi)有內切酶激活所致的變化。

凋亡是宿主細胞的重要防御機制，可在子代病毒產(chǎn)出前，通過(guò)細胞凋亡及早清楚感染病毒的細胞，至少可延緩病毒在體內的蔓延。壞死總是發(fā)生在病毒復制完成后，通過(guò)壞死使細胞崩解以釋放其子代病毒。

（三）、空斑形成

經(jīng)空斑試驗，致細胞死亡的病毒可使原先病毒感染的細胞及病毒擴散的周?chē)�細胞崩解死亡而形成一個(gè)近似圓形的斑點(diǎn)，稱(chēng)為空斑或蝕斑(plaque)�？瞻呤羌毎�病變的一種特殊表現形式，不同病毒或同一種病毒的不同毒株可形成形態(tài)、大小和染色性不同的空斑，可作為病毒鑒定的依據。

一個(gè)空斑可能由一個(gè)以上的病毒顆粒感染所致，因此可將獲得的單個(gè)空斑制成懸液，高度稀釋后再作空斑，最終可獲得只含一個(gè)病毒顆粒及其子代的空斑，即為斑點(diǎn)克隆，可進(jìn)行病毒純化。利用空斑技術(shù)可對病毒定量，定量單位稱(chēng)為空斑形成單位(plaque-forming unit，PFU)。

（四）、包涵體形成

某些病毒感染細胞的胞漿內和/或胞核內產(chǎn)生單個(gè)或多個(gè)、圓形或不規則、嗜酸性或嗜堿性的特殊小體，稱(chēng)為包涵體(inclusion body或inclusion)。包涵體的形態(tài)、染色特性和存在部位以及在哪些宿主細胞形成，具有病毒種屬(型)的特性，常作為病毒性疾病診斷的一個(gè)依據。

包涵體的性質(zhì)并不相同。有的是病毒集團，由大量病毒顆粒晶格樣排列而成，如腺病毒、呼腸病毒的包涵體；有的是病毒成分的蓄積，如狂犬病毒產(chǎn)生的Negri氏體，是堆積的核衣殼；有的則是病毒合成的場(chǎng)所，稱(chēng)病毒工廠(chǎng)(viral factory)，如痘病毒的病毒胞漿；還有一些是細胞退行性變化的產(chǎn)物，如皰疹病毒感染細胞的染色質(zhì)濃縮形成一個(gè)清晰可辨的圈，稱(chēng)“貓頭鷹眼”。

（五）、病毒引致的非殺細胞變化

非殺細胞病毒的感染通常引致持續感染，對細胞的新陳代謝無(wú)大礙，細胞大多能繼續生長(cháng)并分裂，同時(shí)還可產(chǎn)生并釋放子代病毒顆粒。這多見(jiàn)于某些RNA病毒的感染，尤其是某些副黏病毒。除少數例外，大多數持續感染的細胞發(fā)生慢性漸進(jìn)性變化直至死亡。一般持續感染不影響宿主器官的功能，而對不能迅速替補修復的細胞如神經(jīng)元，持續性感染損傷將會(huì )影響正常功能。

（六）、干擾素

病毒感染的細胞能抵抗相同或不同病毒的再次感染，即為病毒的干擾(interference)。已證實(shí)干擾具有兩種主要的機制，一是由缺陷型突變株所致，通常干擾同源病毒，另一是由干擾素(interferon，IFN)介導。

干擾素是一類(lèi)在同種細胞上具有廣譜抗病毒活性的蛋白質(zhì)，其活性的發(fā)揮又受細胞基因組的調節和控制，涉及RNA和蛋白質(zhì)的合成。

1. 干擾素的產(chǎn)生：很多類(lèi)型的細胞在被病毒感染后幾小時(shí)內就能產(chǎn)生干擾素，幾天內達到高濃度，能在初次免疫反應尚未形成之前，發(fā)揮免疫作用。干擾素由宿主細胞基因編碼，病毒感染細胞后，病毒遺傳物質(zhì)與宿主細胞核糖體作用，使細胞產(chǎn)生干擾素的編碼基因去抑制，從而產(chǎn)生干擾素。除感染細胞外，致敏T淋巴細胞、B細胞和NK細胞也同樣能產(chǎn)生干擾素。

2. 干擾素的性質(zhì)：目前已發(fā)現人類(lèi)有約24種干擾素，動(dòng)物的干擾素稍少。干擾素屬于正常細胞調節蛋白即細胞因子家族，按化學(xué)性質(zhì)可分為a、b及g 三個(gè)型，其中人的a型至少有22個(gè)亞型。其特性可見(jiàn)表32-2。

干擾素是一類(lèi)具誘生性、宿主特異性和廣譜抗病毒活性的細胞因子。干擾素是細胞對強烈刺激如病毒感染應答時(shí)的一過(guò)性分泌物；干擾素特別是b及g 型干擾素具有一定程度的宿主特異性，例如鼠干擾素對人無(wú)效，反之亦然；干擾素無(wú)病毒特異性，又一種病毒誘生的干擾素可對抗他種病毒感染完全有效。

3. 干擾素的抗病毒活性：干擾素從細胞內釋放出來(lái)后，可停留在分泌部位或經(jīng)循環(huán)至全身，與其他細胞胞漿膜上的特異受體結合，可保護其免受病毒感染。a、b干擾素與受體結合后，通過(guò)信號轉導激活復雜的轉錄過(guò)程，又導致許多細胞蛋白的合成。g 干擾素與受體結合，可激活另一套基因及蛋白的代謝，直接或間接抑制病毒的復制。eIF-2是真核細胞內合成蛋白質(zhì)的啟動(dòng)物質(zhì)，干擾素誘導產(chǎn)生pl/eIF-2a激酶，使eIF-2磷酸化，失去活性，從而抑制病毒蛋白質(zhì)的合成。

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