第一节　病毒对机体的致病作用

一、病毒感染细胞的类型

病毒与宿主细胞的相互作用中，病毒在细胞内复制是关键，据此可确定病毒感染细胞的类型和细胞的最终结局。

（一）杀细胞性感染（Cytociticinfection）

病毒在宿主细胞内复制增殖中，阻断了细胞自身的合成代谢，胞浆膜功能衰退，待病毒复制成熟后，在很短的时间内，一次释放出大量病毒，以致细胞裂解；同时，又引起细胞内溶酶体膜的通透性增高，释放出过多的水解酶于胞浆中，而使细胞溶解。释放出的病毒再侵犯其他易感的宿主细胞。脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒及鼻病毒等无囊膜的小RNA病毒感染属于这一类。

（二）稳定性感染(Steadystate infection)

有囊膜的病毒在细胞内增殖过程中，不阻碍细胞本身的代谢，也不改变溶酶体膜的通透性，因而不会使细胞溶解死亡。它们是以“出芽”方式从感染的宿主中释放出来，在一段时间内，逐个释放出，只有机械性损伤和合成产物的毒害，可使细胞发生混浊肿胀、皱缩、出现轻微的细胞病变，在一段时间内宿主细胞并不立即死亡。有时受染细胞还可增殖，病毒可传给子代细胞，或通过直接接触，感染邻近的细胞。单纯疱疹病毒、脑炎病毒、麻疹病毒及流感病毒等的感染都属于这一类型。

（三）整合感染(Integratedinfection)

某些DNA病毒的全部或部分DNA以及逆转录病毒合成的cDNA插入宿主细胞基因中，形成前病毒(Provirus)，导致细胞遗传性状的改变，称为整合感染。整合的宿主细胞不复制期间为潜伏感染，偶尔复制出完整病毒时为复发感染。在适宜条件下细胞也可转化为癌细胞，细胞膜上出现肿瘤抗原。HTLV-1、EBV、HPV、HBV均可造成这一类型的感染。

表22-1 引起人类恶性肿瘤的病毒

表22-2 病毒感染细胞的类型

二、病毒感染机体的类型

病毒感染机体一方面取决于病毒的毒力或致病力，一定的数量和合适的侵入门户；另一方面取决于机体的免疫力。毒力一般指同一病毒不同毒株所致疾病的严重程度。致病力是指不同病毒所致疾病的严重程度。因此，病毒的特性及机体免疫应答状态决定了病毒感染机体的类型和结局。

（一）亚临床感染（Subclinical infection）

不出现临床症状的感染称为亚临床感染或隐性感染。许多病毒性疾病流行时为此型感染，是机体获得特异性免疫的主要来源。例如脊髓灰质炎流行时，隐性感染约占99%，但隐性感染的人仍能向周围环境散布病毒，而传染他人。

（二）急性感染 (Acute infection)

临床所见的绝大多数病毒感染，如麻疹、乙型脑炎、流感、脊髓灰质炎、水痘等都为急性感染。病毒侵入机体内，在一种组织或多种组织中增殖，并经局部扩散，或经血流扩散到全身（表22-3及表22-4）。经2～3天以至2～3周的潜伏期后，病毒繁殖到一定水平，由于局部或组织广泛损伤，引起临床感染。从潜伏期起，宿主动员了非特异性和特异性免疫力，除致死性疾病外，宿主一般能在症状出现后1～3周内，消除体内的病毒。通常在症状出现前后的一段时间内及病后数天到2周，从组织或分泌物中能分离出病毒。

表22-3 体内病毒的扩散方式（举例）

表22-4 人类病毒的感染途径

[注]1.在出生后,个体之间的病毒传播,称为:水平传播(Horizontal transmission) 。例如通过呼吸道、消化道、经皮肤(虫媒)等途经传播。

2.通过胎盘，或于分娩时由母体传至胎儿的传播方式，称为垂直传播（Vertical transmission）。

根据病毒在体内的传播方式，可分为下列两类：

1．局部感染(Localinfection )病毒仅在入侵部位的组织细胞中繁殖，扩散到邻近细胞或直接通过细胞间桥从一个细胞进入另一个细胞，病毒没有远距离扩散的能力，限于局部表面感染，引起局部或全身症状。如流感、副流感、呼吸道合病毒、腺病毒及轮状病毒的感染。

2．全身感染(Systemicinfection)病毒从被感染的细胞释放出细胞外，再感染邻近细胞，并且往往通过血流传播至全身。脊髓灰质炎病毒从肠道侵入，先在肠道粘膜以至肠系膜淋巴结中增殖，进入血流形成第一次病毒血症，病毒随血液流入全身淋巴结及脾等合适部位增殖，形成第二次病毒血症，然后侵犯靶器官—中枢神经系统。

表22-5 局部感染和全身感染的比较

图22－1　呼吸道病毒的表层感染（模式图）	图22－2　脊髓灰质炎病毒的全身感染（模式图）

（三）持续性感染（Persistent infection）

持续性感染包括潜伏感染、慢性感染及慢发性感染。造成持续感染的原因有病毒本身的特性因素，如整合感染倾向、缺损干扰颗粒（DIP）形成、抗原性变异或无免疫原性；同时也与机体免疫应答异常有关，如免疫耐受、细胞免疫应答低下，抗体功能异常、干扰素产生低下等。

1．潜伏感染(Latentinfection)

是指病毒的DNA或逆转录合成的cDNA以整合形式或环状分子形式存在于细胞中，造成潜伏状态，无症状期查不到完整病毒，当机体免疫功能低下时病毒基因活化并复制完整病毒，发生一次或多次复发感染，甚至诱发恶性肿瘤。造成潜伏感染的病毒及潜伏部位见表22-6。

表22-6 潜伏性病毒感染

2，慢性感染（Chronicinfection）

是指感染性病毒处于持续的增殖状态，机体长期排毒，病程长，症状长期迁延，往往可检测出不正常的或不完全的免疫应答。乙型肺炎病毒感染后10%的患者血持续存在HBsAg，血清中可检出免疫复合物，而细胞免疫功能低下者，发展成慢性活动性乙型肝炎。又如，四个月内的胎儿感染风疹病毒后，母体抗体不能清除细胞内的风疹病毒，受染细胞分裂速度减慢，胎儿发育不正常，出生后出现多种多样的先天性缺陷或畸形，称为“风疹综合征”，随着年龄的增长，细胞免疫功能增强，才能消除产生病毒的靶细胞。此外，与疣有关的乳头瘤病毒可形成慢性感染，这是由于病毒隐藏在无血管的上皮细胞内，逃避了免疫监视，该病毒基因也可整合到宿主细胞DNA中。

3．慢发性感染 (Slowinfection)

慢发性感染不同于慢性感染，其特点是潜伏期很长，通常在数月或数年，而后出现慢性进行性产生，直至病死。引起慢发性感染的病毒、所致疾病及主要病征见表22-7。

表22-7 慢发性感染病毒及所致病征

三、病毒与癌症

本世纪以来生物学、分子生物学研究证实许多动物和禽类中存在RNA肿瘤病毒，它们或以水平传播方式从一个动物传给另一个动物；或以垂直传播方式传给子代的生殖细胞和体细胞。前者为外源性感染，后者为内源性感染。70年代发现逆转录酶后把RNA肿瘤病毒归为逆转录病毒科（Retroviridae）肿瘤病毒亚科(Oncovirinae)。在DNA病毒中较早了解的是乳多空病毒可引起恶性和良性肿瘤。当多瘤病毒感染体外培养的细胞后，细胞转化为肿细胞，这在病毒致癌机理的研究中起重要作用，此后发现许多DNA病毒也具有这种作用。

（一）病毒癌基因 (V-onc)

大多数逆转录病毒有一特殊的致癌基因，可使细胞发生恶性转化。除逆转录病毒外，RNA病毒无致癌作用。逆转录病毒首先与受体结合，进入胞脱浆脱去衣壳，病毒单链RNA逆转录为双链DNA，并整合到宿主细胞基因组中形成前病毒；而后可处于解止状态，前病毒持续存在；也可由宿主细胞的聚合酶转录出mRNA翻译成病毒结构成分，与病毒RNA组装成子代病毒出芽释放；也可能从病毒致癌基因转录mRNA，翻译癌基因产物（如蛋白激酶），修饰并活化细胞的某些蛋白，导致细胞转化，克隆增殖，形成恶性肿瘤。病毒癌基因产物不参与病毒结构的组成，但在转化的细胞表面出现肿瘤（T）抗原。

（二）细胞原癌基因 (Proto oncogenes 或C-onc)

在研究病毒癌基因时发现正常的鸟、鱼、哺乳动物细胞中有病毒癌基因的同源序列，分子结构略不同，但均编码相同功能的蛋白质，称为细胞原癌基因。至今已查明60余种C-onc C-src C-sis C-erb ，间接造成细胞恶性转化，这种现象叫做插入诱变作用 (Insertional mutagenesis)。此外，细胞生长抑制基因的缺失和突变，失去正常控制细胞增殖的能力，也是细胞恶性转化的因素。

癌症是由多种因素诱发的细胞恶性转化，细胞代谢增殖速率加快，失去接触抑制作用，分化为肿瘤细胞。除上述病毒与细胞本身的因素外，尚与宿主因素有关，加遗传性、饮食习惯、激素水平、免疫抑制、免疫缺陷等；也与外界因素有关，多种诱变剂刺激可造成细胞恶性转化，包括离子射线、化学致癌物质。与人类癌症有关的病毒及其可能的复合致癌因素见表22-1。

四、病毒的致病机理

（一）感染细胞的损伤和死亡

许多病毒感染细胞的结局为细胞死亡。病毒在感染细胞内阻断了细胞自身RNA和蛋白质的合成，而病毒蛋白质和病毒颗粒大量积聚，或形成包涵体(Inclusion body)，而使感染细胞变形，常见细胞肿胀，细胞膜通透性改变，最后细胞本身溶酶体酶逸出，而导致细胞破坏。

包涵体是病毒感染细胞中独特的形态学变化。各种病毒的包涵体形态各异，单个或多个，或大或小，圆形，卵圆形或不规则形，位于核内或胞浆内，嗜酸性或嗜碱性（表22-8、图22-3）。荧光抗体染色和电镜检查证明包涵体是病毒复制合成场所。根据病毒包涵体的形态、染色性及存在部位，对某些病毒有一定的诊断价值。

表22-8 病毒包涵体的类型

A、牛痘苗病毒：胞浆内嗜酸性染色的包涵体[又称“顾氏小体（Guarnieribody）]。

B、单纯疱疹病毒：胞核内嗜酸性染色的包涵体（属于Cowdry氏A型包涵体)。

C、呼肠孤病毒(Reovirus)：胞浆内嗜酸性染色的包涵体，围绕在细胞核外边（用电子显微镜可看出是很多病毒体呈结晶形排聚的集团）。

D、腺病毒：胞核内嗜碱性染色的包涵体（电镜查看的情况同C）。

E、狂犬病病毒：胞浆内嗜酸性染色的包涵体[又叫“内基氏小体”(Negribody)，在脑神经细胞内]。

F、麻疹病毒：胞核内和胞浆内嗜酸性染色的包涵体（注意：感染的细胞互相融合成为“融合型细胞”，巨细胞内有多个核，核内和胞浆内都有包涵体）。

（二）细胞膜的改变

麻疹病毒和副流感病毒能使感染的细胞膜发生改变，而导致感染细胞与邻近未感染细胞发生融合。细胞融合(Cell fusion )的结果是形成多核巨细胞(Polykaryocyte) 合胞体(Syncytium)。这是这类病毒感染细胞的病理特征。另外，病毒感染的细胞膜上常出现由病毒基因编码的新抗原，流感病毒感染细胞膜上出现病毒病毒血凝集和神经氨酸酶，就使感染细胞成为靶细胞即免疫攻击的针对细胞。

（三）病毒感染中炎症反应和免疫病理损伤

病毒感染病灶中最多见的是淋巴细胞和单核吞噬细胞浸润，它是特异性的细胞免疫反应，如麻疹和疱疹的皮疹、流感的粘膜炎症和肺炎。另一类炎型反就是抗原抗体补体复合物引起的多形核粒细胞及单核细胞浸润，如急性黄疸型肝炎。

免疫病理损伤无非是第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型变态反应及自身免疫所致。病毒感染偶尔会引起自身免疫，例如变态反应性脑炎，多发性神经炎，变态反应性血小板减少性紫癜等。发病机制可能为：①病毒改变宿主细胞的膜抗原，②病毒抗原和宿主细胞的交叉反应，③淋巴细胞识别功能的改变，④抑制性T淋巴细胞过度减弱。

图22-3 在感染病毒的细胞内出现的包涵体

（四）病毒感染引起的暂时性免疫抑制

麻疹病毒感染能使病儿结核菌素阳性转为阳性反应，持续1～2个月，以后逐渐恢复。近10～20年来，观察到许多病毒感染都能引起暂时性免疫抑制，如流感、流行性腮腺炎、麻疹、风疹、登革热、委内瑞拉马脑炎、单纯疱疹、巨细胞病毒感染等，急性期和恢复期病人外周血淋巴细胞对特异性抗原和促有丝分裂原（PHA、ConA）的反应都减弱。同时对结核菌素、念珠菌素、流行性腮腺炎病毒抗原的皮肤试验反应转阴或减弱。

第二节　机体抗病毒免疫

机体抗病毒感染免疫应答包括非特异性免疫与特异性免疫。前者指获得性免疫力产生之前，机体对病毒初次感染的天然抵抗力，主要为单核吞噬细胞、自然杀伤细胞及干扰素等的作用。后者指抗体介导的和细胞介导的抗病毒作用。本节中干扰素将单独阐述。

一、非特异性因素的抗病毒作用

（一）机械和化学屏障

皮肤为鳞状上皮组织，是阴止病毒感染的良好屏障；呼吸道粘膜细胞纤毛的反向运动是一种保护机制，当流感、副流感病毒感染破坏了粘膜细胞时，易发生继发感染；胃酸对病毒有灭活作用，有囊膜病毒一般不能通过消化道感染，多数无囊膜肠道病毒是耐酸的；血脑屏障和胎盘屏障可阻止大多数病毒感染脑细胞和胎儿。

（二）单核吞噬细胞和自然杀伤细胞

单核吞噬细胞，尤其是固定或游走的巨噬细胞吞噬并消化大分子异物，抗体或补体的活性成分起调理吞噬作用；IFN-r活化的巨噬细胞增强杀灭病毒的能力。

自然杀伤细胞（NK细胞）在无抗原刺激的情况下，通过非抗体依赖的方式自然杀伤肿瘤细胞及病毒感染的细胞，是机体抗肿瘤、抗病毒的重要防线，在血中占淋巴细胞的10%。此外，NK细胞尚具有抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC）。

（三）炎症和发热反应

病毒感染部位引起炎细胞浸润，中性粒细胞，而后是巨噬细胞、淋巴细胞聚集，导致局部氧利用和酸性产物增加，不利于病毒复制，限制病毒的扩散。巨噬细胞产生IL-1及IFN引起机体发热反应，当超过37℃时大多数病毒复制受到压抑，因此发热是一种保护性机制，使用药物强制退热将延长病毒感染的康复时间。然而过强的炎症反应和高烧也是病情加重的因素。

（四）年龄与生理状态

婴儿有来自母体的lgG及母乳中的lgA，6个月内较少病毒性感染；儿童脊髓灰质炎病毒通常引起轻型或亚临床型感染，然而在成年人则往往是麻痹型感染；老年人因免疫力下降，患带状疱疹较为严重。妊娠期患乙型肝炎有时病情恶化，可能与内分泌变化有关；使用激素治疗虽可控制高烧及过强的炎症反应，但往往加重单纯疱疹和水痘带毒等感染的病情。

（五）遗传因素与种属免疫

动物实验证明遗传因素影响病毒感染的抵抗力或敏感性。近交系小鼠接种少量单纯疱疹病毒便可致命，而其他小鼠可耐受较大剂量病毒的攻击不出现症状，涉及的基因与MHC有关。在人体中难以做出评价，但随着免疫应答基因的深入研究有助于阐明这一问题。

许多病毒有限定的宿主范围，种属免疫可能取决于宿主细胞是否具有相应的受体，如脊液灰质炎病毒的受体仅存在于人和灵长类动物中，因而其他动物具有天然的种属免疫力；人类免疫缺陷病毒、肝炎病毒也是如此。相反，狂犬病毒可感染多种温血动物。

二、抗体介导的抗病毒作用

（一）中和抗体理与非中和抗体

具有吸附穿入作用的病毒表面抗原所诱生的抗体，称之为中和抗体。活病毒与中和抗体结合，导致病毒丧失感染力，称为中和反应。结合这种抗体的病毒不能再吸附和穿入易感宿主的细胞。如抗流感病毒血凝素抗原的抗体，为中和抗体，具有免疫保护作用。血流中特异性lgM出现于病毒感染的早期，lgG出现较晚，它们都能抑制病毒的局部扩散和清除病毒血症，并能抑制原发病灶中病毒播散至其他易感组织和器官（靶器官）。粘膜表面分泌型lgA的出现比血流中lgM稍晚，它是呼吸道和肠道抵抗病毒的重要因素。而补体能明显地加强中和抗体的作用。

不具有吸附穿入作用的病毒表面抗原及病毒颗粒内部抗原所诱生的抗体，称之为非中和抗体。如抗流感病毒神经氨酸酶的抗体，不能阻止病毒吸附穿放敏感细胞，但可与病毒表面神经氨酸酶结合，易被吞噬清除；抗流感病毒核蛋白的抗体，没有免疫保护作用。

（二）抗体介导的抗病毒作用方式

1．中和抗体和病毒表面抗原结合，导致病毒表面蛋白质构型的改变，阻止其吸附于敏感细胞。中和作用是机体灭活游离病毒的主要方式。

2．病毒表面抗原（如流感病毒的血凝素和神经氨酸酶）与相应的抗体（中和抗体或非中和抗体）结合时，易被吞噬清除。

3．病毒表面抗原和相应的抗体结合后，激活补体，导致有囊膜的病毒裂解。

4．感染细胞表面表达的病毒抗原与相应抗体结合后，或通过ADCC作用或通过激活补体，使靶细胞溶解。

三、细胞介导的抗病毒作用

（一）细胞毒T淋巴细胞（CTL）的抗毒作用

虽然NK细胞和活化的巨噬细胞有杀伤靶细胞的作用，但破坏病毒感染的靶细胞主要靠CTL，CTL由CD+8的和CD+4的杀伤细胞组成.CD+8的淋巴细胞约占成熟T淋巴细胞的30%,包括大多数CTL和抑制性T细胞(Ts).当病毒抗原与宿主细胞MHC-1类抗原一起提呈给CD+8的CTL时才能增殖为活化的杀伤细胞,它们杀伤靶细胞受MHC-1类抗原的限制。CTL杀伤靶细胞的机制可能是释放胰蛋白酶样的丝氨酸蛋白酶和细胞毒性淋巴因子（如穿孔素-Perfarin）等，导致靶细胞溶解。CD+4的淋巴细胞约占成熟T淋巴细胞的70%，主要为辅助性T细胞（Th），尚有少数CTL。它们的活化与杀伤功能受细胞表面相应的MHC-Ⅱ类抗原的限制。

Th和Ts是重要的免疫调节细胞，在血中正常比率为2：1。病毒抗原大多为胸腺依赖性抗原，Th和Ts分别从正向和反向调节机体抗病毒免疫应答的强弱程度，影响抗体介导的和细胞介导的免疫保护或免疫损伤作用。

（二）细胞因子的抗病毒作用

细胞毒效应细胞（CTL、NK及活化的巨噬细胞）与靶细胞结合后，通过释放出的细胞毒性物质杀伤病毒感染的靶细胞，前已述及。近年来在小鼠体内实验中证实，活化的T细胞释放的LL-2促使T细胞、NK细胞、单核巨噬细胞在病毒感染的部位大量聚集，释放IFN-γ、IFN-α并形成足够的浓度，从而在基因转录、翻译两个水平上抑制病毒大分子的合成，并诱导邻近正常细胞建立抗病毒状态。因此，它们在机体抗病毒免疫中是极为重要的效应分子。

四、干扰素的抗病毒作用

当二种病毒感染同一细胞时，一种病毒可以增殖，而另一种病毒则被抑制，这种现象称为干扰现象（Interference），这种能干扰病毒增殖的物质称为干扰素(Interferon,IFN)。IFN是在诱生剂和某些细胞因子的作用下，由细胞基因编码产生的一组蛋白质，具有高度活性和多种功能。IFN无病毒特异性，一种病毒诱生的IFN对其病毒也有效，但有种属特异性，小鼠产生的的IFN在人体内无效。现知人的干扰素有3种：IFN-α即白细胞干扰素，IFN-β即成纤维细胞干扰素，IFN-γ即免疫干素（T淋巴细胞产生的一种细胞因子）；前二种属Ⅰ型，后一种属Ⅱ型。编码Ⅰ型IFN的基因位于人类第9对染色体上，编码Ⅱ型IFN的基因位于第12对染色体上。

（一）干扰素的诱生

在正常情况下，基因处于静止状态，干扰素的产生受到抑制。如有病毒感染或非病毒性诱生剂（如人工合成的双链聚肌胞，Poly I:C）作用于细胞膜上，激活干扰素编码基因，即开始转录干扰素的mRNA，再转译为干扰素蛋白。因此诱生的干扰素很快释放到细胞外，作用于邻近的未受感染的细胞膜受体上，使细胞建立抗病毒状态。

（二）干扰素作用的机理

图22-4 干扰素的产生及其作用机制

干扰素首先作用于邻近未受感染的细胞膜上的干扰素受体系统，该系统由神经节苷脂组成的结合位点和一个可能由糖蛋白组成的激活位点所组成。现已知Ⅰ型干扰素受体基因在人染色体G21长臂上，Ⅱ型干扰素受体基因位于第6对染色体上，这就决定了IFN具有一定的程属特异性。当IFN与受体结合后，产生一种特殊的因子，使抗病毒蛋白（AVP）基因解除抑制，转录并翻译出AVP，主要是蛋白激酶、2ˊ-5ˊA合成酶、磷酸二酯酶，这些酶与发挥抗病毒活性有密切关系。其中二种酶须经双股RNA及ATP激活，一为蛋白激酶，激活后可使合成蛋白质的起动因子2（eIF-2）同磷酸化而失活，抑制蛋白质合成；另一种为2ˊ-5ˊA合成酶，活化后催化合成2ˊ-5ˊ寡腺苷酸，再激活潜在的核酸内切酶，使病毒mRNA降解，抑制病毒蛋白合成。此外，磷酸二酯酶能降解2ˊ-5ˊA，又能除去tRNA的CCA末端，抑制蛋白合成。

干扰素在病毒学、免疫学、细胞学及分子遗传学等领域，均有理论与实际意义。干扰素制剂已用于治疗一些病毒感染（如慢性乙型肝炎、单纯疱疹病毒毒性角膜炎、带状疱疹及呼吸道病毒感染）和恶性肿瘤（如成骨肉瘤等），似都有一定疗效。在病毒感染时，干扰素的产生较特异性抗体早，因此，对于阻止病毒病的发生及病毒病患者的康复可能起重要作用。

表22-9 各种免疫因素及其抗病毒作用