第三节 抵抗力与变异
一、病毒对理化因素的抵抗力
(一)物理因素
1.温度 大多数病毒(除肝炎病毒外)耐冷而不耐热。病毒一旦离开机体，经加热56～60℃30分钟，由于表面蛋白变性，而丧失其感染性，即被灭活。病毒对低温的抵抗力较强，通常在-20～196℃仍不失去活性，但对反复冻融则敏感。一般可用低温真空干燥法(Lyophilization)保存病毒，但在室温条件下干燥易使病毒灭活。
2.盐类对病毒的稳定作用 克分子浓度的盐可提高病毒对热的抵抗力。MgCl2对脊液灰质炎病毒、MgSO4对正粘和副粘病毒、Na2SO4对疱疹病毒具有稳定作用。因此在减毒活疫苗中须加这类稳定剂。有囊膜病毒即使在-90℃也不能长期保存，但加入保护剂如二甲基亚砜(DMSO)可使之稳定。
3. pH 病毒一般在pH5.0～9.0的环境是稳定的，但在某些病毒的血凝反应中，pH改变可影响改变试验的结果。
4.射线 紫外线、X线和高能量粒子可杀活病毒，这是因为光量子可击毁病毒核酸的分子结构，不同病毒其敏感度不一。
某些活性染料(如甲苯胺兰、中性红、丫啶橙)对病毒具有不同程度的渗透作用，这些染料与病毒核酸结合后，易被可见光灭活。
(二)化学因素
1.脂溶剂 有囊膜病毒可迅速被脂溶剂破坏，如乙醚、氯彷、去氧胆酸钠。这类病毒通常不能在含有胆汁的肠道中引起感染。病毒对脂溶剂的敏感性可作为病毒分类的依据之一。
2.甘油 大多数病毒在50%甘油盐水中能活存较久。因病毒体中含游离水，不受甘油脱水作用的影响，故可用于保存病毒感染的组织。
3.化学消毒剂 一般病毒对高锰酸钾、次氯酸盐等氧化剂都很敏感，升汞、酒精、强酸及强碱均能迅速杀灭病毒，但0.5%～1%石炭酸仅对少数病毒有效。饮水中漂白粉浓度对乙型肺炎，肠道病毒无效。β-丙内脂(β-Propiolactone) 及环氧乙烷(Ethylene oxide)可杀灭各种病毒。
4.抗生素 抗生素及磺胺对病毒无效。利福平(Rifampin)能抑制痘病毒复制，干扰病毒DNA或RNA合成，但也干扰宿主细胞的代谢，有较强的细胞毒性作用。
二、病毒的变异
(一)突变
病毒的突变(Mutation)是指基因组中核酸硷基顺序上的化学变化，可以是一个核苷酸的改变，也可为上百上千个核苷酸的缺失或易位。病毒复制中的自然突变率10-5～10-8，而各种物理、化学诱变剂 (Mutagens)可提高突变率，如温度、射线、5-溴尿嘧啶、亚硝酸盐等的作用均可诱发突变。突变株与原先的野生型病毒 (Wild-type virus)特性不同，表现为病毒毒力、抗原组成、温度和宿主范围等方面的改变。
1.毒力改变 有强毒株及弱毒株，后者可制成弱毒活病毒疫苗，如脊液灰质炎疫苗、麻疹疫苗等。
2.条件致死突变株 指病毒突变后在特定条件下能生长，而在原来条件下不能繁殖而被致死。其中最主要是的是温度敏感条件致死突变株(Temperature-sensitive conditional lethalmutant)，简称温度敏感突变株(ts株)，在特定温(28～35℃)下孵育则能增殖，在非特定温度(37～40℃)下孵育则不能繁殖，而野生型在两种温度均能增殖。显然是由于在非特定温度下 ，突变基因所编码的蛋白缺乏其应有功能。因此大多数ts株同时又是减毒株。现已从许多动物病毒中分离出ts株，选择遗传稳定性良好的品系用于制备碱毒活疫苗，如流感病毒及脊髓灰制裁炎病毒ts 株疫苗。
3.宿主适应性突株 例如狂犬病毒突变株适应在兔脑内增殖，由“街毒”变为“固定毒”，可制成狂犬病疫苗。
(二)基因重组
当二种有亲缘关系的不同病毒感染同一宿主细胞时，它们的遗传物质发生交换，结果产生不同于亲代的可遗传的子代，称为基因重组(Genetic recombination)。
1.活病毒间的重组 例如流感病毒两个亚型之间可基因重组，产生新的杂交株，即具有一个亲代的血凝素和另一亲代的神经氨酸酶。这在探索自然病毒变异原理中具有重要意义。流感每隔十年左右引起一次世界性大流行，可能是由于人的流感病毒与某些动物(鸡、马、猪)的流感病毒间发生基因重组所致。
2.灭活病毒间的重组 例如用紫外线灭活的两株同种病毒，若一同培养后，常可使灭活的病毒复活，产生出感染性病毒体，此称为多重复活(Multiplicity reactivation)，这是因为两种病毒核酸上受损害的基因部位不同，由于重组合相互弥补而得到复活。因此现今不用紫外线灭活病毒制造疫苗，以防病毒复活的危险。
3.死活病毒间的重组 例如将能在鸡胚中生长良好的甲型流感病毒(A0或A1亚型)疫苗株经紫外线灭活后，再加亚洲甲型(A2亚型)活流感病毒一同培养，产生出具有前者特点的A2亚型流感病毒，可供制作疫苗，此称为交叉复活 (Cross reactivation)。
(三)基因产物的相互作用
1.表型混合(Phenotype mixing) 两种病毒混合感染后，一个病毒的基因组偶而装入另一病毒的衣壳内，或装入两个病毒成分构成的衣壳内，发生表型混合。这种混合是不稳定的，传代后可恢复其原来的特性。
2.基因型混合(Genotype mixing) 指两种病毒的核酸偶而混合装在同一病毒衣壳内，或两种病毒的核衣壳偶尔包在一个囊膜内，但它们的核酸都未重组合，所以没有遗传性。
3.互补 (Complementation) 指两种病毒通过其产生的蛋白质产物(如酶、衣壳或囊膜)相互间补助不足，例如辅助病毒与缺损病毒间、两个缺损病毒间、活病毒与死病毒间都可以互补，互补后仍产生原来病毒的子代。
4.增强(Enhancement) 指两种病毒混合培养时，一种病毒能促进增强另一种病毒的产量，可能是因为前者压制了产生干扰素所致。
(四)病毒变异的实际意义
1.研制减毒活疫苗 如ts株、宿主适应性突变株的研制。
2.应用于基因工程(Genetic engineering) 基因工程是将一个生物体的基因(Gene)，也就是携带遗传信息的DNA片段，转移到另一个生物内，与原有生物体的DNA结合，实现遗传性状的转移和重新组合，从而使人们能够定向地控制、干予和改变生物体的变异和遗传。目前病毒基因工程正沿着二个方向发展：一是将编码病毒表面抗原的基因移植到质粒中去，在大肠杆菌中产生大量表面抗原物质，以制备疫苗或诊断用抗原。如乙型肺炎病毒编码表面抗原的DNA片段已在酵母菌中表达，该疫苗正进行人体观察；二是探索病毒作为基因工程载体的可能性，以便将所需要的外源基因带入人体或支物体内，以治疗人类遗传疾病或创造动物新品种的目的。
[附]病毒的分类与命名
按生物分类学标准，分类应能反映生物体的进化与种系发生的关系。但病毒不可能按这个原则分类，一般仍按病毒鉴定等的实际需要而分类。
各种生物体均可有病毒寄生。已知有动物病毒、植物病毒、放线菌病毒及细菌病毒(即噬菌体)。医学上重要的病毒有500种左右，其中有不少对人类有致病力。有些病毒也能在节肢动物中增殖(如虫媒病毒)。目前通过的分类法是将支物病毒分为脱氧核糖病毒 (Deoxyriboviruses 简称DNA病毒)与核糖核酸病毒(Riboviruses 简称RNA病毒 )两大类。再按病毒的理化性状分为若干科(族属)(表21-2)。
表21-2 按病毒理化及生物性状的分类(供参考)
| 核心中的核酸 | 衣壳的对称性 | 囊膜 | 对乙醚敏感性 | 壳微粒数 目 | 病毒体大小(nm③) | 核酸分子量(×106) | 核酸物理学形式 | 基因数(约数) | 病毒科名 |
|
DNA病毒 |
20面体 对 称 |
- |
不敏感 |
32 72 252 |
18～26 45～55 70～90 |
1.5～1.8 3～5 20～30 |
单 股 双股环状 双 股 |
3～4 5～8 30 |
小DNA病毒科(Parvoviridee) 乳头多瘤空泡病毒科(Papovaviridae) 腺病毒科(Adenoviridae) |
|
+ |
敏感 |
162 ? |
100④ 42 |
90～130 2.1 |
双 股 环状双股 |
160 7 |
疱疹病毒科(Herpetoviridae) 嗜肝病毒科(Hepadnaviridae) | ||
|
复合 对称 |
复合外壳 |
① |
230～300 |
130～240 |
双 股 |
300 |
痘病毒科(Poxviridae) | ||
|
RNA病毒 |
20面体对 称 |
- |
不敏感 |
32 ?② |
20～30 60～80 |
2～2.8 12～19 |
单 股 双股分段 |
4～6 10～12 |
小核糖核酸病毒科(Picornaviridae) 吸肠弧病毒科(Reoviridae) |
|
+ |
敏感 |
32 |
40～70 40～50 |
3～4 3～4 |
单 股 单 股 |
10 10 |
披膜病毒科(Togaviridae) 黄病毒科(Flaviviridae) | ||
|
螺旋对称 |
+ |
敏感 |
90～100 80～120 150～300 70～175 |
6～15 5 5～8 3～4 |
单股分段 单股分段 单 股 单 股 |
23 10 >10 5 |
布尼安病毒科(Bunyaviridae) 正粘病毒科(Orthomyxoviridae) 副粘病毒科(Paramyxoviridae) 弹状病毒科(Rhabdoviridae) | ||
|
不明或复合对称 |
+ |
敏感 |
50～300 80～130 ～100 |
3～5 9 7～10 |
单股分段 单 股 单股双倍 |
10 30 20～30 |
沙粒状病毒科(Arenaviridae) 冠状病毒科(Coronaviridae) 逆转录病毒科(Retroviridae) |
说明:①正痘病毒(Orthopoxvirus)包括天花、类天花、牛痘、牛痘苗、兔痘、猴痘及鼠脱脚病等病毒皆对乙醚有抵抗性，而其他的痘病毒则对乙醚敏感。
②呼肠病毒(Reovirus)有一个外衣壳和一个内衣壳。内壳有32个壳微粒，外衣壳的壳微粒数目则未确定，认为总共有92个壳微粒。
③病毒体大小是指直径或直径×长度。
④脱去囊膜的裸露病毒体，其核衣壳的直径为100nm，但有囊膜的病毒体则可大至200nm。
马文煜
校对时间： 99-11-24 12:01 何娟迎
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