第一節(jié) 病毒的致病作用
病毒的感染是從侵入宿主開始,然而其致病作用則主要是通過侵入易感細(xì)胞、損傷或改變細(xì)胞的功能而引發(fā)。因此可從整體及細(xì)胞兩個(gè)層次分別闡述。
一、整體水平的病毒感染
。ㄒ)感染類型
病毒主要通過皮膚、粘膜(呼吸道、消化道或泌尿生殖道)傳播,但在特定條件下可直接進(jìn)入血循環(huán)(如輸血、機(jī)械損傷、昆蟲叮咬等)而感染機(jī)體。這種傳播方式被稱為水平傳播。通過胎盤或產(chǎn)道將病毒由親代傳播給子代的方式稱為垂直傳播或圍生期傳播,主要見于發(fā)生病毒血癥或病毒與血細(xì)胞緊密結(jié)合的感染,如巨細(xì)胞病毒、人類免疫缺陷病毒(HIV)及乙型肝炎病毒等。
機(jī)體感染病毒后,依病毒的種類、毒力強(qiáng)弱和機(jī)體免疫力等不同,可表現(xiàn)出不同的臨床類型。如不引起臨床癥狀的隱性感染又稱亞臨床感染(inapparentorsubclinicalinfection)和出現(xiàn)臨床癥狀的顯性感染或感染性疾。╝pparent infection or infectious disease)。根據(jù)臨床癥狀的長(zhǎng)短,可分為急性與慢性感染等。
病毒的持續(xù)性感染(persistentviralinfection)是病毒感染中的一種重要類型。在這類感染中,病毒可在機(jī)體內(nèi)持續(xù)數(shù)月至數(shù)年、甚至數(shù)十年?沙霈F(xiàn)癥狀,也可不出現(xiàn)癥狀而成為長(zhǎng)期帶病毒,引起慢性進(jìn)行性疾病,并可成為重要的傳染源。此外也可引發(fā)自身免疫病或與腫瘤發(fā)生相關(guān)。持續(xù)性病毒感染的致病機(jī)制不同,而且臨床表現(xiàn)各異。根據(jù)患者的疾病過程和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)與細(xì)胞培養(yǎng)中的表現(xiàn),可大致分為三種:
慢性感染(chronicinfection) 顯性或隱性感染后,病毒未完全清除,可持續(xù)存在血液或組織中并不斷排出體外,可出現(xiàn)癥狀,也可無癥狀。在慢性感染全過程中病毒可被分離培養(yǎng)或檢測(cè),例如巨細(xì)胞病毒、EB病毒所致的慢性感染及慢性乙型肝炎、人類免疫缺陷病毒感染等。
潛伏性感染(latentinfection) 經(jīng)隱性或顯性感染后,病毒基因存在于一定的組織或細(xì)胞中,但并不能產(chǎn)生有感染性的病毒體,在某些條件下病毒可被激活而急性發(fā)作。急性發(fā)作期可以檢測(cè)出病毒的存在。例如單純皰疹病毒感染后,在三叉神經(jīng)節(jié)中潛伏,此時(shí)機(jī)體既無臨床癥狀也無病毒排出;以后由于機(jī)體勞累或免疫功能低下等因素影響,潛伏的病毒被激活后沿感染神經(jīng)到達(dá)皮膚、粘膜,發(fā)生單純皰疹。水痘病毒初次感染兒童引起水痘,痊愈后,病毒可長(zhǎng)期潛伏在脊髓后根神經(jīng)節(jié)或顱神經(jīng)的感覺神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中,在患者發(fā)生腫瘤或年齡增大而免疫力降低時(shí),病毒可被激活、增殖并擴(kuò)散至皮膚發(fā)生帶狀皰疹。
慢發(fā)病毒感染(slowvirusinfection) 較為少見但后果嚴(yán)重。病毒感染后有很長(zhǎng)的潛伏期,既不能分離出病毒也無癥狀。經(jīng)數(shù)年或數(shù)十年后,可發(fā)生某些進(jìn)行性疾病,并導(dǎo)致死亡。有些慢發(fā)病毒感染是由尋常的病毒所引起,如兒童期感染麻疹病毒恢復(fù)后,經(jīng)過十余年后可發(fā)生亞急性硬化性腦炎(SSPE)。開始對(duì)SSPE的病因不明,經(jīng)過大量研究在患者腦組織中用特殊的細(xì)胞共培養(yǎng)等技術(shù)后,才證實(shí)是由麻疹病毒所致。至今還有一些病因未知的疾病如多發(fā)性硬化癥(multiplesclerosis)也被認(rèn)為可能是一種慢發(fā)病毒感染,又如動(dòng)脈硬化癥及糖尿病,因發(fā)現(xiàn)病變組織中存在巨細(xì)胞病毒及腸道病毒基因片段,也被認(rèn)為可能為慢發(fā)病毒感染。除尋常病毒外,還有一些非尋常病毒或待定生物因子(如朊粒)也可能引起慢發(fā)感染。
構(gòu)成持續(xù)性感染的機(jī)制主要可分為病毒因素(出現(xiàn)基因缺陷或病毒變異、病毒基因整合、病毒侵犯免疫細(xì)胞致機(jī)體不能形成有效的免疫應(yīng)答等),及機(jī)體因素(遺傳因素、抗體或細(xì)胞免疫功能異常等)。應(yīng)該說明的是,迄今對(duì)各種病毒持續(xù)性感染的機(jī)制還在研究之中。
(二)感染過程與結(jié)局
病毒在機(jī)體內(nèi)的感染過程指的是病毒入侵部位,病毒增殖的組織與細(xì)胞,是否進(jìn)入血循環(huán)及最終增殖并致病變的靶器官(組織與細(xì)胞)。如病毒僅局限在入侵部位增殖并引起疾病,引起的是局部感染。例如鼻病毒僅在上呼吸道粘膜細(xì)胞內(nèi)增殖,引起普通感冒;輪狀病毒在腸道粘膜內(nèi)增殖而引起腹瀉。
多數(shù)病毒經(jīng)一定途徑感染機(jī)體后,常在另一種組織或細(xì)胞內(nèi)增殖后,病毒釋放入血循環(huán)或經(jīng)淋巴系統(tǒng)或經(jīng)神經(jīng)組織,再入侵靶器官中的易感細(xì)胞,在該細(xì)胞中增殖,損傷細(xì)胞并引起疾病。這種感染過程涉及全身或數(shù)種組織與器官,引起的是全身性感染。如麻疹病毒經(jīng)呼吸道入侵人體后先在粘膜上皮細(xì)胞中增殖,以后進(jìn)入血流在其中的淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中增殖,并隨之散布到淋巴組織等細(xì)胞內(nèi)增殖,在其中大量增殖后再次入血,并隨血流播散到全身的皮膚粘膜、口腔、呼吸道及淋巴組織。由于病毒可在毛細(xì)血管內(nèi)皮組織中增殖,在機(jī)體的抗體參與下形成皮疹。約1/1000患者中麻疹病毒還可侵入腦組織。各種病毒在體內(nèi)的感染過程與結(jié)局反映了病毒對(duì)一種或多種細(xì)胞的嗜性及細(xì)胞作為對(duì)該種病毒的容許性細(xì)胞,供病毒在其中增殖并釋放出有感染性的大量病毒體。一般全身性感染較局部感染會(huì)誘生更全面及鞏固的免疫應(yīng)答。
感染的過程與結(jié)局取決于病毒與機(jī)體間相互的作用。機(jī)體的遺傳特性及天然和獲得性免疫應(yīng)答均將影響感染的結(jié)局。例如病毒是否會(huì)完成全部感染過程造成嚴(yán)重?fù)p傷,甚至致感染者死亡;還是僅出現(xiàn)隱性感染或使感染中止成為頓挫型感染,或感染者最終清除病毒而恢復(fù)健康,均由病毒與機(jī)體兩方面因素所決定。然而大多數(shù)病毒感染的嗜組織性及在體內(nèi)播散等機(jī)制至今尚未能闡明。
。ㄈ)動(dòng)物模型
為研究和闡明病毒感染的機(jī)制,動(dòng)物模型是不可缺少和替代的工具。最為理想的動(dòng)物模型是完全能模擬人體的感染過程,如黑猩猩可感染人乙型和丙型肝炎病毒。但即使靈長(zhǎng)類動(dòng)物(黑猩猩、猴等)也難以重復(fù)出與人感染相同的過程。其次則是有些病毒可以用實(shí)驗(yàn)方法感染動(dòng)物,如流行性乙型腦炎病毒經(jīng)腦內(nèi)注射小鼠,可發(fā)生腦炎。第三種動(dòng)物模型是應(yīng)用在動(dòng)物中存在與人相同病毒科的病毒感染,如猴免疫缺陷病毒與人類免疫缺陷病毒均屬逆轉(zhuǎn)錄病毒科但并非同種病毒,前者可在猴引起類似人的艾滋病,也可作為模型。第四種動(dòng)物模型則為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型。通過將某一種病毒的部分或全部基因克隆入質(zhì)粒,注入鼠受精卵后,轉(zhuǎn)入鼠宮腔,娩出鼠可獲得表達(dá)病毒抗原或甚至有病毒復(fù)制的轉(zhuǎn)基因鼠,也可用以在整體水平研究病毒的感染與致病機(jī)制。
二、細(xì)胞水平的病毒感染
病毒感染人體進(jìn)入易感細(xì)胞在細(xì)胞內(nèi)增殖,導(dǎo)致細(xì)胞損傷或產(chǎn)生其他變化。當(dāng)病毒擴(kuò)散至多數(shù)細(xì)胞后則可形成對(duì)組織器官的損傷或功能障礙。對(duì)細(xì)胞水平的病毒感染分析,多數(shù)是通過將病毒接種培養(yǎng)的細(xì)胞,觀察細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化并研究細(xì)胞新陳代謝及抗原性的改變。從機(jī)體的病變組織采取標(biāo)本,作超微結(jié)構(gòu)觀察,也可了解病毒感染對(duì)細(xì)胞的作用。自從發(fā)展分子生物學(xué)技術(shù)后,用原位核酸分子雜交或提取組織細(xì)胞的核酸研究病毒基因在其中的存在狀態(tài)也可闡明病毒與被感染細(xì)胞的相互作用。
溶細(xì)胞型感染 病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制成熟后,在很短時(shí)間內(nèi)一次釋放大量子代病毒,細(xì)胞被裂解而死亡。主要見于無包膜、殺傷性強(qiáng)的病毒,如脊髓灰質(zhì)炎病毒。病毒在增殖過程中不僅可阻斷細(xì)胞的核酸與蛋白質(zhì)的合成,使細(xì)胞的新陳代謝功能紊亂造成細(xì)胞病變或死亡。病毒感染還常引起細(xì)胞溶酶體膜的通透性增高,釋放其中的水解酶引起細(xì)胞自溶。發(fā)生溶細(xì)胞型感染的病毒多數(shù)引起急性感染。
穩(wěn)定狀態(tài)感染 有包膜的病毒(如流感病毒、皰疹病毒等)以出芽方式釋放子代病毒,因其過程相對(duì)緩慢,所致病變相對(duì)也較輕,因此細(xì)胞在短時(shí)間內(nèi)并不立即被溶解與死亡。由于這類病毒感染常是以出芽方式釋放子代病毒,細(xì)胞膜常發(fā)生一定的變化。例如在細(xì)胞膜表面出現(xiàn)嵌合有病毒特異抗原的蛋白成份,因這些病毒抗原具有抗原性,可被機(jī)體的特異抗體或殺傷性T細(xì)胞(CTL)所識(shí)別。如果細(xì)胞膜表面的病毒蛋白具有融合膜的生物活性時(shí),數(shù)個(gè)細(xì)胞間的細(xì)胞膜可互相融合而形成多核巨細(xì)胞,具有病理學(xué)特征。如麻疹病毒引起的肺炎,在肺部可出現(xiàn)融合的多核巨細(xì)胞,有診斷價(jià)值。受病毒感染的細(xì)胞經(jīng)過不斷大量釋放子代病毒后以及在機(jī)體的免疫因子介導(dǎo)下,細(xì)胞最終仍不免死亡。
細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡是由宿主細(xì)胞基因所指令發(fā)生的一種生物學(xué)過程。當(dāng)細(xì)胞受到誘導(dǎo)因子作用激發(fā)并將信號(hào)傳導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)部,細(xì)胞的死亡基因被激活后,細(xì)胞膜出現(xiàn)鼓泡、細(xì)胞核濃縮、染色體DNA被降解,在凝膠電泳時(shí)出現(xiàn)階梯式的DNA條帶。已證實(shí)在有些病毒感染細(xì)胞后(如人類免疫缺陷病毒、腺病毒等)或直接由感染病毒本身,或由病毒編碼蛋白間接地作為誘導(dǎo)因子可引發(fā)細(xì)胞凋亡。了解這種造成細(xì)胞死亡的機(jī)制,對(duì)指導(dǎo)研究如何阻斷或減少病毒致細(xì)胞死亡的損傷作用有重要價(jià)值。
細(xì)胞增生與細(xì)胞轉(zhuǎn)化 有少數(shù)病毒感染細(xì)胞后不僅不抑制細(xì)胞DNA的合成,反而促進(jìn)細(xì)胞的DNA合成。引起動(dòng)物腫瘤的SV40病毒即為這些病毒的代表。發(fā)現(xiàn)SV40病毒編碼的一種蛋白(T蛋白)可以與細(xì)胞的DNA復(fù)制起始點(diǎn)及細(xì)胞的DNA多聚酶結(jié)合,從而可以促進(jìn)細(xì)胞的增生。在小鼠中,注射SV40病毒可使動(dòng)物發(fā)生腫瘤。在鼠成纖維細(xì)胞培養(yǎng)中這類病毒均可致細(xì)胞轉(zhuǎn)化,即細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化(由成纖維細(xì)胞形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樯掀蛹?xì)胞形態(tài)),細(xì)胞繁殖增快,失去細(xì)胞間的接觸抑制,呈成堆生長(zhǎng)等特點(diǎn)。雖然這些現(xiàn)象的機(jī)制尚不清楚,但開辟了研究病毒致腫瘤的切入點(diǎn)。
病毒基因的整合 從基因水平研究發(fā)現(xiàn),病毒基因整合入宿主細(xì)胞可有兩種方式。一種是逆轉(zhuǎn)錄病毒復(fù)制過程中以雙鏈DNA整合入細(xì)胞染色體DNA的階段;另一種整合稱為失常式整合(aberration),主要見于DNA病毒,即病毒感染細(xì)胞后,病毒的DNA在細(xì)胞核內(nèi)可偶然地以部分病毒基因片段與細(xì)胞的染色體DNA隨機(jī)地進(jìn)行重組,從而使整合的病毒DNA隨細(xì)胞分裂而帶入子細(xì)胞中。如SV40病毒DNA即可整合入細(xì)胞DNA。如果整合的片段編碼T蛋白,即可持續(xù)地表達(dá)T蛋白并長(zhǎng)期致細(xì)胞轉(zhuǎn)化。如果病毒基因整合入細(xì)胞染色體部位或附近有抑癌或癌基因存在,則細(xì)胞可發(fā)生與腫瘤相關(guān)的一系列的變化。
三、病毒感染對(duì)免疫系統(tǒng)的作用
免疫系統(tǒng)在體內(nèi)呈免疫網(wǎng)絡(luò)作用。免疫細(xì)胞應(yīng)答、免疫細(xì)胞間的相互作用、細(xì)胞因子與抗體應(yīng)答均可因病毒感染而影響其正常功能。最常見的現(xiàn)象是病毒感染致機(jī)體的免疫應(yīng)答性降低,如早已發(fā)現(xiàn)麻疹患兒對(duì)結(jié)核菌素皮膚試驗(yàn)應(yīng)答低下或由陽(yáng)性轉(zhuǎn)為陰性。免疫應(yīng)答低下與病毒侵犯免疫細(xì)胞有關(guān)。有的病毒如麻疹病毒可侵入巨噬細(xì)胞,T、B細(xì)胞,并可致淋巴組織中出現(xiàn)多核巨細(xì)胞。EB病毒可侵入單核細(xì)胞,不僅使細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化,細(xì)胞數(shù)也顯著增多,在臨床上發(fā)生傳染性單核細(xì)胞增多癥。然而也有許多病毒(如巨細(xì)胞病毒、風(fēng)疹病毒、丙型肝炎病毒等)可侵犯巨噬細(xì)胞及淋巴細(xì)胞后在其中潛伏存在,并不引起病變或僅影響細(xì)胞的功能,但在一定條件下病毒可被激活而復(fù)制。人類免疫缺陷病毒侵犯巨噬細(xì)胞及T輔助性細(xì)胞(CD4+)后,經(jīng)過多種機(jī)制可使T輔助性細(xì)胞數(shù)量大量減少而發(fā)生艾滋病。由于機(jī)體細(xì)胞免疫功能低下,極易合并條件微生物的感染。病毒入侵免疫細(xì)胞后,不僅因影響機(jī)體的免疫功能(如吞噬功能降低、抗體產(chǎn)生低下等),致難以清除病毒,還可在這些細(xì)胞中逃避抗體、補(bǔ)體等作用而受到保護(hù),并可隨免疫細(xì)胞播散至體內(nèi)其他臟器。
病毒感染免疫系統(tǒng)后還可致免疫應(yīng)答功能紊亂。主要表現(xiàn)為失去區(qū)別對(duì)自身與非自身抗原的識(shí)別功能,而產(chǎn)生對(duì)自身細(xì)胞或組織的細(xì)胞免疫或抗體,可發(fā)展為自身免疫病。這類患者常經(jīng)歷過病毒感染或伴有病毒持續(xù)性感染,并可檢測(cè)到對(duì)自身組織(如肝細(xì)胞膜抗原、腦組織髓鞘抗原)的抗體或細(xì)胞免疫應(yīng)答。
第二節(jié) 抗病毒免疫
機(jī)體抗病毒免疫應(yīng)答可分為天然的非特異性免疫及獲得的特異性免疫兩方
面闡述,但在體內(nèi)這兩方面是不可分割并協(xié)同發(fā)揮作用。
一、干擾素與NK細(xì)胞
非特異性抗病毒免疫中除與抗其他微生物相同的機(jī)制外,干擾素與自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)占有突出的地位。機(jī)體對(duì)病毒入侵細(xì)胞的最早應(yīng)答是誘生干擾素以及出現(xiàn)對(duì)病毒感染細(xì)胞的殺傷作用。
干擾素 干擾素是1957年Isaac等在深入研究滅活病毒可以干擾活病毒這一現(xiàn)象時(shí),發(fā)現(xiàn)的一種由細(xì)胞產(chǎn)生的具有抗病毒活性的糖蛋白。除病毒外,細(xì)菌內(nèi)毒素、人工合成的雙鏈RNA也可誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生干擾素。巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及體細(xì)胞均可產(chǎn)生干擾素。干擾素具有廣譜抗病毒活性,但只具有抑制病毒作用而無殺滅病毒的作用。干擾素抗病毒作用有相對(duì)的種屬特異性,一般在同種細(xì)胞中的活性最高。以后發(fā)現(xiàn)干擾素還有調(diào)節(jié)免疫功能和抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。
NK細(xì)胞 最早在研究腫瘤細(xì)胞被殺傷的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了NK細(xì)胞,但以后發(fā)現(xiàn)NK細(xì)胞也可殺傷病毒感染的細(xì)胞。NK細(xì)胞是一種不受MHC限制,也不依賴抗體的具有殺傷作用的免疫細(xì)胞。NK細(xì)胞可通過多種途徑被活化,如膜表面的CD2、CD3分子和多種細(xì)胞因子,其中以受干擾素的激活在抗病毒免疫中尤為有意義。病毒感染細(xì)胞后,細(xì)胞膜發(fā)生了變化,成為NK細(xì)胞識(shí)別的“靶”,但其具體識(shí)別機(jī)制尚未闡明。NK細(xì)胞作用于靶細(xì)胞后殺傷作用出現(xiàn)早,一般在體外1h,體內(nèi)4h即可出現(xiàn)殺傷效應(yīng)。NK細(xì)胞除可殺傷病毒感染的細(xì)胞外,腫瘤細(xì)胞和某些自身組織細(xì)胞也是NK細(xì)胞的靶細(xì)胞。NK細(xì)胞識(shí)別靶細(xì)胞是非特異性的,即無對(duì)某一病毒的特異識(shí)別作用,而是普遍地對(duì)凡屬病毒感染的細(xì)胞均有殺細(xì)胞作用。NK細(xì)胞與靶細(xì)胞接觸后,可自胞質(zhì)中釋放穿孔素而溶解病毒感染細(xì)胞。此外,NK細(xì)胞還可被激活而釋放腫瘤壞死因子(TNF-?、TNF-?),改變靶細(xì)胞溶酶體的穩(wěn)定性,使多種水解酶外漏;還可活化靶細(xì)胞的核酸內(nèi)切酶,降解細(xì)胞基因組DNA,而引起細(xì)胞凋亡。
通過干擾素的誘生與激活NK細(xì)胞,機(jī)體在病毒感染的早期可抑制病毒的復(fù)制。由于干擾素還能擴(kuò)散至鄰近的細(xì)胞使之也產(chǎn)生抗病毒蛋白,因此除可阻斷病毒在已感染的細(xì)胞中復(fù)制外,還可限制病毒在細(xì)胞間擴(kuò)散。在干擾素的激活下,體內(nèi)NK細(xì)胞被激活后,發(fā)揮殺傷病毒感染細(xì)胞的作用,更有利于清除病毒。但如病毒的感染不能被非特異免疫所抑制,則伴隨病毒的繼續(xù)增殖,機(jī)體的特異性免疫將隨后發(fā)揮抗病毒作用。
二、特異性免疫
病毒感染過程中,病毒的各種結(jié)構(gòu)蛋白(如衣殼蛋白、基質(zhì)蛋白或包膜上的各種糖蛋白)以及少數(shù)DNA多聚酶,可經(jīng)抗原的加工與遞呈,活化T細(xì)胞及B細(xì)胞,分別在體內(nèi)誘生體液及細(xì)胞免疫。中和性抗體可中和游離的病毒體,主要對(duì)再次入侵的病毒體有預(yù)防作用?贵w也可與病毒感染細(xì)胞的表面抗原結(jié)合,在補(bǔ)體或抗體依賴性殺傷細(xì)胞(ADCC)參與下發(fā)揮殺傷病毒感染細(xì)胞的作用。細(xì)胞免疫中的殺傷性T細(xì)胞(CTL)通過殺傷病毒感染的靶細(xì)胞,清除病毒后是使機(jī)體恢復(fù)健康的主要機(jī)制;罨疶細(xì)胞所分泌的多種細(xì)胞因子如?-干擾素、TNF等也對(duì)清除病毒有利。
(一)病毒抗原的加工與遞呈
一般將抗原加工與遞呈分為MHCⅠ類分子限制的抗原遞呈與MHCⅡ類分子限制的抗原遞呈。病毒感染細(xì)胞后,由病毒核酸指令在宿主細(xì)胞內(nèi)合成病毒蛋白。合成的蛋白除裝配病毒外,蛋白可經(jīng)細(xì)胞器中的蛋白酶體降解成短肽,被MHCⅠ類分子選擇結(jié)合后,在細(xì)胞膜表面遞呈。這種方式遞呈的病毒抗原又稱為內(nèi)源性抗原遞呈,與CD8+T細(xì)胞作用,誘生CTL功能。CTL被認(rèn)為是清除病毒感染的主要機(jī)制。MHCⅡ類分子限制的抗原遞呈又稱為外源性抗原遞呈。當(dāng)病毒通過胞飲或被吞噬而進(jìn)入細(xì)胞后,經(jīng)吞噬體內(nèi)酶水解為小片段的肽后,由MHCⅡ類分子選擇結(jié)合后在細(xì)胞表面表達(dá)而與CD4+T細(xì)胞相互作用,誘生T細(xì)胞釋放IFN-γ,TNF-α,IL-2等細(xì)胞因子,并可輔助B細(xì)胞成熟為漿細(xì)胞及合成抗體,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在抗病毒免疫中這種類型的抗原遞呈隨病毒種類不同而分別或同時(shí)存在。多數(shù)病毒經(jīng)抗原遞呈后可誘生CTL應(yīng)答,但在流感病毒、乙型肝炎病毒感染中,兩種類型可以并存。病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制故主要為內(nèi)源性抗原遞呈;然而當(dāng)感染細(xì)胞被殺傷后,病毒體或病毒抗原被釋放,又可被吞飲而以外源性抗原方式遞呈。CD4+T細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子又可激活CD8+T細(xì)胞,因此兩種抗原遞呈形成交叉,在抗病毒免疫中可以互補(bǔ)。
。ǘ)體液免疫作用
病毒的抗體可自感染者血清中檢出,因此較早被發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行了較深入的研究。病毒感染后最先出現(xiàn)的是IgM類特異抗體,一般在感染后2~3d血清中開始出現(xiàn)。以后則出現(xiàn)IgG類抗體,并隨不同病毒種類而持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短不等。一般經(jīng)粘膜感染并在粘膜上皮細(xì)胞中復(fù)制的病毒在局部可誘生IgA類抗體。特異性抗體可用于診斷。在體內(nèi),中和抗體的抗病毒作用至為重要。
中和抗體 這種抗體能與病毒結(jié)合后消除病毒的感染能力,故在殺滅細(xì)胞外的游離病毒中起主要作用。其作用機(jī)制是改變病毒表面構(gòu)型,或與吸附于易感細(xì)胞受體的病毒表位結(jié)合,阻止病毒吸附并侵入易感細(xì)胞和增殖。病毒與中和抗體形成的免疫復(fù)合物更容易被巨噬細(xì)胞所吞噬、清除或改變抗原遞呈途徑。有包膜的病毒表面抗原與中和抗體結(jié)合后,激活補(bǔ)體,可致病毒裂解。IgG、IgM、IgA三種不同類型免疫球蛋白的中和抗體具有不同的生物學(xué)特性。由于IgG分子量小,通過胎盤,新生兒可具有來自母體的中和抗體而得到約6個(gè)月的被動(dòng)免疫保護(hù)期。IgM因分子量大,不能通過胎盤。如在新生兒血中測(cè)得被動(dòng)特異性IgM抗體,可診斷為宮內(nèi)感染。病毒感染后最早出現(xiàn)IgM抗體,故檢查IgM抗體可作早期診斷。IgA抗體主要來源于粘膜固有層的漿細(xì)胞,存在于粘膜分泌液中,在局部免疫中起主要作用,?勺柚共《镜木植空衬と肭。中和抗體的分子量大,不能進(jìn)入病毒感染的細(xì)胞,故無清除細(xì)胞內(nèi)的病毒的作用。
非中和抗體 有些抗體是針對(duì)有包膜病毒的基質(zhì)或其中的核蛋白,有些抗體是針對(duì)病毒表面具有細(xì)胞融合功能的酶或病毒復(fù)制酶等。因這類抗原與病毒入侵易感細(xì)胞不相關(guān),故相應(yīng)抗體無中和作用,但有時(shí)具有診斷價(jià)值。病毒抗體的診斷方法隨不同病毒而異。
抗體介導(dǎo)對(duì)靶細(xì)胞的作用 因有包膜的病毒感染細(xì)胞后,細(xì)胞膜可出現(xiàn)病毒編碼的蛋白,能與相應(yīng)抗體結(jié)合,在補(bǔ)體參與下裂解細(xì)胞;也可通過抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(ADCC)裂解與破壞病毒感染的細(xì)胞。在體內(nèi),ADCC的抗病毒作用所占地位尚未最終確定。
抗體介導(dǎo)促進(jìn)作用(enhancement) 抗體與某些病毒結(jié)合后,可促進(jìn)病毒在感染細(xì)胞中的復(fù)制,如登革病毒、呼吸道合胞病毒等。對(duì)抗體增強(qiáng)作用的機(jī)制還不明確。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)IgG抗體有促進(jìn)作用,而IgM抗體則無此作用,推測(cè)可能當(dāng)抗體與病毒結(jié)合后,更多的病毒進(jìn)入巨噬細(xì)胞而增殖,在細(xì)胞表面出現(xiàn)的病毒抗原激發(fā)了機(jī)體的免疫應(yīng)答。其中,巨噬細(xì)胞釋放多種酶(如蛋白激酶、凝血酶等),進(jìn)一步激活補(bǔ)體和凝血系統(tǒng),釋放血管通透因子而引起一系列病理變化而發(fā)生嚴(yán)重疾病。
。ㄈ)細(xì)胞免疫作用
對(duì)細(xì)胞內(nèi)的病毒,機(jī)體主要通過CTL及T細(xì)胞釋放的淋巴因子發(fā)揮抗病毒作用。細(xì)胞免疫主要在病毒感染的局部發(fā)揮作用,其作用方式為通過免疫細(xì)胞接觸靶細(xì)胞后殺傷靶細(xì)胞或在局部釋放細(xì)胞因子,因m.f1411.cn/kuaiji/此檢測(cè)細(xì)胞免疫的技術(shù)較體液免疫為復(fù)雜。
殺傷性T細(xì)胞(CTL) CTL的殺傷性作用具有病毒特異性,一般出現(xiàn)于病毒感染后7d左右。當(dāng)CTL活性開始表現(xiàn)則NK細(xì)胞活性逐步降低。CTL接觸病毒感染的細(xì)胞后,特異地識(shí)別與MHC分子結(jié)合靶細(xì)胞表面的病毒抗原特異肽段。在識(shí)別中還有一些附加因子如CD3、CD2和一些粘附分子等。CTL接觸靶細(xì)胞后被激活并釋放穿孔素及細(xì)胞毒素,穿孔素是一組酶的統(tǒng)稱,其作用類似補(bǔ)體的C9,致靶細(xì)胞出現(xiàn)許多小孔。細(xì)胞毒素可激活靶細(xì)胞內(nèi)的一些酶、細(xì)胞,或自身裂解,或發(fā)生凋亡。在多數(shù)病毒感染中,因CTL可以殺傷靶細(xì)胞達(dá)到清除或釋放在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的病毒體,從而在抗體的配合下消除病毒。因此被認(rèn)為是使病毒感染恢復(fù)的主要機(jī)制。
輔助性T(Th)細(xì)胞 Th細(xì)胞可以促進(jìn)B細(xì)胞生長(zhǎng)與分化,并活化CTL及巨噬細(xì)胞。由于在小鼠中發(fā)現(xiàn)有分泌不同淋巴因子的T細(xì)胞類型,對(duì)可分泌IL-2和IFN-?的T細(xì)胞稱為Th1類型,對(duì)分泌IL-4,IL-5和IL-10的T細(xì)胞稱為Th2類型。在人類亦有類似的分類,但不如鼠中明確。在病毒感染中已發(fā)現(xiàn)當(dāng)患者的Th細(xì)胞有上述類型的轉(zhuǎn)換時(shí),病程可以變化,但其機(jī)制及意義還有待于對(duì)細(xì)胞因子在免疫網(wǎng)絡(luò)中的作用進(jìn)一步分析后方可闡明。Th細(xì)胞功能低下則可影響機(jī)體的抗體產(chǎn)生及CTL的作用。
細(xì)胞因子 在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及病毒感染者研究中發(fā)現(xiàn),個(gè)別病毒感染后雖CTL有抗病毒作用,但并未發(fā)生靶細(xì)胞死亡的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象在神經(jīng)系統(tǒng)病毒感染,以及乙型肝炎病毒持續(xù)感染中已被證實(shí),其機(jī)制是由于釋放IFN-?等細(xì)胞因子所致。有人稱這一現(xiàn)象為非溶細(xì)胞性T細(xì)胞的作用,即通過CD4+T細(xì)胞在感染病灶的聚集,受特異的病毒抗原所激活,分泌大量抗病毒因子(IFN、TNF)。這些細(xì)胞因子又可進(jìn)一步激活T細(xì)胞(CTL,Th細(xì)胞)、巨噬細(xì)胞或甚至NK細(xì)胞,在抑制病毒復(fù)制及清除靶細(xì)胞內(nèi)的病毒協(xié)同發(fā)揮作用。
。ㄋ)免疫病理作用
病毒誘生的免疫應(yīng)答除引起免疫保護(hù)作用外,還可引起一定的免疫病理作用。如CTL在殺傷病毒感染的靶細(xì)胞同時(shí),也造成了細(xì)胞損傷,并在感染局部引起炎癥反應(yīng)?共《镜目贵w如因親和力低或與抗原的比例不當(dāng),可在體內(nèi)形成抗原抗體復(fù)合物的沉積而引起Ⅲ型超敏反應(yīng)。有些病毒感染者可發(fā)生腎小球腎炎等就是因這一免疫病理作用所致,當(dāng)病毒感染細(xì)胞后,因改變了宿主細(xì)胞膜的抗原性,或致“隱蔽抗原表位”的暴露,可誘發(fā)自身免疫病。例如慢性肝炎患者中有部分患者存在針對(duì)肝細(xì)胞蛋白的自身抗原或細(xì)胞免疫,在麻疹、腮腺炎病毒感染后期可發(fā)生腦炎。由于腦組織中不能分離出病毒,說明發(fā)生腦炎的機(jī)制并非由病毒復(fù)制所造成m.f1411.cn/yishi/的損傷,而可能因病毒改變了腦組織抗原或因存在交叉抗原誘生了免疫應(yīng)答,從而造成腦組織損傷。