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分子进化与病毒进化要点讲解.doc 18页
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分子进化与病毒进化
武汉大学基础医学院
本章内容提要
1. 进化总论
2. 分子进化的模式
3. 病毒的起源与进化
第一节 进化总论
进化含有连续变化的意思，而这种变化又带有定向的成分，进化即朝一定方向变化的趋势。
生物从共同祖先由低级到高级，由简单到复杂逐步分化演变的过程叫进化（evolution)。
一.生物进化的证据
1.古生物进化的证据
(同位素衰变
2.比较解剖学证据
homologue organ
是指具有不同的功能和外部形态，但却有相同的基本结构的器官。如：蝾螈和鳄的前肢；鸟类的翅和哺乳类
的前肢以及人的手臂。同源器官在构造及发育上的一致性说明这些动物起源于共同的祖先，具有相似的遗传基础。
1肱骨；2尺骨和桡骨；3腕骨和掌骨；4指骨
3.胚胎学证据
从鱼类、两栖类、爬行类、鸟类到哺乳类和人，它们的早期胚胎很相似，都具有鳃裂和尾。这说明脊椎动物也具有共同的祖先，它们均来自用鳃呼吸、有尾的水栖动物祖先，而人类则是从有尾的动物发展而来的。
4.免疫学证据
根据抗原抗体沉淀反应的强弱程度，确定不同生物之间的亲疏关系。
1964年，Linus Pauling提出分子进化理论
DNA & RNA: 4种碱基；蛋白质分子：20种氨基酸
发生在分子层面的进化过程：DNA, RNA和蛋白质分子
基本假设：核苷酸和氨基酸序列中含有生物进化历史的全部信息
(细胞色素C
细胞色素C是一个具有104~112个氨基酸的多肽分子，从进化上看，它是很保守的分子。不同生物的细胞色素C中氨基酸的组成和顺序反映了这些生物之间的亲缘关系。
根据细胞色素C分子中氨基酸顺序的差异，可以得知这一分子的基因核苷酸顺序的差异，依此也同样反映出不同生物之间的亲缘关系。
在细胞色素c中，根据差异的程度，推算它们在进化过程中分歧的时间。大概每2千万年，有1%的氨基酸残基发生替换。在哺乳动物与爬行动物104个氨基酸中，平均有14.3个的差异（占13.7%）。可算出哺乳类从原始兽形爬行类分歧的时间为2.74亿年，这与古生物学上的资料完全相符；陆生脊椎动物与鱼类的细胞色素c中，平均有18.5个氨基酸（占17.8%）的差异，那么两者分歧的时间应为3.56亿年。
( 16S rRNA
通过比较真核细胞 rRNA的核苷酸顺序和“真细菌”、“古细菌”的 rRNA核苷酸顺序，发现它们之间截然不同，表明真核细胞不是来自原核细胞，而是远在原核细胞生成之前，真核细胞就已和原核细胞分开而成独立的一支，即“早真核生物”，它才是现代真核生物的始祖。
(1) Tree of Life: 16S rRNA
Mitochondrial DNA
Out of Africa
2.获得性状遗传学说
法国拉马克(Lamarck,)，科学进化论的创始者。他认为生命是连续的，物种是变化的，环境改变是物种变化的原因。
主要思想：“用进废退” 。即生物在环境的直接影响下，经常使用的器官逐渐发达，不使用的器官 逐渐退化，这种后天获得的性状可以遗传下去。
环境条件的变化决定了变异的方向，因此称作“定向变异”，同时定向变异又是生物对环境的一种适应，即变异＝适应，称为“一步适应”。
3.自然选择学说（达尔文主义）
( 英国博物学家华莱士（Wallace)，1858年提出了生物进化的见解，和达尔文结论如出一辙。
(英国人达尔文（ Charles Darwin)，1859年出版了&&物种起源&&一书。为达尔文主义打下了坚实的基础。
达尔文进化论学说：
（1）遗传和变异
有遗传物种才能稳定存在；有变异生物界才会绚丽多彩，即世界上没有两个生物个体是完全相同的，并且这种变异是随机产生的，是可遗传的变异。
（2）繁殖过剩
各种生物都有极强大的生殖力。但是自然界中各种生物的数量在一定时期内都会保持相对稳定。
（3）生存斗争
生物存在着繁殖过剩现象，出现了生存斗争。
种内斗争；种间斗争；生物与非生物之间的斗争
（4）适者生存
生物体普遍存在着遗传和变异，其中有利变异得到保存，对生存不利的变异遭受淘汰，出现适者生存。变异是随机的，是没有方向的，只有通过定向的选择，才能保存有利变异，以适应环境。即：变异＋选择＝适应，称为“二步适应”。 总之，通过一代代的生存环境的选择作用，物种变异被定向地向着一个方
正在加载中，请稍后...为何病毒只钟情肝脏？
核心提示：专家们推测，当乙肝病毒进入感染者血中，首先形成乙肝病毒与聚合人血清白蛋白的复合物。当复合物中的聚合人血清白蛋白上找到肝细胞膜上的受体结合后，乙肝病毒就借助结合位点这座桥梁窜入肝细胞内。
　　病毒具有嗜肝特性，以往只是从乙肝病毒能主要引起肝脏病变，可导致肝坏死来认识的。后来找到了病毒在肝细胞内复制繁殖的证据;近年更认识到乙肝病毒与肝细胞之间存在着互相对应的嵌镶位点，或称受体。这个位点在乙肝病毒的外壳，即表面抗原上，其物质基础是聚合人血清白蛋白受体，它是由病毒去氧核糖核酸结构中的前S2区编码的55氨基酸残基构成的。在人的肝细胞膜上则也存在着能与聚合人血清白蛋白结合的受体。
　　专家们推测，当乙肝病毒进入感染者血中，首先形成乙肝病毒与聚合人血清白蛋白的复合物。当复合物中的聚合人血清白蛋白上找到肝细胞膜上的受体结合后，乙肝病毒就借助结合位点这座桥梁窜入肝细胞内。
　　研究发现，聚合人血清白蛋白结合位点具有特异性。只有对乙肝病毒易感的人和黑猩猩的聚合人血清白蛋白可与乙肝表面抗原结合;一些非易感动物如猪、羊、马、猫、鼠等，虽然血中和肝上均有聚合人血清白蛋白成分，但都不能与乙肝表面抗原结合。
　　另外还发现e抗原阳性患者的血清中，聚合人血清白蛋白受体的量特别多，而乙肝e抗体阳性患者血清中就缺乏聚合人血清白蛋白受体;聚合人血清白蛋白受体与乙肝病毒的感染性有关。测定血中聚合人血清白蛋白受体的数量目前已作为乙肝病毒在患者体内复制是否活跃的标志;测定慢性肝炎患者血中的聚合人血清白蛋白受体可判断慢肝是否活动，是否有急性发作的旁证。
（实习编辑：李杏）
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病毒病的免疫预防和治疗
第六章一、抗病毒免疫 （一）非特异性免疫或抵抗 （二）特异性免疫 （三）免疫缺陷 （四）免疫病理 （五）胎儿和新生动物免疫 二、病毒病的免疫预防和治疗 三、基因工程抗病毒育种 主要参考文献病毒病的免疫预防和治疗一、抗病毒免疫免疫反应是动物种系发展过程中逐渐具备和健全起来的一种生物学机能，是动物机体对 于抗原物质，包括异种、异体或自身物质所呈现的一种特有反应。感染免疫，也就是在感染 细菌、病毒或其它寄生物后出现的免疫反应，只是免疫反应中的一个部分，因为动物机体在 其它异性巨分子，特别是蛋白质的刺激下，同样呈现高度特异的免疫反应。蚯蚓之类的无脊 椎动物只有吞噬细胞的吞噬作用，鱼类以上的脊椎动物开始具备淋巴细胞的特异性反应，移 植鳞片可被排斥，但还没有产生特异性抗体的能力。爬虫类开始能够形成特异性抗体。哺乳 动物，特别是人类，则能呈现完善的细胞性和体液性免疫反应。某些免疫反应对动物机体有 利，例如对病原微生物的免疫，某些免疫反应则可能对动物机体呈现一定的危害作用，动物 机体因发生免疫反应而呈现病理变化或临床疾病，例如变态反应和自家免疫病等免疫病理。 本章主要论述动物机体对病毒感染的免疫反应以及病毒感染过程中的免疫病理。在讲到 病毒感染的时候，我们当然不能轻视病毒的致病作用。没有一定的病毒，就没有一定的病毒 感染。没有口蹄疫病毒的存在和侵入，当然不可能发生口蹄疫。但是病毒侵入动物机体，能 否引起感染? 感染的过程和结局又怎样? 这就不仅取决于病毒的性质，而且或者可以说在更 大程度上决定于动物机体的防御结构和防御功能。 抗病毒免疫的基本规律与抗细菌免疫相同。 因为病毒和细菌不仅都是最重要的自然抗原，而且两者都是活的寄生物，与动物机体呈现着 极为复杂的理化学和生物学的相互作用。但是病毒具有严格的专性寄生特性，只在生活细胞 内部才能增殖，这又造成了某些不同于细菌免疫的特点，例如细胞吞噬作用的效果以及特异 性抗体的作用等方面。（一）非特异性免疫或抵抗非特异性免疫或抵抗，是指不需要特异性免疫细胞和抗体参与的机体防御能力，包括组 织结构以及细胞性和体液性因子等一系列复杂因素。 1. 种属免疫或遗传免疫 不同种类的动物对于同一病毒的不同的抵抗力或敏感性，是人们早已认识的事实。牛不得 马传染性贫血，马不得牛瘟。即使同一种动物的不同品种或品系，甚至不同的个体，往往也 对某一特定病毒呈现不同的敏感性或抵抗力。这种种属免疫和个体免疫的机理是什么? 原因 是多方面的。如前所述(参见第四章)，细胞膜上缺乏特异的病毒受体，是某些细胞，因而 也可能是某些动物不感染某种病毒的一个原因。例如应用滴鼻法，将由霍乱弧菌制备的所谓“受体破坏酶” 预先处理小白鼠， 可以使其丧失对流感病毒滴鼻感染的易感性， 但是这种 “不 感染期”很短，通常只 1～2 天，因为呼吸道粘膜迅速再生受体。又如小白鼠一般不感染脊髓 灰质炎病毒(据认为是其细胞缺乏对脊髓灰质炎病毒的特异受体的缘故)，但如脑内注射脊髓 灰质炎病毒的感染性核酸或者包含在对小白鼠有致病力的柯萨奇病毒衣壳内的脊髓灰质炎病 毒的核酸，则即可使脊髓灰质炎病毒在小白鼠脑内发生一个增殖周期的增殖。随后由于后代 病毒粒子又恢复具备了脊髓灰质炎病毒的衣壳，机体缺乏该病毒的受体，因而不能再进行第 二代增殖。1990 年 Ren 等利用人脊髓灰质炎病毒受体的基因培育了转基因小鼠，由于转基因 小鼠表达了该病毒受体，在人工接种病毒后，脊髓灰质炎病毒能够进行正常复制，并引起小 鼠发病，但不同毒株对于小鼠的致病程度表现出明显的区别。这类小鼠已成为研究脊髓灰质 炎病毒毒力及疫苗监测中的重要模型系统。某些品系的鸡对某些毒株的鸡白血病病毒没有易 感性，也被认为是其细胞上缺乏特异性受体，因而不能特异性地吸附该病毒的缘故。遗传学 研究进一步发现这种细胞受体由一个显性基因所控制，因此，通过遗传选育，也已人工培育 出了不感染鸡白血病的新品系鸡。器官培养的人羊膜，即人羊膜块的培养物，对脊髓灰质炎 病毒的敏感性不高，通常只能勉强维持感染，但是经过胰酶消化分散的人羊膜细胞，却对该 病毒的易感性显著增高。有人认为，这是人羊膜细胞在体外培养过程中逐渐产生了相应受体 的缘故。但是，更较合理的解释是人羊膜细胞本来就有脊髓灰质炎病毒的表面受体――可能 是一种或几种糖蛋白，但被其它的蛋白所遮盖，胰酶消化过程中除去了这些遮盖物质，暴露 出了相应的特异受体，而使细胞的感受力增高。看来，从细胞水平来讲，细胞对病毒的敏感 性，与细胞膜上有无特异受体有关。但是特异受体的存在似乎只是决定细胞敏感性的一个原 因而不是其全部原因，因为还有许多现象难以用受体学说加以解释。 由于病毒利用宿主细胞的基质、能源和细胞器进行病毒大分子的合成，所以病毒不能在 不易感的细胞内增殖, 也可能是该细胞的代谢或某些代谢产物不适于病毒寄生的缘故。即使 病毒能够正常的吸附和侵入这些细胞，但仍不能增殖。在脑内注射乙型脑炎病毒时，小白鼠 的敏感性随年龄的增长而降低。经测定，年龄愈大的小白鼠，其脑组织中的组氨酸含量也愈 高。小白鼠的这种随年龄增长的抵抗力，是否与组氨酸含量增高有关?因为体外试验时发现， 组氨酸有抑制脑炎病毒增殖的作用。相反，在家兔的实验性角膜疱疹，常可在其眼泪中发现 有大量精氨酸的积聚，应用精氨酸酶溶液滴眼，具有较好的治疗作用。精氨酸似乎能促进疱 疹病毒的增殖。猪肾细胞株(PK)对某些株的兔痘病毒具有敏感性，而对另一些株的兔痘病毒 没有敏感性。兔痘病毒在这些不敏感的猪肾细胞上仍能发生正常的吸附与侵入，但却不能在 细胞内完成增殖过程。这是什么原因呢?噬菌体在敏感细菌的不敏感菌株上也有类似的现象： 虽然噬菌体照常吸附于菌体，并向菌体内注入核酸物质，但因细胞内核酸酶的作用而迅速降 解。动物病毒在不敏感细胞株的细胞内是否也是同样的命运，目前还无直接的证据。完整动 物的种属免疫，除上述的细胞因素以外，还存在着许多其它原因。小白鼠对脱脚病，即鼠痘 病毒都敏感，但 C57B1 品系的小白鼠却对脚掌接种的脱脚病病毒具有抵抗力。而这种具有抵 抗力的小白鼠品系的胚胎细胞培养物，却与敏感品系的小白鼠的同样细胞对脱脚病病毒具有 相同的敏感性。因此认为这种小白鼠品系之所以具有抵抗力，是其能够迅速产生免疫反应的 结果，而免疫反应的产生与方式，是受遗传因素控制的，因此呈现种属或品系的特征。相反， C57B1 品系的小白鼠对淋巴细胞性脉络丛脑膜炎的耐受性，却与其对这种病毒的低下的免疫 反应有关，因为淋巴细胞性脉络丛脑膜炎的病理变化主要是由病毒?抗体复合物引起的， C57B1 品系小白鼠不易产生抗体，因而虽然体内存在大量病毒，但临床不发病。近年来的研 究进一步发现，这种种系间对病毒易感性的差别是由免疫应答基因控制的，这类基因很多， 大多数位于主要组织相容性复合体(MHC)中。在小鼠，特异性免疫应答的缺乏通常呈隐性。小 鼠对巨细胞病毒、反转录病毒以及淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒等的易感性与专门的 MHC 基 因型相关联。某些纯系绵羊对一些特定病毒的易感性及抵抗性也与特异性免疫应答基因谱有关。看来，造成机体或细胞种属免疫的因素很多，而且可能随病毒宿主种类的不同而异。 2. 吞噬和吞饮 吞噬作用是动物机体的一个重要防御机能，特别是在细菌性感染中。吞噬细胞包括多形核 白细胞和单核/巨噬细胞，具有强力的吞噬和破坏细菌的作用。但在病毒，吞噬细胞的吞噬作 用和吞饮作用是否也有同样的抗感染机能?有关研究结果不尽一致， 甚至相互矛盾。 吞噬作用 是多形核白细胞和单核/巨噬细胞等少数几种细胞的独特性能， 而吞饮作用则是机体内所有细 胞都有的正常机能。 吞饮时， 细胞膜发生折叠， 包围粘附在细胞上的液滴或颗粒， 形成空泡(吞 饮泡)而向胞浆中移行。吞饮过程可能是细胞摄取营养物的一种手段，但如前述， 吞饮过程也是帮助病毒侵入细胞的一个具体步骤，至少对某些种类的病毒是这样。血液中病 毒的消除，看来主要依靠网状内皮系统的巨噬细胞，这些铺覆于血窦、淋巴间隙以及其它部 位的吞噬细胞也防止着血流中病毒对敏感细胞的感染。例如虫媒披膜病毒在被媒介昆虫直接 注入血液循环后，经常被肝窦中的巨噬细胞所清除。幼龄小白鼠在接种单纯疱疹病毒后经常 发生致死性感染，但成年小白鼠却常具有明显抵抗力，这可能与幼龄小白鼠体内巨噬细胞群 不成熟有关，因为如果给这些小白鼠输入成熟的巨噬细胞，即能明显提高其对单纯疱疹病毒 的抵抗力。给小白鼠静脉注射痘苗病毒，病毒迅速在血流中消失，同时却可在肝脏的巨噬细 胞(主要是星状细胞)内发现大量吞噬的病毒抗原，肝细胞等敏感细胞经常不被感染，病毒似 乎被巨噬细胞吞入和消灭了。应用荧光抗体方法也可在静脉注射流感病毒和粘液瘤病毒后的 小白鼠肝脏巨噬细胞内发现病毒抗原。 给健康马皮下接种马传染性贫血病毒， 几天后检查肝、 脾、淋巴结等脏器，同样可在巨噬细胞内发现病毒抗原。巨噬细胞无疑是摄入病毒粒子或者 是病毒首先“侵犯”的细胞。但是病毒进入巨噬细胞以后的命运如何?是被破坏和消灭了呢? 还是继续存活甚至就在巨噬细胞内进行初期的增殖 ?根据目前的资料来看，这两种情况都存 在，并随病毒种类不同而异。在某些病毒感染中，巨噬细胞的吞噬(饮)作用呈现明显的抗感 染过程，例如上述痘苗病毒的例子。但在另一些病毒感染中，巨噬细胞却是保护病毒使之不 被特异性抗体破坏的“窝藏所” ，甚至是病毒增殖的理想场所，马传染性贫血病毒可能就是这 种情况。体外培养的马属动物血液巨噬细胞是培养马传染性贫血病毒的良好的细胞系统。还 可能存在第三种情况，例如给小鼠静脉注射裂谷热病毒，一小时后即可在肝细胞内发现典型 的核变化，病毒似乎无损伤地通过肝脏巨噬细胞而迅速侵入敏感的肝细胞。在某些病毒感染 中，血液巨噬细胞(大单核细胞)有把病毒携带和散布至机体全身的作用，甚至可能引起细胞 结合性病毒血症， 这在马传染性贫血病毒和马疱疹(细胞巨化)病毒等的感染中已有定的证据。 巨噬细胞能不能支持病毒增殖，看来是动物机体是否发生病毒感染的重要因素，至少在某些 病毒感染是这样。例如小白鼠对某些虫媒披膜病毒和鼠肝炎病毒的敏感性，在相当程度上决 定于病毒是否能在巨噬细胞中增殖。而巨噬细胞对虫媒披膜病毒的敏感性又受一个隐性基因 所控制(其显性基因表现抵抗)；对鼠肝炎病毒的敏感性则受一个显性基因所控制。概括起来 讲，吞噬细胞，特别是巨噬细胞在抗病毒感染中的作用是十分复杂的，并且可能随病毒种类 和动物机体的生理和免疫状态等因素而不同。此外，还发现一些现象： (1)病毒粒子越大，越易被吞噬细胞吞噬(饮)；(2)巨噬细胞吞噬(饮)和破坏病毒抗体复合 物， 比其吞噬(饮)和破坏单纯的病毒粒子容易和迅速； (3)吞噬(饮)过程具有激发溶酶体大量 产生酶类的作用等。这些因素显然也对吞噬(饮)作用呈现影响。血液中的多形核白细胞看来 没有多大的抗病毒作用。 3. 解剖学的和化学的屏障 动物机体健康完整的皮肤和粘膜， 无疑是抗病毒感染的第一道防线。 除机械屏障作用以外， 皮肤和粘膜的分泌物，例如含乳酸的汗液与含脂肪酸的皮脂腺分泌物，也有杀灭病毒或防止 病毒接触敏感细胞的作用。呼吸道粘膜细胞表面具有针对流感病毒等呼吸道病毒的受体，这 些受体一旦消失或破坏， 即对病毒成为不易感性。 正常动物血清中含有非特异的杀病毒因子，其中最主要的可能就是备解素。 备解素是一种血清蛋白质， 在补体 3(C３)和镁离子的辅助下， 具有较强的杀病毒和杀细菌效能。但有人认为这是微量抗体的作用。动物血液中还有 DNA 酶 和 RNA 酶，可以相应地分解和破坏 DNA 病毒核酸和 RNA 病毒核酸。但因病毒粒子中的核酸成 分都是包在蛋白质外膜之内的，因此核酸酶除对少数游离于细胞外的感染性核酸具有破坏作 用外，其防止病毒感染的作用并不显著。动物机体感染病毒后出现的炎症反应，由于产生酸 性代谢产物以及局部组织中氧化还原势能的降低，因而造成不利于病毒增殖的环境条件。血 管外大量集聚巨噬细胞和淋巴细胞以及组织内纤维素网样构造的形成等等，也有防止病毒扩 散以及提供抗病毒物质等的作用。炎症区域的温度增高，也是不利于某些病毒增殖的因素。 血脑屏障和胎盘屏障分别是血?脑循环和母体与胎儿血液之间的一种生理解剖特殊结构，具 有防止大分子或病原微生物通过的作用。例如注射乙型脑炎病毒于成年小白鼠的皮下，虽然 经常引起病毒血症，但较少发生脑炎，病毒并不侵入易感的脑组织。但是如果在病毒血症期 间或皮下感染的同时向脑内注射生理盐水，则将有较多的小白鼠发生脑炎症状而死亡。脑内 注射病毒的对照小白鼠，则多数或全部发生脑炎，说明血脑屏障起了主要作用。乙型脑炎病 毒的自然感染，即使在人和马等敏感机体，也大多呈隐性感染经过，缺乏临床症状，只有少 数的人与动物发生脑炎。这是为什么? 除病毒株的毒力差异和机体抵抗力不同等原因外，血 脑屏障可能也在此呈现一定的影响。 也就是说，只在血脑屏障遭受破坏的情况下，病毒才能 侵入脑组织，引起脑炎症状。幼儿血脑屏障不全，所以较易患脑炎病症。慢性传染性贫血病 马所生的幼驹，并不全部发生胎内感染。早已证明，这些慢性病马血液内恒定地含有病毒或 病毒?抗体复合物，采取这种病马血液注射健康马，一般都能使其感染发病。为什么一部分 胎儿得以不受感染?是否存在着胎盘屏障的作用?而发生感染的那些胎儿，是否是胎盘屏障因 某种生理或病理学因子遭受破坏的缘故?但是必须指出， 在某些种类的病毒感染中， 并不表现 有胎盘屏障作用的存在，例如小白鼠的淋巴细胞性脉络丛脑膜炎，病毒由母鼠传给子鼠，发 生所谓的垂直感染，亦即先天性感染。某些疱疹病毒和白血病病毒以及细小病毒和布尼病毒 (如阿卡班病毒)等也常发生胎内感染。可能也是病毒感染后胎盘屏障遭到病毒感染后破坏所 致。 4. 免疫耐受性 在持续性病毒感染中，特别是遭受先天性感染的动物，机体内存在大量病毒，病毒血症 长期持续，但是机体反应极弱，感染动物也不呈现明显的临床症状。这就是病毒感染中的免 疫耐受现象。 例如先天感染淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒的小白鼠， 出生后始终呈健康状态， 但却同时发生严重的病毒血症和病毒尿症，而且几乎全身细胞都受淋巴细胞性脉络丛脑膜炎 病毒的感染。 当牛胎儿在怀孕前半期感染牛病毒性腹泻病毒后也发生不明显的终生带毒状态。 又如给小白鼠接种乳酸脱氢酶增高症病毒(感染组织)，病毒在机体巨噬细胞内大量增殖，发 生高效价的病毒血症，且常持续终生，但感染小鼠只产生少量抗体(常与病毒结合为病毒-抗 体复合物)， 除少数动物因这种免疫复合物沉积于肾小球而发生肾小球性肾炎外， 感染鼠大多 不呈现临床症状。鸡和鼠的白血病以及亚急性和慢性猪瘟也常呈现类似的现象，也就是只引 起病毒血症，但不呈现临床发病。动物机体能够耐受如此严重的病毒血症而不发生明显的病 理反应，原因何在?胚胎期接受大量病毒抗原，产生免疫耐受现象，当然是其主要原因。但在 细胞免疫或体液免疫引起免疫病理的那些病毒感染中，免疫系统因某种原因而发生抑制，可 能也是使机体能够耐受病毒血症而不呈现病理反应的原因。最近发现不同品系的小白鼠在感 染白血病病毒时，免疫耐受性的发生率和耐受程度都有不同，似乎说明免疫耐受性的发生还 在一定程度上表现有遗传因素的影响。免疫耐受形成的机制，目前已经清楚，即成熟的 T、B 淋巴细胞与它们的特异性抗原相互作用后发生的克隆缺失(细胞死亡)和功能清除(或灭活)； 另外，尽管有时出现成熟的抗原反应性淋巴细胞，但由于抑制性 T 细胞等因素的作用，免疫 活性细胞的生长及分化受到抑制，因而也不产生特异性免疫应答。5.细胞凋亡(apoptosis) 细胞凋亡是指机体正常细胞在受到生理性或病理性刺激后启动的自发的死亡过程。凋亡 2+ 细胞表现为胞浆内 Ca 浓度和 cAMP 升高, RNA 和蛋白合成增加, 随后染色质凝聚, 细胞质浓 缩, 导致染色体在核小体处被切断降解, 形成 185bp 或其整数倍长度的 DNA 片段。降解后的 胞浆和胞核, 最终包裹于膜性成分中, 形成凋亡小体(apoptosis bodies), 并被吞噬细胞吞 噬。细胞凋亡又称程序性细胞死亡(programmed cell death, PCD), 是一个主动的、信号依 赖的过程，并与多个基因的参与有关。某些因素或因子可以特异地诱导某种或某类细胞发生 凋亡；某些生长因子依赖性细胞, 当生长因子被撤除时, 也发生凋亡。 许多基因的表达产物 对细胞凋亡具有明显的促进和抑制作用。细胞凋亡属于单个细胞的自杀行为, 不引起局部的 炎症, 因此在机体防止病毒的散播和抗病毒感染中具有重要意义。因为随着细胞基因组 DNA 的降解, 病毒的复制或增殖随之终止。在无体液免疫的昆虫及其它原始生物中, 细胞凋亡是 其抗病毒感染的重要机制之一。细胞凋亡不利于病毒的增殖与扩散。一些病毒在感染靶细胞 后, 对宿主细胞的凋亡呈抑制作用, 从而有利于其在宿主细胞内的生存和复制。已知 bcl2 具有抑制细胞凋亡的作用, EB 病毒在感 染宿主细胞中诱导 bcl2 的表达, 并编码 bcl2 的同 类物。 腺病毒的 E1B 19kDa 蛋白也具有抑制细胞凋亡的作用。 细胞凋亡对于病毒增殖的抑制 作用,已经通过试验得到证实。 Clem 等(1993 年)用带有突变型 p35(具有诱导细胞凋亡的作用) 的杆状病毒感染昆虫细胞系 SF21 和幼虫, 发现 p53 突变型杆状病毒在 SF21 细胞中的子代病 毒产量明显低于其相应的对照野生型和可回复突变型毒株。在幼虫体内感染时, p53 突变型 杆状病毒的半数致死量比野生型和可回复突变型毒株高出 1000 倍。Hz1 杆状病毒在感染 SF9 细胞后, 有些持续性感染细胞虽然发生细胞凋亡的过程, 但并不最终死亡。这部分细胞重新 形成单层后, 用 Hz1 病毒再次接种感染, 结果发现在曾经发生凋亡的细胞中, 子代病毒的产 量明显低于亲代细胞。在流感病毒感染的细胞和在猫免疫缺陷病毒感染的动物体内, 已经发 现了病毒感染引起的细胞凋亡现象。这是宿主细胞对病毒的主动的防御反应, 还是由病毒引 起细胞凋亡相关基因的激活, 进而导致的宿主细胞的被动损伤? 尚待进一步探索和阐明。 6. 干扰素(Interferon) 根据 1980 年国际干扰素命名委员会的定义： 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。 干 扰素是在 1957 年由 Isaccs 和 Lindenmann 发现的， 他们用加热灭活的流感病毒和鸡胚绒毛尿 囊膜一起孵育后，把吸附有灭活病毒的绒毛尿囊膜的组织块分离出来，继续培养后，保留培 养上清，换以新鲜的鸡胚绒毛尿囊膜块，再培养过夜后，接种流感病毒，结果发现流感病毒 的复制受到明显的抑制。说明培养上清中含有一种不同于流感病毒粒子的抑制因子，他们将 其称为干扰素(IFN)。 这种因子是灭活的流感病毒作用于组织细胞后， 诱导细胞产生的一种可 溶性物质，后者干扰了活病毒的增殖。在此以后的 30 多年里，关于 IFN 本质、功能及其作用 方式的研究一直是分子细胞生物学和病毒学研究的最令人兴奋的课题之一。实践证明，目前 人们所认识的 IFN 比人们最初想象的要复杂的多。人们发现，IFN 不是单一物质，而是一个 IFN 系统。 抑制病毒的活性也不是 IFN 的唯一功能，IFN 还具有控制细胞生长和分化以及免 疫调节等重要功能。(1)干扰素的种类干扰素系统普遍存在于生物界中，目前所知，所有种类 哺乳动物均能产生 IFN，根据 IFN 的动物来源的不同，可将 IFN 分为人 IFN(HuIFN)、小鼠 IFN(MuIFN)、牛 IFN(BovIFN)等。根据每种动物 IFN 的抗原特异性和分子结构不同将其分为 α 、β 、γ 三型别；但在家禽，Bijkmans 等(1990 年)认为只有α 、β 型，而无γ 型。根据特 定型内氨基酸序列或组成的不同， 又将型分为不同的亚型， 例如将 HuIFN-α 分为α 1、 α 2?? 或α Α 、α Β ??等亚型。在一特定的亚型内，有个别氨基酸发生自然或人为改变时，则在 亚型右下角注明， 如人在β 型 IFN 中第 17 位的半胱氨酸变为丝氨酸时， 应注明为 HuIFN ?β 17ser。由于目前已经能够通过基因工程的手段生产重组 IFN，为了与天然 IFN 进行区别，分别以 rIFN(重组)和 nIFN(天然)表示。如人的 IFN 表示为 rHuIFN 和 nHuIFN，猪的 IFN 表示为 rPoIFN 和 nPoIFN 等。干扰素系蛋白质分子，分子量为 20～100kDa，沉淀率低，100 000g 不 能使其沉淀， 也不能透析，对胰蛋白酶和木瓜酶敏感，对核酸酶稳定，60℃ 1 小时 一般不 能使其灭活，在 pH3～pH10 酸碱范围内保持稳定。对十二烷基硫酸钠(SDS)有抵抗力，在制备 IFN 时，通常利用该特性采用 SDS ? PAGE 对 IFN 做最后一步纯化。 IFN 是由宿主细胞基因组编码的，由于 IFN-α 有许多亚型，也相应地存在着许多编码基 因，分为两大家族，人的 IFN-α 第Ⅰ基因家族(IFN-α Ⅰ)有 15～24 个成员，其中部分为功 能性基因，至少有 9 个是假基因，存在如此多的基因可能是动物在进化过程中通过基因复制 和扩增产生的。 IFN-α 基因都位于人第 9 号染色体的短臂上， 其中一些呈前后头尾相连排列， 其它的也相互靠近， 大部分基因已经测序。 IFN-α 第Ⅱ基因家族(IFN-α Ⅱ)有 4～6 个成员， 中一个为功能性基因， 3～5 个为假基因， 和 IFN-α Ⅰ相似， 位于人第 9 号染色体短臂上。 HuIFNβ 基因只有一个，也位于第 9 号染色体短臂上。 HuIFN-γ 基因也只有一个, 位于第 12 号染 色体长臂上。 HuIFN-α 、β 基因内无内含子，而 HuIFN-γ 基因内有内含子。BovIFN-α Ⅰ基 因有 10～12 个成员，BovIFN-α Ⅱ有约 30 个成员；猪 PoIFN-α Ⅰ至少有 10 个成员，其中至 少 1 个为功能性基因；小鼠 IFN-α Ⅰ至少有 15 个成员，9 个为功能性基因。牛、马、猪分别 有多个 IFN-β 基因，兔有 2 个 IFN-β 基因。人和动物 IFN 都属于分泌性蛋白，因此 IFN 的基 因结构与其它分泌性蛋白的基因结构有相似之处， 即由 5’端非编码区、信号肽编码区、IFN 多肽编码区和 3’ 端非编码区组成。 人 IFN 在细胞内的前体大多数为 166 个氨基酸残基， IFNα A 为 165 个，IFN－γ 为 143 个。IFN 具有分泌特性。 前体肽链中有 20～23 个氨基酸残基 的信号肽， IFN-α 、 β 、 γ 成熟蛋白大小分别为 142 或 143、 145 和 120 个氨基酸残基。 MuIFNα 前体有 166～167 个氨基酸残基，RatIFN-α 有 162 个残基；MuIFN-β 有 161 个，BovIFNβ 有 165 个；MuIFN-γ 有 136 个，BovIFN-γ 有 146 个。IFN 分子有的没有糖分子结合位点，有 的有 1～3 个糖分子结合位点，但是糖基化对于 IFN 的抗病毒功能是非必需的。IFN 分子中因 型别和来源不同，半胱氨酸的数量和位置也不同, 因而形成一至数个二硫键, 二硫键的形成 对于 IFN 的生物学活性和结构稳定性等是十分重要的。IFN 分子一般需要具有完整的分子组 成才能具有完整的生物学活性，但是也有研究发现 IFN-γ 在羧基端和氨基端缺失几个氨基 酸，IFN-α 在羧基端缺失 10～13 个氨基酸时仍能保持其全部活性。(2)干扰素诱生剂正常情 况下，IFN 基因受一种抑制物的作用，表达处于抑制状态。在诱生剂的诱导作用下可以发生 表达。目前已经发现的 IFN 诱生剂有多种，主要分为以下几类： ①病毒诱生剂: 病毒是最重要的 IFN 诱生剂。一般情况下，RNA 病毒诱生 IFN 的能力较强， DNA 病毒较弱，但 DNA 病毒中痘病毒的诱生能力较强，疱疹病毒的诱生能力中等，如牛疱疹 病毒。 有些病毒如大鼠 K 病毒和马传染性贫血病毒等在体内或体外培养细胞上不能诱生 IFN， 带囊膜的病毒比无囊膜的病毒的 IFN 诱生能力强，如 DNA 病毒中痘苗病毒比腺病毒的 IFN 诱 生能力强，RNA 病毒中正粘病毒比呼肠孤病毒强。 病毒毒力与 IFN 诱生能力也有一定关系， 一般情况下， 自然弱毒株和致弱株比野毒株的 IFN 诱生能力强， 如新城疫病毒 Mukteswar 株、 Lasota 株和口蹄疫弱毒株均比其相应的野毒株强。但痘苗病毒强、弱毒株之间的 IFN 诱生能 力无明显差异。淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒和脊髓灰质炎病毒的强毒株反比它们的致弱株 诱生能力强。有些病毒灭活以后也能诱生 IFN，如新城疫病毒和 Rous 肉瘤病毒等。有的灭活 病毒甚至比活病毒的 IFN 诱生能力更强，说明病毒诱导 IFN 时不一定进行复制。但另外一些 病毒, 如森林脑炎病毒, 灭活后即丧失其 IFN 诱生能力。IFN 的产生与病毒感染过程相平行， 病毒感染后 4 小时 IFN 开始产生，病毒蛋白合成速率达最大时，IFN 产量达最高峰，然后逐 渐下降。病毒诱生 IFN 的机制尚不十分清楚。 病毒复制时, 通过某些细胞内的毒性成分直接 引起宿主细胞蛋白合成的抑制，由于宿主细胞中的 IFN 抑制物为不稳定蛋白质, 其合成速度 稍一降低就会导致其自身迅速耗尽，从而使 IFN 转录活化因子与 PRDⅠ和 PRDⅡ结合，导致IFN 的合成。病毒释放的双股 RNA 进入细胞后可直接诱导淋巴细胞等产生 IFN(如呼肠孤病毒 等)。 负链单股 RNA 病毒与其复制过程中形成的正链 RNA 退火后形成少量的双股 RNA, 后者 再刺激淋巴细胞和巨噬细胞产生 IFN。 ②双链 RNA 诱生剂: 双链 RNA 是另外一种重要的 IFN 诱生剂。 所有天然的双链 RNA，如 呼肠孤病毒、单链 RNA 病毒的复制形式以及噬菌体的双链 RNA 均是 IFN 诱生剂。人工合成的 双链多聚核糖核苷酸， 如聚肌胞(polyIC)，也是十分良好的 IFN 诱生剂。但是单链 RNA 和 DNA、 双链 DNA 或 RNA-DNA 杂合子均不是 IFN 诱生剂。 作为有效的 IFN 诱生剂， 必须具备如下特点： ①具有稳定的二级结构(如 polyIC 比 polyAU 的诱生能力强)；②对核糖核酸酶有较强的抵抗力；③分子量大，最小有效长度为 100 个核苷 酸残基。 其中对核酸酶具有抗性是 IFN 诱生能力的前提， 如 polyAU 的硫磷酸衍生物具有核酸 酶抗性，它比 polyAU 本身的 IFN 诱生能力强。polyIC 与聚阳离子如 DEAE 葡聚糖、甲基化白 蛋白、鱼精蛋白、多聚赖氨酸和组蛋白等复合后其诱生能力明显增强。双链 RNA 在多种细胞 内是蛋白合成的抑制剂，并具有细胞毒性。因此，polyIC 作为 IFN 诱生剂，其活性基础最可 能是抑制不稳定的 IFN 抑制物的合成，导致 IFN 的合成。polyIC 在体内外均具有 IFN 诱生作 用，但在体内除了具有诱生 IFN 和抗病毒作用外，还有增高毒素毒性、抑制网状内皮细胞系 统活性以及导致胸腺萎缩等副作用。短期内重复注射, 还可形成耐受现象， 其诱生 IFN 的量 愈来愈低。 ③代谢物诱导剂: 代谢激活物和抑制物是另一类重要的 IFN 诱生剂，代谢激活物如促有 丝分裂原、淋巴因子能够诱导未定型(没有受特异抗原刺激)的淋巴细胞产生 IFN-γ ，特异性 抗原可以诱导定型(受抗原刺激的)淋巴细胞产生 IFN-γ 。肿瘤激动剂， 如肉豆寇酸、丁酸 盐、 脱氧尿嘧啶等，能够在不同细胞内诱导各种 IFN。代谢抑制物， 如 mRNA 和蛋白合成的 抑制物，也可以诱导 IFN 的形成。 ④其它 IFN 诱生剂: 细菌内毒素、布氏杆菌、李氏杆菌、沙眼衣原体、结膜炎因子、支 原体、原虫、立克次氏体和合成的多聚物如硫酸葡聚糖、硫酸多糖等都属于 IFN 诱生剂，它 们的共同特征是具有细胞毒性，不同程度地抑制宿主蛋白的合成。除了大分子量的物质外， 近年来发现，低分子量的物质如梯活龙(tilorone)等也是良好的 IFN 诱生剂。Franchini 等 发现高剂量的维生素 E 可诱导肉鸡产生 IFN-α 、β 。在诱生 IFN 过程中还有一种特殊的超诱 导(superinduction)现象。它是指细胞在某种大分子合成抑制物的适当作用下发生的一种诱 生 IFN 合成增加的现象。如细胞在用 polyIC 和蛋白合成抑制剂放线菌酮或 mRNA 合成抑制剂 放线菌素 D 共同处理时，IFN 产量比不加放线菌酮时增加 50～100 倍。超诱导现象的原理是: IFN 合成抑制物是不稳定的，其相应的 mRNA 也不稳定，而 IFNmRNA 却是相对稳定的，当加入 polyIC 时同时加入蛋白或 mRNA 抑制剂，抑制物及其 mRNA 合成很快阻断，而 IFNmRNA 合成却 继续进行，从而产生更多的 IFN。 (3)干扰素的生物学活性: 1957 年发现 IFN 时，抗病毒活性被认为是其唯一活性。以后 的研究发现，IFN 除了具有抗病毒活性外，还具有免疫调节、抑制细胞分裂和抗肿瘤等生物 学活性。 ①抗病毒活性: IFN 具有广谱的抗病毒作用，表现在病毒增殖量减少，细胞损伤程度降 8 低。IFN 的抗病毒活性较高，1mg 纯 IFN 约有 2×10 IU，每 10 个分子就可以使 1 个细胞产生 抗病毒状态。但是 IFN 的抗病毒作用是抑制病毒的增殖，而不是将病毒杀灭。一旦从培养细 胞中除去 IFN，病毒会再度增殖起来，只有用足够浓度的 IFN 反复处理，才能从培养细胞中 将病毒消除。 干扰素对病毒增殖的抑制作用与 IFN 的浓度成正比。 IFN 的抗病毒活性具有相对的种属特异性， 一般情况下， IFN 在产生 IFN 的同种细胞上的 活性大于异种细胞，如鸡的 IFN 只在鸡细胞上发挥作用，但在某些不同种属动物间也存在着 交叉活性。如牛和兔之间，人、猴和兔之间，家兔、小白鼠和地鼠之间，人、牛和猪之间，鸭和其它水禽等之间均存在程度不同的交叉活性。在 IFN-α 、β 和γ 中，IFN-γ 的种属特异 性较高，IFN-α 、β 相对较低。 同一动物的不同类型细胞对于 IFN 的抗病毒活性的敏感作用也不相同，如小鼠胚胎原代 成纤维细胞对小鼠 IFN 的敏感性不及小鼠的 L 细胞系。 不同病毒对 IFN 抗性作用的敏感性也不同。在同种机体或细胞内，RNA 病毒对 IFN 较敏 感，而 DNA 病毒相对地不很敏感。RNA 病毒中，披膜病毒对 IFN 的作用最敏感，禽流感病毒、 水泡性口炎病毒(VSV)中等敏感。同种病毒的不同变种和不同毒株之间对 IFN 的敏感性也不 同。多数报道认为，天然 IFN 与基因工程 IFN 的抗病毒活性对不同的病毒株基本一致。 IFN 对急性病毒感染和慢病毒感染的作用也不相同。如用 IFN 对 VSV 感染细胞进行反复 处理，可使 VSV 最终消失，而当用 IFN 对小鼠白血病病毒感染的 ADR 细胞进行反复处理时病 毒及其相关的活性在有 IFN 存在时受到抑制，IFN 去除后，病毒会重新复制。 ②免疫调节活性: 免疫系统细胞在受到抗原或促有丝分裂原或肿瘤细胞等刺激时或在自 发情况下可以产生 IFN，如产生 IFN-γ 及少量的 FN-α 、β ， IFN 能够增加淋巴细胞表面某 些组织相容性抗原、β -2 微球蛋白和 IgG Fc 受体的表达，从而可以调节多种免疫反应。如 IFN 可以增加 L1210 细胞表面 H2d 的表达，用该细胞免疫小鼠后，小鼠血清抗体的吸收能力 增强。人单核细胞受 IFN 作用后，HLA 和β -2 微球蛋白表达增加；IFN-γ 作用于单核巨噬细 胞后，细胞表面 IgG Fc 受体明显增加，其相应的功能如单核细胞的免疫清除、巨噬细胞的吞 噬作用等也增强。鸡脾细胞产生的 IFN 能够使鸡巨噬细胞活化。 IFN 可以调节 T 细胞的功能，抑制迟发型超敏反应的发生，在体外还发现 IFN 可以抑制 有丝分裂原对 T 细胞的转化反应， 说明 IFN 抑制细胞毒性 T 淋巴细胞克隆的增殖， 同时增强 成熟 T 淋巴细胞的功能。 IFN 直接作用于 B 淋巴细胞时，小剂量可以促进抗体反应，大剂量则抑制抗体反应，这 种相反作用的调节与 IFN 处理的时间也有一定关系。报道认为，大剂量 IFN 具有阻止前体 B 细胞激活和克隆扩增的功能。 IFN 还可以增强 NK 细胞的活性，从而达到增强 NK 细胞在抗病毒和抗肿瘤方面的功能。 IFN 的抑制细胞分裂活性表现在体外抑制细胞的有丝分裂，尤其是对生长快的细胞的抑制作 用相对明显。 体内注射 IFN，机体中切除组织的再生作用被明显抑制；新生动物注射 IFN 后 生长缓慢。长时间应用治疗剂量的 IFN，粒细胞、血小板以及网织红细胞数量等下降，但这 种抑制作用是可逆的，停止注射后，细胞数量恢复正常。 ③抗肿瘤活性: 这种活性可能是上述各种生物学活性的综合作用结果。如 IFN 能够抑制 肿瘤病毒的增殖，抑制肿瘤细胞的生长，并调动机体的免疫系统，如通过促进吞噬细胞的功 能，增强 NK 细胞的活性等，杀伤肿瘤细胞。另外，IFN 还可以通过调节癌基因的表达实现抗 肿瘤的作用。 除上述 IFN 的主要生物学活性外，它还对病毒以外的微生物如衣原体、支原体、原虫及 其它细胞内寄生菌等具有抑制作用。 (4)干扰素的作用机理: IFN 是由宿主细胞编码的蛋白质，但是 IFN 本身并不直接灭活病 毒， 而是作用于靶细胞， 通过激活靶细胞内的基因发挥其活性， 因而具有抗广谱病毒的作用。 IFN 首先作用于细胞膜上的受体，IFN-α 、β 的受体相同，IFN-γ 具有其独自的受体。IFN 作用的种属特异性决定于其受体系统，不同动物之间的 IFN 受体不同。IFN 与受体结合后， 发生内在化并降解，导致“抗病毒蛋白”操纵子去抑制，转录 mRNA 并合成抑制病毒转录或翻 译的抗病毒蛋白，使靶细胞处于抗病毒状态。 近年来的研究发现，IFN 是通过激活 IFN 刺激基因中的 IFN 刺激反应区段而发挥其功能 的，在 IFN 刺激基因的－136～－167 区段，其序列高度保守，可被 IFN 诱导。目前发现 IFN 在被细胞内在化和降解后，形成 3 种特异性因子，分别称作 IFN 刺激基因因子 1、2、3。这 3种因子与相应的 IFN 刺激反应区段结合后，去除抗病毒蛋白基因的转录抑制。迄今发现的由 IFN 刺激基因编码的蛋白有 3 类，一类是寡腺苷酸合成酶，它能使 ATP 聚合成 2’ ，5-寡腺苷 酸。IFN 对该酶的这种刺激作用，利用重组猫 IFN 在猫体内也得到了证实。2’ ，5-寡腺苷酸 被磷酸化后具有激活核糖核酸酶(RNase L)的作用。人们证明，当用 IFN 处理细胞时，RNase L 水平增高 20 倍以上，但是 RNase L 的作用无特异性，它可以同时降解病毒及细胞 RNA。其降 解病毒 RNA 的特异性可能是由 2’ ，5-寡聚腺苷酸在病毒感染局部的高浓度决定的。但是近年 来赵小侠等(1988 年)、Meurs 等(1989 年)和 Lewis 等(1981 年)的研究分别表明，2’ ，5-寡腺 苷酸并不一定与 IFN 的抗病毒作用相关。另一类是 67kDa 蛋白激酶系统。当用 IFN 处理细胞 时，67kDa 蛋白水平可增高 20 倍，在正常情况下为非活性状态，在微量 dsRNA 作用下或病毒 感染时，发生自动磷酸化激活，同时使蛋白合成起始因子 eIF-2 的小亚单位磷酸化，抑制蛋 白的合成。 但是 67kDa(人为 68kDa)蛋白激酶也存在着是否具有病毒特异性的问题。 如某些细 胞虽然在 IFN 诱导下处于抗病毒状态，但无该酶或 2’ ，5-寡腺苷酸合成酶的合成，某些细胞 中具有 67kDa 蛋白激酶，可以对抗某些病毒的感染，但对另外一些病毒却无作用。在人的某 些成纤维细胞株中，IFN 诱导了 2’ ，5-寡腺苷酸合成酶的合成并使细胞处于抗病毒状态，但 却无 67kDa 蛋白激酶的合成。很明显，IFN 抗病毒的分子机制是十分复杂的。 近年来发现，由α 、β IFN 诱导哺乳动物细胞产生的 Mx 基因产物是抗流感病毒感染的蛋 白质成分。该基因已被克隆，其启动子可被 IFN 或病毒感染等诱导。Mx 蛋白不仅在细胞上， 而且在转基因小鼠体内均证明具有抗流感病毒的作用，但对其它病毒无抗性作用。 (5)干扰素的应用: IFN 在医学临床上已经开始应用。对于人鼻病毒、带状疱疹病毒、感 病毒、巨细胞病毒、乳头瘤病毒等感染均具有明显的治疗效果。 在动物，发现给牛注射牛瘟弱毒疫苗，6 小时后就可在血液中发现较高浓度的 IFN。接种 后 24 小时即可抵抗强毒攻击。因为此时尚未产生抗体，所以可能就是 IFN 的作用。新城疫弱 毒疫苗常可在 10～20 多小时内使鸡产生对强毒感染的抵抗力， 似乎出于同一原因。 牛在静脉 注射传染性鼻气管炎病毒后，血清中的 IFN 在 1～2 天内达高峰，随后下降，但在第 7 天仍能 测出。但是目前尚无法确定动物体内哪种细胞、组织或器官负责大部分 IFN 的产生。在病毒 血症期间， 淋巴细胞(尤其是 T 细胞)、 NK 细胞、 K 细胞以及巨噬细胞都会产生大量的 IFN-α 、 γ ，这些 IFN 成为血液中 IFN 的主要来源。人们普遍认为，IFN 是动物机体在病毒感染后康 复的第一个机制。应用 IFN 预防小鼠的病毒感染，可以使其抵抗鼠痘和鼠肝炎病毒的攻击； 给豚鼠皮下或肌肉注射 IFN，可使其抵抗狂犬病病毒的攻击。 近年来利用体外诱导及重组的人和动物 IFN 对动物进行了广泛的实验室和临床试验。人 的重组 IFN-α 可在 Vero 细胞上抑制猪瘟病毒的复制。重组猫 IFN 在体外培养细胞上对猫的 肠道致病病毒也有明显的抑制作用。 给大鼠肌肉注射大鼠γ -IFN 可以保护大鼠免受致死性伪 狂犬病病毒的感染。 重组人 IFN-α A 对以呼吸道合胞体病毒攻击的小牛也有一定的保护作用。 重组人 IFN-α 2 对小牛的痘苗病毒感染具有明显的抗病毒作用。连续 2 天给牛鼻内应用牛成 纤维细胞 IFN，然后用鼻病毒进行攻毒，发现应用 IFN 的牛，只排少量病毒，但无一发生呼 吸道疾病症状，而对照牛则出现了明显的临床症状。 此外，猪的重组 IFN－γ 对免疫抑制的猪具有免疫调节作用; 曾有报道，利用牛 IFN-γ 能够防治牛围产期急性大肠杆菌性乳腺炎的发生。 但是在动物试验中也发现了 IFN 的副作用。 如连续给牛肌肉注射 IFN 5 天后，发现其直肠温度升高，循环淋巴细胞受到抑制，分类计数 表明，淋巴细胞和中性粒细胞数明显降低等。由于必须在病毒感染的早期，也就是体内病毒 尚未广泛散布和引起严重病变之前应用 IFN 才能奏效， 而且经常需要反复多次应用， 又因 IFN 具有明显的种属特异性，故对人与大动物来讲，就有一个如何制备足够量高效 IFN 的问题。 医学上主要应用离体培养的白细胞生产 IFN，即由健康人的抗凝血分离血浆后，吸取红细胞 表面上的白细胞层，用含 4%人血清的 Eagle 营养液作成细胞悬液，加入小量 IFN 预处理(可提高 IFN 产量)后，接种仙台病毒或新城疫病毒，37℃振荡培养 16～20 小时后，离心沉淀， 收获上清液， 并加 HCl 使其 pH 下降至 2.0， 4℃冰箱放置 1 天(仙台病毒)或 5 天(新城疫病毒)， 使病毒灭活。 随后再用 NaOH 将 pH 调回到 7.0～7.4， 再行离心沉淀， 吸取上清, 即为粗制 IFN。 粗制 IFN 可进一步浓缩, 例如以聚乙二醇于 4℃透析 3～4 天，可得 10 倍浓缩液，或用电扇 吹干后加入明胶冻干。也可应用硫氰酸钾盐析和酸性冷乙醇提取等方法加以纯化。应用其它 细胞培养系统，例如二倍体细胞株(成纤维细胞)和传代细胞系(类淋巴母细胞)制造 IFN 的试 3 验亦在进行中。 王汝懿等(1991 年)建立的人胚肌皮细胞株 IFN-β 产量高达 40.0×10 IU/ml。 但其它二倍体细胞株的 IFN 产量较低。类淋巴母细胞虽能进行大发酵罐的悬浮培养，也能产 生高效价的 IFN，但因是恶性变细胞的产品，人们在安全性上存在疑虑，尚不敢普遍推广使 用。应用其它肿瘤细胞，如 Namalwa 细胞制造 IFN，也有这方面的问题。 80 年代初期以来， IFN 基因工程研究相继在世界各地开展， 1980 年 Nagata 等通过细胞 mRNA 的反转录获得了 IFN-α 的 cDNA。 与此同时， Meada 等(1980 年)和其它研究者分别也获得了人 IFN-β 的 cDNA，Goeddel 等(1982 年)获得了 IFN-γ 的 cDNA。随后动物基因工程 IFN 的研究也相继展开， 如 Velan 等(1985 年)克隆并表达了牛的 IFN ?α 基因， Lefevre 等(1986 年)克隆了猪的 IFN-α 基因。 Chalier(1989 年)克隆并表达了羊的Ⅱ类 IFN-α ， Sakuraui 等(1992 年)利用重组杆状病毒在蚕体内表达了猫的 IFN 等，这些研究的结果普遍表明，重组 IFN 与天然 IFN 之间在结构及特性上具有很高的一致性。基因工程 IFN 的产生，不仅满足了 人和动物剂量大的需求，而且由于大规模发酵生产，降低了成本。为 IFN 应用于优良品种畜 禽的病毒感染的防治提供了进一步的可能性。 8.其它细胞因子 除了上面提到的干扰素及其相关蛋白以外，机体内还有大量的其它细胞因子, 它们在调 节机体的免疫功能和抵抗病毒感染中发挥着重要作用。 白细胞介素(interleukin, IL)是一类 由淋巴细胞、 单核细胞或其它非单核细胞产生的细胞因子, 根据发现的先后依次命名为 IL-1、 IL ? 2??等, 迄今已发现的 IL 有 15 种。它们通过活化某种细胞、增强或抑制某种细胞的 某些功能、 协调其它细胞因子的功能等来调节机体的免疫反应, 参与机体的造血及炎症过程。 如 IL-2 由活化的 T 细胞产生, 具有促进活化 T 细胞增殖、分化和细胞因子产生、增强 CTL、 NK、LAK 等杀伤细胞活性、促进 B 细胞增殖、分化和抗体分泌以及活化巨噬细胞等功能。 在 临床上, 对于免疫功能低下而受病毒感染的病人 , 具有增强其免疫功能和抗感染的效果。 IL-2 对于单纯疱疹病毒感染、人免疫缺陷病毒感染等具有一定的疗效。 细胞集落刺激因子、肿瘤坏死因子以及其它细胞生长因子等对于提高机体的免疫功能也 都具有重要作用,关于其具体作用机制, 可参见有关的细胞因子专著。（二）特异性免疫特异性免疫是在动物机体与抗原物质(包括病原微生物)相互作用中产生的一种保护性反 应。目的在于清除异物，有利于保持动物机体的生存和健康。但在消除过程中有时造成对机 体本身组织和机能的损害。免疫学上一般所谓的免疫活性细胞，是指动物体内能与抗原接触 后发生免疫反应的细胞，主要是广泛分布于机体全身各处的淋巴细胞。免疫活性细胞具有识 别并排除抗原物质的功能，是特异性免疫的细胞基础。特异性免疫分为体液(抗体)免疫和细 胞免疫两大类，两者都依赖于淋巴细胞的活性。骨髓中的干细胞是淋巴细胞的始祖，它在离 开骨髓后分化为两类淋巴细胞：一类淋巴细胞进入胸腺，接受胸腺激素的影响，进一步分化 增殖，成为胸腺依赖细胞，称作 T 细胞；T 细胞离开胸腺进入淋巴结、脾脏和肠壁淋巴滤泡 等处，并在此生长增殖，生存期长达数月至数年。另一类淋巴细胞从骨髓进入禽类的腔上囊 和哺乳动物的腔上囊等同器官(肠壁淋巴滤泡?)，再转移到淋巴结、脾脏和其它淋巴组织中， 成为囊依赖细胞，称作 B 细胞；B 细胞能够分化为浆细胞，具有合成体液抗体的能力，故又称为抗体形成细胞。B 细胞的生存期短，只有数天，血流中的小淋巴细胞主要为 T 细胞。T 细胞具有杀伤相应靶细胞和诱导 B 细胞形成抗体的作用。因此，T 细胞系统的缺陷，将同时 损害细胞免疫和体液免疫，而 B 细胞系统的缺陷则仅影响体液免疫。 1. 体液免疫 动物机体在病毒感染中以及病毒感染后都将产生特异性抗体。抗体是体液中具有免疫性能 的球蛋白，故又称为免疫球蛋白，是 B 细胞在被激活后产生的。抗体可以与刺激它们产生的 抗原决定簇发生特异性反应。抗体具有重要的抗感染作用，给动物被动地输入抗体，常可使 其对相应的病毒感染呈现预防乃至治疗作用。 (1)免疫球蛋白(Ig)： 应用化学分析和免疫电泳等方法， 可将人的免疫球蛋白进一步分为 IgM、IgG、IgA、IgD、IgE 等五类。动物只有四类，即 IgM、IgG、IgA 和 IgE 等，但在马、 羊和家禽尚未见报道有 IgE 类。 不同类的免疫球蛋白之间具有相似的结构，但组成抗原结合位点的氨基酸的序列明显不 同，它们反映了刺激它们产生的抗原决定簇的多样性。人和一些动物的 IgG、 IgA 和 IgM 等 又分为不同的亚类(如表 8-1)。不同亚类的免疫球蛋白重链恒定区二硫键的数量及位置存在 着不同。 表 8-1 人与家畜(禽)免疫球蛋白的种类和亚类 免 疫 球 蛋 白 种 类 IgM, IgA, IgE, IgD动物种类 马牛羊猪狗家禽人 IgGa,IgGb,IgGc,IgG(B),IgG(T)IgG1,IgG2 IgG1,IgG1a,IgG2 IgG1,IgG2,IgG3, IgG4IgG1,IgG2a,IgG2b,IgG2cIgG1,IgG2,IgG3IgG1,IgG2,IgG3,IgG4 IgMIgMIgMIgMIgMIgMIgM IgA IgAIgA,IgA2IgA1,IgA2IgAIgAIgA1,IgA2 ?IgE?IgEIgE?IgE ??????IgD IgM 是最大的免疫球蛋白分子，由 5 个 IgG 等同分子形成五聚物，分子量达 900kDa。它 是动物机体在受到初次抗原刺激后最早产生的一种抗体球蛋白。IgM 见于所有的脊椎动物， 可能是低级脊椎动物如硬骨鱼等的唯一的一种免疫球蛋白。IgM 主要存在于血液内，组织液 内只含极少量。在第二次抗原刺激时，IgM 的含量不再明显增高。IgM 具有很高的血清学反应 活力，在这方面，一个 IgM 分子甚至可与几百个 IgG 分子相比。IgM 中和病毒的作用较弱， 但因 IgM 分子具有较多的结合部位，能够很好地结合补体，故在依赖补体以破坏“病毒感染 细胞”和在破坏某些病毒的过程中，IgM 起着重要作用。IgM 不能通过胎盘，而未出生的胎儿 就有产生 IgM 的能力，因此，IgM 是胎儿抵抗病毒感染的最重要的抗体，而胎儿体内 IgM 量的增高，又是胎内病毒感染的一个诊断依据。据报道，72 日龄的猪胎可对细小病毒产生抗 体，主要是 IgM，60 日龄的羊胎具有形成 IgM 的能力。应用琼脂扩散试验，可以测出 130 日 龄牛胎体内的 IgM。新生幼驹在吃初乳前就有一些 IgM 的存在。IgM 具有补体结合、溶解、凝 集和抗毒素等免疫生物学特性。测定 IgM 是早期诊断虫媒披膜病毒感染等的一种常用方法。 由于 IgM 在第二次抗原刺激后，含量不明显提高，测定特异性 IgM 的存在也是慢性病毒感染 的诊断依据之一。IgG 是最主要的抗病毒抗体，也是血清中最重要的免疫球蛋白，约占免疫 球蛋白总量的 75%。许多灭活疫苗的预防感染作用，就是依靠 IgG 抗体的产生。IgG 广泛分布 于细胞外液和血流中，能够透过毛细血管壁。在第二次抗原刺激时，由于免疫回忆，发生迅 速的加强反应， IgG 大量显著增高。 虽然局部粘膜也可合成少量 IgG， 并且释放于外分泌物中， 但于呼吸道的病毒感染中，在鼻液内测出的 IgG 大多是因鼻粘膜炎症而由血清渗出来的。与 其它免疫球蛋白相比, IgG 具有最强的病毒中和作用, 其在血流中的存在时间也长。多数 IgG抗体能够结合补体，这在某些病毒的中和以及对某些“病毒感染细胞”的溶解上，都有重要 意义。IgG 参与所有的血清学反应，具有中和、补体结合、沉淀、凝集和抗毒素等免疫生物 学特性， 但其在补体结合和凝集等血清学反应中的活力远不如 IgM。 IgG 不同亚类之间的重链 恒定区存在差别，因此它们在补体结合、与巨噬细胞结合以及转运给初乳等生物学活性方面 也不相同。牛和羊的 IgG ? 1 是初乳中的主要免疫球蛋白，在保护新生动物感染方面起着主 要作用。IgA 存在于粘膜分泌物及其它外分泌液内，但也见于血清中。IgA 与局部免疫有关。 经鼻预防接种的小鼠，其对流感病毒的抵抗力，较用其它途径接种的高。已经证明，分泌性 IgA 在结构和功能特性上与血清的 IgA 不同。分泌性 IgA 常能耐受蛋白消化酶的作用，且可 经初乳传给新生仔。分泌性抗体在抵抗病毒感染，特别是某些局部性病毒感染中具有重要作 用，例如鼻咽部 IgA 的出现，常较血清抗体更能说明机体对呼吸道病毒的抵抗程度。在脊髓 灰质炎，应用弱毒(活)疫苗经口免疫，消化道内出现局部抗体――IgA，血清中也同时出现 IgG 抗体。这种消化道免疫的特点是对病毒的“植入”呈现明显的抵抗。相反，应用脊髓灰 质炎灭活疫苗非经口接种时，虽然循环抗体可以达到很高效价，消化道却照样可以感染脊髓 灰质炎病毒。看来分泌性 IgA 保护消化道免受再感染，而循环性抗体则只在病毒血症期防止 病毒侵入中枢神经系统。IgA 可在局部产生，说明产生这类抗体的细胞可能就在局部。灭活 疫苗在非经口接种时，虽然能够诱生血清抗体，但却难以诱生分泌性 IgA。 接种弱毒疫苗时，则因病毒大量增殖并广泛分布于全身，故可同时诱导产生分泌性 IgA 和血清抗体。Matsumoto 等(1978 年)用 O 型口蹄疫病毒感染小公牛，10 天后在血清中出现高 效价抗体，30 天后于唾液中开始出现 IgA，90 天左右达最高效价。唾液和鼻液中微量抗体一 直可以维持至接种感染后的 6 个月。IgA 具有中和病毒和抗菌等免疫生物学特性，不参与超 敏感性的形成。在补体结合、凝集和细胞溶解等血清学反应中，较少或者没有活性，但常可 用凝胶沉淀试验测出其存在。IgD 在人血清中含量极低，但它是成熟 B 淋巴细胞表面的一种 主要标志，其生物学功能不清楚，尚未发现于动物。IgE 存在于血清的β ?球蛋白部分，变 态反应患者血清中特有的抗体，其在抗病毒感染中的作用尚未充分阐明。但是最近发现，缺 乏 IgE 抗体的患者，其对呼吸道感染的敏感性增高。除了人和兔的 IgG 可以通过胎盘以外， 绝大多数哺乳动物的母体免疫球蛋白都不能通过胎盘。新生动物通常都是通过吸吮初乳而由 母体获得抗体。母体初乳中具有 IgM、IgG 和 IgA 等免疫球蛋白, 而且初乳中的 IgG 量往往明 显高于其在血清中的含量。 初乳中的这些免疫球蛋白可以不加改变地通过新生动物的胃肠道， 并迅速进入其血流。 新生动物胃肠道的这种吸收免疫球蛋白的特殊机能大概可以维持 24～36 小时左右 ，最多达 48 小时。而且与出生后的时间呈反比，也就是说，出生后的时间越短， 其胃肠道对免疫球蛋白的通透性越高。根据胎儿和新生仔畜或婴儿获得母体免疫球蛋白的途 径，可将人与其它哺乳动物分为三个类型。第一类如人、猴和兔，母体免疫球蛋白 (主要是 IgG)通过胎盘传递给胎儿，新生仔畜或婴儿的胃肠道较少从初乳中吸收免疫球蛋白。第二类 包括鼠、狗和猫等，母体免疫球蛋白既可通过胎盘传递给胎儿，新生仔兽的胃肠道也能通过 初乳吸收免疫球蛋白。第三类如马、猪和反刍动物，母体球蛋白不能通过胎盘，新生仔畜只 能在吮吸初乳时才能获得免疫球蛋白。不同动物的胎盘对母体免疫球蛋白所表现的不同的通 透性，可能与分隔母体和胎儿血管系统的胎盘组织的结构有关：胎盘层数愈多，其对免疫球 蛋白的屏障作用愈大，胎盘层数愈少，其对免疫球蛋白通透性愈高。例如马和猪的胎盘多达 6 层，包括母体毛细血管内皮、子宫组织、子宫上皮、绒毛膜上皮、胎儿结缔组织和胎儿毛 细血管上皮。反刍动物的胎盘为 5 层，灵长类和啮齿类的胎盘只有 1～2 层。上述动物和人的 胎盘对免疫球蛋白的通透性逐级增高。至于不同动物新生仔畜胃肠壁为什么对免疫球蛋白呈 现不同的吸收能力或通透性，则是迄今尚未阐明的问题。 (2)病毒中和作用：指抗体与病毒相互作用后，病毒的感染性降低或消失。病毒与抗体 结合，并不必然地使病毒和抗体两者都发生不可逆性的改变。适当地加以稀释，或者应用其它理化学方法，例如声波、高或低 pH 以及氟碳化合物处理，都常可由病毒-抗体复合物，特 别是结合时间不久的复合物中重新分离获得完整的病毒粒子和抗体分子。抗体中和病毒以及 最后破坏病毒的效能，决定于病毒与抗体的种类、抗体与病毒的量的比率以及宿主细胞如何 处理病毒?抗体复合物等多种因素。一般来说，中和抗体能够中和细胞外的病毒，但不能进 入细胞以中和细胞内的病毒。在机体抗病毒反应的早期，通常出现低亲和性的抗体，也就是 与病毒抗原亲和性不高的抗体，这些抗体虽也能够中和病毒，但是易于解离而使病毒重新活 化。而在机体抗病毒反应的后期，则常产生高亲和性的抗体，能更有效地发挥和维持病毒中 和作用。阻止病毒对细胞的吸附，是中和抗体“中和”病毒的一个重要机理。Smith 等应用 痘苗病毒作试验， 发现在用家兔免疫血清处理以后， 其对 L 细胞(来源自小鼠成纤维细胞的传 代细胞系)的吸附率下降 80%。 如上述， 病毒粒子表面是由许多亚单位重复地排列组合而成的， 抗体分子就被覆于病毒表面而阻止其对敏感细胞的吸附。 每个 IgG 分子具有两个抗原结合点， 因此可与一个病毒粒子的两个决定簇形成特异结合键，从而改变病毒粒子的结构，阻碍其与 细胞受体的结合。促使病毒粒子迅速裂解，是中和抗体的另一个重要作用, 特别是当抗体结 合病毒后不能阻止病毒粒子对细胞的吸附时，这种促使裂解作用更有重要意义。例如被覆有 抗体的痘苗病毒，即使表面突起都被抗体封盖，有时还能吸附和侵入敏感细胞。此时，抗体 在细胞内呈现其中和效能――阻断痘苗病毒的增殖周期。可能是阻止病毒核酸由吞饮泡内向 胞浆释出，或者是病毒?抗体复合物就在吞饮泡内发生不正常的脱壳，病毒核酸被溶酶体酶 所裂解，以致不能正常复制。即使已经吸附于细胞的病毒，只要它还在细胞外，中和抗体仍 能对其呈现中和作用。某些病毒，例如脊髓灰质炎病毒等 RNA 病毒，结合抗体后更易吸附细 胞，但是这种吸附是非特异的，病毒?抗体复合物迅速被细胞吞饮，并在吞饮泡内由溶酶体 酶所破坏。相反，未与中和抗体结合的病毒，当其衣壳(或囊膜)与细胞膜上的特异受体相互 作用以后，病毒迅速释入于胞浆，并不遭遇溶酶体酶的作用。但是必须指出，机体针对病毒 粒子内部结构和表面成分而产生的各种抗体，并不都有中和病毒的性能。由病毒内部抗原和 某些表面抗原引起的抗体不能中和病毒。诊断病毒病时常用的补体结合反应和沉淀反应等血 清学方法，其所侦查的某些抗体，就是这类没有中和病毒作用的免疫球蛋白，例如马传染性 贫血的补体结合抗体和沉淀抗体等。在这种情况下，病毒?抗体复合物长期保持高度的感染 力。感染流感病毒或用流感病毒进行人工接种以后，动物机体至少产生针对两种囊膜抗原， 即神经氨酸酶和血凝素的抗体。抗血凝素抗体是中和病毒的抗体, 抗神经氨酸酶抗体没有中 和病毒的性能，但是可能抑制病毒粒子由感染细胞释出，从而降低病毒产量。针对小 RNA 病 毒的中和性抗体可以使病毒衣壳发生改变， 产生的这种构象变化也足以干扰感染的正常过程。 抗体也可以作为调理素，促进巨噬细胞对病毒粒子的吸收和破坏。此外，抗体可以与感染细 胞表面的病毒抗原结合，通过激活补体, 或通过武装或激活具有抗体受体的细胞(如 K 细胞、 多形核淋巴细胞和巨噬细胞)，破坏病毒粒子。不同的宿主细胞系统对病毒-抗体复合物可能 呈现不同的感染性， 将同一个病毒-抗体复合物加入于不同的细胞培养物中，往往表现出很 不一样的感染结果。这一事实说明，抗体中和病毒的作用可能还在一定程度上取决于宿主细 胞怎样处理这类复合物。抗体结合于病毒，有时反而增强病毒的感染性，可能是因为这类抗 体没有中和病毒的作用， 而病毒-抗体复合物却更易被敏感细胞吞饮。 补体有加强和调理抗体 中和病毒的作用，其机理可能与补体在抗体参与下对红细胞的作用相似，也就是损害和破坏 病毒粒子的囊膜，甚至使囊膜完全溶崩。但是迄今仅能证明几种病毒对补体介导的溶解作用 敏感。必须指出，补体不能单独地与病毒或抗体结合，而却容易与病毒-抗体复合物结合而呈 现其作用。在狂犬病、新城疫、小鼠白血病和牛痘等病毒感染中，由于细胞表面有时存在病 毒抗原，抗体在补体的结合下破坏一些受病毒感染的靶细胞，使细胞内成熟的和不成熟的病 毒暴露在体液中。成熟的病毒粒子被中和抗体所中和，病毒核酸则被核酸酶所破坏。 对于抗体在抗病毒感染方面的作用尚有几点需要强调。 首先， 抗体只在病毒感染的早期，即在病毒在宿主细胞内的隔离部位获得立足点之前才具有保护作用；其次，一般情况下，将 纯化的抗体转移给初次试验的动物使之获得抗病毒免疫较为困难；第三，某种抗体的体外中 和能力可能与其体内的保护作用很少相关或不相关。 总之，抗体是抗病毒免疫的重要成分，但却不可能消灭所有病毒的感染作用。 2. 细胞免疫 由免疫细胞而非抗体建立的特异性免疫，称为细胞免疫。在监视和排除变异细胞与异物， 以及清除细胞内寄生物等过程中，细胞免疫发挥着极为重要的作用。在病毒感染中，特别是 在病毒核酸整合于宿主细胞遗传物质以及病毒呈细胞至细胞方式传播的情况下，由于病毒接 触不到体液抗体，体液免疫的作用不明显，细胞免疫就成为最主要的抗病毒免疫因素。新生 期切除胸腺的小鼠感染鼠痘病毒后，经常发生致死性感染。而不切除胸腺的对照小鼠以同样 的病毒攻击时大多活存。新生期切除胸腺的小鼠，其在病毒感染时(后)产生 IFN 和抗体的能 力，与对照小鼠没有明显差别，但不出现细胞免疫性。在给正常小鼠感染鼠痘病毒的同时注 射抗淋巴细胞血清，感染鼠也迅速死于进行性肝坏死。而给切除胸腺的小鼠移植免疫小鼠的 淋巴细胞，则在接受上述病毒攻击时，并不发生致死性感染。上述结果说明，细胞免疫在抗 鼠痘感染中具有决定性的影响。病毒感染经常导致细胞表面的抗原性改变，特别是在以“出 芽”方式增殖的病毒和致瘤病毒。由于病毒粒子不断地由宿主细胞释出或者由于病毒抗原的 整合，宿主细胞的细胞膜上出现病毒抗原或者细胞表面发生改变。此时，机体的细胞免疫系 统，即 T 细胞，就能识别这些细胞表面的异种抗原，发生“致敏” ，并就在这些细胞上与相应 抗原发生相互作用，释出一系列所谓的淋巴因子，导致靶细胞的最后死亡。与上述体液因素 相比，T 细胞杀伤感染细胞的能力更为显著。在某些病毒感染中，T 细胞在杀伤靶细胞的过程 中还有特异性抗体和补体的参与。但是感染细胞被杀伤性 T 细胞所溶解，并不一定都对宿主 有利，如果 T 细胞溶解靶细胞的作用发生在细胞病毒感染的晚期，由于细胞溶解，反而 有利于已经成熟的子代病毒向全身散播。在感染初期就被病毒抗原致敏了的 T 细胞，在与相 应抗原再次相遇时，自身发生改变，转化为具有明显增殖能力的淋巴母细胞，同时释出淋巴 因子，进一步吸引更多的淋巴细胞和巨噬细胞，导致局部炎性细胞浸润以及淋巴细胞的分裂 和巨噬细胞的活化。活化的巨噬细胞，其吞噬和消化异物包括病毒的能力显著增强，对病毒 和带有病毒抗原的细胞呈现“非特异性”破坏作用。但在特异性抗体的参与下，这种“非特 异性”破坏作用就将转变为“特异性”的了。某些淋巴因子，例如淋巴毒素，还有直接破坏 靶细胞和抑制细胞分裂的作用。 T 淋巴细胞根据其功能主要分为辅助性 T 细胞(Th)、 抑制性 T 细胞(Ts)、细胞毒性 T 细胞(Tc)和迟发型超敏反应 T 细胞(Td)，前两者系调节细胞，参与 体液及细胞免疫的调节作用。Tc 和 Td 系效应细胞，其中 Tc 细胞系杀伤病毒感染细胞的主要 效应细胞，Tc 细胞通常识别 MHCⅠ提呈加工的病毒抗原，并融解表面带有病毒抗原的细胞。 Th 细胞识别 MHCⅡ提呈加工的病毒抗原，这种病毒抗原与存在于巨噬细胞、树突状细胞或 B 细胞上的 MHCⅡ分子结合，Th 细胞识别后分泌抗原特异性及非特异性辅助因子，从而激活 B 细胞、Td 以及 Tc 效应细胞。Tc(又叫 CTL)细胞主要是表面具有 CD8+ 分子的淋巴细胞，CD8+ 细胞能够识别与 MHCⅠ类分子结合的病毒抗原。MHCⅠ类分子存在于各种类型的细胞膜上，此 CD8+ 分子具有较宽范围的细胞反应性。CD8+ 细胞在识别内源性合成的或脱落的与 MHCⅠ类 分子结合的病毒抗原后被激活，同时在与靶细胞接触部位分泌出胞浆颗粒和细胞毒素，胞浆 颗粒中的孔形成蛋白或穿孔素与胞外的钙离子相互作用，发生聚合，在靶细胞胞浆膜上形成 大量的离子容许通道，致使靶细胞不能排出离子和水，导致渗透性肿胀及溶解；细胞毒素则 激活胞内酶类，导致病毒及宿主细胞 DNA 的降解；CD8+ 淋巴细胞同时释放 IFN 等淋巴因子促 进抗病毒作用。Tc 在抗病毒感染中的作用已在许多实验中得到证实。例如，小鼠在接受流感 病毒特异性、MHCⅠ限制性 CTL 及其细胞系的移植后，小鼠能够得到免疫性保护。但大部分流 感病毒特异性 Tc 是非血清型特异的，因为它们只识别病毒内部蛋白(如基质蛋白和核蛋白)，而不识别决定血清型特异性的囊膜蛋白(如血凝素和神经氨酸酶)。但是对流感病毒的主动免 疫却具有血清型特异性， 这些发现支持了抗体和 Tc 协同保护宿主抵抗病毒感染的观点， 即抗 体阻止病毒在宿主细胞的吸附和侵入， Tc 则抑制细胞内病毒的复制。 Tc 细胞中有少部分细胞 表面带有 CD4+分子，这部分 Tc 识别与 MHCⅡ类分子相结合的病毒抗原，因此只对具有 MHCⅡ 类分子的细胞有效，如巨噬细胞、B 淋巴细胞、树突状细胞、朗罕细胞以及人的内皮细胞等。 IFN 和特异性抗体也有保护局部细胞不被病毒侵害的作用, 使感染局限化。上述细胞免疫、 特异性抗体和 IFN 等几种防御因素互相配合, 协同作战,组成动物机体抵抗病毒感染的统一机 构。但是它们在抵抗不同病毒感染中的相对重要性，则随病毒和宿主种类的不同而异。在溶 细胞性病毒感染特别是引起明显病毒血症的病毒病，体液抗体和 IFN 是抗病毒感染的主要因 素。相反，在病毒呈细胞至细胞方式传播或者病毒抗原整合于细胞成分的病毒感染，则如上 述，细胞免疫是最主要的抗病毒机构。就病毒类群来说，细胞免疫对痘病毒、疱疹病毒和乳 多空病毒等特别重要，而体液免疫对肠道病毒、虫媒披膜病毒和某些正粘和副粘病毒是主要 的。（三）免疫缺陷由先天性遗传因素或因某些疾病和其它原因所致的体液和(或)细胞免疫方面的缺陷是近 年来比较注意研究的一个新课题。免疫缺陷最先发现于人，随后也见于动物，包括体液免疫 缺陷、细胞免疫缺陷以及体液免疫和细胞免疫两者都有缺陷等三种类型。 1. 体液免疫缺陷 表现为缺乏γ -球蛋白或其量明显减少，但也可能只是免疫球蛋白中的某一类缺乏或减少。 此类患者(畜)的突出特点是对化脓性细菌的感染非常敏感，但因存在正常的细胞免疫系统， 一般仍能排斥异体移植物，并且具有产生迟发型超敏反应的能力。体液免疫缺陷在马驹报道 较多。McGuire 等(1976 年)报道一匹幼驹病例，该驹血清中缺乏 IgM、IgA 和 IgG(T)，但有 少量的其它 IgG(16mg/100ml)。用绵羊红细胞作免疫注射，血清中不出现特异性抗体，局部 淋巴结中没有浆细胞、初级滤泡和生发中心。但在应用二硝基氯苯(DNCB)测定皮肤反应，取 其淋巴结细胞以植物血凝素作试管内的增殖反应，却均呈现有效的细胞免疫反应。该驹对细 菌感染高度敏感，并死于出生后的第 17 个月。Perrymam 等(1977 年)和 Weldm 等(1992 年)分 别报道了幼驹的选择性 IgM 缺陷以及 B 细胞应答异常等。 此后又有许多类似病例的报道， 其 确切机制尚不清楚，可能与遗传因素有关。 2.细胞免疫缺陷 患者形成抗体的能力正常，但不能产生细胞免疫。对病毒性感染高度易感。剖检时通常发 现胸腺发育异常，脾脏和淋巴结内的胸腺控制区缺乏淋巴细胞。在动物，这类免疫缺陷除见 于小鼠，即所谓的先天性无胸腺症外，Zomborszky 等(1993 年)还发现 Suffulk 羔羊也有 T 细胞免疫缺陷病。 3.复合性免疫缺陷 即体液免疫和细胞免疫同时发生缺陷。这类患者(畜)既缺乏细胞免疫，又不能合成免疫球 蛋白。体内几乎没有淋巴样组织，胸腺发育极度不良。经常反复遭受细菌、真菌和病毒的感 染，并常致死。马驹的这种病例已经有过多次报道。患驹 T 细胞功能缺乏，淋巴细胞极度减 少，淋巴结和脾脏缺乏生发中心和初级滤泡，胸腺发育不良，胸腺细胞极少。患驹大多死于 出生后 3～4 个月内。牛犊中也有类似病例的报道。由于动物的这类免疫缺陷可能与人一样， 受遗传因子的控制，因此，动物育种时应当考虑这一因素。Poppie 等(1977 年)在由各地集中 的 257 匹阿拉伯马驹中发现 6 匹具有联合性免疫缺陷――缺乏 B 淋巴细胞和 T 淋巴细胞。这 6 匹幼驹都在 5 月龄左右死亡。根据母马的配偶以及其祖先曾经生产过病驹的事实，作者认 为这是一种自体劣性遗传性缺陷。4.后天性免疫缺陷或称继发性免疫缺陷 较常发生于淋巴?网状内皮系统肿瘤以及长期大量应用肾上腺皮质激素和环磷酰胺等抑制 机体免疫反应的药物时。某些病毒侵害机体免疫系统的细胞和组织，包括脾脏、淋巴结、胸 腺、骨髓和禽类的腔上囊，甚至就在巨噬细胞和淋巴细胞内增殖，例如鼠肝炎病毒、乳酸脱 氢酶增高症病毒和马传染性贫血病毒等可在巨噬细胞内增殖， 淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒、 白血病病毒和麻疹病毒等可在淋巴细胞内增殖，当然都会影响免疫系统的功能。鼠白血病病 毒可使抗体生成细胞减少 99%，从而使鼠体对许多种类抗原的免疫反应受到明显抑制。有人 还认为乳酸脱氢酶增高症病毒和淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒对 T 细胞有选择性的急性抑制 作用。 表 8-2 影响机体淋巴组织的动物病毒感染 破坏淋巴组织的病毒：犬瘟热病毒，传染性法氏囊病病毒，新城疫病毒，小鼠疱疹病毒，猫 泛白细胞减少症病毒，非洲猪瘟病毒，牛病毒性腹泻?粘膜病病毒，猪细小病毒，小鼠微小 病毒，猫反转录病毒，猴反转录病毒，牛反转录病毒，土拨鼠肝炎病毒 刺激淋巴组织的病毒：委内瑞拉马脑炎病毒(在小鼠)，阿留申病毒 引起淋巴瘤的病毒： 马立克氏病病毒，猫白血病病毒，牛白血病病毒，鼠白血病病毒 小鼠的一种疱疹病毒可使胸腺发生广泛性的皮质坏死，从而引起免疫缺陷。鸡的传染性 法氏囊病病毒主要侵害腔上囊内的淋巴细胞，其结果，腔上囊萎缩，抗体形成能力受到严重 损害，这在幼雏期感染时，表现尤为明显。犬瘟热病毒也有破坏脾脏、淋巴结和骨髓中淋巴 组织的作用。非洲猪瘟病毒和猫的泛白细胞减少症病毒经常侵害淋巴组织的生发中心。牛病 毒性腹泻-粘膜病病毒则因破坏肠管的淋巴结，导致局部溃疡。病毒感染时淋巴组织的破坏， 首先表现为外周血液中的淋巴细胞减少以及淋巴细胞对植物血凝素等有丝分裂原的刺激的反 应性降低。这一现象常见于流感、犬瘟热、新城疫、牛病毒性腹泻-粘膜病和小鼠的淋巴细胞 性脉络丛脑膜炎等病毒感染。 有时还可见到球蛋白减少症以及对移植物的排斥能力下降等等。 人在麻疹感染的急性期，可能丧失对结核菌素的敏感性。这是病毒感染中细胞免疫低下的一 个明显例子。1984 年以来在人、猴、牛、猫等动物中相继发现的免疫缺陷病毒感染，可以引 起 T4(Th)淋巴细胞和单核/巨噬细胞的免疫缺陷。 由于 T4 细胞是免疫活性细胞中的主要调节 细胞，T4 细胞缺陷后导致一系列的其它免疫功能障碍。相反，某些病毒感染，例如小鼠在感 染委内瑞拉马脑炎病毒以及貂在发生阿留申病时，却常可能刺激机体的抗体和细胞免疫反应 能力。影响机体淋巴组织的动物病毒感染见表 8-2。（四）免疫病理长期以来人们一直认为，病毒在细胞内增殖及其对细胞的损害，是病毒感染中机体发生 病理变化的主要原因。但是近来发现，至少在某些病毒感染中，免疫反应是引起机体组织损 伤的重要因素。一个典型的例子，就是小鼠的淋巴细胞性脉络丛脑膜炎。如前述，胎内感染 淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒的小鼠，虽然出生后持续存在病毒血症，但是经常不显任何异 常，亦不产生针对该病毒的特异性抗体，也就是发生了免疫学上所谓的免疫耐受现象。但是 健康小鼠在初次感染这种病毒时，却多数呈现严重的脑膜炎症状而死。剖检时发现脑膜有严 重的单核细胞浸润。现已证明，这是致敏淋巴细胞在脑膜上呈现细胞免疫的结果。由于病毒 感染，细胞的表面抗原发生改变，致敏淋巴细胞对其呈现排斥和破坏作用，同时释放淋巴因 子， 吸引大量的淋巴细胞和巨噬细胞， 导致炎性细胞浸润。 如在感染的同时应用 X-射线照射、 抗淋巴细胞血清或其它免疫抑制剂充分抑制细胞免疫和体液免疫的形成，则病鼠带毒而不死 亡，也不呈现明显症状。看来，在无免疫反应存在时，淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒对小鼠并不严重致病。 病毒感染中的免疫病理大致呈现下列几种方式： (1)病毒在感染细胞上形成新 抗原，与机体的特异性抗体结合，并在补体参与下，协同地破坏细胞；(2)致敏淋巴细胞再次 遇到相应抗原时释放或激活具有生物活性的介质，如淋巴因子等，引起病理变化；(3)病毒与 抗体结合，形成免疫复合物，这种复合物沉着于肾小球的基底膜上，导致肾小球肾炎，沉着 于血管内壁，则发生血管炎；(4)某些病毒侵害免疫系统，导致免疫失调，引起不同类型的自 身免疫病。 1. 免疫复合物疾病 在某些病毒感染中， 病毒可在血流中以病毒-抗体复合物的形式长期存在。 这种复合物沉 集在肾脏或血管壁内，引起免疫复合物型病变。由病毒-抗体复合物沉集而引起的组织损伤， 在发生原理上与非病毒性抗原-抗体复合物沉集所致的组织损伤相似。免疫复合物激活补体， 释出许多生物活性物质，这些物质增高血管的通透性，使平滑肌收缩，并招引多形核白细胞 和单核细胞，导致炎性浸润。免疫复合物还有激活凝血系统中某些成分的作用，使纤维蛋白 沉集。在人的登革热的病毒血症期，血流中迅速形成免疫复合物，导致体内补体结合反应， 血小板凝集，并释出前凝血质，结果发生急性血小板减少和弥散性血管内凝血。这就是所谓 的登革出血热。在貂的阿留申病，病毒抗原-抗体复合物沉集于肾小球和血管壁，引起严重的 肾小球性肾炎和动脉炎。小鼠的乳酸脱氢酶增高症病毒和白血病病毒，也以类似方式形成免 疫复合物，并沉集于肾小球内。因此，肾小球性肾炎也是这两种疾病常见的病变。在马的传 染性贫血，慢性病马血流中长期存在病毒-抗体复合物。据 McGuire 等(1972 年)的研究报道， 99%的感染性病毒就在循环血流中与抗体相结合。 这种复合物长期保持感染性， 是网状内皮系 统细胞和血液巨噬细胞等的持续性感染来源。肾小球性肾炎发生于活动期传染性贫血病马， 特征是肾小球肥厚，细胞成分增多，并有多形核白细胞存在。组织学检查，可在血管间区域 和基底膜附近发现 IgG 和补体(C3)。从病变肾小球上洗脱下来的 IgG，具有抗传染性贫血病 毒的抗体活性。 关于肾小球病变中的病毒-抗体复合物的来源， 有人认为是血流中现成的免疫 复合物的沉集，但是也有人认为是病毒抗原先与肾小球基底膜的粘多糖结合，形成结合性抗 原，促使动物机体产生相应的抗体，而当抗体达到一定浓度时，就与抗原结合而引起变态反 应性肾小球性肾炎。 2.体液免疫性损伤 在某些病毒感染中，受感染的细胞表面生成新的病毒特异抗原。这种新抗原与特异性抗 体和补体相互作用，损害细胞，甚至导致细胞死亡。抗体和补体的这种破坏“被感染细胞” 的作用，有其对动物机体有利的一面，亦即可以防止病毒在细胞间直接传播，消灭病毒的增 殖“据点” ，降低病毒产量，而没有细胞保护的病毒又易受体液抗体的作用。但是如果被感染 细胞是动物机体生命上的重要细胞，例如肝细胞、脑细胞和造血系统细胞等，则大量细胞的 破坏将会直接造成严重的生理障碍，而细胞破坏后的一些分解产物，又对动物机体呈现一定 的毒害作用。给已经感染了淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒或阿留申病毒的动物注射特异性抗 病毒抗体，经常可以激发或加剧该种病毒病所特有的病变。病毒、抗病毒抗体和补体附着于 红细胞表面， 导致细胞损伤而发生溶血， 可能是马传染性贫血发生贫血症状的一个重要原因。 体外实验也已证明，培养细胞受狂犬病病毒和淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒感染后，细胞表 面出现新的病毒特异抗原， 但是细胞本身并不呈现病变。 如果加入特异性抗病毒抗体和补体， 则可能引起细胞的免疫性损伤。不加抗体和补体的对照感染细胞没有这种免疫损伤现象。 3.细胞免疫性病变 如上述，细胞免疫在某些病毒感染的康复中起着最主要的作用。但是必须指出，免疫细 胞在与病毒抗原，特别是在与受感染细胞表面的病毒特异抗原发生反应时，有时也会引起组 织损伤。以淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒免疫的小鼠，其脾细胞可在体外破坏受淋巴细胞性 脉络丛脑膜炎病毒感染的细胞。在作小鼠的腺病毒体外试验时，也证明免疫小鼠的脾细胞能够杀伤病毒感染细胞。给已感染淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒的成年小鼠注射环磷酰胺，抑 制免疫反应，可使其长期不出现临床症状。相反，给长期带毒而呈免疫耐受状态的小鼠接种 特异性的免疫脾细胞，却可使其发病死亡。出现于传染性贫血病马肝脾等脏器中的单核细胞 浸润，可能也是致敏淋巴细胞对病毒感染细胞(星状细胞和其它巨噬细胞)的细胞免疫反应。 4.自身免疫病 是指对抗动物机体自身成分，并使机体遭受损害的体液免疫或细胞免疫反应。特别是针 对诸如红细胞表面成分的自身抗体，经常引起严重的自身免疫病。关于病毒感染引起自身免 疫病的机理，可能包括：(1)病毒引起 T、B 淋巴细胞的多克隆活化；(2)病毒增强或诱导Ⅰ、 Ⅱ型主要组织相容性基因产物的表达； (3)直接感染免疫活性细胞导致细胞溶解或改变细胞的 分化功能； (4)通过 IL-2 或其它淋巴因子旁路激活机体的免疫系统； (5)病毒表面分子和动物 机体细胞表面分子间结构相似。 在貂的阿留申病和马的传染性贫血，已经发现有抗细胞核抗体和抗红细胞抗体等自身抗 体，可能在该两种疾病的病变和症状发生上具有一定意义。Imaoka 等在感染瘟病毒 L 株的兔 体内也发现了高滴度的抗细胞核抗体。常见于犬瘟热的髓鞘脱失性脑炎可能也是一种体液免 疫损伤， 因患病动物大多具有针对髓鞘蛋白的抗体， 且其含量与病变的严重程度相一致。 近 年来，人们普遍认为，有些病毒与宿主自身蛋白存在着共同的决定簇。这样，宿主在对病毒 的特异性决定簇发生免疫反应时可能就与宿主的共同决定簇发生反应，从而引起自身免疫， 甚至造成组织损伤和疾病。二、胎儿和新生动物免疫研究发现，70 日龄的猪胎儿、41 日龄的羊胎儿、50 日龄的牛胎儿以及 14 日龄的鸡胚就 已建立了对抗病毒感染的免疫反应性， 虽然有报道在 14～16 日龄给鸡胚接种新城疫病毒和火 鸡疱疹病毒疫苗能够使雏鸡获得免疫保护， 但是胎儿的抗感染能力往往低于成年动物。 因此， 可以安全地用于成年动物的某些疫苗，禁用于孕畜，例如蓝舌病疫苗和牛传染性喉气管炎疫 苗，对成年牛十分安全，但却可以引起严重的胎儿病变和死亡。另外, 仔畜在哺乳后获得的 抗体能够干扰接种疫苗的效果,在哺乳前未获得母源抗体时给新生仔畜接种， 可能避免母源抗 体的干扰，这就是所谓的超前免疫。已有在猪瘟的免疫预防上取得较好效果的报道。三、 病毒病的免疫预防和治疗（一）病毒病的免疫预防坚持以“预防为主”的方针，在兽医学中具有特殊的重要意义。应用疫苗进行免疫接种 是疫病防制的主要手段之一。如人的天花和许多国家牛瘟的消灭，主要就是依靠疫苗接种， 其中兔化牛瘟弱毒疫苗，在接种敏感动物后，只引起终末感染，不再传播给其它敏感个体， 却具有极好的免疫保护力。羊痘、猪瘟、鸡新城疫、动物的狂犬病等疫病也都是通过疫苗接 种得到了初步控制。近年来，国外病毒学家对于疫苗接种效果的另一种看法，是认为疫苗接 种虽然有助于疫病的预防和控制，但是不能最后消灭疾病。根据他们的观点，弱毒疫苗不能 保证各该病原体的消灭，因其可能造成隐性带毒和慢性感染。而在长期广泛的应用过程中， 弱毒疫苗株还有增强毒力亦即返祖的可能性。应用灭活疫苗，则又不能排除残活病毒的存在 和多数复活现象。据报道，西欧近年的口蹄疫暴发，大多与灭活疫苗内含有残活病毒有关。 因此,为了消灭疫病，必须采取“屠杀政策” ，也就是扑杀疫区及受威胁地区所有感染和未感 染的敏感动物，以期彻底消灭病原体，同时严格防止外来感染的重新传入。这在理论上是正 确和合理的，而且也在实践中取得了明显效果，特别是在英国、新西兰和澳大利亚等岛国，采用这一措施，先后消灭或杜绝了口蹄疫、猪瘟等严重疫病。但是必须指出，屠杀政策必须 具备一定的条件，例如易于隔绝的地理位置、严密的防疫组织、严格的法令法规以及一定的 文化经济水平，才有可能切实地贯彻实施和取得成效。就我国的具体条件来讲，对于大多数 病毒性疫病的防制，仍然主要依靠疫苗接种措施。当然，如有某种病毒性疫病新从国外传入， 但尚未蔓延，仅局限于某一特定地点或地区，则应采取断然措施，扑杀疫区病禽病畜以及所 有的易感动物。决定疫苗免疫效果的关键因素是疫苗本身的质量。目前普遍应用的病毒疫苗 主要分为弱毒(活)疫苗和灭活疫苗两类。近年来随着分子病毒学研究的不断深入, 相继研制 出了亚单位疫苗、基因工程疫苗、活载体疫苗和分子疫苗等, 有些取得了良好的免疫效果。 从兽疫防制的角度来看, 弱毒(活)疫苗具有明显的优越性，因为弱毒疫苗株病毒能在动物体 内有限增殖， 引起相当于亚临床自然感染的免疫刺激强度， 使机体产}