备课素材：入侵病毒的免疫逃逸和增殖机制-2023—2024学年高二上学期生物人教版选择性必修1

入侵病毒的免疫逃逸和增殖机制 高中生物学教材中提及诸多病毒，如感染后一般要经过8 一10年的潜伏期才发病的HV。尽管感染的病毒不同，但这 些病毒都能成功地躲避免疫系统并在体内潜伏下来，最终大量增 殖导致个体患病甚至死亡。 那么病毒是如何进行免疫逃逸和增殖的呢？ 1、病毒免疫逃逸机制 病毒在与宿主免疫系统相互作用中，借助其遗传物质易突 变的特点，形成一整套针对免疫系统不同环节的逃逸机制和破 坏机制。面对机体的各种抵抗，病毒逃逸机制的主要类型有 隐匿、诱变和抑制。 1.1隐匿 隐匿是指病原体感染免疫细胞或寄生于免疫不到之处而得以 逃避。病毒潜伏于宿主免疫细胞不易接近的组织或细胞，这是 病毒逃避免疫系统监视的重要机制。中枢神经系统的血脑屏障可 限制淋巴细胞进入，同时神经细胞不表达MHCⅡ类分子，仅 低表达MHCI类分子，这就使针对病毒的适应性免疫应答难 以启动。因此，中枢神经系统是多种病毒（如麻疹病毒、单 纯性疱疹病毒、带状疱疹病毒)长期感染或潜伏的器官。 另外，某些病毒如人乳头瘤病毒在细胞角化过程中发生的 增殖也易被免疫系统忽视，其机制为人乳头瘤病毒感染具有增 殖能力的基底细胞，而基底膜能使感染细胞与宿主免疫系统隔 离；随着角质形成细胞的角化过程，人乳头瘤病毒表达相关基 因后组装新的病毒颗粒，并随皮屑脱落。 1.2诱变 诱变是指病原体改变自身的抗原特性而逃避免疫应答，常 见的诱变类型有三种。 1.2.1抗原变异 抗原变异是指病毒通过表面抗原的变异逃避抗体的中和或调 理作用以基因组分节段的流感病毒抗原HA和NA为例： ①基因突变所致的抗原漂移，因其变异幅度小仅引起局部 中小程度流行； ②病毒基因重组或重配所致的抗原转换，因其变异幅度大 常会导致全球大流行。MHCI/Ⅱ提呈的病毒抗原肽发生变异， 可干扰T细胞(CD8+或CD4+类)对病毒抗原的特异性识别。 1.2.2基因整合 某些逆转录病毒可在逆转录酶作用下合成病毒DNA,并以 一定方式整合到宿主的核DNA中，在适当情况下（如机体免 疫力低下时)转录病毒RNA,继而翻译为病毒结构蛋白和 非结构蛋白，同时复制病毒RNA,以相对缓慢的速度组装子 代病毒，而后通过裂解宿主细胞释放至细胞外导致新的感染。 1.2.3基因限制性表达 实验发现，单纯性疱疹病毒在神经细胞中潜伏感染，基因 组中除有1个区转录外，其他病毒基因表达完全关闭，使感 染的神经细胞中几乎检测不到任何病毒蛋白，从而逃避免疫系 统识别。 1.3抑制 抑制是指病原体通过其产物阻断或抑制机体的免疫应答。病 毒可通过干扰宿主细胞和细胞因子或诱导产生免疫耐受等而逃避 免疫清除。 1.3.1干扰抗原的呈递 某些病毒可通过影响抗原-MHC复合物的形成使其无法呈 递抗原进而干扰机体免疫应答。例如·型腺病毒早期蛋白E3 可与MHC分子结合，从而抑制MHC分子末端糖基化并干扰 其表达和加工，最终抗原无法正常呈递。 1.3.2干扰细胞因子的功能 干扰素在抗病毒中起重要作用，许多病毒通过干扰干扰素 的效应而逃避杀伤。例如痘病毒T2蛋白与TNF受体高度同 源，其与TNF结合可阻止TNF发挥效应。 1.3.3诱导免疫耐受的产生 免疫耐受是指下细胞和B细胞在抗原刺激下，没有被其 激活，不能产生特异性免疫效应细胞和抗体，从而不能执行正 常免疫应答的现象。例如高复制状态的乙肝病毒可表达大量抗 原，抗原过度刺激可引起某些特异性T细胞调亡，并诱导 高带耐受或免疫逃逸。 2、病毒的增殖 自然界中的病毒多为真病毒类，如教材中所涉及到的T2 噬菌体、烟草花叶病毒、劳氏肉瘤病毒等。它们主要由核 酸和蛋白质外壳构成。此外，某些病毒还有囊膜结构。根据病 毒的遗传物质和转录方式不同，可将其分为双链DNA病毒、 正链DNA(+DNA)病毒、双链RNA病毒、正链RNA (+RNA)病毒、负链RNA(-RNA)病毒和逆转录病 毒六大类。 尽管病毒不同宿主不同，但所有病毒侵入宿主后都要面临 增殖。T2噬菌体在大肠杆菌内的增殖过程大致为：吸附大肠 杆菌后并注入DNA,借助宿主的核苷酸、氨基酸、核糖体、 酶系统及能源等物质，通过其遗传物质控制子代DNA和蛋白 质外壳的合成，之后将两者组装成结构完整、具侵染力的子 代噬菌体，最后裂解宿主细胞并将其释放出来。事实上，其 他病毒的增殖过程和噬菌体极其类似，均可分为吸附、侵入 (脱壳)、复制合成、（成熟）装配和释放5个阶段 (图1) ①双结DNA病有启病青、解转毒 素代DNA巡子代DNA感货寄结胸蛋白]要子代病专 ②单链DNA病毒一◆×174病海 亲代DNA金度双链±DNA 复制 含亲代+DNA的双链享+DNA tDNA 不含亲代+DNA的双徒DA病春结 装代 青 DNA 表话构蛋白 ③双链RNA病青一明肠孤病青 不对将复制 双链RNA -+RNA