病毒是最小的寄生虫,通常从0.02到0.3 μm,虽然最近发现几个非常大的病毒可达1 μm(百万病毒,潘多拉病毒)。病毒的复制完全是依赖于细胞(细菌,植物或动物)。一些病毒有一个由蛋白质和脂质组成的外膜,包围着蛋白质衣壳复合物,其中含有基因组 RNA 或 DNA,有时还有病毒复制第一步所需的酶。
病毒的分类主要是根据其基因组序列,考虑到其基因组的性质和结构以及复制方法,而不是根据其引起的疾病(见 国际病毒分类委员会(ICTV),2021年发布)。因此,存在的DNA病毒和RNA病毒;每种类型可以具有遗传物质的单链或双链。单链RNA病毒进一步分为正义链RNA和反义链RNA。正义 RNA 病毒具有单链 RNA 基因组,可作为信使 RNA (mRNA),直接翻译产生氨基酸序列。负义 RNA 病毒具有单链负义基因组,该基因组必须首先合成互补的正义抗原组,然后用于制造基因组负义RNA。DNA病毒一般在宿主细胞核内复制,而RNA病毒通常在细胞质中复制。
某些单链,正义链RNA被称为逆转录病毒使用一个截然不同的复制方法。逆转录病毒通过逆转录病毒创建复制其RNA基因组的双链DNA(原病毒),并将其被插入到宿主细胞的基因组中。逆转录通过携带在病毒外壳内的逆转录酶完成。逆转录病毒的例子就是人免疫缺陷病毒和人T细胞白血病病毒。一旦前病毒整合到宿主细胞的DNA,则使用典型的细胞机制进行转录,以产生病毒蛋白和遗传物质。
如果生殖细胞被逆转录病毒感染,整合的原病毒可以形成内源性逆转录病毒,并传播给后代。人类基因组的测序表明,人类基因组中至少1%由内源性逆转录病毒的序列构成,提示过去人类的进化过程中曾遭遇过逆转录病毒。一些内源性的人类逆转录病毒仍然保留转录活性和产生功能性蛋白(例如,有助于人类胎盘的结构的合胞体蛋白)(1)。一些专家推测,一些不明原因的疾病,如多发性硬化,某些自身免疫性疾病和各种癌症可能由内源性逆转录病毒引起的。
因为RNA的转录与DNA的转录相比没有相同的错误检查机制,RNA病毒,特别是逆转录病毒,尤其容易发生突变。
病毒的基因组很小;RNA病毒基因组范围从3.5个千碱基(一些反转录病毒)到27个千碱基(一些呼吸道肠道病毒),而DNA病毒的基因组范围从5个千碱基(一些细小病毒)到280个千碱基(有些痘病毒)。这种可控的大小与现有的核苷酸测序技术进展结核在一起意味着部分的病毒和全病毒基因组测序将成为疾病暴发的流行病学调查的重要组成部分。
感染发生时,病毒首先通过细胞表面的单个受体分子或多个受体分子之一附着到宿主细胞表面。然后病毒DNA或RNA进入到宿主细胞,从外壳中脱离(脱壳),并且在特定酶的作用下在宿主细胞内大量复制。新合成的病毒成分组装成一个完整的病毒颗粒。宿主细胞通常死亡,释放新的病毒感染宿主的其他细胞。病毒复制的每个步骤涉及不同的酶和底物,并提供了一个干扰感染进程的机会。
病毒感染的后果有很大的不同。很多病毒感染在短暂的潜伏期后引起急性期症状。但有一些感染是没有症状的或者仅引起轻微的症状。而有些潜伏在宿主体内,部分导致慢性疾病。
潜伏感染即病毒RNA或DNA留在宿主细胞中,很长一段时间不复制也不引发疾病,有时该状态长达数年。 潜伏感染的病毒可在无症状期传播,促进人与人之间的传播。 有时一个诱因(特别是免疫抑制状态下)都会导致再激活。
常见的潜伏感染病毒有
乳多空病毒(由 2 个亚组组成:乳头状瘤病毒和多瘤病毒)
伊波拉病毒 似乎持续存在于人体的免疫优势部位(例如,睾丸、眼睛)(2)。
在长时间的潜伏期后,病毒的再激活可导致中枢神经系统感染而引起某些疾病。 疾病包括
进行性多灶性白质脑病(由一种多瘤病毒,即JC [John Cunningham] 病毒引起)
慢性病毒感染的特征在于持续的、长期的病毒脱落;比如先天性风疹病毒感染或巨细胞病毒感染和持续性乙型肝炎病毒感染及持续性丙型肝炎病毒感染。 艾滋病病毒可引潜伏集慢性感染。
有几百种病毒可以感染人体。病毒主要是通过呼吸道和肠道传播,为输血收集的血液经过了多种病毒检测(见表 传染性疾病传播检测)。许多病毒通过啮齿动物或节肢动物媒介传播,蝙蝠最近被确定为许多哺乳动物病毒的宿主,包括一些引起严重的人类感染的病毒(如SARS-CoV-2)。
有些病毒通过粘膜接触进行性传播,例如 寨卡病毒。其他病毒通过血液转移(如被污染的针头穿刺或输血)传播,包括甲型、乙型、丙型和戊型,肝炎病毒,以及以下虫媒病毒:
巨细胞病毒 [CMV] 和 EB病毒 是通过组织移植传播的最主要病毒。其他此类病毒包括
病毒无所不在,人体通过多种方式来限制其传播:先天耐受、初级免疫和疫苗、卫生保健和一些公共卫生安全措施、还有就是有预防作用的抗病毒药物。
动物源性病毒主要在动物中完成其生物学周期,人类仅是次要的或偶然的宿主。这些病毒仅限于某些地域和环境,适宜环境下能在人体外完成其感染的自然周期(脊椎动物或节肢动物或二者均有)。
变异型克雅氏病和牛海绵状脑病曾被称作慢病毒病,因为它们有很长的潜伏期(年),但现在已知它们是由朊病毒引起的;朊病毒是一种蛋白类致病因素,非细菌、真菌或病毒,且不含遗传物质。
(参见病毒疾病的种类。)
病毒和癌症
参考文献。
1.Dupressoir A, Lavialle C, Heidmann T: From ancestral infectious retroviruses to bona fide cellular genes: role of the captured syncytins in placentation. Placenta 33(9):663-671, 2012.doi:10.1016/j.placenta.2012.05.005
2.Schindell BG, Webb AL, Kindrachuk J: Persistence and sexual transmission of filoviruses.Viruses 10(12):683, 2018.doi: 10.3390/v10120683
病毒感染的诊断
一些病毒性疾病可以诊断如下:
主要是在特异性治疗可能获益时,或者当病原体可能成为公共健康威胁(如艾滋病毒)时,有必要进行明确的实验室诊断。通常医院检验科可以检测一些病毒,但对于不常见的疾病(如狂犬病、东方马脑炎、人类细小病毒B19),标本必须送到州卫生检验部门或CDC。
急性期和恢复期的血清学检查对疾病诊断的特异度和敏感度都比较高,但是所需时间较长;对于某些病毒,特别是黄病毒,交叉反应使诊断变得困难。有时可以使用培养、PCR(polymerase chain reaction)或病毒抗原检测进行更快速的诊断。电镜(不是光镜)下的组织病理学检查有时也能有助于诊断。具体的诊断程序,请参阅感染性疾病的实验室诊断。
病毒感染的治疗
抗病毒药物
干扰素
抗体
预防病毒感染
疫苗
疫苗的作用在于刺激免疫。一般使用的病毒疫苗包括
腺病毒, 天花, 和 mpox 疫苗,以及 裂谷热 和 东部马脑炎 疫苗是可用的,但仅用于高危人群(例如新兵)。
已经开发出多种SARS-CoV-2引起的 COVID-19 的预防疫苗,包括mRNA和其他类型的疫苗。
病毒性疾病可以通过良好的疫苗被根除。天花在1978年被完全根除,牛瘟(由人类麻疹病毒病毒密切相关的病毒所引起)在2011年被根除。大规模疫苗接种几乎已消灭 脊髓灰质炎 在世界范围内,但在免疫不完全的地区,例如撒哈拉以南非洲和南亚,病例仍然发生。 麻疹几乎已经从世界上某些地区根除,尤其是美洲,但由于麻疹传染性极强,并且疫苗接种覆盖并不全面,即便在被认为已根除的地区亦不全面,因此并不能被马上完全根除。
开发疫苗和消灭其他更棘手的病毒感染(如HIV)的前景非常不明确。
免疫球蛋白
免疫球蛋白仅在有限条件下用于被动免疫预防治疗。 可用于暴露前预防(比如甲肝),暴露后治疗(如狂犬病、水痘、呼吸道合胞病毒、病毒性肝炎),以及治疗疾病(如种痘后湿疹)。
防护措施
许多病毒感染都可以通过常识性的保护措施进行预防(根据不同的传播方式采取不同的预防措施)。
重要措施包括
洗手
适当的食物准备和水处理
避免与病人接触
安全的性行为
戴口罩
适当时保持身体距离(例如,为了预防 COVID-19)
对于昆虫媒介(例如蚊子、蜱虫)感染,针对媒介叮咬的个人防护非常重要,例如驱虫剂、合适的衣服。
对于埃博拉病毒感染 等传染病,避免接触患者的血液和体液(如尿液、粪便、唾液、汗液、呕吐物、母乳、羊水、精液和阴道液)是一项重要的保护措施。应避免接触埃博拉病毒感染康复者的精液,直到检测显示病毒已从他的精液中消失。