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博古文刊 · 医学微生物学
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二十一 病毒的一般性状 3 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(Phenotypemixing)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(Genotypemixing)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(Geneticengineering)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。

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