マインドマップギャラリー ウイルス学マインドマップ入門
『微生物学と免疫学』第 8 版の第 13 章「ウイルス学入門 (ウイルス一般入門)」のマインド マップ。ウイルス感染と免疫、ウイルスの形態、構造と分類などが含まれます。
2023-11-06 23:17:14 に編集されましたウイルスの概要
ウイルスは、サイズが小さく、構造が単純で、単一の核酸のみを含み、細胞内に必ず寄生し、複製によってその価値を高める非細胞微生物の一種です。その主な特徴は次のとおりです。 1. サイズが非常に小さく、観察するには電子顕微鏡で数万倍から数十万倍に拡大する必要があります。 2. 完全な細胞構造はなく、主に非エンベロープウイルスで構成されます。コア核酸とタンパク質シェル。 3. 遺伝物質として 1 種類の核酸 (RNA または DNA) のみを含みます。 5. 複製によって増殖します。
ウイルスの形態、構造、分類
ウイルスのサイズと形状: 完全に成熟したウイルス粒子はビリオンと呼ばれ、細胞外のウイルスの構造形態であり、典型的な形態学的構造を持ち、感染性があります。ビリオンのサイズはナノメートルまたはナノメートル単位で測定されます。さまざまなビリオンのサイズは大きく異なり、ポックスウイルスなどの最大のものは約 300 nm、最小のものはマイクロウイルスなどわずか 20 nm です。ほとんどのウイルスは球形または球形に近い形をしていますが、いくつかのウイルスはウエハース形、糸状、弾丸形、レンガ形で、ファージはオタマジャクシ形です。
ウイルスの構造と化学組成
構造
コア: ビリオンの中心に位置し、主に一本鎖または二本鎖の DNA または RNA であり、ウイルスゲノムを構成し、ウイルスの複製、継承、突然変異のための遺伝情報を提供します。また、ウイルスの核酸ポリメラーゼや転写酵素などの機能性タンパク質が少量含まれる場合もあります。
カプシド: コアを取り囲むタンパク質の殻。カプシドは抗原性があり、ビリオンの主要な抗原成分です。環境中のヌクレアーゼやその他の要因による損傷からウイルスの核酸を保護し、宿主細胞へのウイルスの侵入を媒介します。カプシドは特定の数のカプソメアで構成され、各カプソメアは形態学的サブユニットと呼ばれ、1 つまたは複数のポリペプチド分子で構成されます。これらのポリペプチド分子は化学サブユニットまたは構造サブユニットと呼ばれます。
らせん対称性: カプソメアはらせん状に巻かれたウイルス核酸鎖に沿って対称的に配置されます。
正二十面体対称性:核酸が球状または略球状に濃縮され、その周囲のカプソメアが正二十面体対称に配置されている。正二十面体の各面は正三角形であり、カプソメアのモザイクで構成されています。ほとんどのビリオンの上部にあるカプソメアは、ペントンと呼ばれる 5 つの同一のカプソメアに囲まれており、三角形の表面上のカプソメアは、ヘキソンと呼ばれる 6 つの同一のカプソメアに囲まれています。ほとんどの場合、ウイルスのキャプシドは核酸の周囲に形成されますが、最初に空のキャプシドが形成され、その後核酸で満たされることもわかります。
複合対称型: ビリオンの構造は複雑で、カプシドはらせん対称性と正二十面体対称性の両方を持ちます。
エンベロープ: 特定のウイルスが成熟過程で宿主細胞を通過し、出芽によって宿主細胞の外に放出されるときに得られ、脂質や少量の糖などの宿主細胞膜または核膜の成分が含まれています。カプセルの表面には、カプセル粒子またはスパイクと呼ばれるさまざまな形の突起があることがよくあります。 エンベロープの主な機能は、ビリオンの構造的完全性を維持することです。エンベロープに含まれるリン脂質、コレステロール、中性脂肪はビリオンの構造を強化します。宿主細胞膜のビリオンエンベロープの脂質は細胞の脂質成分と相同であり、互いに親和性および融合しやすいため、エンベロープはウイルス感染を助ける役割も果たします。さらに、エンベロープはウイルスの種と型に固有であり、ウイルスの同定と型分類の基礎の 1 つとなります。エンベロープはウイルス粒子の表面抗原を構成し、病原性や免疫と密接に関係しています。エンベロープを持ったウイルスをエンベロープウイルス、エンベロープを持たないウイルスをネイキッドウイルスと呼びます。ほとんどのヒトおよび動物のウイルスはエンベロープに覆われています。
化学成分
核酸: その化学組成は DNA または RNA です。主な機能: 1. ウイルスの複製、2. ウイルスの特性の決定。
ウイルスタンパク質: タンパク質はウイルスの主成分であり、ビリオンの総重量の約 70% を占めます。主な機能: 1. ウイルス核酸の保護: カプシドタンパク質が核酸を取り囲み、環境中のヌクレアーゼやその他の物理的および化学的要因による核酸の損傷を回避します。 2. 感染プロセスに参加します: カプシドタンパク質の突起。エンベロープタンパク質は、感受性細胞の表面にある受容体に特異的に吸着し、ウイルス核酸を媒介して宿主細胞に侵入し、感染を引き起こします。特異的な体液性免疫と細胞性免疫を誘導することができます。
脂質と糖: ビリオンの脂質は主にエンベロープに存在し、一部のウイルスには糖タンパク質の形で少量の糖が含まれており、これもエンベロープの表面成分の 1 つです。ほとんどのウイルスの糖タンパク質は宿主細胞表面受容体に結合することができ、ウイルス吸着タンパク質と呼ばれます。
ウイルスの分類は、1. 核酸の性質と構造、2. ウイルス粒子のサイズと形状、4. エンベロープの有無、5. 感受性、および物理的および化学的要因。 6.抗原性。 7.生物学的特性。
ウイルスの増殖
複製サイクル: 1. 吸着、2. 浸透 (飲み込み、融合)、4. 生合成、5. 細胞溶解、出芽。
異常な付加価値と干渉現象:欲求不満な感染症、欠陥ウイルス
ウイルスの人工培養
動物の予防接種
鶏胚培養
組織(細胞)培養
初代細胞培養
二倍体細胞培養
継代細胞培養
ウイルス感染の検出、予防、治療の原則
検体の収集と提出: 1. 上気道感染症の場合は鼻咽頭分泌物、神経系感染症の場合は脳脊髄液、腸感染症の場合は糞便、ウイルス血症の場合は血液など、臨床診断と病期に基づいて適切な検体を収集します。 2. 検体は厳格な無菌手順の下で採取する必要があり、雑菌を含む検体には抗生物質を使用する必要があります。通常はペニシリン、ストレプトマイシン、またはゲンタマイシン、アムホテリシンなどが必要に応じて添加されます。 3. 検体採取後は低温で保管し、速やかに検査に出すこと。 4. 血清学的診断に使用する検体は、急性期と回復期の血清をそれぞれ 1 つずつ採取し、回復期の血清価が急性期の血清価の 4 倍以上であれば診断可能とします。意義。
ウイルスの分離と同定: 1.50% 組織細胞感染量の決定、2. 赤血球凝集試験、3. プラーク形成試験
ウイルス感染の血清学的診断: 1. ウイルス抗原マーカーの検出、2. 特異的 IgM 抗体の検出
ウイルス核酸検出:1.核酸ハイブリダイゼーション技術、2.核酸増幅法
ウイルス感染症の予防と治療の原則: (1) 人工自動免疫: 1. 不活化ワクチン、2. 弱毒化生ワクチン、3. サブユニットワクチン、4. 遺伝子組み換えワクチン (2) 人工受動ワクチン (3) 薬物治療: 1. ヌクレオシド薬、2. ウイルスプロテアーゼ阻害剤、3. インターフェロンおよびその誘導剤
ウイルス感染と免疫
ウイルス感染の伝播経路: ウイルスは主に損傷した皮膚および粘膜 (目、気道、消化管、泌尿生殖器) を介して伝播しますが、特定の条件下では (輸血、機械的損傷など) 血液循環に直接侵入する可能性があります。 、虫刺されなど)、体に感染します。ほとんどのウイルスは単一の経路で宿主体内に侵入しますが、HIVのように複数の経路で感染するウイルスも見られます。現在、吸入がウイルス感染の最も一般的な経路と考えられています。 ウイルス感染症の伝播には 2 つの様式があります。水平伝播はほとんどのウイルスの伝播様式ですが、胎盤や産道を通した親から子への垂直伝播も多くのウイルスで見られます。風疹ウイルス、サイトメガロウイルス、HIV、B型肝炎ウイルスなど。
ウイルス感染の発症機序
宿主細胞に対する病原性の影響
細胞破壊効果: ウイルスが宿主細胞内で複製した後、非常に短期間に多数の子孫ウイルスが放出されることがあり、細胞は溶解して死滅します。この状況は細胞破壊感染と呼ばれます。
定常状態の感染症
細胞融合: 感染細胞から放出される特定のウイルス酵素またはリソソーム酵素は、感染細胞の膜を変化させ、感染細胞を隣接する細胞と融合させます。ウイルスは細胞融合によって非感染細胞に広がります。
ウイルス遺伝子によってコードされた抗原は細胞表面に現れます。ウイルス遺伝子によってコードされた新しい抗原は、ウイルスに感染した細胞の細胞膜に現れることがよくあります。
封入体の形成: ウイルスに感染した細胞は、通常の光学顕微鏡を使用すると、封入体と呼ばれる、通常の細胞の構造や色とは異なる円形または楕円形のプラークを見ることができます。ウイルスの種類に応じて、細胞質に存在するもの(ポックスウイルス)、核内に存在するもの(ヘルペスウイルス)、またはその両方に存在するもの(麻疹ウイルス)もあります。
アポトーシス:ウイルス感染は宿主細胞のアポトーシスを引き起こす可能性があり、このプロセスは細胞からのウイルスの放出を促進する可能性がありますが、ウイルスの「工場」によって生成されるビリオンの数も制限します。
遺伝子の組み込みと細胞の形質転換:特定の DNA ウイルスとレトロウイルスは、感染中に宿主細胞のゲノムに遺伝子を組み込むことができ、これにより細胞の形質転換、増殖の促進、細胞間接触阻害の喪失が起こる可能性があります。遺伝子の組み込みまたは細胞の形質転換は、腫瘍の形成と密接に関連しています。
ウイルス感染の免疫病理学的影響
抗体媒介の免疫病理学的効果: ウイルスのエンベロープタンパク質とカプシドタンパク質は両方とも優れた抗原であり、抗体と抗原の組み合わせにより、ウイルスの蔓延を防ぎ、ウイルスを除去することができます。しかし、感染後、多くのウイルス抗原が抗体に結合した後、補体を活性化し、II型過敏反応である宿主細胞の破壊を引き起こす可能性があります。 抗体媒介損傷のもう 1 つのメカニズムは、抗原抗体複合体によって引き起こされる III 型過敏症反応です。ウイルス抗原と抗体によって形成された複合体は血液循環中に沈着し、損傷を引き起こします。慢性ウイルス性肝炎の患者は関節症状を経験することが多く、これは関節炎を引き起こす関節滑膜における免疫複合体の沈着に関連しています。
細胞媒介免疫病理学的効果: 細胞免疫は、宿主が細胞内ウイルスを除去する重要な機構であり、標的細胞膜上のウイルス抗原の CTL 認識によって引き起こされる死滅により、細胞内ウイルスの複製を停止させることができ、感染後の回復に重要な役割を果たします。しかし、細胞性免疫も宿主細胞に損傷を与え、機能障害を引き起こす可能性があり、これはウイルスの病因における重要な側面であり、IV 型過敏症反応です。
免疫抑制効果: 麻疹ウイルス、風疹ウイルス、サイトメガロウイルスなどの特定のウイルス感染は、体の免疫機能を抑制する可能性があり、HIV 感染など、免疫系全体に完全な欠陥を引き起こす可能性もあります。ウイルス感染によって引き起こされる免疫抑制は、体内に潜伏しているウイルスを活性化したり、特定の腫瘍の増殖を促進したりして、病気を複雑化し、持続的なウイルス感染の原因の 1 つとなる可能性があります。
ウイルス感染症の種類
潜伏感染と顕性感染
隠れ感染: ウイルスが臨床症状を引き起こさずに体内に侵入する
顕性感染: ウイルス感染によって引き起こされる臨床症状
急性感染:ウイルスが体内に侵入した後、細胞内で増殖し、数日または数週間の潜伏期間を経て発症し、標的細胞の損傷と死を引き起こし、その結果、組織や臓器の損傷と機能不全、臨床症状が生じます。しかし、潜伏期間から始めて、宿主はウイルスを排除するために非特異的および特異的免疫機構を動員します。致命的な場合を除いて、宿主は通常、症状が現れてから一定期間内にウイルスを除去し、回復期間に入ることができます。潜伏期間が短く、数日から数週間で急性に発症するのが特徴で、多くの場合、発症後に特異的免疫を獲得します。
持続感染
潜伏感染: 一部のウイルスによる優性または潜伏感染の後、ウイルス遺伝子は細胞内に存在し複製されませんが、特定の条件下ではウイルスが活性化されて再び複製を開始し、病気が再発します。ウイルスの存在は、顕性感染中には検出できますが、潜伏期間中には検出できません。
慢性感染: 顕性感染または潜伏感染後もウイルスが完全に除去されるわけではなく、血液中にウイルスが検出され続ける可能性があるため、輸血や注射によって広がる可能性があります。患者は軽度の臨床症状を示すか、臨床症状を示さない場合もありますが、多くの場合、発作が繰り返され、治癒することはありません。
慢性ウイルス感染症:慢性的に発症し、徐々に悪化するウイルス感染症。ウイルス感染後は長い潜伏期間があり、数か月、数年、場合によっては数十年に及ぶこともあります。症状が発現してから徐々に悪化し、最終的には死に至ります。
急性ウイルス感染症の遅発性合併症
抗ウイルス免疫
先天性免疫
インターフェロン
NK細胞
適応免疫
体液性免疫
細胞性免疫
ウイルスに対する物理的および化学的要因
物理的要因
温度: ほとんどのウイルスは寒さには耐性がありますが、熱には耐性がありません。
pH: ほとんどのウイルスは pH 5 ~ 9 の範囲内で安定です。
光線と紫外線: ガンマ線、X 線、紫外線はすべてウイルスを不活化します。
化学的要因
脂質溶媒: ウイルスのエンベロープには脂質成分が含まれており、エーテル、クロロホルム、デオキシコール酸などの脂質溶媒に容易に溶解します。
フェノール: フェノールとその誘導体はタンパク質変性剤であり、ウイルス消毒剤として使用できます。
酸化剤、ハロゲンおよびそれらの化合物: ウイルスはこれらの化学物質に敏感です