空军工程大学研究生院 陕西 西安710051
摘要：本文概述了病毒感染动力学的研究背景和主要进展。首先阐述了病毒动力学的研究背景以及意义；然后介绍了病毒的基本特征，并简要描述了病毒的感染过程以及传播途径；最后综述了近年来国内外关于病毒动力学的研究进展。
关键词： 病毒动力学；病毒特征；病毒感染
一、病毒动力学的研究背景及意义
传染病是由病原体或寄生虫感染人或其他动物后所产生并且能够在相关种群中传播的一类疾病[1]。这类疾病大多因流传性广、传播性快而难以控制。历史上人们将大范围的疾病流行称为瘟疫。从人类发展史来看，传染病曾经夺去了亿万人的生命，给人类社会带来了巨大的灾难。欧洲12-13世纪的麻风，14世纪的黑死病，15世纪末的梅毒都造成了恶劣的影响，17-18世纪，大约有1.5亿人死于天花的又一次流行，19世纪和20世纪的霍乱袭击了整个世界。
长期以来，人类一直在同各种传染病进行着坚忍不拔的斗争。由于科技手段的进步以及全社会的共同努力，曾经令人闻之色变的天花、麻风病、麻疹等传染病已经基本得到遏制或消灭。尤其是链霉素、氯霉素和四环素等抗生素的出现，大大降低了传染病的死亡率。尽管如此，人类治疗传染病的道路依旧漫长而又艰辛。世界卫生组织研究指出，目前全球大约有30亿人受到各种传染病的折磨。近年来，由于生态环境持续恶化，一些新的传染病开始出现。例如艾滋病、埃博拉病毒、非典病毒和H7N9等高致病性的禽流感病毒严重影响到了人类社会的生存和发展。目前我国在传染病方面仍然面临着非常严峻的挑战，因此对传染病发病机制、流行规律和防治措施等方面的研究是十分重要和迫切的。
病毒动力学是从微观角度进行传染病的定量研究的。通俗地讲，病毒动力学研究的是病毒和宿主靶细胞间的相互作用，它根据相关的实验数据和统计资料，作出合适的假设，进而确定合理的变量和参数，从而建立起能反映其特性的病毒动力学模型。随后利用数学理论和方法分析其动力学行为，深入揭示病原体感染的内在特征。此外病毒动力学结合计算机模拟，分析研究不同环境、宿主和参数对疾病的影响，最终制定出预防和控制疾病的有效措施，为政府和相关部门防治疾病提供相应的理论依据和参考指南。
二、病毒特征及病毒的感染传播
病毒是一类结构简单且体积微小的非细胞型微生物。病毒以有机物的形式存在于宿主体内，游离于靶细胞外。病毒自身不能独立复制，也没有什么生命特征。因体积小、结构简单等因素，它可寄居于人类、动植物和虫菌当中，依靠自身的遗传物质和靶细胞提供的能量和营养物完成自身的复制过程。研究表明，约75%的传染病与病毒有关[2]。
病毒侵入未感染靶细胞并完成自身复制的过程称为病毒感染。病毒的增殖是以自身基因组为模板，在DNA多聚酶和相关因素共同作用下，经过一系列生化合成反应，复制产生病毒的基因组，基因组再通过转录、翻译等过程，合成自身需要的蛋白质，最终组装并释放出子代病毒，子代病毒再次感染其它未感染靶细胞，如此一代代地繁衍，就表现出了病毒的感染特征。一个完整的复制周期包含吸附、穿入、脱壳、合成、组装、成熟和释放等过程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆整个复制周期大致需要几到十几个小时，一个感染靶细胞一般释放100~1000个病毒[3]。
病毒主要通过皮肤和黏膜进行传播。在一些特殊情形下，病毒可通过输血、注射、器官移植和昆虫叮咬等方式直接进入血液当中[4]。水平传播是指从人到人或者动物到人的传播方式；垂直传播是指病毒通过母体传给胎儿、新生儿或婴儿的传播方式。
病毒感染可以引起严重的病毒性肝炎、艾滋病、非典型性肝炎和禽流感等突发或者慢性传染病。尤其是人类免疫缺陷病毒HIV和丙肝病毒HCV，到目前都没有彻底清除的方法，严重影响了患者的生命健康和生活质量。
三、宿主体内病毒动力学研究进展
病毒感染过程大致为：宿主体内的未感染靶细胞通过相应部位或者有丝分裂生成子代靶细胞，同时未感染靶细胞在宿主体内正常凋亡。游离病毒通过感染未感染靶细胞使之成为感染靶细胞，由于病毒的入侵感染作用，感染靶细胞裂解死亡后释放出大量的游离病毒，同时体内的免疫作用会清除部分游离病毒。
20世纪后期，为研究HIV病毒如何感染人体进而引发艾滋病，大量医学和数学工作者开始了宿主体内病毒动力学的研究。这些学者根据各种病毒具体的感染特征，建立了大量的数学模型，并进行了细致的分析。文献[5-6]研究了具有非线性发生率的动力学模型，文献[7-8]研究了具有特异性免疫的动力学模型，文献[9-10]研究了具有药物治疗的病毒模型。这些研究得到了很多有用的结论，进一步促进了人们对疾病感染机制的了解。王开发[3]的论文与Nowak等[11]的综述总结了近些年国内外在病毒感染动力学方面的研究成果。
总之，病毒动力学研究可以深入了解病毒与靶细胞间的相互作用，量化把握病毒感染的内在规律。这一方法为疾病的研究提供了新的认知途径，也为疾病的预防和控制提供了相应的参考依据。因此，积极与医学工作者开展合作，准确理解他们的研究思路，充分利用他们的实验数据，建立起更符合生物学背景的病毒感染模型，最终给出合理的防治策略，从而提高患者痊愈的希望。
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[11] Nowak M A, May R M. Virus dynamics[M]. Oxford University Press, New York, 2000.
第一作者简介：张 保林 （1993—），男，汉族，籍贯：陕西兴平，单位：空军工程大学研究生院2015级硕士研究生，研究方向：应用数学。
第二作者简介：陈凯红（1992-），女，汉族，籍贯：河北邢台，单位：陕西师范大学远程教育学院2016级硕士研究生，研究方向：成人教育和远程教育
论文作者:张保林, 陈凯红
论文发表刊物:《中国医学人文》2017年第10期
论文发表时间:2017/12/28
标签：病毒论文; 动力学论文; 传染病论文; 细胞论文; 宿主论文; 病毒感染论文; 模型论文; 《中国医学人文》2017年第10期论文;