病毒与宿主细胞的相互作用Word格式.docx

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病毒基因的整合。

1.病毒对细胞的直接致病作用

由于病毒在细胞内增殖，干扰和破坏了宿主细胞的正常代谢，造成细胞死亡即所谓杀细胞效应（cytocidaleffect）。

2.机体的免疫应答引起的免疫病理作用

病毒感染细胞后，细胞表面可产生新的病毒抗原，可诱发宿主产生免疫应答，也能造成病理损伤。

3.病毒感染与肿瘤

病毒与宿主细胞的相互关系

根据病毒感染后细胞的表现：

1.溶（杀）细胞感染:

多见于无囊膜病毒

2.稳定态感染:

多见于有囊膜病毒

3.整合感染:

多见于肿瘤病毒

根据病毒感染后细胞病变的形式或对细胞表型的影响：

病毒感染的致细胞病变作用有哪些？

1、细胞死亡2、细胞融合和合胞体细胞形成3、血吸附和血球凝集4、细胞膜渗透性的变化5、包涵体的形成6、细胞转化。

）

1.细胞形态的变化（细胞骨架的改变，破坏细胞的正常形态；

2.细胞裂解（裂解细胞，释放子代病毒；

3.膜融合（细胞膜功能障碍，引起病毒在细胞间的传播以及细胞的融合；

4.膜渗透性的变化（增加钠离子的流入，有利于病毒mRNA的翻译

5.包涵体的形成（包涵体的形成，改变了细胞正常的组分；

6.细胞凋亡（急性裂解感染和持续性感染）

7.细胞转化（肿瘤）

杀细胞性感染

病毒在宿主易感细胞内增殖造成细胞破坏与死亡，这种感染称杀细胞性感染。

病毒在细胞内增殖引起细胞变性、死亡裂解的作用称病毒的细胞病变效应（CPE）。

机制：

病毒的早期蛋白影响宿主细胞；

病毒蛋白的毒性作用；

引起细胞内溶酶体膜破裂；

细胞膜受体破坏引起细胞免疫病理损伤；

对细胞器造成损伤，造成细胞裂解死亡，并将大量干扰性病毒粒子释放至细胞外体液中，形成新一轮感染。

稳定状态感染

一些不具有杀细胞效应的病毒（多为有包膜病毒）所引起的感染称稳定状态感染。

病毒在感染宿主细胞的过程中，对细胞代谢、溶酶体膜影响不很大。

成熟的病毒多以出芽方式释放出来，其过程缓慢、病变轻微，细胞暂时还不会出现裂解和死亡，但可发生宿主细胞膜受体被破坏、细胞膜成分发生变化，出现细胞融合及细胞表面产生新的抗原等。

整合感染

有些DNA病毒的全部或部分基因组，以及逆转录病毒基因组的互补DNA（cDNA）可以整合于细胞基因组，并随着细胞的分裂而增殖，这种整合于宿主基因组的病毒基因组称为前病毒（provirus）。

这种感染形式被称为整合感染。

在整合感染的细胞中可发生一定的变化，如形态变化、代谢变化以及膜表面新抗原的出现。

整合感染是引起细胞转化的主要因素之一。

细胞病变（CPE）

病毒在细胞内增殖引起细胞变性、死亡裂解的作用称病毒的细胞病变效应（Cytopathiceffect,CPE）

膜融合

一些囊膜病毒（Ⅰ型病毒膜融合）吸附到靶细胞上后则是先被细胞吞噬，以吞噬小体的方式进入到靶细胞中，在后期吞噬小体内低pH值激活了病毒的融合蛋白，膜融合开始。

病毒的融合蛋白被激活后发生一系列的构象变化并促使病毒囊膜和内体膜产生融合，病毒的遗传物质也随之注入到靶细胞内。

膜渗透性的变化

某些病毒感染能增加细胞膜对离子的渗透性，例如允许钠离子的流入，增加细胞内钠离子的浓度。

病毒mRNA的翻译比宿主细胞更能耐受高浓度的钠离子，渗透性的增加更有利于病毒mRNA的翻译

细胞凋亡

细胞凋亡（cellapoptosis）是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主有序的死亡。

在病毒感染早期病毒会通过编码自身产物或模拟细胞因子等方式抑制细胞凋亡，直到产生有活性的病毒粒子；

在感染后期又编码另一种蛋白诱导细胞凋亡，并将病毒粒子包裹在凋亡小体内，被周围的细胞吸收来扩散感染。

包涵体的形成

某些受病毒感染的细胞内，用普通光学显微镜可看到有与正常细胞结构和着色不同的圆形或椭圆形斑块，称为包涵体（inclusionbodyoribclusion）。

因病毒种类不同，包涵体有位于胞浆内的（痘病毒），也有在细胞核内的（疱疹病毒）；

或者两者都有（麻疹病毒）；

有嗜酸性的或嗜碱性的。

包涵体的本质：

①大量病毒聚集物；

②病毒增殖的痕迹；

③细胞反应物。

故可作为诊断依据和鉴定病毒的参考。

如从可疑为狂犬病的脑组织切片或涂片中发现细胞内有嗜酸性包涵体，即

内基小体（Negribody），可诊断为狂犬病；

烟草花叶病毒包涵体称为X-小体（X-body）；

天花病毒包涵体称为顾氏小体（Gua-rnieri’sbodies）;

细胞转化

致瘤病毒有使细胞发生转化的能力。

与未转化细胞相比，转化细胞的生长调控机制出现紊乱，增殖速度明显加快。

转化细胞的形态异常，染色体变型等。

转化细胞是形成肿瘤的基础，但转化细胞并不必然形成肿瘤。

因为肿瘤的形成还取决于机体的免疫生理状态

第2节病毒感染的分子生物学机制

与细胞膜的相互作用

吸附蛋白（可逆吸附与不可逆吸附）

环境因子（温度、离子、pH值）

受体（碳水化合物、糖脂、蛋白质分子等）

唾液酸---流感病毒

硫酸类肝素---HSV

CD4蛋白---HIV

与细胞转录的相互作用

（抑制细胞转录；

提高病毒转录效率：

转录活化子、增强子；

利用宿主酶加工病毒mRNA）

抑制宿主细胞转录

-ssRNA和dsRNA病毒不依赖宿主RNA聚合酶，自身编码的RNA聚合酶能更高效率地利用核苷三磷酸进行转录

DNA病毒能竞争性利用宿主RNA聚合酶II，转录成病毒mRNA

病毒进入细胞确保高水平的转录机制

病毒粒子携带自身编码的RNA聚合酶（痘病毒（在细胞质中增殖）、-ssRNA病毒及dsRNA病毒携带有转录酶）

病毒粒子携带有转录激活因子（HSV携带的VP16蛋白—转录激活复合物，可激活立即早期基因表达）

病毒增强子维持病毒基因高水平转录（增强子具有多个转录因子结合位点，能协同一致地促进下游早期基因转录）

病毒晚期转录的激活：

病毒早期基因产物为反式激活蛋白。

如：

腺病毒的E1A蛋白

E1A蛋白能直接同细胞转录因子产生各种效应，激活转录作用（13SE1A蛋白能结合TATA结合蛋白上）

E1A能结合到宿主细胞转录复合物上，释放活化的转录因子E2F；

E1A可增强polII和polIII基因的表达。

病毒同宿主RNA加工过程间的相互作用

病毒mRNA的成熟

mRNA的5’末端加“帽子”，在3’端加上多聚腺苷酸（polyA）尾巴，mRNA剪接

抑制细胞mRNA的加工成熟

病毒不仅抑制与其竞争的细胞mRNA的合成，而且抑制细胞mRNA的成熟

流感病毒的NS1蛋白既抑制细胞mRNA的多聚腺苷酸化，又抑制细胞mRNA前体的剪接。

HSV的ICP27抑制细胞mRNA前体的剪接

与翻译系统的相互作用

（抑制宿主翻译；

降解宿主mRNA；

竞争宿主翻译系统；

改变宿主翻译系统的特异性

全部抑制或部分抑制宿主翻译

宿主mRNA降解

HSV、流感病毒、痘病毒感染后，细胞中宿主mRNA合成量减少、蛋白质翻译受阻。

（病毒粒子组份诱导的）

病毒mRNA同宿主mRNA之间竞争有限的核糖体

大量合成病毒mRNA与宿主竞争有限的核糖体

病毒mRNA具有更高的亲和性

病毒对宿主翻译起始因子的影响

真核生物翻译起始因子eIF-4E能识别真核生物和病毒mRNA5’端帽结构、eIF-4F可促进有帽mRNA与核糖体40S亚基结合。

痘病毒感染使宿主细胞翻译成分帽结合蛋白复合物CBP或eIF-4F失活，使不带帽的病毒mRNA更有效地翻译。

与细胞DNA复制的相互作用

（降解细胞ＤＮＡ、改变正常复制位点、抑制细胞ＤＮＡ合成并为病毒ＤＮＡ提供原料）

RNA和DNA病毒感染后往往引起宿主细胞DNA合成率下降。

宿主细胞DNA的抑制可为病毒复制提供条件。

促使细胞ssDNA降解（病毒DNase）

病毒DNA能取代在正常位点复制的细胞DNA

抑制细胞蛋白质合成的间接效应

DNA病毒确保DNA复制装置有效性的机制

病毒能编码一种新的复制装置

痘病毒可编码病毒DNA复制所需的酶

反转录病毒含有反转录酶

HSV编码7种蛋白直接参与病毒DNA复制

病毒能诱导细胞DNA的合成（G0→S）

乳头瘤病毒编码的蛋白质大T抗原能插入到宿主细胞复制复合物上，指导它们复制病毒DNA。

SV40大T抗原可结合到其复制起点上,与细胞DNA聚合酶相互作用；

起解旋酶的作用。

第3节宿主对病毒感染的免疫反应

免疫系统简介

免疫系统的组成

1.淋巴器官（胸腺、骨髓、淋巴结、脾、扁桃体）

2.淋巴组织及免疫细胞（淋巴细胞、浆细胞、巨噬细胞）

免疫系统的功能（防御功能）

1．清除入侵的抗原，如微生物及其产物，异体细胞等。

2．监视和清除机体自身改变了的细胞，如病毒感染的细胞或癌变细胞以及衰老和损伤的细胞及其碎片。

免疫反应的方式

非特异性免疫：

是机体在长期的进化过程中逐渐建立的，具有相对稳定性，能遗传给下一代的防御能力（先天免疫）。

屏障结构、吞噬细胞、抗微生物物质

特异性免疫：

是在抗原刺激下产生的，指专门对某一种病菌有识别和杀灭作用的免疫。

特点：

①有特异性；

②是后天获得的---获得性免疫

按其作用机理不同，可分为体液免疫和细胞免疫。

病毒感染对免疫系统的影响

1、病毒感染引起的免疫抑制

近年来，观察到许多病毒感染可引起暂时性免疫抑制。

如麻疹病毒、风疹病毒、CMV等感染，急性期和恢复期患者外周血淋巴细胞对特异性抗原的反应减弱。

病毒感染所致的免疫抑制，可能成为某些病毒性疾病持续和加重的部分原因。

免疫抑制也可能激活体内潜伏的病毒或促进某些肿瘤的生长，使疾病进程复杂化。

2、病毒感染对免疫活性细胞的杀伤

已发现引起AIDS的HIV对辅助性T细胞（CD4+）具有强亲和性和杀伤性。

因而在感染者出现CD4+细胞减少，CD8+细胞数相对增多，两种细胞比值倒置的现象。

由于辅助性T细胞数量减少，细胞免疫功能低下，极易合并条件致病性微生物（真菌、病毒、细菌）或寄生虫（卡氏肺囊虫）感染，或并发肿瘤（如Kaposi肉瘤），成为AIDS死亡率极高的原因。

3、病毒感染引起自身免疫性疾病

病毒感染可能使正常情况下隐蔽在细胞内的一些抗原暴露或释放出来；

病毒抗原也可能与机体细胞结合，改变细胞表面结构成为“非已物质”，这些细胞可成为靶细胞而受到免疫细胞和免疫因子的作用，发生自身免疫性疾病。

动物对病毒感染的免疫方式

由两方面组成：

（1）非特异性免疫反应

（2）特异性免疫反应

抗体反应（或称体液免疫）

细胞调节免疫反应

病毒感染，往往是先通过体液免疫的作用来阻止病毒通过血液循环而播散，再通过细胞免疫的作用来予以彻底消灭。

（1）非特异性抗病毒免疫

1、先天不感受性：

主要取决于细胞膜上有无病毒受体。

2、屏障作用

解剖学屏障：

如皮肤粘膜屏障。

血脑屏障：

能阻挡病毒经血流进入中枢神经系统，因此可以保护绝大多数脊髓灰质炎患者不发生麻痹。

胎盘屏障：

胎儿与母亲之间进行物质交换的临时器官。

生物化学屏障：

由免疫系统细胞分泌的可溶性蛋白质，充当调节免疫反应的信使，如补体、细胞因子。

3、细胞作用

巨噬细胞（Mф）：

对阻止病毒感染和促使病毒感染的恢复具有重要作用（识别、吞噬、捕捉、处理和传递抗原，还可分泌生物活性物质）。

中性粒细胞：

虽也能吞噬病毒，但不能将其杀灭，病毒在其中还能增殖，反而将病毒带到全身，引起扩散。

自然杀伤（NK）细胞：

能杀伤许多病毒感染的靶细胞（不受MHC限制、不依赖Ab，释放穿孔素、TNF）。

4、干扰素

干扰素（interferon，IFN）：

由病毒或其他IFN诱生剂诱使人或动物细胞产生的一类糖蛋白。

它作用于机体细胞可表现出抗病毒、抗肿瘤及免疫调节等多方面的生物活性。

干扰素的抗病毒作用无特异性。

（2）特异性抗病毒免疫

体液免疫：

由B细胞产生抗体游离于体液中，将进入人体的抗原消灭的免疫方式

细胞免疫：

由T细胞将侵入人体细胞内部的抗原消灭的免疫方式

1、体液免疫的抗病毒作用

受病毒感染后，机体即可产生特异性抗体，按其作用可分为中和性抗体（neutralizingantibodies，NTAb）、补体结合抗体（complementfixationantibodies,CFAb）及血凝抑制抗体（heamagglutinationinhibitionantibodies,HIAb）等。

这些抗体主要是IgG、IgM和IgA。

中和性抗体能消除病毒的感染性，是唯一具有保护作用的抗体。

补体结合抗体及血凝抑制抗体一般没有保护作用，可用于血清学诊断。

（1）中和性抗体的作用机理

中和性抗体是针对病毒表面抗原的抗体。

它与病毒表面的抗原决定簇结合，使病毒失去吸附和穿入的能力，但不能直接灭活病毒，更不能对已进入细胞内的病毒发挥作用。

中和性抗体的抗病毒作用，主要是预防感染的发生及蔓延.

NTAb与抗原形成的复合物有利于吞噬细胞的吞噬清除，NTAb在受感染的机体内可中和血流中游离的病毒，从而制止其进入靶器官，对于可引起病毒血症的病毒，有防止扩散的作用。

（2）抗体对靶细胞的作用

a.对靶细胞的伤害抗体除可中和游离状态的病毒外，对于表面有病毒编码抗原的靶细胞也具有促进溶解（有补体参加）和促进吞噬的作用。

如靶细胞内的病毒尚未装配成熟，则随靶细胞的被溶解、吞噬，病毒也被消灭。

b.ADCC机制NK细胞也可依赖抗体协助而发挥杀伤靶细胞的作用，称为抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）。

这一免疫机制只需少量特异性抗体。

2、细胞免疫的抗病毒作用

（1）T细胞表面高度特异性的T细胞抗原受体（TCR），不能识别完整的抗原，只能识别由MHC分子呈递的源于病毒降解的肽段。

（2）体细胞呈递抗原分子（组织相容性复合物，MHCI和MHCII），广泛存在于有核细胞膜上

抗原（抗原呈递细胞加工）→与MHC结合→细胞表面→TCR识别→释放淋巴毒素、裂解靶细胞

（3）细胞毒性T细胞（Tc，CTL）

通过T细胞抗原受体识别病毒感染的靶细胞，杀伤之。

通过分泌细胞因子发挥抗病毒作用。

CTL特异性直接杀伤靶细胞，杀伤机制：

（1）细胞裂解：

CTL释放穿孔素（Perforin,Pf）

（2）细胞凋亡：

①CTL活化后大量表达FasL。

②CTL释放的颗粒酶，引发caspase级联反应

（4） 

辅助性T细胞（Th）

分泌细胞因子，激活巨噬细胞和NK细胞，诱发炎症反应，促进CTL增殖和分化，抗病毒。

细胞免疫的抗病毒作用总结

病毒为胞内寄生，体液免疫对胞内病毒无法发挥抗感染作用，所以病毒感染时，细胞免疫机制起主要作用：

①受病毒抗原作用而分化成熟的CD8＋T细胞（CTL），能特异地识别病毒感染细胞并使之裂解，从而阻断了病毒的复制过程，终止感染。

②抗原活化CD4＋T细胞（TH1）产生IL-2、IFN-γ、TNF等细胞因子，强化NK细胞和MΦ功能，诱导局部炎症反应，有利于控制和消除病毒感染。

体液免疫和细胞免疫的关系

在特异性免疫反应中，体液免疫与细胞免疫之间，既各自有其独特的作用，又可以相互配合，共同发挥免疫效应。

进入体内的细菌外毒素，需要有特异的抗毒素与它结合，才能使它丧失毒性，因此主要是体液免疫发挥作用；

结核杆菌、麻风杆菌等是胞内寄生菌，也就是寄生在宿主细胞内，而抗体是不能进入宿主细胞内的，这就需要通过细胞免疫的作用才能将这些病菌消灭；

在病毒感染中，则往往是先通过体液免疫的作用来阻止病毒通过血液循环而播散，再通过细胞免疫的作用来予以彻底消灭。

抗病毒免疫应答的形成和持续时间

病毒感染发生后，干扰素随病毒在细胞内复制而形成，成为机体抗病毒的早期因素，但维持时间较短。

特异性抗体一般在感染1w后上升。

其中IgM较早，消失较快。

随后产生的IgG，可长期维持高效价，对防止再感染具有重要的作用。

能引起持久免疫的病毒有：

水痘、天花、乙型脑炎、腮腺炎、麻疹、脊髓灰质炎病毒等。

1、有病毒血症的全身性病毒感染

病后往往免疫较为牢固，且持续时间较长，如甲肝病毒

2、只有单一血清型的病毒感染

病后有牢固性免疫，持续时间长，如水痘、天花等

3、易发生抗原变异的病毒感染

病后只产生短暂免疫力，如流感病毒，鼻病毒等。

病毒逃避宿主免疫反应的策略

抗原性漂移：

通常认为流感病毒基因发生了点突变，变异幅度小或连续变异，部分人群对新毒株没有免疫力，引起小规模流行。

一般认为是属于量变，即亚型内变异。

抗原性转变：

流感病毒株表面抗原结构一种或两钟发生变异，形成新亚型，由于与前一次流行株抗原结构相异，人们缺少对变异病毒株的免疫力，从而引起大流行。

一般认为是变异幅度大，属于质变。

主动方式：

1、以细胞病变方式阻止正常细胞调亡：

如腺病毒、疱疹病毒

2、阻断IFN诱导的蛋白激酶合成：

该酶抑制胞内蛋白合成

3、干扰MHC的递呈作用：

如HSV-1、EBV

4、直接杀死T淋巴细胞：

如HIV

被动方式：

5、改变抗原决定簇结构：

如流感病毒的抗原漂移与抗原转换

6、长期潜伏、等待时机：

如疱疹病毒

7、隐蔽毒粒、免受袭击：

如疱疹病毒能合成Fc受体于外膜，能与免疫球蛋白结合隐藏其中

8、伪装毒粒、搅乱寄主：

如麻疹病毒和CMV毒粒可模拟寄主蛋白的抗原决定簇

第四节干扰现象与干扰素

宿主的抗病毒免疫,由天然非特异性免疫及获得的特异性免疫组成，两者协同作用。

病毒感染时，产生的干扰素可阻止、中断病毒增殖，从而中断发病；

若疾病已经发生，在产生足够保护性抗体之前，干扰素可使机体恢复健康。

干扰现象与干扰素

A.病毒的干扰现象：

两种病毒同时或短时间内先后感染同一细胞时，其中一种病毒可抑制另一种病毒增殖的现象.

B.干扰现象可发生于异种病毒之间，也可同种异型病毒之间，甚至灭活的病毒可干扰同株的活病毒。

C.干扰现象通常是：

先进入细胞的病毒排斥、干扰后进入的病毒

数量多的、增殖快的病毒干扰数量少的、增殖慢的病毒，多见于异种病毒之间。

产生干扰现象的原因：

⑴由于两种病毒的吸附都需要细胞膜上的相同受体，一种病毒先与受体结合后，其他病毒就无法吸附了；

⑵更可能是由于一种病毒在细胞内复制时，已经动用了细胞的组成和细胞的功能，另一种病毒想用也用不上；

⑶产生干扰素。

干扰素

非特异性抗病毒免疫中除与其他微生物相同的机制外，干扰素与自然杀伤细胞占有突出的地位，机体对病毒入侵的最早的应答是诱生干扰素以及出现对病毒感染细胞的杀伤作用。

干扰素概念：

病毒或其他干扰素诱生剂刺激人或动物细胞所产生的一类分泌性蛋白，具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等多种生物学活性。

干扰素的发现

1957年，Isaacs和Lindenmann利用鸡胚绒毛尿囊膜研究流感干扰现象时发现病毒感染的细胞能产生一种因子，作用于其他细胞，干扰病毒感染的复制，因而命名为干扰素（interferon，IFN）。

干扰素抗病毒作用的特点：

间接的、广谱的、有相对种属特异性、

干扰素的种类

α干扰素人白细胞产生→Ⅰ型

β干扰素人成纤维细胞产生↗

γ干扰素T细胞产生Ⅱ型

Ⅰ型干扰素抗病毒作用较免疫调节作用强

Ⅱ型干扰素的免疫调节作用比抗病毒作用强

IFN类型

主要来源

特点

I型

人WBC

抑制病毒作用I>

II 

人成纤维C 

II型

TC 

免疫调节作用

干扰素的分子结构和基因

IFN-α分子不同亚型由165-166aa.组成，无糖基，分子量约19KD，不同种属之间同源性70%左右；

人IFN-β分子含166aa.，有糖基，分子量为23KD；

人IFN-γ成熟分子由134-166aa.组成，糖蛋白以同源二聚体形式存在，分子量为40KD。

IFN-α和β基因位于人9号染色体和小鼠4号染色体上，并连锁，人和小鼠IFN-γ基因分别定位于12和10号染色体.

IFN的作用

具有广谱抗病毒活性

*抗肿瘤作用（抑制肿瘤生长）

*免疫调节作用

干扰素可激活巨噬细胞、活化NK细胞，促进细胞MHC抗原的表达。

有种属特异性

间接性----抗病毒蛋白

广谱性----无病毒特异性

早期性----早于抗体1-3h

I型干扰素：

（1）抗病毒、抗肿瘤作用：

①诱导宿主细胞产生抗病毒蛋白，干扰病毒复制，抑制病毒感染或扩散；

②增强NK细胞和CTL细胞对病毒感染细胞和肿瘤细胞的杀伤破坏作用。

（2）免疫调节作用：

与Ⅱ型干扰素比较弱。

①促进MHCⅠ表达，增强内源性抗原递呈；

②抑制MHCⅡ类分子表达，限制Th细胞激活。

Ⅱ型干扰素：

（1）抗病毒、抗肿瘤作用：

与Ⅰ型干扰素的（增强NK细胞和CTL细胞对病毒感染细胞和肿瘤细胞的杀伤破坏作用）类似，但作用较弱；

（2）免疫调节作用：

①激活单核-巨噬细胞；

②促MHCI类和MHCⅡ类分子的表达，增强NK细胞和CTL细胞的杀伤活性；

③抑制Th0细胞向Th2细胞转化；

④促T细胞和B细胞分化、增殖。

IFN的抗病毒作用机制

1、IFN诱生的机理

细胞在正常情况下不合成IFN，IFN的诱生受基因控制。

在正常情况下，存在于细胞核内的IFN结构基因处于抑制状态。

这种抑制状态是由调节基因通过产生IFN结构基因抑制蛋白来实现的。

它抑制了操纵基因的作用，因而结构基因就处于抑制状态。

当IFN诱生剂进入细胞后，即与抑制蛋白相结合而使其失