艾滋病病毒学与致病机理.doc

艾滋病病毒学与致病机理基础入门问答　1、及时发现并鉴定HIV各种亚型有何重要意义？　A、追踪流行趋势　B、开发有效的检测试剂和疫苗　C、研制有效的临床治疗药物2、HIV对下列环境中的哪些物理因素和化学因素抵抗力较弱？　A、高温　B、酒精　C、紫外线 　　通常人们对一种疾病的认识总是从症状开始，依据类推比较的原则和体内外反复实验研究，最后明确导致这种疾病的病因艾滋病也不例外，人们在发现艾滋病病人数年后分离出艾滋病病毒(HIV)，二十余年后的今天，HIV是引起艾滋病的病原体已成为一个不争的事实艾滋病(AIDS)目前虽然没有治愈的方法，但已经可以通过特异性抗病毒治疗改善病人症状，延长生命，降低发病率和死亡率　　第一节　艾滋病病毒的分类　　一、艾滋病病毒“家族”　　从病毒“大家族”分类来说，HIV属于逆转录病毒科HIV在病毒“大家族”中的定位是逆转录病毒科慢病毒属中的人类免疫缺陷病毒组　　HIV自身的家族成员包括HIV-1和HIV-2HIV-1分为M、O、N亚型组M亚型组包括A、A2、B、C、D、E、F1、F2、G、H、J、K亚型O亚型和N亚型很少见HIV-2主要局限于西部非洲和西欧，北美也有少量报告。

HIV-2有A、B、C、D、E、F、C亚型，它的生物学特性与HIV-1相似，但毒力较弱，感染导致的病程较长，症状较轻　　及时发现并鉴定HIV各种亚型对于追踪流行趋势，准确做出诊断，开发新的药物筛选方法和有效的检测试剂和疫苗，研制有效的临床治疗药物均具有重要意义在我国流行的毒株主要是HIV-1，HIV-2仅有个别报道1999年在福建和上海发现并证实我国有HIV-2感染者，在华中、华南和西北几个省区也有血清学证据提示可能存在HIV-2感染者我国HIV-1流行株的分布见表2-1 　　二、艾滋病病毒的结构、功能及其临床意义　　(一)病毒颗粒　　HIV呈球形，直径约100～120nm典型的HIV-1颗粒由核心和包膜两部分组成，核心包括病毒RNA、核心结构蛋白和病毒复制所必须的酶类HW的RNA为两条相同拷贝的正股RNA链病毒复制必须的酶类有3种，分别是逆转录酶(p66，p51)、整合酶(p32)和蛋白酶(p11)核酸外面为病毒衣壳蛋白(p24，p17)病毒的最外层为包膜，其中嵌有gp120和四41两种特异性糖蛋白，前者为外膜糖蛋白，后者为跨膜糖蛋白(图2-1) 　　(二)结构基因　　HIV基因全长约9.8kb，含有gag、pol、env3个结构基因、2个调节基因和4个辅助基因，分别称为tat(反式激活因子)、rev(毒粒蛋白表达调节子)；ncf(负调控因子)、vpr(病毒r蛋白)、vpu(病毒u蛋白)和Vif(毒粒感染性因子)。

HIV-1的基因结构见图2-2　　(三)临床意义　　HIV的结构成分与病毒感染、临床诊断、药物、试剂和疫苗的研究密切相关如包膜糖蛋白是病毒进入细胞的门户，针对各种病毒抗原(gp120、gp41、gp24等)而产生的抗体是临床诊断的重要物质基础　　三、艾滋病病毒在外界环境中生存能力　　HIV一旦离开宿主在外界环境中生存能力便很快消失，HIV对环境中的物理因素和化学因素抵抗力均较弱，比乙型肝炎病毒(HBV)的抵抗力低的多因此，对HBV有效的消毒和灭活方法均适用于HIV　　(一)HIV对温度的抵抗力　　HIV对热很敏感，对低温的耐受性强于高温因此，可以用高温灭活HIV，在低温条件下保存HIV　　1. HIV灭活：美国CDC证明干燥环境中的HIV活性在几小时内降低90%～99%在室温(22～27℃)液体环境下HIV可存活15天以上；经56℃处理30分钟可使HIV在体外对人T淋巴细胞失去感染性，但不能完全灭活血清中的HIV；血清中HIV经过60℃3小时或80℃30分钟作用后不能检出感染性HIV目前，WHO推荐的逆转录病毒灭活方法是100℃20分钟　　2. HIV保存：在-70℃条件下，不加保护剂冷冻，HIV可丧失感染性。

若在-70℃条件下保存于35%山梨醇或50%胎牛血清(FBS)中可存活3个月以上在液氮中(-196℃)HIV可存活数年以上因此，毒种必须置于液氮中方可长期保存　　(二)HIV对化学品的抵抗力　　1. HIV耐碱不耐酸　　在pH3.0条件下HIV滴度在10分钟可下降4个对数级，而pH值高达9.0时，HIV滴度下降甚微　　2. HIV对化学因素很敏感0.5%次氯酸钠或70%酒精在室温中，只需1分钟即不能检出RT酶活性0.2%次氯酸钠、0.1%家用漂白粉、0.1%戊二醛、0.5%NP40、0.5%多聚甲醇等5分钟即可灭活HIV30%酒精溶液5分钟可灭活HIV20%酒精溶液10分钟可灭活HIV0.08%氯化氨在10分钟内使HIV滴度降至检出水平以下0.1%羟丙酸β-丙醇(BpL)、1：1000甲醛、50%乙醚、0.5%三硝基甲苯X-100均可使1×(104～107)感染剂量的制品中HIV全部灭活去垢剂NP40在制备病毒蛋白时常规使用，HIV对其抵抗力很弱，HIV接触NP40 1分钟内，其传染性降低≥8个对数级TCID50冷丙酮或甲醛及丙酮标本经其固定，可使标本中HIV灭活吐温20(2.5%)对HIV无灭活作用　　3.紫外线或丁射线不能灭活HIV　　HIV对紫外线或γ射线不敏感，紫外线或γ射线不能灭活HIV病毒。

　　第二节　艾滋病病毒在人体内的复制　　一、进入易感细胞的途径　　(一)易感细胞　　体外培养表明多种人类细胞对HIV易感，但感染范围因不同病毒株而不同，见表2-2一般来说，CD4+细胞可以使HIV复制达到最高滴度　　(二)进入易感细胞的通道　　HIV需借助于易感细胞表面的受体方可进入，包括第一受体(CD4，主要受体)和第二受体(辅助受体)HIV的外膜糖蛋白gp120首先与第一受体CD4分子结合，gp120的多个CD4结合决定簇在结合时互相影响，使gp120与CD4+结合时发生构象改变然后gp120再与第二受体(趋化因子)结合，使HIV与CD4+细胞进一步靠拢，gp120构象进一步改变，并与gp41(gp36)分离，暴露出的gp41(gp36)插入CD4+细胞膜中，最终导致HIV与宿主细胞膜的融合，并释放病毒内容物到CD4+细胞中HIV胞膜是体液抗体反应的主要靶位，胞膜糖蛋白gp120和gp41有很强的抗原性，与抗体中和作用有关，也是免疫疫苗研究的靶点之一　　早期的研究表明HIV通过与宿主细胞表面的CD4分子结合感染细胞，20世纪90年代后大量的研究证明HIV感染细胞仅靠CD4是不够的1996年人们发现了HIV感染的辅助受体，即HIV与CD4分子结合后再通过辅助受体方可进入细胞。

目前，已经发现的与HIV感染有关的辅助受体有2类，一类是CC型辅助受体，如CCR1、CCR2b、CCR3、CCR5；另一类是CXC型，如CXCR4辅助受体的发现为人们进一步从分子水平了解HIV的发病机制打开了新的通道至此，HIV生物学特性的研究进入了分子时代　　CCR5是最主要的第二受体第二受体基因在不同人种中遗传的突变率有明显差异，缺乏第二受体表达的个体似乎对HIV-1感染有一定的抵抗力这就是为何有些人反复多次与HIV-1感染者发生性行为而未感染，或有些HIV-1感染者长达15年以上未出现临床症状，其中有一部分就是具有缺损的CCR5，造成细胞表面CCR5分子减少，从而减低对HIV-1易感性　　(三)病毒-细胞融合　　HIV-1主要通过与宿主细胞膜直接融合进入细胞，而不是通过吞噬作用HIV-1作用于培养的细胞、无细胞融合现象的毒株称为NSI型(non-syncytium inducing)；引起细胞融合的毒株称为SI型(syn-cytium inducing)，表现为合胞体形成一般SI型与T细胞嗜性有关，多见于艾滋病患者；NSI型多见于HIV的早期感染者　　(四)病毒进入缺乏CD4表达的细胞的机制　　没有CD4受体的人体细胞(脑、肠、阴道细胞)也可以感染HIV。

HIV是通过这些细胞上半乳糖苷神经酰胺(GalC)受体来感染这些细胞的这个受体是一种糖脂，可结合在病毒gp120(V3环)的不同区域，从而细胞被感染此外，研究发现HIV还可能通过如MHC相关分子、淋巴细胞的功能抗原I型(LFA-1)、Fc和补体受体介导等其他机制进入细胞　　二、HIV在易感细胞内的复制　　(一)吸附及穿入　　HIV-1感染人体后，病毒选择性的吸附于靶细胞的CD4受体上，病毒包膜发生构象改变，外膜糖蛋白gp120的V3区与宿主细胞的CCR5或CXCR4结合，引起跨膜糖蛋白gp41区段与靶细胞膜上的融合结构域发生融合，使病毒核衣壳穿入宿主细胞　　(二)脱衣壳和逆转录　　病毒进入细胞后包裹在病毒衣壳内的病毒RNA，在与亲环素结合的衣壳蛋白p24的辅助下出胞这一过程对环胞菌素A敏感紧接着病毒RNA利用自身逆转酶的RNA依赖的DNA聚合酶和RNA酶活性进行逆转录，最后合成病毒基因组的双链DNA分子(cDNA)　　(三)环化　　cDNA在环化酶的作用下形成以共价或非共价结合的双链环状DNA分子其中非共价结合的环状DNA是整合到宿主染色体上的形式，抗病毒药对此无效大多数新合成的病毒DNA以游离、非整合的共价结合的环状DNA形式保留在细胞浆内，它没有转录作用，但有致病理变化作用，抗病毒药对以这种形式存在的病毒有效，可使病毒载量下降。

　　(四)整合　　在整合酶的作用下，新形成的非共价结合的双股DNA整合人宿主细胞染色体DNA中这种整合的病毒双股DNA即前病毒这样感染就持续存在前病毒DNA存在于宿主细胞DNA中，一般没有病毒蛋白的合成，成为潜伏状态，也可以免受宿主免疫系统的攻击　　(五)转录　　当前病毒被活化而进行自身转录时，病毒DNA在转录酶的作用下形成RNA，一些RNA经拼接而成为病毒mRNA；另一些RNA经加帽加尾成为病毒的子代基因组RNA　　(六)翻译与装配　　病毒利用宿主细胞内的核蛋白体，依据mRNA上各个基因组的遗传信息翻译出所需要的各种病毒蛋白，再在内质网核糖体进行糖化和加工，在蛋白酶作用下裂解，产生子代病毒的蛋白和酶类Gag蛋白与病毒RNA结合装配成核壳体 　　(七)病毒体成熟、出芽　　病毒颗粒通过芽生方式从胞浆膜释放时获得病毒体的包膜　　抗病毒治疗可以直接针对病毒复制的每一个步骤，从而可以中断病毒的复制和传播　　三、病毒生物学特征对病程的影响　　艾滋病病毒感染过程中，不同个体CD4，细胞数的下降速率相差很大，从稳定的长期不进展状态(病程大于10年)到数年内发展为艾滋病大量的研究表明病毒与宿主之间的相互作用是决定病程进展的关键因素。

　　自1989年成功地从HIV感染者体内分离出HIV以来，人们在实验室对它的复制特性进行了大量的研究，发现从处于不同病程阶段感染者血中分离的原代病毒株的复制速率和原代培养中所获得的病毒量是不同的，提示病毒学因素对于决定病程进展可能是至关重要的，也就促使人们进一步调查和研究HIV的生物学特性，如复制速率、致细胞病变特性以及病毒在细胞培养中的嗜性　　研究发现，不仅在不同感染者其病毒的生物学特性不同，病程进展速率不同，SI型病毒感染的个体病程进展较NSI型感染者快即使在同一个体病程进展过程中，其病毒的生物学特性也会有所改变，可由病程早期的NSI型转变为晚期的SI型正如HIV的基因会时常发生变异一样，病毒对辅助受体的利用也在不断的。