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HIV

HIV病毒
人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus,HIV),顾名思义它会造成人类免疫系统的缺陷。1981年,人类免疫缺陷病毒在美国首次发现。它是一种感染人类免疫系统细胞的慢病毒(Lentivirus),属反转录病毒的一种。至今无有效疗法的致命性传染病。该病毒破坏人体的免疫能力,导致免疫系统的失去抵抗力,而导致各种疾病及癌症得以在人体内生存,发展到最后,导致艾滋病(获得性免疫缺陷综合症)。
病毒现状
在世界范围内导致了近1200万人的死亡,超过3000万人受到感染。在感染后会整合入宿主细胞的基因组中,而目前的抗病毒治疗并不能将病毒根除。在2004年底,全球有约四千万被感染并与人类免疫缺陷病毒共同生存的人,流行状况最为严重的仍是撒哈拉以南非洲,其次是南亚与东南亚,但该年涨幅最快的地区是东亚、东欧及中亚。
1986年7月25日,世界卫生组织(WHO)发布公报,国际病毒分类委员会会议决定,将艾滋病病毒改称为人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus)简称HIV。
病毒特点
HIV病毒主要攻击人体的辅助T淋巴细胞系统;一旦侵入机体细胞,病毒将会和细胞整合在一起终生难以消除;病毒基因变化多样;广泛存在于感染者的血液、精液、阴道分泌物、唾液、尿液、乳汁、脑脊液、有神经症状的脑组织液,其中以血液、精液、阴道分泌物中浓度最高;对外界环境的抵抗力较弱,对乙肝病毒有效的消毒方法对艾滋病病毒消毒也有效;感染者潜伏期长、死亡率高;艾滋病病毒的基因组比已知任何一种病毒基因都复杂。
发现过程
美国识别
艾滋病最早是于80年代初期在美国被识别,早期的病人都是年轻的男同性恋者,因此艾滋病一度被称作“同性恋病”("gay plague"或"gay-related immune deficiency"(GRID)),并受到当时里根保守政府的忽视。但在美国疾病控制与预防中心以及有识的医生与科学家的持续工作下,累积了信服性的流行病学数据,显示艾滋病有一定的传染性致因(etiology),同时,因输血导致非同性恋者罹患艾滋病的病例逐渐增多,许多科学家开始调查此传染性病原。
合作定名
在巴黎巴斯德研究所专门研究逆转录病毒与癌症关系的法国病毒学家吕克·蒙塔尼(Luc Montagnier)及其研究组于1983年首次从一位罹患晚期卡波西氏肉瘤的年轻男同性恋艾滋病人(首字缩写LAI)的血液及淋巴结样品中,分离到一种的新的逆转录病毒;他们发现这种病毒不同于人类T4淋巴细胞白血病病毒(Human T cell Leukemia Virus, HTLV),而是一种慢病毒(Lentivirus),他们将之命名为“免疫缺陷相关病毒”(Immune Deficiency-Associated Virus, IDAV)。大西洋另一边,蒙塔尼埃当时的合作者,美国国家癌症研究所的美国生物医学科学家罗伯特·加罗(Robert Gallo)及属下也从一些细胞株系中分离到新病毒,并将之命名为“IIIB/H9型人类T4淋巴细胞白血病病毒”(Human T cell Leukemia Virus-IIIB/H9, HTLV-IIIB/H9);加罗小组首次于1984年在《科学》期刊发表论文,论证了这种新病毒与艾滋病的病原关系。
随后加罗前往法国,提供HTLV-IIIB/H9以与蒙塔尼埃的IDAV (LAI)比较,结果两株病毒是完全一样的,就是蒙塔尼埃小组的LAI。本来双方约定共同举行新闻发布会,但已经知情的美国健康与人类服务部(Department of Health and Human Services, DHHS)部长玛格理特·海克勒(Margaret Heckler)紧急电召加罗回国,单方面举行了新闻发布会。DHHS指示加罗尽速开发在血液中检测人类免疫缺陷病毒的技术并申请专利,以方便美国的制药公司在全球销售这一技术,加罗使用了这种HTLV-IIIB/H9病毒。法美两国以及双方的科学家为此有若干年的争议与官司,一直无解;持续到1991年,双方才达成某些程度的谅解。
1986年,该病毒的名称被统一为“人类免疫缺陷病毒”(Human Immunodeficiency Virus, HIV),以更好地反映病毒导致免疫缺陷而不是导致癌症的性质。
HIV病毒
全球蔓延
根据世界卫生组织的HIV/AIDS统计报告,在2004年,全球估计有3590至4430万人与人类免疫缺陷病毒相伴生存,其中430至640万人属于新发感染病例,另外,有280至350万人死于艾滋病。这些数字并在不断增长中,其中,东亚、东欧、中亚等地区涨幅最快。感染最严重的地区仍然是撒哈拉以南非洲,其次是南亚与东南亚。
存活条件
体外生存
人类免疫缺陷病毒在人体外生存能力极差,不耐高温,抵抗力较低,离开人体不易生存,常温下只可生存数小时至数天。
HIV对热敏感。在56℃条件下30分钟即失去活性,但在室温保存7天,仍保持活性。
灭活方法
不加稳定剂病毒在-70℃冰冻下失去活性,而35%山梨醇或50%胎牛血清在-70℃时冰冻3个月仍保持活性。对消毒剂和去污剂亦敏感,0.2%次氯酸钠、0.1%漂白粉、70%乙醇、35%异丙醇、50%乙醚、0.3%H2O20.5%来苏尔处理5分钟能灭活病毒,1%NP-40和0.5%triton-X-100能灭活病毒而保留抗原性。对紫外线、γ射线有较强抵抗力。
国际卫生组织推荐对艾滋病病毒灭活加热100℃持续20分钟,效果较理想。艾滋病病毒的消毒主要是针对被艾滋病病毒感染者和艾滋病病人的血液、体液污染的医疗用品、生活场所等。例如,辅料、纱布、衣物等。对艾滋病病毒的消毒可以根据消毒物品选择适当的物理方法或化学方法。需要重复使用的物品可用煮沸或高压蒸汽消毒。不宜煮沸的物品可用2%戊二醛、75%酒精等进行消毒。
体液生存
在室温下,液体环境中的HIV可以存活15天,被HIV污染的物品至少在3天内有传染性。
近年来,一些研究机构证明 ,离体血液中HIV病毒的存活时间决定于离体血液中病毒的含量,病毒含量高的血液,在未干的情况下,即使在室温中放置96小时,仍然具有活力。即使是针尖大小一滴血,如果遇到新鲜的淋巴细胞,艾滋病毒仍可在其中不断复制,仍可以传播。
病毒含量低的血液,经过自然干涸2小时后,活力才丧失;而病毒含量高的血液,即使干涸2-4小时,一旦放入培养液中,遇到淋巴细胞,仍然可以进入其中,继续复制。
所以,含有HIV的离体血液可以造成感染。尽管艾滋病毒见缝就钻,这些病毒也有弱点,它们只能在血液和体液中活的细胞中生存,不能在空气中、水中和食物中存活,离开了这些血液和体液,这些病毒会很快死亡。
形态特征
形态结构
人类免疫缺陷病毒直径约120纳米,大致呈球形。病毒外膜是类脂包膜,来自宿主细胞,并嵌有病毒的蛋白gp120与gp41;gp41是跨膜蛋白,gp120位于表面,并与gp41通过非共价作用结合。向内是由蛋白p17形成的球形基质(Matrix),以及蛋白p24形成的半锥形衣壳(Capsid),衣壳在电镜下呈高电子密度。衣壳内含有病毒的RNA基因组、酶(逆转录酶、整合酶、蛋白酶)以及其他来自宿主细胞的成分(如tRNAlys3,作为逆转录的引物)。
基因编码
病毒基因组是两条相同的正链RNA,每条RNA长约9.2-9.8kb。两端是长末端重复序列(long terminal repeats, LTR),含顺式调控序列,控制前病毒的表达。已证明在LTR有启动子和增强子并含负调控区。LTR之间的序列编码了至少9个蛋白,可分为叁类:结构蛋白、调控蛋白、辅助蛋白。
1.gag基因能编码约500个氨基酸组成的聚合前体蛋白,经蛋白酶水解形成P17,P24核蛋白,使RNA不受外界核酸酶破坏。
2.Pol基因编码聚合酶前体蛋白,经切割形成蛋白酶、整合酶、逆转录酶、核糖核酸酶H,均为病毒增殖所必需。
3.env基因编码约863个氨基酸的前体蛋白并糖基化成gp160,gp120和gp41。gp120含有中和抗原决定簇,已证明HIV中和抗原表位,在gp120 V3环上,V3环区是囊膜蛋白的重要功能区,在病毒与细胞融合中起重要作用。gp120与跨膜蛋白gp41以非共价键相连。gp41与靶细胞融合,促使病毒进入细胞内。实验表明gp41亦有较强抗原性,能诱导产生抗体反应。
4.TaT 基因编码蛋白可与LTR结合,以增加病毒所有基因转录率,也能在转录后促进病毒mRNA的翻译。   5.Rev基因产物是一种顺式激活因子,能对env和gag中顺式作用抑制序(Cis-Acting repression sequance,Crs)去抑制作用,增强gag和env基因的表达,以合成相应的病毒结构蛋白。
6.Nef基因编码蛋白P27对HIV基因的表达有负调控作用,以推迟病毒复制。该蛋白作用于HIv cDNA的LTR,抑制整合的病毒转录。可能是HIV在体内维持持续感集体所必需。
7.Vif基因对HIV并非必不可少,但可能影响游离HIV感染性、病毒体的产生和体内传播。
8.VPU基因为HIV-1所特有,对HIV的有效复制及病毒体的装配与成熟不可少。
9.Vpr基因编码蛋白是一种弱的转录激活物,在体内繁殖周期中起一定作用。
HIV-2基因结构与HIV-1有差别:它不含VPU基因,但有一功能不明VPX基因。核酸杂交法检查HIV-1与HIV-2的核苷酸序列,仅40%相同。env基因表达产物激发机体产生的抗体无交叉反应。
感染方式
传播途径
HIV感染者是传染源,曾从血液、精液、唾液、尿液、阴道分泌液、眼泪、乳汁等分离得HIV。
性接触传播
HIV存在于感染者精液和阴道分泌物中,性行为很容易造成细微的皮肤粘膜破损,病毒即可通过破损处进入血液而感染。无论是同性、异性、还是两性之间的性接触都会导致艾滋病的传播。艾滋病感染者的精液或阴道分泌物中有大量的病毒,在性活动(包括阴道性交、肛交和口交)时,由于性交部位的摩擦,很容易造成生殖器黏膜的细微破损,这时,病毒就会趁虚而入,进入未感染者的血液中。值得一提的是,由于直肠的肠壁较阴道壁更容易破损,所以肛门性交的危险性比阴道性交的危险性更大。
血液传播
人体被输入含有HIV的血液或血液制品、静脉吸毒、移植感染者或病人的组织器官都有感染艾滋病的危险性。
母婴传播
感染了HIV的妇女在妊娠及分娩过程中,也可将病毒传给胎儿,感染的产妇还可通过母乳喂养将病毒传给吃奶的孩子。
但下列途径一般不会传播,如握手,拥抱,接吻,游泳,蚊虫叮咬,共用餐具,咳嗽或打喷嚏,日常接触等。
致病机制
HIV选择性的侵犯带有CD4分子的,主要有T4淋巴细胞、单核巨噬细胞、树突状细胞等。细胞表面CD4分子是HIV受体,通过HIV囊膜蛋白gp120与细胞膜上CD4结合后,gp120构像改变使gp41暴露,同时gp120-CD4与靶细胞表面的趋化因子CXCR4或CXCR5结合形成CD4-gp120-CXCR4/CXCR5三分子复合物。gp41在其中起着桥的作用,利用自身的疏水作用介导病毒囊膜与细胞膜融合。最终造成细胞被破坏。其机制尚未完全清楚,可能通过以下方式起作用:
1.由于HIV包膜蛋白插入细胞或病毒出芽释放导致细胞膜通透性增加,产生渗透性溶解。
2.受染细胞内CD-gp120复合物与细胞器(如高尔基氏体等)的膜融合,使之溶解,导致感染细胞迅速死亡。
3.HIV感染时未整合的DNA积累,或对细胞蛋白的抑制,导致HIV杀伤细胞作用。
4.HIV感染细胞表达的gp120能与未感染细胞膜上的CD4结合,在gp41作用下融合形成多核巨细胞而溶解死亡。
5.HIV感染细胞膜病毒抗原与特异性抗体结合,通过激活补体或介导ADCC效应将细胞裂解。
6.HIV诱导自身免疫,如gp41与T4细胞膜上MHCⅡ类分子有一同源区,由抗gp41抗体可与这类淋巴细胞起交叉反应,导致细胞破坏。
7.细胞程序化死亡(programmed cell death ):在艾滋病发病时可激活细胞凋亡 (Apoptosis) 。如HIV的gp120与CD4受体结合;直接激活受感染的细胞凋亡。甚至感染HIV的T细胞表达的囊膜抗原也可启动正常T细胞,通过细胞表面CD4分子交联间接地引起凋亡CD+4细胞的大量破坏,结果造成以T4细胞缺损为中心的严重免疫缺陷,患者主要表现:外周淋巴细胞减少,T4/T8比例配置,对植物血凝素和某些抗原的反应消失,迟发型变态反应下降,NK细胞、巨噬细胞活性减弱,IL2、γ干扰素等细胞因子合成减少。病程早期由于B细胞处于多克隆活化状态,患者血清中lg水平往往增高,随着疾病的进展,B细胞对各种抗原产生抗体的功能也直接和间接地受到影响。
艾滋病人由于免疫功能严重缺损,常合并严重的机会感染,常见的有细胞(鸟分枝杆菌)、原虫(卡氏肺囊虫、弓形体)、真菌(白色念珠菌、新型隐球菌)、病毒(巨细胞病毒、单纯疱疹病毒,乙型肝炎病毒),最后导致无法控制而死亡,另一些病例可发生Kaposis肉瘤或恶性淋巴瘤。此外,感染单核巨噬细胞中HIV呈低度增殖,不引起病变,但损害其免疫功能,可将病毒传播全身,引起间质肺炎和亚急性脑炎。
艾滋病病毒进入人体后,首先遭到巨噬细胞的吞噬,但艾滋病病毒很快改变了巨噬细胞内某些部位的酸性环境,创造了适合其生存的条件,并随即进入T-CD4淋巴细胞大量繁殖,最终使后一种免疫细胞遭到完全破坏。
HIV感染后可刺激机体生产囊膜蛋白(Gp120,Gp41)抗体和核心蛋白(P24)抗体。在HIV携带者、艾滋病病人血清中测出低水平的抗病毒中和抗体,其中艾滋病病人水平最低,HIV携带者最高,说明该抗体在体内有保护作用。但抗体不能与单核巨噬细胞内存留的病毒接触,且HIV囊膜蛋白易发生抗原性变异,原有抗体失去作用,使中和抗体不能发挥应有的作用。在潜伏感染阶段,HIV前病毒整合入宿主细胞基因组中,免疫会把HIV忽略不被免疫系统识别,自身免疫无法清除。

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