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病原生物學(xué)出版教材-文字教材:高級醫(yī)學(xué)微生物學(xué)(主編)第11章 人類免疫缺陷病毒

病原生物學(xué)出版教材文字教材:高級醫(yī)學(xué)微生物學(xué)(主編)第11章 人類免疫缺陷病毒:第11章人類免疫缺陷病毒獲得性免疫缺陷綜合征(acquiredimmunodeficiencysyndrome,AIDS)簡稱艾滋病,最早是由美國Gottlieb于1981年在同性戀患者中發(fā)現(xiàn)。1983年法國Montagnier等首次從一例慢性淋巴結(jié)腫大的男性同性戀患者血液中分離到一株新的逆轉(zhuǎn)錄病毒,稱為淋巴結(jié)腫大相關(guān)病毒(lymphadenopathyassociatedvirus,L

第11章  人類免疫缺陷病毒

獲得性免疫缺陷綜合征(acquired immunodeficiency syndrome, AIDS)簡稱艾滋病,最早是由美國Gottlieb于1981年在同性戀患者中發(fā)現(xiàn)。1983年法國Montagnier等首次從一例慢性淋巴結(jié)腫大的男性同性戀患者血液中分離到一株新的逆轉(zhuǎn)錄病毒,稱為淋巴結(jié)腫大相關(guān)病毒(lymphadenopathyassociated virus,LAV)。1984年,美國Gallo等從艾滋病患者中也分離出相似的逆轉(zhuǎn)錄病毒,稱為嗜人T淋巴細(xì)胞病毒Ⅲ型(humanT-cell lymphotropic virus type Ⅲ,HTLV-Ⅲ)。1986年,國際病毒分類委員會將LAV和HTLV-Ⅲ統(tǒng)一命名為人類免疫缺陷病毒(huamnimmunodeficiency virus,HIV)。近二十多年來,由于尚無有效的疫苗和治療手段,艾滋病已經(jīng)席卷全球,成為人類“超級殺手”。

第一節(jié)  生物學(xué)性狀

一、形態(tài)與結(jié)構(gòu)

人類免疫缺陷病毒俗稱艾滋病病毒,屬逆轉(zhuǎn)錄病毒科慢病毒亞科(Lentiviruses),主要有兩型:HIV-1和HIV-2。病毒體呈球型,直徑約為100~120nm。內(nèi)部有一致密的圓錐狀蛋白核心,含有病毒RNA、逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)、整合酶(integrase)、蛋白酶(protease)以及構(gòu)成核衣殼的結(jié)構(gòu)蛋白p17/18、p24/25等。病毒體的外層為包膜,其中嵌有g(shù)p120和gp41兩種糖蛋白(圖11-1)。gp120構(gòu)成病毒包膜刺突,gp41為病毒的跨膜蛋白。HIV的重要蛋白質(zhì)及其功能列于表11-1和圖11-2。

圖11-1  人類免疫缺陷病毒結(jié)構(gòu)示意圖

二、基因組結(jié)構(gòu)與功能

HIV基因組由2條相同的正鏈RNA組成,兩個單體在5'端通過部分堿基互補配對形成二聚體,目前尚不知道是否兩者均有活性。HIV-1RNA基因組全長為9.3kb,而HIV-2全長為9.7kb,均含有3個結(jié)構(gòu)基因(gag、polenv)、3個調(diào)節(jié)基因(tatrev、nef)和輔助基因(vif、vpu/vpx、vpr等)(圖11-2,表11-1)。

圖11-2  HIV-I 前病毒線型基因組及編碼產(chǎn)物

(注: LTR,長末端重復(fù)序列;RRE,Rev效應(yīng)元件;MA,核內(nèi)膜蛋白;CA,衣殼蛋白;NC,核蛋白;Pro,蛋白水解酶;RT,逆轉(zhuǎn)錄酶;RNase,核糖核酸酶H;IN,整合酶;p,蛋白質(zhì);gp,糖蛋白)

為了最大程度地使用有限基因,HIV-1基因編碼區(qū)有很多重疊,尤其是在基因組的3’端。HIV至少有4個功能性剪接供體位點(D1~D4)和7個剪接受體位點(A1~A7)。HIV有多種開放閱讀框,依剪接位置的不同可拼接成許多長短不一的mRNA鏈,產(chǎn)生調(diào)節(jié)蛋白或結(jié)構(gòu)蛋白。在HIVRNA 5'端有一帽狀結(jié)構(gòu)(m7G5ppp5GmpNp),3'端有poly(A)尾。在5'和3'端各含有相同的一段核苷酸序列,稱為長末端重復(fù)序列(longterminal repeat,LTR)(圖11-2)。

(一)LTR

LTR由U3區(qū)(453bp)、R區(qū)(98bp)和U5區(qū)(83bp)組成(圖11-3),含有啟動子、增強子、TATA序列等多個特定調(diào)控區(qū),對病毒基因組轉(zhuǎn)錄的調(diào)控起關(guān)鍵作用。LTR作為一個高度壓縮的啟動子起作用。HIVcDNA可整合到宿主細(xì)胞基因組中,成為宿主細(xì)胞的一個基因,其轉(zhuǎn)錄是一個復(fù)雜的過程,涉及LTR中順式調(diào)控序列與宿主細(xì)胞和病毒產(chǎn)生的反式作用蛋白的相互作用。RNA多聚酶Ⅱ與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子在啟動子部位發(fā)生作用。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子能特異地與啟動子兩側(cè)序列或RNA多聚酶結(jié)合。

一個細(xì)胞可能有好幾百個轉(zhuǎn)錄因子,包括雞卵白蛋白上游啟動子(chicken ovalbumin upstream promotor,COUP)、激活蛋白1(activator protein 1,AP1)、活化T細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子(nuclearfactor of activated T cells,NF-AT)、上游刺激因子(upstream stimulatory factor,USF)、核轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclearfactor κgene binding,NF-κB)、刺激蛋白(stimulatory protein 1,SP1)、非翻譯區(qū)結(jié)合因子(untranslatedbinding factor 1,UBP-1)、LPS結(jié)合蛋白(LPS binding protein,LBP)等。

LTR上一些位點可作為一般轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子(如TATA結(jié)合因子)的結(jié)合位點,另一些與組織特異性轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子(如NF-κB)結(jié)合。NF-κB是T細(xì)胞中一個特別重要的激活因子。由于HIVLTR上存在眾多轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子結(jié)合位點,這就解釋了為什么HIV在多種不同的細(xì)胞內(nèi)能被許多不同的刺激物所激活。由于非活化的靶細(xì)胞內(nèi)缺乏轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,故病毒在靜息的靶細(xì)胞中不能增殖。

圖11-3  HIV長末端重復(fù)序列結(jié)構(gòu)示意圖

(二)結(jié)構(gòu)基因

gag基因  長約1 536bp,編碼病毒的核心蛋白,翻譯時先合成一個55kDa的蛋白前體(p55),然后被pol基因編碼的蛋白水解酶裂解成HIV的核內(nèi)膜或基質(zhì)蛋白(matrix)、衣殼蛋白和p15。p15進一步裂解為核蛋白p9和p7。其中衣殼蛋白的特異性較高,與多數(shù)其他的逆轉(zhuǎn)錄病毒無抗原性關(guān)系。

pol基因  長約3 045bp,編碼逆轉(zhuǎn)錄酶、蛋白水解酶和整合酶等病毒復(fù)制所必需的酶類。HIV的pol基因的核苷酸與其它逆轉(zhuǎn)錄病毒有明顯同源性,是逆轉(zhuǎn)錄病毒基因中最保守的基因。

env基因  長約2 589bp,首先編碼出一個88kDa的蛋白前體,經(jīng)糖基化后分子量增加至160kDa,形成HIV包膜糖蛋白前體gp160。gp160在蛋白水解酶作用下被切割為gp120和gp41兩種包膜糖蛋白(glycoprotein,gp)。其中g(shù)p120暴露于病毒包膜之外,而gp41則嵌于病毒包膜脂質(zhì)中(圖11-1)。在gp120的肽鏈上,有些區(qū)段(V1~V5)的氨基酸序列呈高度易變性,有些區(qū)段(C1~C4)的氨基酸序列則較為恒定。V3肽段的保守核苷酸序列少于30%,該肽段含有病毒顆粒與中和抗體結(jié)合的位點,是病毒體與宿主細(xì)胞表面的CD4分子結(jié)合的部位,呈現(xiàn)HIV的變異性,它的改變可直接影響病毒對細(xì)胞的親嗜性和gp120的抗原性。gp41的疏水性氨基酸末端具有介導(dǎo)病毒包膜與宿主胞膜融合的作用。

(三)調(diào)節(jié)基因

tat基因  由2個外顯子構(gòu)成,分別位于env之前和之中,編碼產(chǎn)物(p14)是一種反式激活的轉(zhuǎn)錄因子,即Tat蛋白(transactivator,Tat)。Tat與LTR結(jié)合后能促進病毒所有基因的轉(zhuǎn)錄,并能在轉(zhuǎn)錄后增強病毒mRNA的翻譯。tat基因高度保守,它的表達(dá)為病毒復(fù)制所必需。

rev 基因  也由2個外顯子組成,編碼產(chǎn)物(p19)是一種反式激活因子,即病毒顆粒蛋白表達(dá)調(diào)控蛋白(regulatorof expression of virion protein,Rev)。Rev主要與env基因的RNA序列相互作用,促進未經(jīng)拼接的大mRNA分子從胞核向胞漿轉(zhuǎn)運,并相對減少拼接后小mRNA分子的數(shù)量。能通過去抑制作用增加gag、polenv基因的表達(dá),以合成相應(yīng)的病毒蛋白,即對病毒結(jié)構(gòu)蛋白表達(dá)有正調(diào)控作用,而對Tat、Rev和Nef調(diào)節(jié)蛋白的合成有負(fù)調(diào)控作用。

nef 基因  編碼負(fù)調(diào)控蛋白Nef(negativeregulation factor),對HIV的基因表達(dá)有正調(diào)控和負(fù)調(diào)控作用。Nef可與細(xì)胞內(nèi)的激酶結(jié)合促進HIV感染和增殖,同時,對病毒的結(jié)構(gòu)蛋白和調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)均有下調(diào)作用,其機制可能是通過抑制轉(zhuǎn)錄而阻止HIV的復(fù)制。研究發(fā)現(xiàn),nef基因缺失突變株可在患者體內(nèi)存在14年之久而不會發(fā)展成AIDS,CD4細(xì)胞不被破壞。

HIV復(fù)制與表達(dá)的調(diào)節(jié)過程,涉及極為復(fù)雜的核酸-蛋白質(zhì)之間的相互作用,其中,調(diào)節(jié)蛋白是通過與基因組內(nèi)某些特殊區(qū)域的結(jié)合而實現(xiàn)其調(diào)節(jié)作用的。與Tat蛋白結(jié)合的序列位于基因組5'端,在LTR的+1到+44之間,它本身可折疊形成一個莖環(huán)結(jié)構(gòu)(stem loop),稱為反式激活效應(yīng)元件,即TAR元件(transactivating responsiveelement)。Tat對TAR RNA的激活是在多種細(xì)胞轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的相互作用下完成的。

與Rev蛋白結(jié)合的序列全長234bp,也可形成特殊的莖環(huán)結(jié)構(gòu),其中含嘌呤堿的一個“泡”狀結(jié)構(gòu)對Rev有高度親和力,這一序列定位于衣殼蛋白的基因內(nèi),稱為Rev效應(yīng)元件(revresponsive element,RRE)(圖11-2)。

(四)輔助基因

vif基因  編碼產(chǎn)物p23是病毒感染性因子。vif基因缺失的HIV-1變異株的感染能力比親本株低1000倍。

vpu基因  vpu基因是HIV-1特有的,HIV-2不含vpu基因,但有一個功能不明的vpx基因。缺失vpu基因可使感染性病毒顆粒的生成降低5~10倍。

vpr基因  編碼產(chǎn)物為Vpr蛋白,功能尚不很清楚。已知Vpr非病毒復(fù)制所必需,但可作用于HIV-1LTR,使HIV復(fù)制水平提高2~3倍。

表11-1  HIV基因與基因產(chǎn)物

基因

蛋白

蛋白名稱*

存在位置

功能

結(jié)構(gòu)基因

  gap

 

 

 

pol

 

 

 

  env

調(diào)節(jié)基因

  tat

  rev

  nef

輔助基因

  vif

 

  vpr

vpu

基質(zhì)蛋白

核心抗原

核蛋白

逆轉(zhuǎn)錄酶

蛋白酶

整合酶

包膜糖蛋白

跨膜蛋白

Tat

Rev

Nef

Vif

Vpr

Vpu

p17/18

p24/25

p9

p7

p66/p51

p10

p31

gp120

gp41

p14

p19

p27

p23

p18

p15

病毒包膜內(nèi)側(cè)

病毒核衣殼

病毒核心

病毒核心

病毒核心

病毒核心

病毒核心

病毒刺突

病毒包膜

受感染細(xì)胞核內(nèi)

受感染細(xì)胞核內(nèi)

受感染細(xì)胞膜上

受感染細(xì)胞

病毒顆粒

受感染細(xì)胞表面

構(gòu)成核衣殼內(nèi)膜

衣殼結(jié)構(gòu)蛋白

RNA結(jié)合蛋白

RNA結(jié)合蛋白,輔助病毒出芽釋放

具依賴RNA的DNA聚合酶和核糖核酸酶活性

裂解蛋白前體為有特定功能的成熟蛋白

將病毒cDNA整合到宿主基因組中

與易感細(xì)胞受體和輔助受體結(jié)合

固定gp120,介導(dǎo)包膜與靶細(xì)胞膜融合

引起基因反式激活

調(diào)節(jié)病毒mRNA的表達(dá),促進晚期轉(zhuǎn)錄

調(diào)節(jié)CD4分子和IL-2的表達(dá)

輔助病毒感染,可能會影響游離HIV的感染性、病毒體的產(chǎn)生和體內(nèi)傳播

尚不清楚

對HIV的有效復(fù)制及病毒體的裝配與出芽釋放是必需的

*:數(shù)字代表大致分子量(kDa)

三、病毒復(fù)制

HIV的復(fù)制是一個特殊而復(fù)雜的過程(圖11-4),主要包括:

圖11-4  HIV復(fù)制示意圖

吸附  表達(dá)CD4分子(跨膜糖蛋白)的細(xì)胞最易受到HIV攻擊,因此,Th細(xì)胞和單核-巨噬細(xì)胞是主要的靶細(xì)胞。HIV依靠刺突gp120吸附到敏感細(xì)胞表面的特異性受體CD4分子上,這一特異性反應(yīng)決定病毒能否進入細(xì)胞內(nèi)。在自然條件下,如果細(xì)胞沒有受體分子,病毒很難侵入。因此,深入研究CD4的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系及其與HIVgp120的相互作用,有助于闡明HIV的致病機制,指導(dǎo)HIV疫苗或抗病毒藥物的研制。

研究發(fā)現(xiàn),gp120與CD4分子結(jié)合及其構(gòu)型的改變還不足以使HIV侵入靶細(xì)胞,還有賴于靶細(xì)胞上多種特異的趨化因子受體(chemokinereceptor),即輔助受體或協(xié)同受體(coreceptor),共同形成高級結(jié)構(gòu)復(fù)合物,進而促進病毒包膜與靶細(xì)胞膜的融合(圖11-5)。

圖11-5  HIV吸附靶細(xì)胞示意圖

迄今已證實可能有10多種輔助受體與HIV-1感染有關(guān)。其中,嗜T細(xì)胞型(T-tropic)HIV毒株主要以CXCR4作為輔助受體,嗜巨噬細(xì)胞型(M-tropic)HIV毒株則需要輔助受體CCR5,雙嗜性(dual-tropic)HIV毒株能夠使用CXCR4或CCR5。CCR3在神經(jīng)系統(tǒng)HIV-1感染的過程中發(fā)揮作用。

在感染早期,主要是利用CCR5的嗜巨噬細(xì)胞HIV毒株占優(yōu)勢。之后衍變成雙嗜性HIV和嗜T細(xì)胞型HIV。病毒從適應(yīng)CCR5受體到CXCR4受體的親嗜性轉(zhuǎn)變可能是引起發(fā)病的關(guān)鍵所在?梢,闡明輔助受體的表達(dá)和調(diào)節(jié)有助于揭示HIV-1的致病機制。能封閉CCR5和CXCR4的化合物或特異單克隆抗體可用于AIDS治療。

近年發(fā)現(xiàn),在內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、結(jié)腸細(xì)胞中難以檢出CD4分子,但這些細(xì)胞也能被HIV感染,因而認(rèn)為可能還存在其他受體或病毒侵入機制。

穿入  gp120和gp41以非共價連接,在病毒顆粒表面以多聚體(常為三聚體)的形式存在。gp120與細(xì)胞表面CD4分子及輔助受體結(jié)合后,其自身構(gòu)象發(fā)生改變,與gp41分離。gp41的C端固定在包膜上,N端是一段富含甘氨酸的疏水多肽,被稱為融合多肽或融合功能區(qū)。gp41與gp120解離后,暴露出融合多肽,可插入靶細(xì)胞的膜中,造成病毒包膜與細(xì)胞膜融合,病毒核衣殼穿入宿主細(xì)胞(圖11-5)。

脫殼  核衣殼進入細(xì)胞質(zhì)內(nèi),在酶作用下脫殼,釋放出HIV核心內(nèi)容物,包括各種酶和完整的病毒RNA。

生物合成  HIV在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制需要病毒RNA的DNA拷貝與宿主細(xì)胞染色體整合形成前病毒DNA,大致可分為以下幾個階段:

1.ssRNA轉(zhuǎn)變?yōu)閐sDNA  以病毒RNA為模板,藉宿主細(xì)胞的tRNA作引物,在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下產(chǎn)生互補的負(fù)鏈DNA,構(gòu)成RNA∶DNA雜交體。雜交體中的親代RNA鏈在逆轉(zhuǎn)錄酶的核糖核酸酶H活性的作用下降解去除。再經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄酶的催化,以負(fù)鏈DNA為模板,產(chǎn)生正鏈DNA,組成雙鏈DNA。此時基因組的兩端形成LTR序列。

2.整合 大致可分為三個步驟,即:

(1)3'加工(3'process)。整合酶在細(xì)胞質(zhì)中與病毒的線狀雙鏈DNA結(jié)合,形成一個穩(wěn)定的核蛋白復(fù)合物,在3'末端各切除2個堿基,露出高度保守的CA-OH-3'端。

(2)鏈轉(zhuǎn)移(strand transfer)反應(yīng)。病毒核蛋白復(fù)合物轉(zhuǎn)運到細(xì)胞核中,整合酶在宿主細(xì)胞染色體DNA雙鏈上切開一個5bp的交錯切口,將HIVDNA的3'端與細(xì)胞DNA的5'端共價連接,形成整合中間體。

(3)宿主細(xì)胞的酶修補病毒DNA與宿主DNA之間的裂隙,成為整合體。HIVDNA的整合是隨機進行的,可以整合入細(xì)胞染色體的任何位置。整合的HIV雙股DNA即前病毒(provirus)在宿主細(xì)胞核內(nèi)呈潛伏狀態(tài),隨細(xì)胞分裂而進入子代細(xì)胞。在一定的條件下,隱伏的前病毒被激活,進入病毒復(fù)制周期。

3.病毒蛋白和RNA的合成  當(dāng)有誘發(fā)作用的宿主轉(zhuǎn)錄因子和病毒LTR序列結(jié)合后,可刺激前病毒中的基因進行復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和表達(dá)(圖11-2)。當(dāng)前病毒活化而進行自身轉(zhuǎn)錄時,LTR有啟動和增強轉(zhuǎn)錄的作用。在宿主細(xì)胞的RNA多聚酶Ⅱ的作用下,病毒DNA轉(zhuǎn)錄形成RNA。一部分RNA經(jīng)拼接而成為mRNA,在細(xì)胞核糖體上轉(zhuǎn)譯成病毒的結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白;另一部分RNA經(jīng)加帽加尾則可作為病毒子代基因組RNA。

在生物合成過程中,逆轉(zhuǎn)錄酶、整合酶和蛋白水解酶起關(guān)鍵性作用,因此,可作為篩選抗HIV藥物的重要靶位。

裝配  有3種蛋白參與構(gòu)成新的病毒顆粒。一種是包膜蛋白,是由2或3個單位構(gòu)成的復(fù)合物,每個單位由一個外部的球形分子及一個穿膜蛋白分子組成;另二種是長度不一的前體蛋白,較長的來自pol,較短的來自gag。當(dāng)這些蛋白在細(xì)胞膜上集合時,則開始加工。Gag前體蛋白附著2條病毒RNA鏈進入新包裝的病毒顆粒內(nèi)。由蛋白水解酶將自身從長的Pol前體蛋白分子中切割出來,并進一步切割成為整合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶和核酸核酸酶。蛋白水解酶亦可將Gag前體蛋白切割成p17/18、p24/25以及p9、p6。最后,病毒結(jié)構(gòu)蛋白與病毒RNA在細(xì)胞膜上裝配成核衣殼,并由宿主細(xì)胞膜獲得包膜構(gòu)成完整的有感染性的子代病毒。

釋放  新的病毒顆粒以出芽方式釋放到細(xì)胞外,再去侵犯其他的靶細(xì)胞,進入新的復(fù)制周期。這一過程進展緩慢,不損害宿主細(xì)胞。如果病毒復(fù)制過程迅速發(fā)展,CD4T細(xì)胞則大量受損、溶解或破裂。如果不受抑制,HIV在一個受感染的個體內(nèi)每天大約可復(fù)制產(chǎn)生1010個新病毒顆粒,導(dǎo)致數(shù)百萬CD4T細(xì)胞被破壞。

四、變異與分型

HIV的一個最顯著的特征是具有高度的變異性,這是HIV在宿主強大免疫防御及抗病毒藥物作用下仍能得以生存的重要機制。

HIV主型(main genotype)  目前已知HIV有2個型:HIV-1、HIV-2。HIV-1是從歐洲和美洲分離毒株的總稱,是引起全球性艾滋病蔓延的主要毒株;HIV-2是從中非的妓女中分離獲得,僅在西非呈地區(qū)性流行。HIV-2與猴免疫缺陷病毒(simianimmunodeficiency virus,SIV)更為相似,而與HIV-1只有40%的同源性。

HIV亞型(subtype)  HIV變異率非常高,比DNA病毒高100萬倍,原因在于逆轉(zhuǎn)錄酶無3'外核酸酶的校正功能,在病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄為DNA時容易發(fā)生錯誤。一旦錯誤發(fā)生,病毒逆轉(zhuǎn)錄酶和宿主細(xì)胞的聚合酶都不能去除錯誤的堿基對,故逆轉(zhuǎn)錄病毒的變異是不可避免的。HIV病毒復(fù)制周期越多,突變株也就越多,大多為缺陷型或不能有效復(fù)制的病毒,因此,一個HIV感染者可能攜帶多種突變株。據(jù)測定,HIV感染者體內(nèi)每天至少產(chǎn)生108變異病毒,不同變異株之間的差異可達(dá)10%~15%。不過,突變發(fā)生是在免疫壓力下選擇的結(jié)果,有利于病毒逃避宿主的免疫反應(yīng)和產(chǎn)生耐藥性。

由于HIV-1基因高度變異,故在傳播流行過程中可產(chǎn)生許多具有相對獨立的基因序列特性的亞型,并在全球范圍內(nèi)形成一定的地區(qū)性分布。根據(jù)HIV基因組中變異最大、同時也是研究最多的包膜蛋白基因(env)核苷酸和氨基酸的同源性,目前已確定了由A~J、M、O等至少10多個亞型。各亞型之間的基因差異率是20%~35%,亞型內(nèi)是7%~20%,個體內(nèi)是0%~9%。而O亞型與A~H亞型間的差異率則高達(dá)50%以上。

我國已成為HIV亞型最多、最齊全的國家之一,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)A、B、C、D、E、F、M7個亞型和2個B亞型變種(即泰國B亞型及歐美B亞型),以B、C、E和A亞型流行為主,其中泰國B亞型占47.5%,C亞型34.3%。此外,在我國首次發(fā)現(xiàn)新型艾滋病毒—重組毒株,是在由云南向新疆傳播過程中逐漸取代父代和母代病毒。重組毒株傳播速度快、范圍廣、發(fā)病期短,超過世界上所有其他類型的艾滋病病毒。從各型病毒,特別是重組病毒流行蔓延的趨勢看,我國在控制艾滋病方面所面臨的任務(wù)緊迫、形勢極為嚴(yán)峻。

此外,根據(jù)HIV能否使T細(xì)胞在體外形成合胞體,可分為誘導(dǎo)合胞體(syncytiuminducing,SI)和不誘導(dǎo)合胞體(NSI)的病毒,前者主要利用CXCR4為輔助受體進入細(xì)胞,是T細(xì)胞嗜性病毒,偏向于感染原代CD4T細(xì)胞、CD4T細(xì)胞系,但不能感染原代單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞;后者主要利用CCR5為輔助受體,是巨噬細(xì)胞嗜性的病毒,偏向于感染原代單核-巨噬細(xì)胞和原代CD4T細(xì)胞,但不能感染轉(zhuǎn)化的CD4T細(xì)胞系。

HIV基因變異可能影響病毒的感染性和復(fù)制能力,進而影響它對宿主免疫功能的破壞程度,并造成體內(nèi)HIV準(zhǔn)種的存在,尤其是編碼包膜糖蛋白基因的變異,使發(fā)展有效的HIV疫苗遇到了極大的困難。

五、抵抗力

HIV抵抗力不強,對酸很敏感,當(dāng)pH為6,病毒滴度則大幅度下降;pH為3時,10min內(nèi)病毒滴度可下降4個對數(shù);pH為2時,HIV完全滅活。HIV耐堿,pH>9時,病毒的滴度仍下降不多。HIV對溫度較敏感。60℃ 30min可滅活6個對數(shù)病毒;在37℃病毒滅活率為1log/100min,在室溫(20~22℃)液體環(huán)境中病毒可存活7d以上。HIV在干燥情況下,在數(shù)小時內(nèi)病毒滴度可下降90%~99%。

HIV對消毒劑和去污粉等化學(xué)因素相當(dāng)敏感。70%乙醇、2%甲醛、0.1%次氯酸鈉等均可滅活病毒。

第二節(jié)  流行病學(xué)特征

一、傳染源與傳染途徑

傳染源  主要是病人和無癥狀帶毒者,尤以后者意義較大。艾滋病在一個地區(qū)的傳播流行一般都由高危人群(吸毒者、賣yin婦女、同性戀者)開始,然后傳播到一般人群,主要感染20~50歲年齡段人口。

傳播途徑 HIV感染者血液、精液、陰道分泌物、乳汁、唾液、腦脊液、骨髓、皮膚以及中樞神經(jīng)組織等標(biāo)本,均可分離到病毒。流行病學(xué)調(diào)查證明,血液、精液、陰道分泌液和乳汁能傳播HIV,主要傳播方式有:

1.性接觸傳播  這是最主要的傳播途徑。同性戀者、性亂者仍是高風(fēng)險人群。通過同性或異性間的性行為,HIV可以從男性傳給男性或女性,也可從女性傳給男性,但從女性傳給男性的概率約為男性傳給女性的1/10。艾滋病起初發(fā)生在同性戀人群中,在男性同性戀中,HIV陽性者的精液中有大量的病毒(每毫升精液可含106個病毒),而肛門粘膜的上皮細(xì)胞又為單層,較陰道粘膜易受損傷,病毒容易侵入,使接受被動肛門性交者的發(fā)病率高于插入肛門性交者。之后也發(fā)生在異性性交人群中,特別在妓女以及性濫交的人群中。目前,異性間的傳播已成為十分嚴(yán)重的問題。全球80%HIV感染者經(jīng)異性傳播,在非洲高達(dá)90%。同性傳播在一些美洲、歐洲國家和澳大利亞占很高比例。經(jīng)性途徑傳播將可能成為我國艾滋病傳播的主要方式。

性傳播疾病增加精液或陰道分泌物中受感染的白細(xì)胞數(shù)量,生殖器粘膜因開放性小傷口或糜爛而失去抗感染的天然屏障,從而加速HIV通過異性間性交傳播。與HIV感染者發(fā)生一次陰道性交,感染HIV的危險性為0.1%,肛門性交的危險性為1%。性傳播疾病的存在將使HIV感染發(fā)生率增加10倍。

HIV感染與毒株也有關(guān)系,在郎格漢斯細(xì)胞繁殖較好的E亞型病毒較B亞型病毒更容易經(jīng)女性陰道傳染。

2.血液傳播  通過輸血或血液制品、器官或骨髓移植以及人工受精等可傳播HIV。我國最早發(fā)現(xiàn)的4例HIV感染者,就是用了同一批Ⅷ因子后于1984年感染的。1985年,在法國曾有3000多名血友病患者由于使用了未經(jīng)篩檢的血液制品,到1997年其中1200多人感染上HIV。在非洲,供血者中HIV感染率高達(dá)5%~30%。盡管血液須經(jīng)ELISA法檢測HIV抗體,但仍不能完全排除感染的危險性,因為HIV感染與抗-HIV抗體出現(xiàn)之間存在窗口期(windowperiod)。

靜脈藥癮者共用污染的注射器及針頭也是重要的傳播途徑,傳染的危險性與注射器使用的次數(shù)和時間長短有關(guān)。我國某些地區(qū)在吸毒者中出現(xiàn)艾滋病的暴發(fā)流行,感染率可達(dá)60%以上,目前艾滋病感染在吸毒人群中仍以驚人的速度擴散。在醫(yī)療范圍內(nèi)經(jīng)血行傳播可發(fā)生于針頭刺傷的意外,僅200ul 新鮮血液就足以引起感染。

3.母嬰傳播  胎兒期和圍產(chǎn)期都可感染HIV。感染HIV-1的母親容易分娩未成熟的早產(chǎn)和低能兒,且在出生后四周內(nèi)即死亡。從陰道分娩的雙胞胎嬰兒中,第一胎HIV-1感染率為第二胎的2倍以上,剖腹產(chǎn)嬰兒的HIV-1感染率低于從陰道分娩出生的嬰兒。用PCR和血清學(xué)檢測(P24/25)均可在乳汁中發(fā)現(xiàn)HIV-1。因此,HIV-1母嬰傳播的途徑一般認(rèn)為是:宮內(nèi)感染、產(chǎn)道感染、乳汁感染。多數(shù)感染發(fā)生在孕期后3個月或產(chǎn)期,12%嬰兒可經(jīng)HIV感染母親的乳汁傳播。通常HIVRNA水平或病毒載量(viral load)高和CD4T細(xì)胞數(shù)低的母親容易將HIV-1傳給嬰兒。另外,母體的免疫狀態(tài)也可直接影響母嬰傳播,特別是宮內(nèi)感染取決于母體免疫功能的強弱。不經(jīng)過治療干預(yù)的母嬰傳播在歐洲約為15%,在非洲約為45%,美國為20%~30%。

目前,我國艾滋病流行的特點主要是:吸毒(靜脈)引起的遠(yuǎn)高于性傳播者,相差約10倍;高危人群中,性病患者陽性率低,暗娼陽性率低;性病發(fā)病率高,艾滋病發(fā)病率低;婦女在艾滋病流行中未起中心作用,使得母嬰傳播率極低;目前的預(yù)防對象仍以男性吸毒者為主,但要密切保護婦女,避免使其在流行中的中心作用。

對照顧艾滋病患者的醫(yī)務(wù)工作者進行多年觀察后,證明他們被感染的機會非常低。有文獻報告,外科醫(yī)生、護士及HIV實驗室工作者被HIV感染的例子,多是被HIV污染的針頭、器械或血液感染的。另外,對艾滋病感染者和艾滋病患者家屬的調(diào)查研究表明,偶然接觸唾液、淚液、汗液或呼吸道飛沫不會引起感染,一般的社交接觸,包括握手、共同進餐、禮節(jié)性接吻、游泳,以及昆蟲(蚊子等)叮咬是不會傳染HIV的。因此,對HIV既不能掉以輕心,也不必抱有恐懼心理。

二、流行概況

全球流行狀況 HIV感染呈世界性分布。目前,全球已有199個國家和地區(qū)報告發(fā)現(xiàn)AIDS或HIV感染者。至2000年7月,全球HIV的感染者已達(dá)5310萬(包括艾滋病人),AIDS死亡人數(shù)達(dá)1880萬。2000年新增感染人數(shù)530萬(其中年齡<15歲者有60萬),AIDS患者230萬,約300萬人死亡。HIV/AIDS流行正以1.6萬人/天的速度迅速發(fā)展。

全球流行趨勢已由西方的同性戀群體移向非洲和亞洲廣大發(fā)展中國家的貧困人口和最得不到人權(quán)尊重的群體。目前,非洲是艾滋病流行的重災(zāi)區(qū),全世界HIV感染人數(shù)中3 000多萬在非洲,已有16個國家的成人HIV感染率超過10%,有些地區(qū)高達(dá)20%~50%。亞洲近年感染人數(shù)也呈直線上升趨勢,迄今HIV感染者已達(dá)500萬,并以倍數(shù)逐年遞增。例如,印度在短短幾年內(nèi)發(fā)展成為世界上HIV感染人數(shù)最多的國家,高達(dá)400多萬?傮w看來,全球艾滋病重災(zāi)區(qū)中心正從非洲轉(zhuǎn)向亞洲。如果目前的流行趨勢持續(xù)下去的話,那么,在未來的20年南亞和東南亞地區(qū)、南美洲以及前蘇聯(lián)地區(qū)將要承受沉重的負(fù)擔(dān)。

我國流行狀況  1985年我國發(fā)現(xiàn)第一例艾滋病患者。艾滋病發(fā)展蔓延分為三個階段:①傳入期(1985~1988年):當(dāng)時只有7個省份報告發(fā)現(xiàn)HIV感染者,絕大多數(shù)為來華的外國人或海外華人;②擴散期(1989~1994年):截止1994年,我國共篩選4202 104人,HIV抗體陽性者1 774例(包括艾滋病人65例),其中以吸毒者最多(1 132例,其中34例為艾滋病人),占全部抗體陽性者的63.8%;其次是回國人員(151例,其中艾滋病人7例);③快速增長期(1995年~):從1995年起進入快速增長期,HIV感染人數(shù)以每年30%的速度遞增。1995年當(dāng)年發(fā)現(xiàn)的感染例數(shù)幾乎達(dá)到前10年的總和,流行區(qū)域也迅速擴大。1999年9月底,HIV感染者達(dá)15088例,而實際感染人數(shù)估計超過50萬。2000年9月底,全國已有31個省、自治區(qū)、直轄市報告HIV感染者20 711例,AIDS患者741例,而實際感染人數(shù)估計超過60萬,亦有專家估計超過100萬,尤為擔(dān)憂的是,HIV感染者中大多數(shù)是青壯年。由于艾滋病病毒感染人數(shù)逐年快速增長,艾滋病加速流行形勢十分嚴(yán)峻,因此,如果不能有效控制這種增長勢頭,21世紀(jì)我國將有可能成為世界上HIV感染人數(shù)最多的國家之一。

目前,艾滋病病毒已從邊疆、沿海地區(qū)迅速蔓延到內(nèi)地,從大、中城市傳播到農(nóng)村,業(yè)已遍及全國31個省、自治區(qū)和直轄市,地理分布以云南最多,其次為新疆、河南、四川、廣東和廣西。HIV感染者已經(jīng)從吸毒者等高危人群擴展到社會各個階層,從事各種職業(yè),絕大多數(shù)人并不知道自己已感染上HIV。我國HIV-1的主要來源是:①由泰國和印度經(jīng)緬甸傳入我國云南南方邊境;②由泰國傳至廣東、福建等;③由非洲傳入。我國輸出非洲的勞工較多,少數(shù)經(jīng)性接觸感染HIV后回國;④其它來源傳至各大城市,如上海、北京等。

第三節(jié)  致病性與免疫性

一、致病性

(一)HIV感染周期

原發(fā)感染  HIV主要通過含感染細(xì)胞的體液(常為血液、精液、陰道分泌物)而傳播。最早可能在生殖道或直腸組織巨噬細(xì)胞和粘膜下層淋巴細(xì)胞中增殖,然后轉(zhuǎn)移到淋巴結(jié)中,侵入CD4T細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制。感染后第2~4周,50%感染者可能出現(xiàn)類似單核細(xì)胞增多樣癥狀,即為HIV原發(fā)感染急性期。此時,感染者血中HIV濃度迅速升高,血清中可出現(xiàn)HIV抗原(高病毒血癥),HIV可播散到其它淋巴組織。之后,由于CD8細(xì)胞毒T細(xì)胞的活化,殺傷HIV感染的靶細(xì)胞,導(dǎo)致血液中的CD4T細(xì)胞數(shù)量急劇下降(圖11-6)。

圖11-6  未經(jīng)治療患者外周血中HIV抗原、抗體水平及CD4細(xì)胞數(shù)量的動態(tài)變化

病毒潛伏和慢性感染  由于抗體和細(xì)胞免疫的出現(xiàn),病毒血癥和癥狀大約1個月左右消失,機體進入無癥狀潛伏期。此時,免疫系統(tǒng)獲得了對病毒的控制,外周血中CD4T細(xì)胞數(shù)量回升。盡管淋巴結(jié)中有大量受感染的CD4T細(xì)胞,但HIV僅僅在極少數(shù)外周血T細(xì)胞中復(fù)制。故血中HIV抗原的含量很低或檢測不到。大約經(jīng)過6個月,病毒復(fù)制速率達(dá)到最低,血液中病毒載量(Viralloading)或HIV RNA水平急劇下降(圖11-6)。

過去認(rèn)為HIV感染后出現(xiàn)潛伏期與病毒處于靜止?fàn)顟B(tài)有關(guān)。但隨著病毒RNA拷貝的檢測方法敏感性的提高,發(fā)現(xiàn)即使在潛伏期宿主每天仍產(chǎn)生大量病毒,破壞許多CD4T細(xì)胞。只是機體同時也能產(chǎn)生超乎異常數(shù)量的CD4T細(xì)胞,以維持相對穩(wěn)定的CD4細(xì)胞水平,可對其他疾病保持防御性應(yīng)答。

HIV引起的潛伏或慢性持續(xù)性感染與其能逃避宿主免疫系統(tǒng)的防御作用有關(guān),例如,①HIV直接損傷CD4T細(xì)胞,影響CTL活性的激活;②病毒基因組與細(xì)胞染色體整合,長期處于潛伏狀態(tài),細(xì)胞不表達(dá)或僅表達(dá)少量病毒結(jié)構(gòu)蛋白而形成“無抗原”狀態(tài),不被免疫系統(tǒng)所識別;③病毒包膜糖蛋白基因的高度變異性導(dǎo)致不斷出現(xiàn)新抗原,使原有的中和抗體失去作用。同時,病毒抗原突變后,肽段的方向性或暴露給TCR的氨基酸殘基發(fā)生改變,從而影響抗原與MHC或TCR的結(jié)合,逃避CTL的攻擊;④受感染的單核-巨噬細(xì)胞是病毒長期的儲存細(xì)胞,其結(jié)果使機體免疫系統(tǒng)處于一種相對無能狀態(tài);⑤HIVTat、Vpr或Nef能引起感染細(xì)胞表面MHCⅠ類分子表達(dá)下調(diào),從而使HIV感染細(xì)胞不被CTL識別和破壞。可見,機體一經(jīng)感染便終身攜帶病毒。

病毒激活  隨著感染時間的延長,機體免疫功能漸趨削弱,當(dāng)機體受到各種因素(如病毒、細(xì)菌或真菌感染、有絲分裂原、同種細(xì)胞抗原、細(xì)胞因子等)的激發(fā),潛伏感染的病毒又重新開始大量復(fù)制,并造成免疫系統(tǒng)的進行性損傷,血液中CD4T細(xì)胞濃度急劇下降,病毒載量大量增加,進而發(fā)展到持續(xù)性全身性淋巴結(jié)腫大、艾滋病相關(guān)綜合征,最后當(dāng)每微升血液中CD4T細(xì)胞數(shù)低于200時(正常人為12000/mm3),就發(fā)展成為艾滋。▓D11-6)。

(二)致病機制

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,艾滋病的發(fā)生是免疫性發(fā)病機制,主要包括:

HIV損害CD4T淋巴細(xì)胞 HIV感染和致病主要是CD4T細(xì)胞數(shù)量顯著減少和功能嚴(yán)重受損。在感染的早期,HIV主要破壞記憶性T細(xì)胞;在感染晚期,T淋巴母細(xì)胞分化成Th1和Th2的調(diào)節(jié)失控,Th1細(xì)胞大大減少,CD4T細(xì)胞急劇下降而CD8T細(xì)胞相對增多,導(dǎo)致免疫調(diào)節(jié)功能紊亂,最終引起嚴(yán)重的細(xì)胞免疫功能缺陷。

HIV損傷CD4細(xì)胞的機制尚未完全闡明,可能通過以下方式起作用:

(1)HIV病毒在細(xì)胞內(nèi)大量繁殖,其產(chǎn)生的包膜糖蛋白插入細(xì)胞膜或病毒出芽釋放,導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性增加。

(2)HIV增殖時產(chǎn)生大量未整合的病毒cDNA以及無功能的病毒mRNA,干擾細(xì)胞的正常代謝功能而使細(xì)胞死亡。

(3)受感染的CD4細(xì)胞膜上的包膜糖蛋白gp120與未受感染細(xì)胞表面CD4分子結(jié)合,介導(dǎo)細(xì)胞融合。1個受感染細(xì)胞可與多達(dá)500個未受感染的CD4細(xì)胞融合。

(4)受感染細(xì)胞膜上表達(dá)的HIV包膜糖蛋白抗原,或暴露的自身抗原,能被特異性CTL細(xì)胞所識別,或與特異性抗體結(jié)合后,通過ADCC作用而破壞細(xì)胞。

(5)HIV gp120與正常的CD4細(xì)胞上的受體結(jié)合,使該細(xì)胞被免疫系統(tǒng)誤認(rèn)為是病毒感染細(xì)胞而遭殺滅。

(6)gp120和Tat蛋白可能誘導(dǎo)未受感染的CD4細(xì)胞發(fā)生凋亡。

HIV除能造成大量CD4T細(xì)胞死亡外,還能導(dǎo)致CD4T細(xì)胞功能下降,可能途徑有:①HIVgp120能與Th細(xì)胞受體結(jié)合,使CD4受體被封閉,進而影響其免疫輔助功能;②gp120 可刺激機體產(chǎn)生抗gp120 CD4結(jié)合部位的抗獨特型抗體,此抗體是抗CD4受體的抗自身抗體,可阻斷Th細(xì)胞的功能;③HIV可能產(chǎn)生超抗原,使特定T細(xì)胞亞群缺失,造成免疫防御系統(tǒng)出現(xiàn)一些漏洞,使機體對某些致病微生物處于無反應(yīng)狀態(tài)。

HIV影響其他免疫細(xì)胞功能  HIV不侵犯B淋巴細(xì)胞,但可多克隆性激活B細(xì)胞,使其功能出現(xiàn)異常,主要表現(xiàn)為,在病程早期,血清中免疫球蛋白的水平往往增高,即高免疫球蛋白血癥,循環(huán)免疫復(fù)合物和自身抗體含量亦增高。隨著疾病的進展,IL-4、IL-5合成減少,B淋巴細(xì)胞不能被激活分化為產(chǎn)生抗體的漿細(xì)胞,故而針對抗原(或疫苗)的抗體應(yīng)答能力下降。

單核-巨噬細(xì)胞為病毒攻擊的首批細(xì)胞,以早期感染為主的病毒株常稱為“嗜巨噬細(xì)胞性”。CD4T細(xì)胞在感染HIV數(shù)天內(nèi)死亡,而感染的巨噬細(xì)胞可持續(xù)存活數(shù)月,因而巨噬細(xì)胞可能作為HIV潛藏和復(fù)制的場所,特別是在感染的早期,以逃避免疫系統(tǒng)的清除作用。在AIDS晚期,某些組織中的巨噬細(xì)胞成為患者血中高水平病毒載量的主要來源。HIV在單核-巨噬細(xì)胞內(nèi)持續(xù)存在,可部分地解釋HIV特異性免疫應(yīng)答為什么不能完全清除體內(nèi)的病毒。另外,單核-巨噬細(xì)胞能通過血-腦脊液屏障,將HIV帶入中樞神經(jīng)系統(tǒng),引起腦部病變。

HIV gp120與CD4分子結(jié)合后,可干擾CD4T細(xì)胞與抗原提呈細(xì)胞(單核-巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等)的相互作用,導(dǎo)致后者免疫功能失調(diào),表現(xiàn)為IL-12、MHCⅡ類分子和CD80/86的下調(diào),IL-10表達(dá)上調(diào),使受HIV感染的CD4T細(xì)胞不受免疫攻擊,有利于HIV在其中存在和復(fù)制。

除主要表達(dá)CD4分子的Th淋巴細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞外,皮膚的Langerhans細(xì)胞、淋巴結(jié)的濾泡樹突狀細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,以及神經(jīng)元細(xì)胞等亦表達(dá)少量CD4受體。因此HIV也侵入這些細(xì)胞,常常造成病人中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肺、腸及其他器官感染。有證據(jù)表明,HIV可感染并損傷干細(xì)胞,誘發(fā)各類血細(xì)胞減少癥。

(三)所致疾病

HIV所致AIDS的顯著特點是免疫功能缺陷,在此基礎(chǔ)上發(fā)生各種機會性感染及淋巴系統(tǒng)的腫瘤,這是認(rèn)識和把握本病的關(guān)鍵。

臨床表現(xiàn)  AIDS可累及人體各組織器官的全身疾病,臨床表現(xiàn)十分復(fù)雜。根據(jù)國際通用的分期方法,可將HIV感染至發(fā)展為典型艾滋病分為四個時期,即急性感染期、早期(無癥狀病毒攜帶期或潛伏期)、中期(艾滋病前期)、晚期(典型艾滋病期)。

1.急性感染期  為期約1個月。新近感染者中約90%無臨床癥狀,往往在檢測血清抗-HIV抗體時才發(fā)現(xiàn)。一般認(rèn)為,經(jīng)輸血感染者的血清抗體轉(zhuǎn)陽時間為2~8周;經(jīng)性接觸感染,血清抗體轉(zhuǎn)陽時間為2~3個月,有的達(dá)16個月或更久。部分病人早期出現(xiàn)類似傳染性單核細(xì)胞增多樣癥狀,如發(fā)熱、盜汗、淋巴結(jié)腫大、皮膚斑丘疹、肌肉痛、頭痛和粘膜潰瘍等自限性癥狀,一般1~3周自愈,常被忽略。血常規(guī)白細(xì)胞總數(shù)正常,CD4/CD8比值正常。

2.無癥狀病毒攜帶期(asymptomatic carrier,AC)  所有病人急性感染后均經(jīng)歷無癥狀期,血清抗體(包膜和核心抗體)持續(xù)性強陽性。經(jīng)輸血制品而感染的的急性病人的潛伏m.zxtf.net.cn/yishi/期最短。其它途徑感染的可超過5年,最長者達(dá)14年。成人平均為1~8年,嬰幼兒1年左右。此期感染者為健康無癥狀的HIV攜帶者,成為重要的傳染源。

3.艾滋病前期(pre-AIDS)  又稱艾滋病相關(guān)綜合征期(AIDS related complex,ARC),位于潛伏期之后,大約持續(xù)0.5~1年。病人出現(xiàn)明顯與艾滋病相關(guān)的癥狀和體征,血清病毒載量越來越高。50%感染者持續(xù)低熱(38℃左右)或呈周期性,長達(dá)數(shù)月。發(fā)熱時伴有疲倦無力、全身不適、肌肉疼痛、盜汗、口腔假絲酵母菌病。約1/3病人體重減輕達(dá)10%,有的持久腹瀉,有的精神抑郁或焦慮,有的精神錯亂或神經(jīng)感覺障礙。最常見的體征是淺表淋巴結(jié)腫大,無觸痛,持續(xù)時間長,直至典型艾滋病期才縮小,常伴有條件致病菌感染。

4.艾滋病期  具有三個基本特征:①嚴(yán)重的細(xì)胞免疫缺陷,尤其CD4T細(xì)胞嚴(yán)重缺損;②發(fā)生各種致死性機會性感染,特別是卡氏肺孢菌感染,它是AIDS病人死亡的最重要原因;③發(fā)生各種惡性腫瘤,尤其是Kaposi肉瘤。進入此期的病人往往是HIV的侵犯和機會性感染及腫瘤相繼或同時發(fā)生。如不治療,一般AIDS患者1~2年內(nèi)死亡。

AIDS患者臨床表現(xiàn)為長期發(fā)熱、乏力、食欲缺乏、不可抗拒的體重下降、并伴有慢性腹瀉、呼吸短促、舌上出現(xiàn)白斑(口腔假絲酵母菌病和毛樣白斑)和淋巴腺腫。因免疫功能嚴(yán)重缺損,AIDS患者的抗感染能力顯著下降,一些對正常機體無明顯致病作用的條件致病性微生物,包括病毒(如巨細(xì)胞病毒)、細(xì)菌(如結(jié)核分枝桿菌、鳥-胞內(nèi)分枝桿菌)、真菌(如白假絲酵母菌、卡氏肺孢菌、毛霉、新生隱球菌)和原蟲等,常可造成艾滋病患者的致死性感染,尤其是鳥-胞內(nèi)分枝桿菌已成為AIDS病人最常見的條件致病菌(表11-2)。病變部位遍及全身各組織器官,尤以腦、肺、骨髓、腸道、淋巴結(jié)、皮膚、口腔常見,病變特點多為非特異性炎癥。

部分病人可并發(fā)Kaposi肉瘤和惡性淋巴瘤,以及白血病、口腔癌、肺癌肝癌等。腫瘤多分化程度低、生長迅速、易于擴散,病人最終因腫瘤廣泛生長,損傷組織器官功能和過度消耗、衰竭而死亡。在同性戀的AIDS患者中,腫瘤的發(fā)生率為40%,其中90%是Kaposi肉瘤,10%是惡性淋巴瘤。Kaposi肉瘤是一種血管瘤,來源于表皮層、粘膜、淋巴結(jié)和內(nèi)臟的內(nèi)皮細(xì)胞。

在AIDS最晚期,約1/2病人出現(xiàn)不同程度的神經(jīng)異常,包括HIV腦病、脊髓病變、周圍神經(jīng)炎和嚴(yán)重的AIDS癡呆綜合征,原因是一些HIV毒株通過感染的單核-巨噬細(xì)胞侵入腦,對神經(jīng)細(xì)胞有親嗜性,最易侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞。

表11-2  AIDS患者常見并發(fā)征及其主要病原體

所致疾病

常見病原體

間質(zhì)性肺炎

卡氏肺孢菌(P.carinii)、EB病毒、巨細(xì)胞病毒

腸炎

假絲酵母菌性食管炎

腦膜炎

皰疹

全身性感染

桿狀血管瘤和肝紫癜

Kaposi肉瘤

皮膚癌

隱孢子菌(Crytosporidium)、

白假絲酵母菌、EB病毒

新生隱球菌(C.neoformans)、鼠弓形體(T.gondii)、JC病毒

單純皰疹病毒、水痘-帶狀皰疹病毒

結(jié)核分枝桿菌、鳥-胞內(nèi)分枝桿菌、巨細(xì)胞病毒、新生隱球菌

巨細(xì)胞病毒、巴爾通體(Bartonella)

人皰疹病毒8型、巨細(xì)胞病毒

人乳頭瘤病毒

成人HIV感染和AIDS的各個重要階段  艾滋病病人主要根據(jù)血中CD4淋巴細(xì)胞數(shù)量遞減情況和HIV載量增加情況來判斷病情的輕重。CD4細(xì)胞數(shù)量越低,病毒載量越高,病情越嚴(yán)重,條件致病菌感染和惡性腫瘤的發(fā)生越頻繁。一般規(guī)律是:

CD4>500/mm3:淋巴結(jié)腫大、復(fù)發(fā)性陰道白假絲酵母菌病。

CD4 200~499/mm3:肺炎鏈球菌性肺炎、肺結(jié)核、帶狀皰疹、鵝口瘡、宮頸表皮發(fā)育不全、貧血、Kaposi肉瘤、非霍奇金淋巴瘤。

CD4 100~200/mm3:卡氏肺孢菌性肺炎、艾滋病癡呆復(fù)合征、消瘦。

CD4 50~100/mm3:弓形體病、隱球菌病

CD4 <50/mm3:巨細(xì)胞病毒性視網(wǎng)膜炎、鳥-胞內(nèi)分枝桿菌復(fù)合征、隱孢子蟲病、進行性多灶性腦白質(zhì)病和原發(fā)性中樞神經(jīng)淋巴瘤。

二、免疫性

  體液免疫  在HIV感染過程中,宿主對HIV的體液免疫和細(xì)胞免疫應(yīng)答本質(zhì)尚不完全清楚。多數(shù)研究表明,在HIV-1感染早期,隨著血漿病毒載量達(dá)到峰值后開始下降時,宿主才產(chǎn)生高滴度的抗HIV多種蛋白的抗體(圖11-6),臨床上稱之為抗體轉(zhuǎn)陽期(seroconvertion)。如果抗HIV-1表面抗原gp120、核心抗原p24均不被檢出的時期,稱為窗口期,一般在急性臨床癥狀產(chǎn)生后2~6周。而中和自身感染病毒的抗體則在急性臨床癥狀出現(xiàn)后3個月以上才能被檢出,稱之為中和抗體產(chǎn)生的滯后現(xiàn)象,原因可能與病毒持

續(xù)性感染有關(guān)。

中和抗體(如抗gp120、gp41抗體)具有一定的保護作用,可能通過與病毒抗原結(jié)合而阻斷HIV與靶細(xì)胞的吸附和融合過程,或阻止病毒的擴散。研究發(fā)現(xiàn),在長期不發(fā)病的HIV-1感染者(longterm non-progressor,LTNP)體內(nèi),中和抗體滴度很高,可廣泛中和HIV-1實驗株(T cell line adapted,TCLA)、原發(fā)株(primaryisolate)和自身感染病毒,且長時間維持高水平,而外周血和淋巴組織中的HIV-1 RNA拷貝數(shù)則一直處于較低水平,提示中和抗體可降低血清中的病毒抗原量,但仍不能清除體內(nèi)的病毒。

而進展型感染者(progressor)體內(nèi)的中和抗體一般僅能中和一些長期體外傳代的HIV-1實驗株,而不能中和HIV-1的原發(fā)株和自身感染病毒,表明病毒發(fā)生變異后,中和抗體失去對自身感染病毒的中和作用。事實上,HIV-1的TCLA株與多數(shù)體內(nèi)實際感染的病毒株在表型上存在差異。另外,HIV感染者體內(nèi)亦可能存在干擾抗體,能與病毒顆;蚴芨腥炯(xì)胞結(jié)合,從而阻斷中和抗體的作用。

在感染早期產(chǎn)生的非中和抗體,特別是IgM,能夠介導(dǎo)細(xì)胞毒反應(yīng),與病毒載量的早期下降密切相關(guān)。不少研究顯示,與抗Env抗體相比,抗Gag抗體反應(yīng)與HIV-1感染的發(fā)展關(guān)系更大,Gag抗體缺失的感染者其發(fā)病惡化較快。

細(xì)胞免疫  目前認(rèn)為,機體抗HIV主要通過CTL所誘發(fā)的細(xì)胞免疫應(yīng)答,尤其是在感染初期,中和抗體尚未產(chǎn)生。CTL通過TCR與受感染細(xì)胞膜上表達(dá)的、結(jié)合了病毒抗原肽的MHCⅠ類分子相互作用,啟動TCR結(jié)合的信號傳遞級聯(lián)反應(yīng),使CTL中的蛋白酶、穿孔素和顆粒酶等釋放,促使受HIV感染的靶細(xì)胞溶解。CTL還可通過其FasL與受感染細(xì)胞上的Fas結(jié)合,誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡,同時滅活HIV。此外,CTL可分泌一些細(xì)胞因子如IFN-γ,抑制病毒復(fù)制,亦能釋放巨噬細(xì)胞炎性蛋白(MIP-1α,β)與輔助受體CCR5結(jié)合,阻止HIV侵入單核-巨噬細(xì)胞。因此,特異性細(xì)胞免疫應(yīng)答,特別是CTL對HIV感染細(xì)胞的殺傷以及阻止病毒經(jīng)細(xì)胞接觸而擴散的過程中起著重要作用,但CTL也不能徹底清除有HIV潛伏感染的細(xì)胞。

通過對HIV感染者的長期觀察發(fā)現(xiàn),無癥狀HIV帶毒者的Th1型免疫應(yīng)答增強。當(dāng)病程進入有癥狀階段時,主要表現(xiàn)為Th2型免疫反應(yīng)?梢,Th1型為主的反應(yīng)對宿主是有保護作用的。

第四節(jié)  微生物學(xué)檢查法

目前AIDS的診斷標(biāo)準(zhǔn)是:CD4細(xì)胞<200/ mm3 的任何HIV感染者,都可以確診(不管是否發(fā)生特異性機會感染、惡性腫瘤,亦不必考慮病毒載量)。HIV感染的診斷最主要依據(jù)血檢指標(biāo),包括HIV抗體、病毒載量和CD4細(xì)胞數(shù)量。微生物學(xué)檢查法有二大類:一類是測定抗體;另一類是檢測病毒及其組分。常用的標(biāo)本有血清、血漿、唾液以及尿液。

抗體檢測  抗體可分為IgM和IgG抗體,前者可在HIV感染后2周出現(xiàn),持續(xù)12~41周消退,亦可推延至18個月才出現(xiàn)。當(dāng)檢出HIV抗體時,即可認(rèn)為有病毒存在。采用血清學(xué)方法檢測HIV抗體,為本病主要實驗室檢測手段。

1.酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA) 敏感性可達(dá)95%以上,但特異性不高,是目前最常用的初篩方法。為減少假陽性檢出率,建議作2次ELISA檢測,如果均為陽性,再作免疫印跡試驗予以確證。

2.免疫印跡試驗(WB) 敏感性與特異性均高,主要用于HIV初篩陽性結(jié)果的確診試驗,是最常用的確證方法(金標(biāo)準(zhǔn))。陽性結(jié)果至少要檢測到2種HIV抗體,其一為包膜蛋白(gp41、gp120或gp160)的抗體,另一為Gap蛋白或Pol蛋白的抗體。

3.間接免疫熒光法(IIF) 較其他方法可更早地檢出IgM及IgG抗體,快速且費用較低,但有假陽性。該法還可用于鑒別HIV-1型及HIV-2型感染。

4.乳膠凝集試驗  敏感性和特異性均較好,操作簡便,可作為初篩試驗。

5.放射免疫沉淀法(RIA) 可檢出HIV中的各種基因產(chǎn)物,是最敏感和特異的確診試驗。

抗原檢測  HIV感染后P24/25抗原是首先被檢測出的病毒標(biāo)志,常用ELISA法檢測血清中的P24/25抗原,用于確診急性感染者。潛伏期P24/25為陰性,到出現(xiàn)典型的艾滋病癥狀時,P24/25可再度升高。在新生兒血清中檢出該抗原,可證明新生兒感染。艾滋病腦病患者腦脊液中亦可檢出該抗原。

基因檢測  已建立PT-PCR、等溫擴增、多探針分支信號放大和Amplicor HIV monitor等方法,其中后二者可被用于HIV RNA的測定。目前,PCR法敏感性極高,可檢出極微量的病毒基因,但易因污染產(chǎn)生假陽性,故一般不用于常規(guī)檢查,僅適用于下列情況:①了解HIV陽性母親所生新生兒的感染狀況;②HIV變異株分型及HIV感染的法醫(yī)鑒定,即通過包膜基因區(qū)的序列分析進行鑒定;③對逆轉(zhuǎn)錄酶或蛋白酶基因組片段進行序列分析,對耐藥株及治療效果進行監(jiān)測。

病毒分離培養(yǎng)  用正常人外周血分離單個核細(xì)胞加入植物血凝素等促有絲分裂原,與被檢的外周血單個核細(xì)胞共培養(yǎng),如能逐漸出現(xiàn)細(xì)胞病變,尤其是見到多核巨細(xì)胞,表明有病毒增殖。此外,還可采用傳代的T細(xì)胞系分離HIV 。病毒培養(yǎng)是診斷艾滋病的重要依據(jù),但是,由于病毒分離及培養(yǎng)技術(shù)復(fù)雜,目前僅用于實驗研究。

第五節(jié)  防治原則

艾滋病是一個嚴(yán)重威脅人類的全球性問題,所有國家的政府和人民都必須緊急行動起來,加強人權(quán)保護,防止HIV的感染,給感染者良好的照顧,減少發(fā)病和死亡。自1990年以來,WHO將每年12月1日定為世界艾滋病日,每年提出一個預(yù)防艾滋病的中心問題,有力地推動了全球艾滋病的預(yù)防工作。各國在WHO預(yù)防艾滋病規(guī)劃的基礎(chǔ)上,應(yīng)制訂本國的防治計劃并確定本國的主要措施。

一、一般預(yù)防措施

由于尚無有效的疫苗,預(yù)防HIV感染寄希望于公共衛(wèi)生措施。在我國重點是建立全國性HIV感染和AIDS的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),加強國境檢疫,對高危人群進行篩檢和控制吸毒傳播,制訂法規(guī),控制艾滋病的流行蔓延。

對病人和感染者的管理  對高危人群進行篩檢,對象主要包括靜脈吸毒者、注射進口血液制品者,在艾滋病流行區(qū)逗留并有性接觸史者,入境的外國人等。對艾滋病按乙類傳染病報告,要求發(fā)現(xiàn)病人或HIV感染者后,12h內(nèi)向當(dāng)?shù)匦l(wèi)生行政部門報告。對病人應(yīng)采用隔離措施,送指定醫(yī)院治療。應(yīng)將HIV感染者的病情告知本人,如本人同意,可通知其配偶,并采取相應(yīng)的社會保護措施。醫(yī)務(wù)人員有責(zé)任為HIV感染者保密。

對傳播途徑的預(yù)防措施  艾滋病可通過性接觸傳播、血液傳播、垂直傳播和醫(yī)源性傳播。鑒于吸毒和賣yin嫖娼現(xiàn)象很難從根本上消滅,因此,應(yīng)最大限度在廣大公眾,特別是仍在賣yin的婦女中普及預(yù)防性病和艾滋病知識與技能,提供性病療治服務(wù),改變一切不良性行為,保持忠誠的性伙伴關(guān)系,提倡性接觸時采用避孕套,及時治療性病。對于吸毒引起的艾滋病問題,一方面嚴(yán)厲打擊販毒和開展預(yù)防吸毒宣傳,另一方面對吸毒成癮者提供清潔的注射器和美沙酮替代維持。推廣一次性注射器和針頭,嚴(yán)禁非法采血,對供血者進行嚴(yán)格篩選,HIV抗體陽性者不可作供血者,也不得提供精液/卵子、器官。目前,包括我國在內(nèi)的許多國家已明文規(guī)定血液應(yīng)經(jīng)過HIV檢測,可采用β-丙內(nèi)酯對血液滅菌,可滅活HIV和肝炎病毒。為防止垂直傳播,要求HIV感染者不要妊娠,因為妊娠可加速和加重病情,并可經(jīng)胎盤將病毒傳給胎兒,危害后代。已妊娠者應(yīng)終止妊娠或接受抗病毒治療。對感染者生下的嬰兒,則不應(yīng)母乳喂養(yǎng),以防止哺乳期感染。

防止接觸性傳播  HIV一般不經(jīng)日常生活接觸傳播,但在特殊情況下,如果破損處接觸了被HIV污染的用品,也可感染。因此,要求接觸過病人或感染者血液及其他體液、分泌物、排泄物的皮膚粘膜,應(yīng)立即作消毒處理。對剃須刀和其他理發(fā)工具,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行消毒后才可使用。如果家庭內(nèi)有艾滋病人或HIV感染者,則應(yīng)注意將病人送醫(yī)院隔離治療,對病人用過的所有物品均作消毒處理,應(yīng)采取生活隔離措施。

預(yù)防醫(yī)務(wù)人員感染  檢查艾滋病人時,應(yīng)防止刺傷出血。凡接觸病人或感染者血液、體液、污染物品時,應(yīng)穿隔離衣、戴口罩、戴手套,檢查后應(yīng)洗手、消毒。工作人員皮膚有破損時,接觸血液和其他液體的器材必須進行消毒處理。血液透析時要求采取一次性用具,工作人員不得接觸病人血液。

二、疫苗研制

疫苗研制策略  WHO關(guān)于HIV疫苗發(fā)展戰(zhàn)略包括研制三類疫苗:即預(yù)防性疫苗、治療性疫苗和圍產(chǎn)期疫苗。預(yù)防性疫苗用于HIV陰性者,目的是保護機體免受HIV感染。HIV侵入機體后,若不被迅速中和,則會感染CD4細(xì)胞,并與宿主細(xì)胞DNA整合呈潛伏感染狀態(tài)。一經(jīng)感染,機體免疫系統(tǒng)就難以清除體內(nèi)的HIV病毒。預(yù)防性疫苗的作用是在病毒侵入細(xì)胞前將HIV清除,所以是人群最需要的,也是重點發(fā)展的疫苗。治療性疫苗是用于HIV感染者的疫苗,目的是阻斷或延緩HIV感染發(fā)展成AIDS的速率,減少感染者體內(nèi)的病毒載量和傳染他人的機會。圍產(chǎn)期疫苗主要用于HIV陽性的孕婦,阻斷母嬰傳播,并可延緩孕婦或產(chǎn)婦由HIV感染發(fā)展成AIDS的進程。

疫苗種類  已研制出多種實驗性HIV疫苗,其中30多種在全球進行各階段人體實驗,例如,雙價B亞型HIV-1 gp120亞單位疫苗正在進行Ⅲ期臨床試驗,進入Ⅱ期臨床試驗的是初免—加強免疫法,進入Ⅰ期臨床試驗的是2種DNA疫苗。疫苗在未受HIV感染的志愿者中是安全有效的。但是,迄今仍缺乏理想的疫苗在人類推廣應(yīng)用。

1.滅活疫苗  HIV經(jīng)滅活后,能以最自然的形式向免疫系統(tǒng)呈示Env蛋白,刺激B細(xì)胞產(chǎn)生大量的效價較高的保護性抗體。但是,該類疫苗可能存在含有某些活病毒的風(fēng)險,因此,要求失活程序相當(dāng)嚴(yán)格,而過于嚴(yán)格滅活處理又可能使HIV表面蛋白發(fā)生改變,使疫苗的效力降低甚至無效。另外,滅活疫苗所含的完整的病毒RNA仍有重組激活的可能。因此,研究者已放棄HIV滅活疫苗的研制。

2.減毒活疫苗  該類疫苗可激發(fā)機體產(chǎn)生體液免疫、細(xì)胞免疫和粘膜免疫,但HIV具有很高的基因突變率,且其遺傳物質(zhì)可整合到宿主細(xì)胞DNA中持續(xù)終身復(fù)制,造成不可預(yù)知的后果。減毒活疫苗可能在野生病毒株感染時發(fā)生重組而被激活,亦可能誘發(fā)腫瘤,故存在潛在的危害性,目前僅用在動物模型考察疫苗的效果。

3.活載體疫苗(live vector-based vaccine)  將HIV抗原(如gp120)基因克隆到一種不致病的病毒載體(或卡介苗)中,借助重組病毒在宿主細(xì)胞中表達(dá)HIV蛋白,從而誘發(fā)體液免疫和細(xì)胞免疫應(yīng)答。較為理想的病毒載體有痘病毒、金絲痘病毒(canarypox)、腺病毒、桿病毒等,其中,金絲雀痘病毒為鳥類病毒,在人體細(xì)胞中沒有完整的復(fù)制周期,不能組裝成新的病毒顆粒,但可啟動蛋白質(zhì)的合成,誘發(fā)包括CTL在內(nèi)的免疫應(yīng)答。腺病毒可產(chǎn)生粘膜免疫,這對防止HIV感染非常重要,但誘導(dǎo)的抗體水平低。活載體疫苗目前正在進行Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗。

4.亞單位疫苗  這是HIV疫苗研究的重點,其中研究最多的是gp160、gp120和gp41,因為這些糖蛋白位于病毒顆粒表面,在吸附與穿入靶細(xì)胞中起重要作用?筛鶕(jù)包膜蛋白的結(jié)構(gòu)特點來設(shè)計和改造免疫原,以誘生有效的中和抗體。研究發(fā)現(xiàn),①用細(xì)胞培養(yǎng)的HIV包膜糖蛋白(gp120)制備的亞單位疫苗,僅對同株病毒有預(yù)防作用,價格昂貴,對CD4T淋巴細(xì)胞有傷害,目前僅試用于高危人群;②將gp120抗原決定簇基因在哺乳動物細(xì)胞中表達(dá)成功而制備的亞單位疫苗,經(jīng)黑猩猩免疫試驗,可產(chǎn)生中和抗體,對CD4T淋巴細(xì)胞無毒性作用;③在節(jié)肢動物細(xì)胞中表達(dá)gp160而制備的疫苗,經(jīng)猴子、猩猩、小鼠試驗證明,能誘生中和抗體,美國FDA已批準(zhǔn)試用于人體,獲得較好的效果,誘導(dǎo)的抗體可中和多株病毒的致病作用;④在大腸桿菌中表達(dá)的HIV疫苗,抗原性強,對CD4T淋巴細(xì)胞無損害,但只對同株病毒有預(yù)防作用。以上亞單位疫苗不能有效激活CTL細(xì)胞免疫應(yīng)答。

5.病毒樣顆粒疫苗  假病毒顆粒是一種與病毒顆粒十分相似的人造結(jié)構(gòu),它可將嵌在其上的Env蛋白呈示給免疫系統(tǒng),而且不含可能傳播HIV的基因,因此,該類疫苗比完整的滅活病毒安全,可激發(fā)機體對HIV的體液免疫。我國學(xué)者研制的假病毒顆粒疫苗經(jīng)動物實驗證實后,于2001年申請進入人體試驗階段,這是我國首次艾滋病疫苗人體試驗。

6.DNA疫苗  是指注入HIV-1的基因以模擬病毒感染,所表達(dá)的病毒蛋白以天然抗原的形式誘導(dǎo)較持久的細(xì)胞免疫和體液免疫。動物實驗表明,接種含有一個或多個HIV基因的DNA疫苗,可誘導(dǎo)CD8T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫應(yīng)答和針對各種相應(yīng)抗原的特異性體液免疫應(yīng)答。DNA疫苗Ⅰ期臨床試驗表明,DNA疫苗可誘導(dǎo)多種形式的免疫應(yīng)答,但這種免疫應(yīng)答不持續(xù)且具有明顯的個體差異。研究還發(fā)現(xiàn),在DNA疫苗免疫之初聯(lián)用亞單位疫苗,可促進體液免疫應(yīng)答提早出現(xiàn)。目前,DNA疫苗作為一種主要誘導(dǎo)病毒抗原特異性CTL應(yīng)答的免疫策略,對于HIV-1感染的防治具有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。

疫苗研制存在的問題  人類已具有制備病毒疫苗的經(jīng)驗與能力,并有成功利用病毒疫苗消滅、預(yù)防和控制一些病毒性傳染病的范例,但在研制抗HIV疫苗中卻遇到了前所未有的困難,主要原因是:

1.HIV的高變異率。HIV基因特別是編碼外膜蛋白的env基因的高度變異,造成體內(nèi)大量HIV準(zhǔn)種的存在,且同一亞型之間缺乏明顯的保護作用,使得HIV能逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)視,這是疫苗研制的主要障礙。因此,可采用混合型疫苗依次免疫。

2.HIV的基因具有整合功能,潛伏于宿主細(xì)胞內(nèi),受感染細(xì)胞在其表面不表達(dá)或僅表達(dá)少量HIV抗原,造成“無抗原”狀態(tài)。

3.HIV能通過多核巨細(xì)胞的形成而在細(xì)胞之間直接擴散,不需接觸血液,故抗體雖能中和游離病毒,但不能阻止HIV通過細(xì)胞-細(xì)胞間蔓延。

4.HIV可直接侵犯免疫系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng),相應(yīng)抗體的保護作用差。

5.缺乏容易獲得、價格低廉、如實產(chǎn)生人類AIDS的動物模型,在很大程度上限制了疫苗免疫效果的評價。

因此,除了考慮安全性之外,新一代HIV-1侯選疫苗的研制還必須兼顧以下幾點:特定區(qū)域流行的優(yōu)勢株;有多個抗原決定簇,并考慮人群MHC的多態(tài)性;能同時誘導(dǎo)體液免疫和細(xì)胞免疫,以清除病毒感染細(xì)胞;剔除有負(fù)面作用的位點;明確HIV-1的基本中和表位,證實中和抗體的保護作用;誘導(dǎo)機體產(chǎn)生粘膜免疫;如何延長疫苗保護期等。為了誘發(fā)體液免疫和細(xì)胞免疫,可采用初免—加強免疫法(primeboost)接種,即首先接種能激發(fā)細(xì)胞免疫的疫苗,如攜帶多個HIV抗原基因的金絲雀痘病毒,然后再接種亞單位疫苗如HIV gp120,刺激抗體的產(chǎn)生,以加強或促進免疫應(yīng)答。

三、治療原則

針對HIV/AIDS的治療,主要包括:①高效抗HIV治療;②宿主免疫重建;③治療機會性感染和惡性腫瘤。

(一) 抗HIV治療

研究表明,影響未經(jīng)治療患者預(yù)后的因素主要是:①病毒載量:任何階段的病毒水平都與病情發(fā)展有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)每ml血漿中HIV RNA拷貝數(shù)>30 000時,70%的患者在6年內(nèi)死亡。而HIV RNA拷貝數(shù)<500時,6年內(nèi)死去的人數(shù)所占比例不到1%;②CD4T細(xì)胞水平:當(dāng)每ml血漿中HIVRNA拷貝數(shù)>30 000時,如果血液中CD4細(xì)胞>500/mm3,則4年內(nèi)約50%患者死亡;若CD4細(xì)胞<200/mm3,則90%的患者將在4年內(nèi)死亡。因此,抗病毒是治療AIDS的關(guān)鍵,宜在病人免疫系統(tǒng)尚未引起不可逆損傷前即開始治療,使病毒載量在盡可能長的時間內(nèi)處于較低的水平,或使每微升血液中CD4細(xì)胞維持較高水平,對延長生命至關(guān)重要。

抗病毒藥物種類及作用機制  逆轉(zhuǎn)錄酶和蛋白酶已成為AIDS治療的理想靶位。目前,經(jīng)美國FDA批準(zhǔn)用于抗HIV 治療的藥物有三大類,即核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(nucleosidereverse transcriptase inhibitors,NRTIs)、非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(NNRTIs)和蛋白酶抑制劑(proteinaseinhibitors)(表11-3)。作用于其他部位的藥物,如抗整合酶、抗蛋白質(zhì)翻譯的藥物及有效抗結(jié)合藥尚處于研究階段(圖11-4)。

表11-3  抗HIV藥物的作用部位

病毒復(fù)制周期

作用機制

藥物舉例

吸附與穿入

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄、翻譯與裝配

抑制HIV與靶細(xì)胞受體結(jié)合

抑制逆轉(zhuǎn)錄酶,阻止前病毒cDNA形成

抑制蛋白酶,干擾病毒顆粒成熟與裝配

D4T、硫酸葡聚糖

核苷類抑制劑:ZDV、ddI、ddC、d4T、3TC。非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑:NVP、DLV、LOV

SQV、RTV、IDV、NFV

1.核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑  齊多夫定或疊氮胸苷(zidovudine,ZDV,原名AZT)是最早用于臨床和目前最常用的藥物,也是唯一被美國FDA批準(zhǔn)可單獨用于預(yù)防HIV-1母嬰傳播的藥物,在兒童中亦廣泛使用。AZT在體內(nèi)形成三磷酸化鹽,能競爭性抑制HIV逆轉(zhuǎn)錄酶,阻止其DNA鏈的延伸,從而有效地抑制HIV敏感株的復(fù)制,使血漿中的病毒RNA拷貝數(shù)迅速減少(圖11-7)。ZDV可于不同年齡(<3個月嬰兒除外)的各期病人,包括有中樞神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)的病人。用藥后,病人的CD4細(xì)胞回升,免疫功能改善,推遲機會性感染、神經(jīng)疾病及腫瘤的發(fā)生,卡氏肺孢菌肺炎的病死率降低。但是,不能阻止AIDS的進展,長期單獨用藥易產(chǎn)生耐藥性,因不良反應(yīng)而停藥者約為9%。

圖11-7 逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑ZDV作用機制

以后依次推出的核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑有地達(dá)諾新(didanosine,ddI)、扎西他賓(zalcitabine,ddC)、司他夫定(stavudine,d4T)和拉米夫定(lamivudine,3TC)等。其中,ddI是目前治療HIV的一線藥物,適用于耐ZDV者或用ZDV后病情惡化或出現(xiàn)不良反應(yīng)難以繼續(xù)用藥者。d4T的抗病毒作用比ddI強,適用于對ZDV、ddI、ddC不能耐受或無效的患者。d4T不僅能更持久更顯著地增加CD4細(xì)胞數(shù)目,降低病毒載量,而且能明顯增加體重,改善患者身體一般狀況。3TC對HIV-1、HIV-2和耐ZDV的毒株均有活性,具有很強的抑制逆轉(zhuǎn)錄酶活性,單用時可使HIV-1感染者一周內(nèi)病毒載量下降10~100倍,若與AZT聯(lián)用有協(xié)同作用,使CD4淋巴細(xì)胞數(shù)量上升較快。

2.非核苷酸逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑  其作用機制與核苷類似物作用不同,它們與逆轉(zhuǎn)錄酶的特殊部位結(jié)合而抑制逆轉(zhuǎn)錄酶的功能。領(lǐng)先的化合物是nevirapine(NVP)、delavirdine(DLV)和 loviride(LOV),在體外作用很強,但病毒很快產(chǎn)生耐藥性。目前通過加大劑量,或與核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑和/或蛋白酶抑制劑聯(lián)用等,以減少耐藥性的發(fā)生。

3.蛋白酶抑制劑  通過抑制蛋白水解酶,進而阻止病毒多聚蛋白前體裂解,干擾Gap、Pol等蛋白的聚合,使病毒難以完成裝配,導(dǎo)致病毒復(fù)制終止,延緩HIV在細(xì)胞間蔓延。蛋白酶抑制劑是近年來開發(fā)的最有希望的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物。最先獲得FDA批準(zhǔn)的蛋白酶抑制劑是saquinavir(SQV),在體外,它是一種強有力的HIV復(fù)制的抑制劑。

蛋白酶抑制劑還有ritonavir(RTV)、indinavir(IDV)和nelfinavir(NFV),Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗顯示其生物利用度好,且毒性比許多核苷類藥物小。其中,ritonavir和indinavir的抗病毒活力最強,在治療HIV感染時發(fā)現(xiàn),它們單獨使用或與核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑聯(lián)用,幾乎可以使艾滋病死亡率及其晚期合并征的發(fā)生率減少一半,在12~16周內(nèi)可使血漿病毒載量減少1.5~2.0log,甚至減少到檢測不到的水平,同時CD4細(xì)胞數(shù)量明顯增加。目前主要用于治療進展期與晚期病人。

4.整合酶抑制劑 整合酶是理想的設(shè)計和篩選抗AIDS藥物的靶分子,因為整合酶是逆轉(zhuǎn)錄病毒基因表達(dá)和復(fù)制所必需的酶,宿主細(xì)胞內(nèi)不存在與該酶分子結(jié)構(gòu)類似的組分。

HIV耐藥性 HIV耐藥性的產(chǎn)生是長期抗病毒藥物治療的結(jié)果,是在活躍的復(fù)制過程中高頻率地自發(fā)突變的產(chǎn)物。HIV在人體內(nèi)每天可產(chǎn)生108~1010新病毒顆粒,而突變率為每復(fù)制周期3×10-5核苷。因此,HIV感染者體內(nèi)存在多種準(zhǔn)種耐藥變異毒株可能在藥物治療前已存在,使用藥物將選擇性抑制敏感株,耐藥株趁機大量復(fù)制而取代敏感株,導(dǎo)致治療失敗。

HIV對各種抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物耐藥性的產(chǎn)生機制可能是,在逆轉(zhuǎn)錄酶或蛋白酶的基因編碼區(qū)發(fā)生特異性的突變,致使單個氨基酸發(fā)生替換(圖11-8)。例如,用ZDV、ddC、ddI及d4T單藥治療6~12個月后可出現(xiàn)耐藥性,在逆轉(zhuǎn)錄酶第41、67、70、210、215和219位密碼子上發(fā)生突變,可導(dǎo)致對ZDV等耐藥。HIV-1多重耐藥性的產(chǎn)生與逆轉(zhuǎn)錄酶基因的69~70位密碼子之間插入一個6bp的片段有關(guān)。單個突變體引起低水平耐藥,對ZDV高水平耐藥則需要發(fā)生4種突變,即連續(xù)積累多重變異將發(fā)展為高水平耐藥。無癥狀者經(jīng)治療后,突變的出現(xiàn)是有一定規(guī)律,首先出現(xiàn)在70位密碼子,然后依此為密碼子215、41、67、219位突變。在逆轉(zhuǎn)錄酶基因第74或184位密碼子上發(fā)生突變和ddC與ddI之間的交叉耐藥有密切關(guān)系,第65、69、74和184位密碼子上的變異與ddC耐藥性有關(guān)。

耐藥性的出現(xiàn)提示體外檢測病毒藥物敏感性的重要性。目前需檢測HIV藥物敏感性的適應(yīng)征有:在用抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物治療后,HIV感染仍在發(fā)展,如血中HIVRNA濃度增高,或CD4T細(xì)胞數(shù)量減少;用無環(huán)鳥苷治療HSV或VZV感染失敗,或出現(xiàn)新的皮膚損害;用丙氧鳥苷治療期間CMV感染仍不斷加重。一般認(rèn)為,經(jīng)化學(xué)藥物治療后,HIV感染者每隔3~6個月應(yīng)監(jiān)測一次CD4細(xì)胞數(shù)量或病毒載量。如CD4細(xì)胞數(shù)量下降或上升后又下降,以及病毒載量的下降值<0.5log或反而增加,均為耐藥性產(chǎn)生或藥物無效的依據(jù)。

圖11-8  HIV耐核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑基因突變位點

高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法  反對單藥治療、間斷治療及不足量治療也許是減少耐藥性產(chǎn)生的有效措施。目前公認(rèn)的最有效的抗HIV療法是美籍華裔何大一教授首創(chuàng)的“雞尾酒療法”,現(xiàn)稱為“高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法”(highlyactive anti-retroviral therapy,HAART),即3種藥物聯(lián)用,即2種逆病毒轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(ZDV、ddI、ddC或3Tc)和1種蛋白酶抑制劑。經(jīng)治療后,病人血漿中的HIVRNA拷貝數(shù)顯著下降,甚至達(dá)到檢測不到的程度,病人的CD4細(xì)胞數(shù)量上升,機會性感染和腫瘤發(fā)病率平均下降80%~90%,病情顯著好轉(zhuǎn),有的病人已經(jīng)存活2年,病人的死亡數(shù)比單用ZDV治療時下降了2/3,并且能延緩耐藥株的出現(xiàn)。因此,該療法給艾滋病人帶來一線曙光。

然而,聯(lián)合用藥也有致命的難點,其一,耐藥性問題:病毒對化療藥物產(chǎn)生耐藥性是其生物學(xué)本能。經(jīng)過長期治療后,HIV易于發(fā)生耐藥性變異。聯(lián)合用藥只是推遲耐藥性產(chǎn)生而不可能根除耐藥;其二,藥物的過敏及毒副作用:用藥越多,過敏的機會越多。用藥越久,毒副作用積累越不可避免;其三,單純抗病毒療法不可能治愈艾滋。核幬锫(lián)合治療可殺滅活化的感染細(xì)胞中HIV,但對淋巴組織和神經(jīng)組織中潛伏感染的病毒cDNA卻不能識別,無能為力。在這些細(xì)胞中,HIV核酸即使達(dá)到測不出的水平卻能低水平復(fù)制,如果一旦停藥,則感染細(xì)胞很快活化,病毒載量大幅度上升;其四,治療費用昂貴:每名AIDS患者每年需花費2.5萬美元,無法在發(fā)展中國家普及應(yīng)用。

基因療法  HIV基因組結(jié)構(gòu)和復(fù)制周期的闡明為HIV感染的基因治療打開了希望之門;虔煼ㄖ饕ǎ▍⒁姷12章):

(1)轉(zhuǎn)移“自殺”基因,該基因只能在HIV感染細(xì)胞表達(dá),從而破壞病毒感染細(xì)胞。

(2)將干擾病毒復(fù)制周期不同階段的基因?qū)際IV易感細(xì)胞,減少病毒的復(fù)制,推遲AIDS的發(fā)生?赏ㄟ^反義RNA、核酶、RNA引誘劑等滅活或干擾調(diào)節(jié)基因tatrev,以阻止受感染細(xì)胞制造關(guān)鍵的病毒蛋白,從而遏制病毒的復(fù)制和CD4T細(xì)胞的耗損(圖11-9)。

圖11-9 核酶作用機制

(3)增強感染細(xì)胞的免疫原性或異源表達(dá)病毒抗原,通過宿主免疫系統(tǒng)消除靶細(xì)胞;虔煼ǹ杀苊庖虿《窘Y(jié)構(gòu)多變性帶來的治療上的失敗。

近年來,HIV輔助受體的發(fā)現(xiàn)為治療AIDS開辟了新途徑。研究發(fā)現(xiàn),如果CCR5基因發(fā)生缺失突變(如失去32bp),則不能編碼正常的CCR5受體蛋白,HIV就不能侵入巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞中,即攜帶CCR5缺失突變基因的人對HIV具有抵抗力。因此,以輔助受體為靶標(biāo),可采用以下策略治療HIV/AIDS:

(1)利用天然趨化因子類似物、一些低分子化合物或多肽、單克隆抗體封閉輔助受體CXCR4或CCR5,從而阻斷HIVgp120/p41與靶細(xì)胞m.zxtf.net.cn/yaoshi/膜上輔助受體的相互作用,阻止HIV的感染和AIDS的進展(圖11-10)。

圖11-10 輔助受體類似物阻斷HIV侵入靶細(xì)胞

(2)通過ex vivo法,在體外將造血干細(xì)胞中的CCR5基因突變?yōu)椤?2等位基因,再回輸給HIV感染者,使患者T細(xì)胞不能產(chǎn)生正常的CCR5。

(3)阻止輔助受體的表達(dá)。我國學(xué)者首次提出和建立了“細(xì)胞內(nèi)趨化因子”的新思路,將趨化因子的基因修飾后,導(dǎo)入人T淋巴細(xì)胞中表達(dá),在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中與新合成的HIV輔助受體結(jié)合,使輔助受體滯留在細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,不能被運輸和呈現(xiàn)在細(xì)胞表面。CD4細(xì)胞表面缺少輔助受體,故不被HIV侵入。亦可采用細(xì)胞內(nèi)抗體與靶分子受體結(jié)合,阻止輔助受體在細(xì)胞外的表達(dá)和功能的發(fā)揮。

(4)利用CCR5特異的核酶在體內(nèi)降解CCR5 mRNA。

(5)利用CCR5做導(dǎo)向蛋白,將自殺基因?qū)氡磉_(dá)gp120/p41的細(xì)胞中,殺死受HIV感染的細(xì)胞。

上述方法均能限制HIV擴散,但卻通過兩種不同途徑實現(xiàn)。第一種途徑是通過作用于細(xì)胞水平殺死HIV感染細(xì)胞,如自殺基因轉(zhuǎn)入感染細(xì)胞導(dǎo)致細(xì)胞死亡,該細(xì)胞毒作用可通過直接途徑(如編碼白喉毒素)或間接途徑(如藥物前體激酶系統(tǒng))實現(xiàn),也可通過增強機體免疫力實現(xiàn)。第二種途徑是作用于分子水平,該方法不是直接殺死靶細(xì)胞,而是通過轉(zhuǎn)基因干擾病毒的轉(zhuǎn)錄、翻譯和釋放等環(huán)節(jié),阻止產(chǎn)生新的病毒顆粒,即細(xì)胞內(nèi)免疫。

中草藥制劑療法  自1985年開始,我國對應(yīng)用中草藥治療艾滋病進行了廣泛的研究,至1998年底已測定1000多種中草藥,發(fā)現(xiàn)60多種中草藥具有抗HIV的活性。結(jié)合現(xiàn)代藥理和傳統(tǒng)醫(yī)學(xué),按照中草藥復(fù)方配伍原則,辨證施治。經(jīng)臨床驗證取得了明顯的療效,為AIDS的治療提供又一有效的選擇。

治療的時機和選用藥物的原則  對于無癥狀的HIV-1感染是否給予治療仍存在爭議,但大多數(shù)人支持“越早、越狠和越好”(earlyand hard)的觀點,即凡HIV RNA>5 000~10 000拷貝/ml血漿,均推薦立即治療。最初的治療方案應(yīng)含有1種強有力的蛋白酶抑制劑和2種核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑,以盡早降低病毒載量至極低水平,達(dá)到最長久、最有效的抗病毒性能。如因毒性而改變治療方案,則可選用容易耐受、能長期堅持的藥物。如因治療失敗,則應(yīng)選用與原來的藥物無交叉耐藥的更強有力的藥物。應(yīng)教育患者按時、正確地服藥,按時隨訪。

很晚期的病人或CD4<50/mm3者,因持續(xù)抗病毒治療產(chǎn)生明顯的毒性和/或有生存質(zhì)量問題時,也許需停止抗病毒治療。

(二)宿主免疫功能的重建

實踐表明,沒有成功的免疫重建,就不會有真正成功的抗病毒治療;謴(fù)或重建患者免疫功能的方法有:①IL-2有促進T細(xì)胞繁殖的作用,患者可接受低劑量的IL-2治療;②將能保護細(xì)胞免疫HIV攻擊的HIV基因?qū)朐煅杉?xì)胞,再行體外擴增,轉(zhuǎn)化為對HIV具有抗性的T細(xì)胞,回輸給患者,以獲得持久的免疫重建;③從患者體內(nèi)分離出干細(xì)胞,并在實驗室條件下繁殖,然后將擴增了的細(xì)胞群體回輸入患者體內(nèi),以補償因HIV感染而損傷的免疫細(xì)胞。

(三)常見機會性感染的治療

對機會性感染應(yīng)依不同病原體,給予適當(dāng)治療,這是改善生活質(zhì)量、延長生存時間的重要措施?ㄊ戏捂呔窝壮S梦焱殡撸╬entamidine)、磺胺甲噁唑/甲氧芐啶等?谇话准俳z酵母菌感染可用克霉唑或制霉菌素,全身感染可用氟康唑兩性霉素B。隱球菌感染常聯(lián)用兩性霉素B與氟胞嘧啶。鳥-胞內(nèi)鳥分枝桿菌感染用乙胺丁醇利福平或氟苯吩嗪加環(huán)丙沙星。治療肺結(jié)核的方案,與無HIV合并感染者相同。單純皰疹、帶狀皰疹可用無環(huán)鳥苷或丙氧尿苷,巨細(xì)胞病毒感染可用丙氧尿苷、膦甲酸鈉等。由于AIDS患者免疫功能陷于癱瘓,對機會性感染和惡性腫瘤的治療不易見效。

(馬桂章  廣州醫(yī)學(xué)院)

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