逆轉(zhuǎn)錄病毒(Retroviruses)歸類于逆轉(zhuǎn)錄病毒科(Retroviridae),包括一大類含有逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)的RNA病毒,分為腫瘤病毒亞科、泡沫病毒亞科和慢病毒亞科,每一亞科又有若干個(gè)屬(表33-1)。腫瘤病毒亞科(oncovirinae)大多引起禽類、貓、鼠、猴等動(dòng)物腫瘤,與人類疾病相關(guān)者有人類嗜T細(xì)胞病毒(humanT-celllymphotropicvirus,HTLV);泡沫病毒亞科(spumavirinae)的致病作用尚不清楚;慢病毒亞科(lentivirinae)中的人類免疫缺陷病毒(humanimmunodeficiencyvirus,HIV)則是艾滋病的病原體,正受到人類的廣泛關(guān)注。三個(gè)亞科病毒的生物演化和親緣關(guān)系見圖33-1。
第一節(jié) 人類免疫缺陷病毒
人類免疫缺陷病毒(HIV),是獲得性免疫缺陷綜合征(acquiredimmunodeficiencysyndrome,AIDS)的病原體。AIDS首次報(bào)道于1981年,1984年證實(shí)其病原為HIV。因病毒最初分離于淋巴腺綜合征的同性戀患者血清,曾稱之為淋巴腺病相關(guān)病毒(lymphadenopathy-associatedvirus,LAV),此后分別又有人類嗜T細(xì)胞病毒Ⅲ型(HTLV-Ⅲ)、AIDS相關(guān)病毒(AIDS-relatedvirus,ARV)之稱。1986年經(jīng)國際病毒分類委員會(huì)(InternationalCommitteeonTaxonomyofViruses,ICTV)建議,將LAV、HTLV-Ⅲ和ARV統(tǒng)一命名為人類免疫缺陷病毒,俗稱艾滋病病毒。HIV分HIV-1型和HIV-2型,前者引起全球AIDS流行,后者主要分離自西部非洲的艾滋病患者。HIV感染的范圍在逐步擴(kuò)大,我國自1985年發(fā)現(xiàn)首例AIDS以來,感染人數(shù)逐年快速增長,嚴(yán)重威脅著人類的身心健康,受到人們的廣泛關(guān)注。
一、生物學(xué)性狀
。ㄒ)形態(tài)與結(jié)構(gòu)
成熟的病毒直徑100-120nm、20面體對稱結(jié)構(gòu)、球形,電鏡下可見一致密圓錐狀核心,內(nèi)有病毒RNA分子和酶,后者包括逆轉(zhuǎn)錄酶、整合酶(integrase)和蛋白酶(protease)。HIV的最外層為脂蛋白包膜,膜上有表面蛋白(gp120)和相嵌蛋白(gp41)兩種糖蛋白,gp120為刺突,gp41為跨膜蛋白。包膜內(nèi)面為P17構(gòu)成的基質(zhì)蛋白(matrix),其內(nèi)為衣殼蛋白(P24)包裹的RNA。。
HIV基因組由兩個(gè)拷貝的正鏈單股RNA組成,在其5’端可通過氫鍵結(jié)合構(gòu)成二聚體。HIV的基因組成較其他逆轉(zhuǎn)錄病毒復(fù)雜,全長約9.7kb,含有g(shù)ag、pol、env三個(gè)結(jié)構(gòu)基因,以及tat、rev、nef、vif、vpr、vpu等調(diào)控基因(圖33-3)。在基因組的5’端和3’端各含長末端重復(fù)序列(longterminalrepeat,LTR),HIV的LTR含順式調(diào)控序列,控制著前病毒基因的表達(dá)。在LTR區(qū)有啟動(dòng)子、增強(qiáng)子及負(fù)調(diào)控區(qū)。核酸雜交顯示,HIV-1與HIV-2的核苷酸序列,僅40%相同。
1.結(jié)構(gòu)基因
(1)gag基因:是編碼病毒衣殼、基質(zhì)等結(jié)構(gòu)蛋白的基因。其表達(dá)產(chǎn)物初為55kD的前體蛋白(p55),后在HIV蛋白酶作用下進(jìn)一步裂解為p24、p17和p15。P24組成包裹在HIV核酸外的衣殼蛋白(capsid,CA),其特異性較強(qiáng),除HIV-1和HIV-2之間存在輕度交叉反應(yīng)外,與其他逆轉(zhuǎn)錄病毒無交叉抗原成分;p17構(gòu)成包膜內(nèi)的基質(zhì)蛋白;p15則可進(jìn)一步裂解為與RNA結(jié)合的蛋白(p9和p7)。
。2)pol基因:編碼HIV復(fù)制所需的酶類,諸如逆轉(zhuǎn)錄酶(p66/p51)、整合酶(p32)和蛋白酶。Pol基因有萬分之一的突變率,對抗疊氮胸苷(具有抗病毒作用的核苷類似物)的HIV突變株的形成,即與pol上HIV逆轉(zhuǎn)錄酶基因的突變相關(guān)。
。3)env基因:編碼env蛋白,分子量為88kD。糖基化后形成包膜刺突糖蛋白前體,因分子量增至160kD,故稱gp160。Gp160再在蛋白酶的作用下裂解為gp120和gp41,分別構(gòu)成包膜表面的糖蛋白(刺突)和跨膜蛋白。Gp120是病毒與易感細(xì)胞結(jié)合的物質(zhì)基礎(chǔ),借此,HIV可與靶細(xì)胞的CD4膜分子結(jié)合而感染細(xì)胞。Gp120與CD4結(jié)合后則導(dǎo)致其構(gòu)象改變而與gp41分離,使gp41插入受染細(xì)胞膜,介導(dǎo)病毒包膜與靶細(xì)胞膜的融合和病毒核酸的穿入。
2.LTR 系HIV基因組兩端分別具有的一段相同的核苷酸序列,由增強(qiáng)子、啟動(dòng)子、TATA序列和負(fù)調(diào)控區(qū)等組成,控制HIV基因組的轉(zhuǎn)錄。
3.調(diào)節(jié)基因
。1)tat基因:編碼TAT蛋白,其與LTR上的反應(yīng)成分結(jié)合后,啟動(dòng)和促進(jìn)HIV基因組轉(zhuǎn)錄mRNA。Tat基因由兩個(gè)外顯子構(gòu)成。
。2)rev基因:編碼REV蛋白,即病毒體蛋白表達(dá)調(diào)節(jié)因子(regulatorofexpressionofvirionprotein)。Rev蛋白是重要的調(diào)節(jié)HIV基因復(fù)制的反式激活因子,其可正向調(diào)節(jié)病毒體蛋白,促進(jìn)HIV基因表達(dá)由最初調(diào)節(jié)蛋白mRNA的轉(zhuǎn)錄,轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)蛋白mRNA。此外,rev蛋白尚有轉(zhuǎn)運(yùn)結(jié)構(gòu)蛋白mRNA進(jìn)入宿主細(xì)胞質(zhì)的作用。因此,缺乏rev基因的HIV則不能表達(dá)晚期蛋白。
。3)nef基因:編碼NEF蛋白,一種負(fù)性調(diào)節(jié)因子(negativeregulationfactor),分子量為27kD,對HIV的結(jié)構(gòu)蛋白和調(diào)m.zxtf.net.cn/wsj/節(jié)蛋白的表達(dá)均有下調(diào)作用。NEF蛋白還可與宿主的細(xì)胞膜結(jié)合。
。4)vif基因:編碼一種分子量為23kD的蛋白質(zhì),稱之VIF蛋白。有研究表明,盡管缺乏vif基因的HIV仍可正常復(fù)制和形成病毒顆粒,但其感染性遠(yuǎn)低于有此基因的HIV,據(jù)此VIF蛋白又有病毒體感染性因子(virioninfectivefactor,vif)之稱。
。5)vpu基因:為HIV-1特有基因,其表達(dá)產(chǎn)物是一種由81個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì),稱為病毒U蛋白(viralproteinU,vpu),可存在于細(xì)胞膜上。Vpu基因雖非病毒復(fù)制所必需,但若缺乏此基因,可能會(huì)影響感染性病毒顆粒的裝配和從宿主細(xì)胞膜的出芽釋放。此基因的功能仍待進(jìn)一步研究。
。6)vpr基因:編碼病毒蛋白r(viralproteinr,vpr),此種病毒蛋白由96個(gè)氨基酸組成,具有逆轉(zhuǎn)錄激活因子作用,可促進(jìn)HIV在易感細(xì)胞內(nèi)的增殖和增強(qiáng)細(xì)胞病變作用。此外,VPR蛋白尚可作用于LTR,上調(diào)受其控制的病毒復(fù)制。
(二)HIV復(fù)制與培養(yǎng)特性
HIV首先借助其包膜糖蛋白刺突gp120,與易感細(xì)胞表面的CD4結(jié)合并進(jìn)一步介導(dǎo)包膜與宿主細(xì)胞膜的融合,核衣殼進(jìn)入細(xì)胞,于胞漿內(nèi)脫殼釋放出RNA。在病毒逆轉(zhuǎn)錄酶、病毒體相關(guān)的DNA多聚酶的作用下,病毒RNA先反轉(zhuǎn)錄成cDNA(負(fù)鏈DNA),構(gòu)成RNA-DNA中間體。中間體中的RNA再經(jīng)RNA酶H水解,而以剩下的負(fù)鏈DNA拷貝成雙股DNA(前病毒DNA)。逆轉(zhuǎn)錄過程導(dǎo)致線性DNA分子進(jìn)入胞核并在病毒插入酶的催化下插入宿主DNA,成為細(xì)胞染色體的一部分。宿主染色體上的病毒基因,稱作前病毒(provirus),與受染細(xì)胞基因組一道復(fù)制。
當(dāng)前病毒活化而自身轉(zhuǎn)錄時(shí),LTR起著啟動(dòng)和增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄的作用。在宿主RNA聚合酶的作用下,病毒的DNA轉(zhuǎn)錄為RNA并分別經(jīng)拼接、加帽或加尾形成HIV的mRNA或子代病毒RNA。mRNA在宿主細(xì)胞核糖體上翻譯蛋白質(zhì),經(jīng)進(jìn)一步酶解、修飾等形成病毒結(jié)構(gòu)蛋白或調(diào)節(jié)蛋白;子代RNA則與病毒結(jié)構(gòu)蛋白裝配成核衣殼,在從宿主細(xì)胞釋出時(shí)獲得包膜,成為具有傳染性的子代病毒(圖33-4)。
HIV僅感染具有表面分子CD4的T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞,因此實(shí)驗(yàn)室常用新鮮正常人或患者自身T細(xì)胞培養(yǎng)病毒,H9、CEM等T細(xì)胞株也可用于HIV的培養(yǎng)。病毒感染細(xì)胞后可形成不同程度的細(xì)胞病變。
二、致病性與免疫性
HIV,主要通過性接觸、輸血或血制品的應(yīng)用、以及母-嬰垂直傳播等途徑導(dǎo)致AIDS。HIV主要有HIV1、HIV2兩型,世界上大部分地區(qū)流行的是HIV1,HIV2只在西非區(qū)域性流行。臨床上,AIDS以機(jī)會(huì)感染、惡性腫瘤和神經(jīng)系統(tǒng)癥狀為特點(diǎn),是一種引起免疫功能低下的致死性傳染病。為了早期發(fā)現(xiàn)感染者和控制AIDS流行,有必要對AIDS高危人群和臨床上不明原因感染、皮膚腫瘤患者及時(shí)定期檢查。HIV抗體的存在表明有HIV感染,而檢出HIV則是病毒存在的確鑿證據(jù)。
。ㄒ)致病機(jī)制
1.損傷CD4+細(xì)胞 HIV感染和損傷細(xì)胞的先決條件是被感染細(xì)胞與病毒的親嗜性。CD4分子系HIV的主要受體,當(dāng)病毒與細(xì)胞接觸時(shí),病毒包膜的表面糖蛋白gp120即與細(xì)胞表面的CD4分子V1區(qū)結(jié)合,致使與其緊密相連的包膜跨膜蛋白gp41發(fā)生構(gòu)變,其疏水端深入靶細(xì)胞膜內(nèi),促進(jìn)病毒包膜與宿主細(xì)胞膜的融合和核衣殼的侵入;蚯贸芯勘砻,CCR5和CXCR4為HIV的輔助受體,分別有助于HIV對巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞的感染。已發(fā)現(xiàn),無癥狀的AIDS患者其CD4+細(xì)胞僅少數(shù)顯示HIV復(fù)制,這可能與細(xì)胞表面無輔助受體有關(guān)。
。1)T細(xì)胞損傷:HIV感染CD4+T細(xì)胞后,在其中以較快的速度增殖,導(dǎo)致此類細(xì)胞的病變和死亡,使CD4+的T細(xì)胞數(shù)量減少和功能降低,從而造成以CD4+細(xì)胞為中心的免疫功能全面障礙。由于CD4+T細(xì)胞數(shù)量的減少,CD8+T細(xì)胞比例則相對增高,出現(xiàn)CD4+/CD8+倒置。CD4+T細(xì)胞與抗原提呈細(xì)胞、B細(xì)胞、CTL以及NK細(xì)胞的功能密切相關(guān),CD4+細(xì)胞的異常必然導(dǎo)致患者機(jī)體免疫功能的紊亂。
(2)其他細(xì)胞損傷:CD4分子也存在于其他細(xì)胞表面,如單核-巨噬細(xì)胞、小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、郎格罕細(xì)胞和其他骨髓分化細(xì)胞等,這些細(xì)胞也是HIV的敏感細(xì)胞。HIV包膜的氨基酸序列測定已表明,淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞均可被該病毒感染。
(3)細(xì)胞損傷機(jī)制:HIV感染CD4+細(xì)胞是AIDS患者免疫缺陷的前奏。HIV導(dǎo)致CD4+靶細(xì)胞損傷的可能機(jī)制為:①病毒的出芽釋放和其包膜糖蛋白插入細(xì)胞膜,都有可能導(dǎo)致宿主細(xì)胞膜通透性的改變。②宿主細(xì)胞可通過膜上的病毒gp120與細(xì)胞自身表達(dá)的CD分子結(jié)合,融合形成多核巨細(xì)胞。③大量病毒增殖產(chǎn)生的未整合的cDNA,干擾宿主細(xì)胞代;而當(dāng)HIV核酸以整合于宿主染色體的形式潛伏時(shí),受染細(xì)胞雖未遭破壞,但細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子分泌功能均發(fā)生障礙。④機(jī)體對病毒感染的細(xì)胞產(chǎn)生特異性的CTL細(xì)胞毒性或ADCC效應(yīng)。CTL對靶細(xì)胞的殺傷作用還可波及鄰近未被感染的CD4陽性細(xì)胞,導(dǎo)致CD4陽性細(xì)胞大量減少。⑤gp120與Ⅱ類MHC分子有交叉成分,病毒感染后機(jī)體產(chǎn)生的抗gp120可介導(dǎo)自身免疫性損傷,破壞表達(dá)Ⅱ類MHC分子的CD4陽性細(xì)胞。⑥病毒與易感細(xì)胞結(jié)合后,直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,特異性識別HIV抗原肽的CTL也可啟動(dòng)靶細(xì)胞凋亡過程。
2.其他免疫細(xì)胞功能異! D4+細(xì)胞是重要的免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞,其數(shù)量和功能的改變都將影響其他免疫細(xì)胞的狀態(tài)。例如,①多克隆B細(xì)胞活化可導(dǎo)致高丙球蛋白血癥,血清IgG1、IgG3和IgM水平增高,但這種B細(xì)胞自發(fā)分泌的情況并不總是存在,甚至在HIV感染的嬰兒尚可出現(xiàn)全丙球蛋白減少癥。②產(chǎn)生針對自身紅細(xì)胞、血小板、淋巴細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞、核蛋白、髓鞘及精子的自身抗體,構(gòu)成HIV相關(guān)的血小板減少癥和周圍神經(jīng)癥等的重要因素。③體外研究表明,抗體能夠增強(qiáng)HIV的感染,這一作用系由免疫球蛋白Fc段和補(bǔ)體的受體介導(dǎo)的,其在體內(nèi)的確切意義尚不清楚。④B細(xì)胞對T細(xì)胞非依賴性有絲分裂原(如金黃色葡萄球菌CowanI)的應(yīng)答能力減弱。⑤細(xì)胞因子的產(chǎn)生及其受體表達(dá)異常,如IL-2、IFN-γ的產(chǎn)生減少,IL-2受體表達(dá)降低,循環(huán)免疫復(fù)合物水平增加。此外,血清β2微球蛋白升高可能與AIDS的預(yù)后相關(guān)。
3.HIV的變異 HIV具有高度變異性,主要取決于env、nef、LTR及pol等基因。不同毒株間在上述基因的變異率各不相同。Env基因編碼包膜糖蛋白抗原,此類抗原的變異與HIV的流行和逃避宿主的免疫應(yīng)答密切相關(guān)。業(yè)已表明,不同地區(qū)的毒株之間,HIV-1的gp160氨基酸序列的變異率達(dá)20%以上,gp160包括5個(gè)可變區(qū)和6個(gè)恒定區(qū),分別構(gòu)成gp120和gp41。根據(jù)env基因序列的不同,將國際上流行的HIV-1分為M、N和O群,其中M又有A~K等11個(gè)亞型之分;HIV-2也分有6個(gè)亞型。HIV的高度變異性對制備有效的抗感染疫苗和AIDS的防治產(chǎn)生較大的影響。
。ǘ)臨床特征
1.急性HIV單核細(xì)胞增多癥 HIV感染的個(gè)體可保持無癥狀,也可發(fā)展為類似傳染性單核細(xì)胞增多癥的急性疾病,癥狀通常發(fā)生于感染后2-6周內(nèi)。主要癥狀為發(fā)熱、頭痛、咽炎、呼吸困難、淋巴結(jié)和肝脾腫大、斑丘疹、黏膜潰瘍、腹瀉、甚至腦炎等癥狀。在感染的急性期,通常難以檢測到HIV抗體。盡管患者常呈現(xiàn)嚴(yán)重?zé)o力、臥床不起,但仍有一些病例僅表現(xiàn)為中度癥狀甚至無臨床癥狀。HIV急性感染也可涉及神經(jīng)系統(tǒng)癥狀,如腦炎、腦膜炎、顱神經(jīng)麻痹、肌病和神經(jīng)病等。
2.有癥狀的HIV感染 發(fā)生HIV相關(guān)的綜合征,被視為進(jìn)行性免疫功能障礙的證據(jù)。其癥狀可有持續(xù)發(fā)熱、盜汗、失重、不明原因的慢性腹瀉、濕疹、銀屑病、脂溢性皮炎、皮炎、皰疹-帶狀皰疹、口腔念珠菌病、黏膜白斑病等。HIV相關(guān)的血小板減少癥(血小板數(shù)小于50000/μl而無明顯原因)發(fā)生率低于10%,不作為該疾病轉(zhuǎn)歸的判斷指標(biāo)。
3.AIDS AIDS的診斷標(biāo)準(zhǔn)已由Cm.zxtf.net.cn/shouyi/DC確定,包括某些機(jī)會(huì)感染和腫瘤(表33-2);HIV相關(guān)性腦;HIV誘導(dǎo)的消耗綜合征以及其他AIDS征象(有HIV感染的實(shí)驗(yàn)室證據(jù))。國際上在對無臨床癥狀成人或青少年作HIV感染的診斷時(shí),取消了血液CD4+淋巴細(xì)胞數(shù)<200/μl或CD4+T細(xì)胞低于14%的限制。此外,肺結(jié)核、反復(fù)發(fā)作的細(xì)菌性肺炎、浸潤性宮頸癌等,也被列為AIDS診斷的輔助指標(biāo)。
最常見的機(jī)會(huì)感染有卡氏肺孢菌感染性肺炎;彌散性隱球菌病;弓形體病;分枝桿菌感染性疾。òB分枝桿菌復(fù)合體感染和結(jié)核病);慢性潰瘍性、反復(fù)發(fā)作性單純皰疹病毒感染;彌散性巨細(xì)胞病毒感染;組織胞漿菌病等。AIDS患者對沙門菌、葡萄球菌感染也有較高的易感性,且肺炎鏈球菌性肺炎的發(fā)生率高。患有AIDS的兒童可發(fā)生卡氏肺孢菌肺炎等機(jī)會(huì)感染,但與成人相比,其淋巴細(xì)胞性間質(zhì)性肺炎和反復(fù)細(xì)菌感染的發(fā)生率更高。
AIDS患者發(fā)生的腫瘤以卡波濟(jì)肉瘤(Kaposi’ssarcoma)最為多見,系一種涉及內(nèi)皮和基質(zhì)的腫瘤或腫瘤樣疾病。應(yīng)該注意的是,人皰疹病毒8型感染也與卡波濟(jì)肉瘤的發(fā)生相關(guān)。
。ㄈ)免疫性
在HIV感染過程中,機(jī)體可產(chǎn)生高效價(jià)的抗HIV多種蛋白的抗體,包括抗gp120的中和抗體。這些抗體主要在急性期降低血清中的病毒抗原數(shù)量,但不能清除細(xì)胞內(nèi)病毒,若抗體為IgG,則在NK等細(xì)胞的參與下發(fā)生ADCC效應(yīng)。HIV感染也可引起細(xì)胞免疫應(yīng)答,包括特異性CTL和非特異性NK細(xì)胞的殺傷作用,其中CTL對HIV感染細(xì)胞的殺傷十分重要,但也不能徹底清除潛伏感染的病毒。
三、微生物學(xué)檢查法
。ㄒ)病毒分離培養(yǎng)
分離病毒的敏感細(xì)胞有T淋巴細(xì)胞株、新鮮分離的正常人淋巴細(xì)胞或臍血淋巴細(xì)胞,后兩者預(yù)先用PHA刺激并培養(yǎng)3-4天后,加入T細(xì)胞生長因子,以維持培養(yǎng)物的持續(xù)生長。以病人的血液單個(gè)核細(xì)胞、骨髓細(xì)胞、血漿或腦脊液等為標(biāo)本,接種培養(yǎng)時(shí)應(yīng)定期換液和補(bǔ)加PHA處理的正常人淋巴細(xì)胞。經(jīng)2-4周培養(yǎng),出現(xiàn)CPE(最明顯的是多核巨細(xì)胞)者表明有病毒生長。間接免疫熒光法可用于檢測培養(yǎng)細(xì)胞中的HIV抗原,或培養(yǎng)液中的逆轉(zhuǎn)錄酶活性,以確定HIV的存在。如出現(xiàn)陽性反應(yīng),還需經(jīng)Westernblot證實(shí),并進(jìn)一步確定其型別。
。ǘ)病毒抗原測定
常用ELISA法檢測HIV的核心蛋白P24。這種抗原通常出現(xiàn)于急性感染期,于抗體產(chǎn)生之前出現(xiàn)。在潛伏期中常為陰性,而AIDS癥狀出現(xiàn)時(shí),P24又可重新上升。P24檢測除用于早期診斷HIV感染外,還常用于細(xì)胞培養(yǎng)中HIV的測定、抗HIV藥物療效的監(jiān)測及HIV感染者發(fā)展為AIDS的動(dòng)態(tài)觀察。此外,還可應(yīng)用免疫印跡試驗(yàn)檢測gp41、gp120/gp160等,以幫助疾病的診斷。
。ㄈ)測定病毒核酸
1.原位雜交(insituhybridization) HIV感染的細(xì)胞中有病毒RNA或整合入細(xì)胞基因組中的原病毒,用標(biāo)記克隆的HIVcDNA片段,與患者血細(xì)胞或組織切片進(jìn)行雜交,可顯示病毒感染的原始部位。
2.RT-PCR 在無癥狀感染者外周血細(xì)胞中,只有極少量的病毒,用常規(guī)核酸雜交法和抗原測定法極難查出,而用RT-PCR技術(shù)能得到很高的陽性率(55000拷貝/ml以上有診斷價(jià)值)。此外,PCR可用于擴(kuò)增前病毒DNA或某些特異性基因片段,以診斷HIV感染或進(jìn)行序列分析和抗逆轉(zhuǎn)錄藥物的耐藥性研究。
3.病毒載量 病毒載量試驗(yàn)是對感染者體內(nèi)游離病毒RNA含量的定量檢測?衫媚孓D(zhuǎn)錄酶將病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,然后進(jìn)行熒光實(shí)時(shí)定量PCR檢測。
。ㄋ)血清學(xué)診斷
常用方法有:①應(yīng)用基因工程HIV蛋白或人工合成多肽代替?zhèn)鹘y(tǒng)提純的病毒抗原建立的的ELISA法,用作抗體檢測以初篩,陽性者再行重復(fù)試驗(yàn)、確證試驗(yàn)。②將HIV感染的細(xì)胞固定于玻片,用間接熒光法檢測血清中的抗體,陽性結(jié)果尚需作確證試驗(yàn)。③HIV抗原致敏紅細(xì)胞或有色明膠顆粒,建立測定抗體的間接凝集試驗(yàn),此法簡便、快速,宜用作篩選試驗(yàn)。④免疫印跡法可用于分析成分復(fù)雜的抗原抗體系統(tǒng),其敏感性和特異性均很高,且可同時(shí)測得各類HIV抗體,是HIV血清學(xué)檢測中最常用的確證性試驗(yàn),被用來確定ELISA、間接免疫熒光、凝集試驗(yàn)的陽性結(jié)果,以排除假陽性。但因該法復(fù)雜,成本高,不宜用作流行病學(xué)調(diào)查和篩選獻(xiàn)血員。⑤以SPA作為免疫復(fù)合物沉淀劑,用放射性核素標(biāo)記的HIV蛋白,與待檢血清作放射免疫分析。
(五)CD4+T細(xì)胞計(jì)數(shù)
運(yùn)用流式細(xì)胞儀(FCM)進(jìn)行CD4+T細(xì)胞記數(shù),是判定HIV感染治療效果的指標(biāo)。如有HIV感染,CD4+T細(xì)胞記數(shù)<0.5×109/L時(shí),為抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物治療的指征。<0.2×109/L時(shí),應(yīng)立刻進(jìn)行卡氏肺孢子蟲的預(yù)防治療。<0.1×109/L時(shí),易感染巨細(xì)胞病毒和結(jié)核分枝桿菌。凡是疑為HIV感染者,應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行CD4+T細(xì)胞計(jì)數(shù),CD4+T細(xì)胞數(shù)量持續(xù)下降是更換治療方案的指征。
四、防治原則
AIDS患者遍布全世界150多個(gè)國家和地區(qū),據(jù)報(bào)道,截止2000年12月,HIV感染者已達(dá)5800萬之眾,已有2200萬人死于HIV感染。目前,世界范圍內(nèi)每天約有16000人感染HIV,包括1600名不滿15歲的兒童。我國自1985年發(fā)現(xiàn)首例AIDS以來,感染人數(shù)逐年快速增長。HIV感染者的高死亡率和該病毒傳播的驚人速度,日益受到WHO和許多國家的高度重視。
。ㄒ)非醫(yī)療措施
包括:①廣泛開展宣傳教育,普及AIDS的傳播途徑和預(yù)防知識,杜絕性濫交和吸毒等。②建立和加強(qiáng)對HIV感染的監(jiān)測體系,及時(shí)了解流行狀況,采取應(yīng)對措施。③加強(qiáng)進(jìn)出口管理,嚴(yán)格國境檢疫,防止傳入。④應(yīng)對供血者作HIV及其抗體檢測,保證血源的安全性。
。ǘ)疫苗研制
尚未獲得理想的疫苗,在疫苗研究中遇到的最大難題仍然是HIV包膜的高度變異性,這包括gp120內(nèi)的高變區(qū)V3肽段,其中含有GP-GRA氨基酸序列,是與中和抗體結(jié)合的結(jié)構(gòu)域,也即與宿主細(xì)胞表面CD4分子結(jié)合的部位。尋找能夠誘導(dǎo)中和抗體產(chǎn)生的病毒保守序列,可能是突破疫苗研究難題的關(guān)鍵。目前的研究主要有以下幾方面:①基因工程疫苗:HIV包膜糖蛋白gp160、gp41和gp120已成功表達(dá)于原核和真核細(xì)胞,這些基因工程的表達(dá)產(chǎn)物具有誘導(dǎo)產(chǎn)生中和抗體和特異性細(xì)胞免疫的作用,對相同包膜抗原的病毒株感染有抵抗作用。②人工合成疫苗:根據(jù)HIV與CD4分子結(jié)合部位的氨基酸序列(gp120的V3肽),合成HIV的寡肽疫苗。③重組活疫苗:即用業(yè)已成功應(yīng)用于某些疾病預(yù)防的活疫苗為載體(如痘苗、脊髓灰質(zhì)炎活疫苗等),插入HIV的某種基因(如gp160、gp120等基因),構(gòu)建成重組活疫苗。此類疫苗已應(yīng)用于志愿者接種,并表明在誘導(dǎo)細(xì)胞免疫方面有較強(qiáng)的作用。此外,也有在上述基因重組的基礎(chǔ)上,轉(zhuǎn)入IL-12或INF-γ基因,以共表達(dá)這些細(xì)胞因子,達(dá)到促進(jìn)TH1誘導(dǎo)抗HIV感染的目的。④HIV突變株疫苗:雖有研究,但因很難保證其安全性,難以應(yīng)用于人體。此類研究,主要是通過敲除HIV的毒性基因而達(dá)減毒之目的,如敲除了nef-LTR基因的HIV澳大利亞突變株等。
(三)抗病毒藥物治療
抗HIV的藥物包括三大類:①核苷類藥物:系逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑,可干擾HIV的DNA合成,常用者有疊氮胸苷(AZT)、雙脫氧次黃嘌呤(dideoxyinosine,ddI)、雙脫氧胸苷(dideoxycytidine,ddC)、拉米夫定等。②非核苷類藥物:其作用與核苷類藥物一樣,具有抑制逆轉(zhuǎn)錄酶的作用,諸如delavirdine、nevirapine等。③蛋白酶抑制劑:例如saquinavir、ritonavir、indinavir、nelfinavir等,其作用是抑制HIV蛋白酶的作用,導(dǎo)致大分子聚合蛋白的裂解受阻,影響病毒的裝配與成熟。三類藥物除分別應(yīng)用外,也可采取聯(lián)合用藥,以迅速降低患者體液中HIV-RNA含量,延緩病程進(jìn)展。
第二節(jié) 人類嗜T細(xì)胞病毒Ⅰ型、Ⅱ型
人類嗜T細(xì)胞病毒(HTLV),是20世紀(jì)70年代后期發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)人類逆轉(zhuǎn)錄病毒,有Ⅰ型(HTLV-Ⅰ)和Ⅱ型(HTLV-Ⅱ)之分,分別是引起T細(xì)胞白血病和毛細(xì)胞白血病的病原體。屬逆轉(zhuǎn)錄病毒科的RNA腫瘤病毒亞科。HTLV-Ⅰ可通過輸血、注射或性接觸等途徑傳播,也可經(jīng)胎盤、產(chǎn)道或哺乳等垂直傳播。
一、生物學(xué)性狀
電鏡下兩型HTLV呈球形,直徑約100nm,中心為病毒的RNA和逆轉(zhuǎn)錄酶,最外層系病毒的包膜,其表面嵌有g(shù)p120,能與CD4結(jié)合而介導(dǎo)病毒的感染。包膜內(nèi)有病毒的衣殼,含有P18和P24兩種結(jié)構(gòu)蛋白。病毒的基因組自5’至3’端依次為gag、pol和env三個(gè)結(jié)構(gòu)基因以及tax、rex兩個(gè)調(diào)節(jié)基因,其兩端均為LTR。gag等三個(gè)結(jié)構(gòu)基因的功能與HIV的結(jié)構(gòu)基因相似;tax基因能夠編碼一種反式激活因子,一方面活化LTR,促進(jìn)病毒基因的轉(zhuǎn)錄,另一方面可活化宿主細(xì)胞IL-2及其受體的基因,發(fā)揮細(xì)胞促生長作用;rex基因可表達(dá)兩種對病毒結(jié)構(gòu)基因有調(diào)節(jié)作用的蛋白。兩類調(diào)節(jié)基因與HIV調(diào)節(jié)基因的比較見表33-3。兩型HTLV的基因組同源性達(dá)50%。
二、致病性與免疫性
兩型HTLV均可通過其表面包膜糖蛋白與易感細(xì)胞的CD4分子結(jié)合而感染,受染細(xì)胞可發(fā)生轉(zhuǎn)化而惡變,其機(jī)制尚不十分清楚。目前研究表明,逆轉(zhuǎn)錄病毒誘導(dǎo)癌癥發(fā)生的機(jī)制主要有三種:①病毒通過激活宿主細(xì)胞癌基因(C-onc)誘發(fā)癌變。HTLV-Ⅰ和HTLV-Ⅱ既無目前已知的病毒癌基因(V-onc),也不會(huì)在其基因組插入宿主細(xì)胞時(shí)活化與其相鄰的細(xì)胞癌基因。因此不會(huì)通過此種機(jī)制使細(xì)胞癌變,這與Rous雞肉瘤病毒、禽類白血病病毒和鼠白血病病毒等RNA腫瘤病毒不同。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)諸如Rous雞肉瘤病毒等動(dòng)物逆轉(zhuǎn)錄病毒的癌基因(V-onc)達(dá)25種以上,而在人逆轉(zhuǎn)錄病毒中無一發(fā)現(xiàn)。②插入突變。即逆轉(zhuǎn)錄病毒插入特定的細(xì)胞基因組部位,引起細(xì)胞基因的異常表達(dá),致使細(xì)胞的生長失控,此類細(xì)胞基因稱為原癌基因(proto-oncogenes)。由此機(jī)制導(dǎo)致的人類腫瘤尚無報(bào)道。③HTLV-Ⅰ和HTLV-Ⅱ所導(dǎo)致的T淋巴細(xì)胞白血病系第三種機(jī)制,是一多階段演變過程,在此過程中,病毒首先與CD4+細(xì)胞結(jié)合并活化受染細(xì)胞,細(xì)胞膜上表達(dá)IL-2受體,進(jìn)而經(jīng)病毒的逆轉(zhuǎn)錄酶作用形成病毒DNA,并整合于宿主細(xì)胞染色體形成前病毒。在病毒tax基因產(chǎn)物的作用下,CD4+細(xì)胞IL-2及其受體的基因異常表達(dá),使受染細(xì)胞大量增殖。帶有前病毒的宿主細(xì)胞可因病毒DNA整合部位的多樣性,轉(zhuǎn)化成不同的細(xì)胞克隆,并在細(xì)胞繼續(xù)增殖過程中,某一克隆的某一細(xì)胞DNA發(fā)生突變而演變成白血病細(xì)胞,進(jìn)而形成白血病細(xì)胞克隆。由HTLV感染CD4+細(xì)胞到白血病細(xì)胞克隆的形成大約需要3~6周的時(shí)間。
HTLV-Ⅰ可經(jīng)輸血、注射或性接觸等傳播,也可通過胎盤、產(chǎn)道或哺乳等途徑垂直傳播。HTLV-Ⅰ導(dǎo)致的成人T淋巴細(xì)胞白血病,在加勒比海地區(qū)、南美東北部、日本西南部以及非洲的某些地區(qū)呈地方性流行。我國也在部分沿海地區(qū)發(fā)現(xiàn)少數(shù)病例。HTLV-Ⅰ感染通常是無癥狀的,但受染者發(fā)展為成人T淋巴細(xì)胞白血病的幾率為1/20,CD4+T細(xì)胞的惡性增生可呈急性或慢性,出現(xiàn)淋巴細(xì)胞數(shù)異常升高、淋巴結(jié)病、肝脾腫大的臨床表現(xiàn),也可見斑點(diǎn)、丘疹樣小結(jié)和剝脫性皮炎等皮膚損傷。
強(qiáng)直性下肢輕癱是HTLV-Ⅰ感染相關(guān)的第二類綜合征,系慢性進(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)紊亂,表現(xiàn)為兩側(cè)下肢無力、麻木、背痛,也可出現(xiàn)膀胱刺激癥狀。在某些人群,HTLV-Ⅱ的感染率較高,如注射藥物使用者等。
三、微生物學(xué)檢查
病毒分離采用PHA處理的患者淋巴細(xì)胞,加入含IL-2的營養(yǎng)液培養(yǎng)3-6周,電鏡觀察病毒顆粒,并檢測上清液逆轉(zhuǎn)錄酶活性,最后用免疫血清或單克隆抗體鑒定?贵w檢測可用ELISA法、間接IFA和膠乳凝集法,也可用免疫印跡法和PCR法等檢測抗原或病原體。血液中HTLV-Ⅰ抗體的存在即可診斷為該病毒感染;而血液中異常淋巴細(xì)胞數(shù)量的大量增生,同時(shí)證實(shí)這些淋巴細(xì)胞中有HTLV-ⅠDNA,則可支持成人T淋巴細(xì)胞白血病的診斷。
四、防治原則
成人T淋巴細(xì)胞白血病主要采取化療,但對HTLV-Ⅰ的抵抗效果不佳;AZT和其他逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑能夠有效的對抗細(xì)胞培養(yǎng)中的HTLV-Ⅰ。預(yù)防HTLV感染的措施包括;象預(yù)防HIV感染一樣,加強(qiáng)衛(wèi)生知識的宣傳、避免與患者的體液尤其是血液或精液等接觸,對供血者可行HTLV抗體檢測,保證血源的安全性。在美國,1988年起已開始對血庫的血源作HTLV-Ⅰ和HTLV-Ⅱ的測定;強(qiáng)化對HTLV感染的監(jiān)測,及時(shí)了解流行狀況,采取應(yīng)對措施;嚴(yán)格國境檢疫,防止傳入。