第三十章逆转录病毒

第三十章逆转录病毒(Retroviridae)是一组含有逆转录酶的RNA病毒逆转录病毒科RNA肿瘤病毒亚科——人类嗜T细胞病毒（HTLV）泡沫病毒亚科——与人类疾病无关慢病毒亚科——人类免疫缺陷病毒（HIV）共同特性•病毒球形，直径80-120nm，有包膜，表面有刺突•核酸为两条相同的单链正链RNA（二聚体），3个结构基因(5’-gag-pol-env-3’)•核心含逆转录酶和核酸内切酶等，参与逆转录和整合作用•核衣壳为D型粒子•通过DNA中间型进行复制，RNA-cDNA-dsDNA，整合于细胞染色体成前病毒，可随细胞分裂HIV&AIDS人类免疫缺陷病毒HIV=HumanImmunodeficiencyVirus艾滋病=获得性免疫缺陷综合征AIDS=AcquiredImmuno-DeficiencySyndrome全球艾滋病传播途径和比例传播形式性传播血液传播垂直传播同性异性输血/血制品静脉吸毒母婴传播比例(%)10705-105-1010中国艾滋病流行形势波及范围广、全国低流行、局部高流行1-100101-500501-10001001-50005001-1000010000发现历史•1981年6月美国CDC首次报道了5例（LosAngeles）不明原因卡氏肺孢虫肺炎病例，患者都是同性恋者，此前已知这些疾病仅见于免疫缺陷或抑制病人。这个报告立即得到全美许多医生的响应，他们在近两年来陆续也在许多年青患者中看到大量难以解释的疾病，如原虫CNS感染、淋巴腺病、恶性肿瘤（如卡波氏肉瘤），这些病例后被称为获得性免疫缺陷综合症（AquiredImmunodeficiencySyndrome,AIDS）发现历史•1983年和1984年从AIDS患者分离到病毒，称为淋巴腺病相关病毒（Lymphadenopathy-associatedvirus，LAV）、人类嗜T淋巴细胞病毒III型（HumanT-lymphotrophicvirustypeIII，HTLV-III）和AIDS相关病毒（AIDS-relatedretrovirus，ARV）。后发现是同一种病毒，故于1986年正式称为人类免疫缺陷病毒（Humanimmunodeficiencyvirus,HIV）分型（type）•在西非也分离到引起AIDS的另一株逆转录病毒，其核酸与前者的差异超过40%，于是将HIV分两型HIV-1：流行于世界各地HIV-2：只流行于非洲HIV-1毒力HIV-2电镜下的HIV外膜一）生物学特性1、形态和结构形态：HIV呈球形，直径100-120nm核病毒RNA逆转录酶、整合酶、蛋白酶等核衣壳蛋白p7衣壳蛋白p24gp120：表面包膜糖蛋白gp41：跨膜包膜糖蛋白外层:脂双层包膜+刺突内层:p17内膜蛋白核心:致密柱状核心HIV结构衣壳蛋白p24p17内膜蛋白核衣壳蛋白p7逆转录酶gp41gp120RNA脂双层包膜结构•9.2kb,LTR（longterminalrepeat）(5’,3’-end)•3structuregenes:gag,pol,env•6regulatorgenes:tat,rev,nef,vpu,vpr,vifStrucutreGenesGeneProteinFunctiongagP24,p7Nucleocapsidp17MatrixpolReversetranscriptaseTranscribesRNAgenomeintoDNAProteaseCleavesprecusorpolypeptidesIntegraseIntegratesviralDNAintohostcellDNAenvgp120AttachmenttoCD4proteingp41FusionwithhostcellTAT(p14):Trans-ActivatorofTranscriptionREV(p19):RegulatorofVirionproteinexpressionNEF:NegativeRegulatoryFactorregulatorgenesVIF:VirionInfectivityFactorVPU:ViralProteinUVPR:ViralProteinRNEFprotein•Nef蛋白对HIV的的复制具有正向调控作用激活CD4淋巴细胞，有利于HIV在细胞内的增殖增加病毒感染性和RNA的合成下调CD4分子和MHC分子的表达，减少细胞膜表面的数量，有利于HIV感染细胞在体内生存阻止受HIV感染细胞的凋亡•Nef蛋白是促进HIV感染发展到AIDS的必须因子Nef蛋白缺少，病人存活期就延长HIVreceptor•巨细胞定向性(M株)：感染单核-巨噬细胞，合胞体形成能力弱，CCR5•T细胞定向性(T株)：感染T细胞，合胞体形成能力高，CXCR4•双定向性：能感染巨噬细胞和T细胞，CCR5和CXCR4辅受体：根据靶细胞将HIV分为3类：主受体：CD4分子HIVreceptor辅受体的作用•HIV表面的gp120与靶细胞的CD4分子结合立体构型发生改变—V3区和辅受体反应使gp41发生活化贯入细胞膜使HIV包膜与细胞膜发生融合，进入细胞发生感染•CCR5基因内32个碱基缺失的等位基因携带者对HIV感染有很强的抵抗性•阻止CCR5与M株病毒的结合，能预防感染，阻止疾病的进展2、HIV的生活周期-核衣壳进入细胞脱壳释放出病毒RNA-以病毒RNA为模板，经逆转录酶作用产生负链DNA，形成RNA:DNA中间体-RNaseH水解亲代RNA，由负链DNA复制正链DNA-双链DNA进入核内，整合到细胞染色体形成前病毒-病毒活化时由DNA转录形成病毒RNA和mRNA，在核蛋白体上转译病毒结构蛋白，与病毒RNA装配成子代病毒出芽释放增殖周期包括5个阶段装配成核衣壳病毒RNARNA:DNA双链DNA双链DNA整合到宿主细胞基因组中形成前病毒RNAmRNA子代病毒的基因组子代病毒蛋白以出芽的方式释放-HIV对理化因素的抵抗力不强，-对热敏感：56℃加热30min-对消毒剂敏感：0.5%次氯酸纳、10%漂白粉、70%乙醇、0.3%过氧化氢、1%戊二醛等消毒剂处理10分钟-室温（20-22℃）可存活7d，γ射线和UV不能灭活病毒3、抵抗力一）生物学特性HIV仅感染表面有CD4受体的细胞。实验室中常用正常人T细胞分离病毒。感染病毒的细胞出现CPE。动物模型可用HIV感染恒河猴和黑猩猩。（症状与人AIDS不同）4.培养特性一）生物学特性反转录病毒•高度变异性env基因变异率最高(1‰)gp120由易变区(V1-V5)和恒定区(C1-C4)组成•变异区的AA序列高度变异影响与宿主细胞的亲嗜性和病毒的抗原性•逃避宿主免疫系统对病毒的清除•根据env基因将HIV-1分为3个组12个亚型5.病毒变异一）生物学特性1.传染源a）HIV无症状携带者b）艾滋病患者其外周血、精液、阴道分泌物、乳汁、唾液、脑脊液、骨髓等标本中均可分离到病毒。二）致病性和免疫性2）血液传播：医源性吸毒者1）性传播：STD之一同性恋异性恋3）母婴传播：胎盘产道哺乳二）致病性和免疫性2、传播途径3、HIV的致病特点和机理-HIV感染和致病的主要特点是能选择性地侵犯表达CD4分子的细胞，引起以CD4+细胞缺陷和功能障碍为主的严重免疫缺陷。-CD4+细胞主要是Th细胞，也包括单核-巨噬细胞、树突状细胞、神经胶质细胞、皮肤的朗格汉斯细胞及肠道粘膜的杯状、柱状上皮细胞等少量表达CD4分子的细胞。二）致病性和免疫性1).子代病毒出芽释放导致细胞被破坏细胞毒性T细胞2).特异性细胞毒效应(ADCC)细胞融合被感染的CD4+细胞gp120阳性未感染的CD4+细胞gp120阴性gp120CD43).融合形成多核巨细胞，其寿命明显缩短凋亡小体受染CD4+细胞4).HIV诱导细胞凋亡5).HIV诱导的自身免疫应答gp41与细胞膜上MHCII类分子有同源性，诱导产生具有交叉反应的自身抗体，导致T细胞损伤。6).HIV超抗原成分的致病作用HIV基因编码产物有超抗原样作用：①作为T细胞的强活化剂，过度激活T细胞，最终导致T细胞无能反应或细胞死亡；②激活多克隆B细胞，造成B细胞功能紊乱。HIV感染人体后分为四期：原发感染急性期无症状潜伏期艾滋病相关综合症艾滋病4.感染过程二）致病性和免疫性潜伏期长，5-15年，平均10年•病毒增殖和释放——病毒血症血液中可检出HIV及p24抗原•发热、咽炎、肌肉痛、关节痛、淋巴结肿大、皮肤斑丘疹和黏膜溃疡等自限性症状•持续3-14天后症状可自然消失4.感染过程——原发感染急性期•临床上没有症状•血清中能检出HIV及HIV核心蛋白和包膜蛋白抗体•有传染性•持续2-10年或更长，平均5年4.感染过程——潜伏期•机体受到某些因素激发•HIV在细胞内大量复制并造成免疫系统的进行性损害•患者出现持续性发热、体重下降、疲乏、慢性腹泻和持续性淋巴结肿大等症状4.感染过程——艾滋病相关综合症5种典型表现•体质性疾病：艾滋病相关综合症•神经系统症状：头痛、癫痫、进行性痴呆、下肢瘫痪等•严重的细胞免疫缺陷，出现各种机会型病原体感染：•免疫缺陷继发肿瘤：Kaposi肉瘤、淋巴瘤等•免疫缺陷并发的其他疾病：慢性淋巴细胞性间质性肺炎4.感染过程——艾滋病感染疾病机会性感染细菌结核分枝杆菌、肺炎链球菌病毒疱疹病毒、巨细胞病毒、肝炎病毒真菌白色念珠菌、隐球菌、肺孢子菌寄生虫弓形虫、隐孢子虫、微孢子虫机会性肿瘤卡波济肉瘤、脑部原发性淋巴瘤、何杰金氏淋巴瘤其它HIV消耗性症候群、HIV脑病变、淋巴间质性肺炎AIDS的标志性疾病AIDS患者死亡的重要原因之一，涉及多种病原体：卡氏肺孢子菌肺炎卡氏肺囊虫在肺的外部产生隆起性钙化，形状象粗糙的肾脏鹅口疮念珠菌性肺炎•CD4+T细胞的数目：减少到200细胞/ul以下，将进入全面崩溃的艾滋病•P24蛋白的含量：P24蛋白的含量代表病毒数5.判断病情的标志二）致病性和免疫性组织中炎症反应少，病原繁殖多•淋巴结病变：–反应性病变：滤泡增殖性淋巴结肿–肿瘤性病变：kaposi肉瘤、其他淋巴瘤•胸腺病变：萎缩性、退行性、炎性病变•中枢神经系统病变：神经胶质细胞的灶性坏死，血管周围炎性浸润和脱髓鞘改变5.临床表现——病理解剖二）致病性和免疫性•肺部：卡氏肺孢子虫肺炎和巨细胞病毒肺炎。起病隐匿，以发热、干咳、和渐进性呼吸困难为主•胃肠道：口腔炎、食管炎或溃疡；腹泻和体重减轻；肛周疱疹病毒感染和疱疹性直肠炎，肝脏受累，肝肿大和ALT•神经系统：机会性感染；机会性肿瘤•皮肤粘膜：卡氏肉瘤，口唇、外阴、肛周病毒感染，霉菌感染，口腔粘膜念珠菌感染•眼部：弓形虫、巨细胞病毒感染，kaposi肉瘤•血液系统：血小板减少和粒细胞减少5.临床表现二）致病性和免疫性6、机体对病毒的免疫力感染过程中机体可以产生多种抗体和细胞免疫，但不足以清除病毒。二）致病性和免疫性中和抗体——不能清除整合于细胞的前病毒细胞免疫——病毒变异、下调MHC表达1、检测抗体ELISA是快速检测HIV抗体的标准方法。2、检测病毒及其组分病毒分离：正常人外周血单核细胞检测HIV的P24蛋白：病毒感染的急性期出现，潜伏期常为阴性，病情发展至艾滋病症状出现时又可检出。3、检测病毒核酸三）微生物学检查法AIDS的实验室诊断检查法目的血清学ELISA初步筛选乳胶凝集法WB确认检验免疫荧光反应病毒RNART-PCR检测血液中的病毒P24抗原感染的早期指标病毒分离不易进行CD4:CD8与HIV症状相关HIV感染过程中HIV抗原和相关抗体及CD4+细胞的变化病毒数量预测生存时间HIV-1的数量（ml）生存期（年）1（1）预防HIV感染综合措施（2）疫苗的研究（3）抗病毒治疗四）防治原则（1）预防HIV感染的综合措施①开展广泛的宣传教育②控制传染源建立HIV感染的监测网络系统③切断传播途径加强血源和移植器官的筛选与管理；加强血制品的检验检疫等。四）防治原则基因工程疫苗人工合成疫苗重组活疫苗HIV突变株疫苗（2）疫苗的研制四）防治原则一个病人体内病毒氨基酸序列的变