现代生命科学与生物技术-05艾滋病

1第5章病毒与艾滋病2本章内容•5.1概述•5.2病毒与免疫•5.3艾滋病的发病机制•5.4艾滋病的临床症状•5.5艾滋病的治疗与预防35.1.1艾滋病的发现•1981年，美国发现两例男性同性恋患者患相同的疾病，•1年后，1例海地移民的血友病患者发生了类似的疾病。•CDC将该类患者定义为“获得性免疫缺陷综合症”•首次发现艾滋病（AIDS）病例两年后，科学家才从AIDS患者标本中分离出引起AIDS的病毒——一种逆转录病毒。•1986年国际病毒分类与命名委员会正式将其命名为人类免疫缺陷病毒HIV。5.1概述45.1.2AIDS的起源（1）HIV感染人类的时间•在1998年，美国著名华裔科学家何大一等对1959年采集的血浆标本进行了研究分析。•结果表明一位生活在非洲班突部落的男性体内发现HIV，是目前在全世界传播的HIV亚型的祖先。•从进化程度推测，HIV感染人类的时间大约在20世纪40年代或50年代初期。概述5（2）AIDS的来源AIDS的真正来源有三种推论：•自然说：认为HIV是自然演变而产生的•医源说：认为人们是在接种疫苗时被感染的•人为说：认为HIV是基因工程带来的灾难HIV是生物武器某些人企图进行种族灭绝概述65.1.3AIDS的流行现状•潜伏因为艾滋病毒的休眠期可能长达7～12年推测艾滋病很早已在少数人的身体里潜伏直至今日暴发成为现行的流行病•传播20世纪70年代初去非洲工作的欧美人员被认为是将艾滋病毒带回欧美的第一批人由此艾滋病在欧美传播随着国际间的交往频繁，艾滋病由旅游者传播到世界各国的可能性也越来越大。概述7•非洲：艾滋病的重灾区，全球2/3的HIV感染者。•亚洲：传入较晚，传播和扩散却相当迅速。•拉丁美洲：各国均有发现，分布分散。•美国：每年约产生4万新HIV感染者；•欧洲：呈快速增长的趋势，到1990年初这一趋势仍然存在，到1994～1995年发病率趋于稳定且逐渐下降。•中国：艾滋病疫情处于总体低流行、特定人群和局部地区高流行的态势。到2007年底，现存艾滋病病毒感染者和病人约70万•分布概述8第20个“世界艾滋病日”（12月1日）•2007年全球艾滋病流行报告（数据）概述9概述10概述11摘自联合国艾滋病规划署《艾滋病流行最新报告》概述12《中国艾滋病防治联合评估报告（2007）》艾滋病疫情上升速度有所减缓1314•注射毒品传播占38.5%；采供血传播占19.3%；•异性性传播占17.9%；同性性传播占1.0%；•输血及使用血制品传播占4.3%；母婴传播占1.2%；•传播途径不详占17.9%。15•在第22个世界艾滋病日（12月1日）前夕，《2009年全球艾滋病流行报告》在沪发布，这是定期更新的全球疫情报告首次在中国发布。联合国艾滋病规划署和世界卫生组织共同公布了全球和区域最新艾滋病疫情估计以及疫情的流行趋势。数据显示，艾滋病流行至今，全球大约已有6000万人感染了艾滋病病毒，2500万人死于艾滋病相关疾病。而在中国，已累计报告艾滋病感染者和病人近32万例。16艾滋病流行扩展向低危人群•在我国，以前艾滋病传播主要通过注射吸毒，现在异性性接触已经成为主要传播途径，同时，同性间性接触传播所占比例也必须引起重视。新的数据表明，2008年32％的新感染者是男性行为者，40％是来自于异性的性行为，这就表明通过性行为的传染占了70％以上。在许多亚洲国家，性工作者处于艾滋病病毒感染的极高风险中。在我国，60％的女性性工作者在提供性服务时没有坚持使用安全套。来自重庆的一项统计数据显示，超过一成的男男性行为者感染了艾滋病病毒，达到12.5％。17•尽管艾滋病流行长期集中在一些特定人群，即性工作者及其嫖客，男男性行为者和注射吸毒者，但流行正在通过高危行为人群与其性伴侣之间的传播，逐渐扩展到低危人群。另外，联合国报告显示，在我国，仅有不到三分之一的艾滋病病毒感染者得到了诊断。18定义：•艾滋病病毒（HIV）又称为人类免疫缺陷病毒（humanimmunodeficiencyvirus，HIV）。属于逆转录病毒科，慢病毒属，灵长类免疫缺陷病毒亚属。•艾滋病（AIDS）又称为获得性免疫缺陷综合征（acquiredimmunodeficiencysyndrome，AIDS）。是由艾滋病病毒（HIV）感染引起的一种传染病。5.2病毒与免疫病毒与免疫19第七章病毒20肺鼠疫病毒21埃博拉出血热病毒22虚拟的病毒235.2.1病毒病毒的概念病毒（Virus）是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物”，其本质是一种只含DNA或RNA的遗传因子，它们能以感染态和非感染态两种状态存在。病毒与免疫24病毒结构示意图病毒与免疫25人类和脊柱动物病毒的结构病毒与免疫26病毒的分类27病毒对人类的危害英国医生爱德华·金纳在1796年发现牛痘可以使人预防天花，被称为战胜病毒的第一人。28古埃及石刻浮雕中的人像就带有患过引起跛足的脊髓灰质炎的标记。脊髓灰质炎病毒29法国著名科学家巴斯德1884年研制成功狂犬疫苗狂犬病病毒30艾滋病病毒（HIV）非典病毒（SARS）冠状病毒变种禽流感病毒（birdflu）3132人类对病毒的利用•根据噬菌体具有专门寄生在细菌细胞里的特性，人们就利用噬菌体来治疗一些细菌性疾病。•例如，烧伤病人容易感染绿脓杆菌，引起化脓性炎症，于是，人们利用绿脓杆菌噬菌体，就能有效地控制绿脓杆菌的感染。•另外，利用专门寄生在昆虫细胞里的动物病毒来防治农业害虫，效果也很好。33病毒的发现与发现者烟草正常叶（左）和烟草花叶病病叶（右）34烟草花叶病细菌滤器接种浸出液接种烟草花叶病病原是否是细菌？实验过程：351892年，俄国Ivanovski实验结论：“病毒不是细菌，是比细菌更小的生物。”1898年，荷兰Beijerinck指出“该病原菌是比细菌更小，有侵染性，活的流质，称为病毒（virus）”36美国著名化学家Stanley1935年提纯了烟草花叶病毒（TMV）1946年获得诺贝尔奖病毒学领域第一个获此殊荣的科学家37吸附侵入早期：病毒特异性酶的合成病毒核酸复制病毒结构蛋白质合成装配释放病毒大分子合成38395.2.2免疫1、免疫性•免疫性（Immunity）通常是指机体对感染疾病具有的高度的抗性。•所有参与免疫的细胞和分子构成了免疫系统。•免疫系统对外源物质所产生的反应称之为免疫应答。病毒与免疫40免疫性天然免疫（natureimmunity）获得性免疫（acquiredimmunity）•天然免疫机体在种系发育和进化过程中形成的免疫防御功能•获得性免疫出生后通过与外源性物质接触后所产生的一系列防御功能（也称特异性免疫）病毒与免疫41获得性免疫特点•特异性对外源性物质应答的特异性•多样性免疫细胞及抗体等的多样性•记忆性再次遇到同一抗原时出现增强性应答病毒与免疫422、免疫细胞（1）淋巴细胞•①T细胞是T淋巴细胞的简称，因成熟于胸腺而得名，是最重要的免疫细胞。•来源骨髓干细胞。•主要功能是特异性免疫应答的激活、免疫记忆，细胞毒杀伤效应等。•T细胞抗原受体（简称T细胞受体，TCR）是T细胞识别外来抗原并与之结合的特异性受体，是T细胞的专有标志。病毒与免疫43T细胞亚群按照TCR的不同可分为两种功能明显不同的亚群：4CD8CDT细胞在胸腺中的分化、成熟44②B细胞分泌抗体，产生体液免疫效应的一类淋巴细胞。•存在于B细胞膜上的膜表面免疫球蛋白（SmIg）即为特异的抗原受体，是B细胞的专一标志。病毒与免疫(2)抗体提呈细胞及裸细胞453、抗原与抗体（1）抗原•抗原（antigen，Ag）是指能刺激机体免疫系统引发免疫应答，使免疫活性细胞产生抗体或致敏淋巴细胞，并能与之发生特异性结合的物质。病毒与免疫46•抗原特异性：是指抗原具有能与相应的抗体或致敏淋巴细胞发生特异性结合的性质。•抗原分子中只有抗原决定簇才和抗原的特异性有关。•抗原决定簇：是指抗原分子上的特异性化学基团，决定其刺激机体所产生抗体的特异性的某一较小的特定结构部位，也可称为表位。病毒与免疫47（2）抗体抗体（antibody,Ab）是由抗原刺激B细胞经分化增殖形成的浆细胞合成和分泌的，是能与相应抗原发生特异性结合并具有多方面免疫功能的球蛋白。免疫球蛋白（immunoglobin，Ig）是指具有抗体活性或其化学结构与抗体相似的球蛋白。即Ab与Ig可作同义词使用。病毒与免疫48（3）免疫应答免疫应答是指机体免疫系统对抗原物质进行识别和排斥的全过程。通常所说的免疫应答是指针对抗原性物质的特异性免疫应答，也可以称为免疫反应。包括抗原刺激后机体免疫细胞识别抗原，免疫细胞之间相互作用，免疫活性细胞活化、增殖、分化并产生免疫效应物质（抗体或致敏淋巴细胞）。病毒与免疫49HIV病毒特异性的侵犯人体免疫系统的中枢CD4+T淋巴细胞,造成CD4+T淋巴细胞数量进行性减少，细胞免疫功能损害，最终导致AIDS。5.3艾滋病的发病机制501、HIV的分类HIV属于逆转录病毒科，慢病毒属，灵长类免疫缺陷病毒亚属。•HIV可分为HIV-1型和HIV-2型•HIV-1型已发现12种亚型，即A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、O及N亚型•HIV-2型可分为6种亚型，即A、B、C、D、E和F亚型艾滋病的发病机制5.3.1艾滋病毒（HIV）51•目前世界范围内主要流行HIV-1。HIV-1为直径约100~120nm球形颗粒，由核心和包膜两部分组成。核心包括两条单股RNA链、核心结构蛋白和病毒复制所必须的酶类，含有逆转录酶、整合酶和蛋白酶。522、HIV的生物学特性（1）HIV的形态和结构形态HIV呈球形或卵形，二十面体立体对称，直径90-130nm，有高密度的锥形核心和糖蛋白刺突镶嵌的包膜，包膜为脂质双层结构，它由12个五边形和20个六边形组成，在六边形各角上伸出72个刺突，其直径15nm，长约9nm。艾滋病的发病机制53结构包膜为脂质双层结构，成分为包膜蛋白（env）核心核壳蛋白（gag）聚合酶类（pol）2个拷贝的单股正链RNA（见图）艾滋病的发病机制54艾滋病的发病机制电镜下可见的HIV颗粒55HIV病毒立体结构56HIV病毒立体结构（剖面图）艾滋病的发病机制57evn——被膜蛋白，gag——核壳蛋白，pol——聚合酶类经典的HIV三维立体模型58(2)HIV的理化特性•pHpH为2时能完全灭活病毒•温度60℃，3h或80℃，30min则检测不出感染性HIV•湿度干燥情况下，数小时内病毒较价下降90-99﹪•射线对紫外线和γ射线不敏感•化学因素对消毒剂和去污剂等化学因素很敏感•植物外源凝聚素可完全灭活HIV艾滋病的发病机制59•吸附HIV吸附于T淋巴细胞表面；•融合和穿人病毒粒子穿透细胞膜后迅速脱壳；•逆转录病毒RNA逆转录形成双链环状DNA；3、HIV的增殖过程（HIV如何感染细胞）4CD艾滋病的发病机制60•整合环状DNA整合在宿主细胞的染色体上；•复制病毒DNA随宿主细胞DNA的复制而复制；•转录前病毒DNA转录形成病毒mRNA；翻译mRNA翻译合成病毒调节蛋白、结构蛋白；装配结构蛋白、mRNA和酶类装配成病毒结构；释放成熟的病毒释放到细胞外。艾滋病的发病机制61HIV增殖过程625.3.2AIDS的感染1、HIV特异性的侵犯T淋巴细胞HIV的靶细胞T淋巴细胞（最主要的）巨噬细胞树突状细胞星状细胞艾滋病的发病机制4CD4CD63HIV的易感细胞•HIV是一种多嗜性病毒可感染人体不同组织中的多种细胞•HIV感染细胞后能通过不同的途径引起细胞死亡•细胞死亡表现为：多核细胞的形成坏死细胞凋亡艾滋病的发病机制64•多细胞生物个体的一生中，不断发生构成身体的细胞的死亡。•有两种细胞死亡：•1、因环境因素突变或病原物入侵而死亡，称为病理死亡，或细胞坏死。•2、因个体正常生命活动的需要，一部分细胞必定在一定阶段死去，称细胞凋亡。65细胞凋亡是普遍存在的•变态：蝌蚪变成青蛙，尾巴的缩短•昆虫、卵形成幼虫变成成虫•哺乳类：皮肤，指（趾）甲•红细胞：分化成熟；失去细胞核；凋亡•淋巴细胞：