HIV感染导致的免疫缺陷病ppt课件.ppt

HIV感染导致的免疫缺陷病 广州医学院检验系廖伟娇 HIV的一些相关知识 1 HIV的结构2 HIV基因组成及结构3 HIV感染及复制HIV感染与免疫1 HIV感染与补体及其它体液因子的作用2 HIV感染与血清抗体3 HIV感染与CD4 CD8 淋巴细胞4 HIV感染与CTL细胞5 HIV感染与单核 巨噬细胞 NK细胞HIV的实验室检查1 初筛试验2 确证试验 一 HIV的结构gp120gp41脂质膜蛋白酶RNAp18反转录E整合酶基质p24核蛋白核衣壳 由微粒组成 二 HIV的基因分型HIV可分为两个型 HIV 和HIV LTR gag pol vif vpr tat rev vpu env nef LTR LTR gag pol vif vpx vpr tat rev env nef LTR 两者的主要区别在于 型含有vpu 而 型含vpx 另外 vpr和nef与其他基因的关系也不同 HIV 的vpr与vif相互重叠 而nef与env不重叠 HIV 的vpr与vif不重叠 而nef与env相互重叠 LTRgagvprenvLTRpolvifrevrevtatvputatnefvpxvifrevvpr M组 包括A J10个亚型HIV HIVO组 包括O1 O4四个亚型HIV 分为A E五个亚型 型病毒之间核酸序列同源性只有55 60 而同一型内的基因变异水平只有20 左右 型M组 不同亚型间的遗传变异程度在gag基因为10 左右 而在env基因变异为20 左右 O组 病毒只有少数基因序列是已知的 型 各亚型间的遗传变异约为20 A B间的变异在10 以内 C D E各亚型只有一个病毒基因序列经过测定 其遗传变异水平尚不清楚 结构基因gagp55前体蛋白 可再被切割成p24 p17 p9 p6p17基质蛋白 gag前体的膜定位 病 p16 毒颗粒的成熟及稳定 脱壳和整合前复合体的核内转运 p24核心蛋白 形成RNA及酶的保护 p26 层 病毒颗粒形成的重要成分 p9核壳蛋白 与RNA结合在一起 在RNA包装过程中起重要作用 p6脯氨酸丰富蛋白 RNA结合蛋白 帮助病毒的装配和释放 polp10蛋白酶 特异性水解和合成gag和gag pol前体 p66 p51逆转录酶 具有DNA多聚酶和RNA P68 p53 酶活性 将病毒RNA逆转录成cDNAp31整合酶 将病毒DNA整合到细胞染 p32 色体上 envgp160 gp140 前体蛋白 被切割为gp120 41gp120外膜糖蛋白 介导病毒与受体结合 gp125 105 决定病毒感染性 细胞亲和性及细胞致病变性 gp41穿膜糖蛋白 将病毒外膜蛋白固定 gp36 41 在膜表面 介导病毒与细胞融合 早期调控基因tatp14转录和转录后病毒基因表达调节因子 增加所有病毒基因的表达 revp19转录后病毒基因表达调节因子 参与含RRE结构的病毒mRNA的核外转移 稳定及翻译 nefp27细胞浆内蛋白 降低感染细胞表面的CD4受体的表达 调节病毒繁殖 晚期调控基因vifp23病毒感染因子 增加病毒感染性 vpup15一种膜蛋白 为HIV 所特有 参与病毒的成熟 增强病毒从细胞内释放 降解细胞内gp160 CD4复合体 附属基因vprp18病毒颗粒成分 协调整合前复合体的核内转运 使感染细胞休止在G0期 vpxp16病毒颗粒成分 为HIV 所特有 作用同p18 三 HIV的繁殖 RNARNA逆转录酶DNAHIV与CD4结合双股前病毒DNA基因组mRNA病毒DNA转录病毒颗粒装配病毒mRNA装配病毒蛋白新病毒 HIV的复制周期 吸附融合与穿入逆转录和整合早期合成晚期合成病毒颗粒释放1 吸附 与CD4结合 CD4分子的V1区与HIVgp120相互作用 导致病毒结合于细胞上 但HIVgp120上哪些位点与CD4作用 尚不完全明了 2 融合与穿入 HIVgp120与CD4结合后出现一系列反应导致病毒与宿主细胞膜融合 病毒核酸核心进入宿主细胞浆 机制尚不清楚 但HIVgp120与CD4结合不足以导致病毒与细胞融合而进入宿主细胞 1996年发现了第二受体 V1 V2 V3 V4 S S S S S S N C CDR1 CDR3 CDR2 98 92 1 14 85 26 40 53 CD4分子结构模式图 3 逆转录和整合 HIV 1进入细胞后立即脱壳 脱壳后利用自身的DNA多聚酶 以病毒RNA为模板合成一条互补的DNA 核糖核苷酸酶H切割分开RNA DNA杂合体 新合成的DNA在作为模板合成另一条互补的DNA 即形成双链DNA 某些双链DNA被转运致细胞内 以直链DNA的形式通过病毒自身携带的整合酶 整合入宿主细胞 4 早期合成 病毒基因整合后 即开始小量的转录 以整合病毒DNA为模板合成全长病毒mRNA 经多次剪接后 其中一段被翻译成调节蛋白Tat Rev Nef Tat能大大促进病毒转录 而Rev则使其余的mRNA转运到细胞浆内以备晚期合成之用 5 晚期合成 Rev启动晚期合成 促使未剪接的gag polmRNA和一次剪接的表面蛋白mRNA在细胞浆内翻译成相应的酶和蛋白 以供组装病毒颗粒 6 已合成的病毒成分组装成病毒颗粒并通过芽生从细胞中释放 HIV感染的免疫反应HIV进入机体 5d 4w出现临床症状 急性感染期持续1 2w 出现临床症状时 伴发高滴度的P24抗原血症 抗原血症持续2 4w 在这期间 HIV复制非常活跃 血浆 单个核细胞中有大量HIV 抗原血症缓解时 抗gp120 gp160 gp41 P24等抗体开始出现 所以HIV感染后的4 6w即可检测到抗体 Ab与Ag结合后被树突状细胞捕获 所以急性感染晚期 HIV繁殖水平下降 急性症状消失 但淋巴结中有大量HIV潜伏细胞存在 机体进入无症状HIV潜伏期 经过一定的潜伏期最后出现AIDS 一 体液免疫 1 HIV与补体及其它体液因子的相互作用 HIV的传播方式 跨越了皮肤屏障 一般来说 HIV附着于粘膜表面或进入血液 淋巴系统时 免疫反应即开始 原发性HIV感染时整个免疫系统均被激活 在特异性抗体还未形成时 补体及其它体液因子是抵抗Ag的重要机制 补体被激活而清除Ag HIV进入机体 也能激活补体 HIV的跨膜蛋白也能直接与C1q结合而导致C3在病毒表面沉积 这种沉积可清除普通的Ag 也可清除和灭活动物的反转录病毒 但不能灭活人的反转录病毒 HIV HCV等人类反转录病毒 不仅如此 多种人类体液 包括精液 乳汁 血浆 阴道分泌物 补体CH因子 C3b C4b CRb等 被证实能提高HIV 1的感染力 例如补体抑制因子H能与gp120的C1区结合而促进多核巨细胞的形成 该因子加上某些血浆因子 具有稳定HIV 1及其感染细胞 使HIV 1和被感染细胞免受吞噬细胞溶解的作用 再如 精液中的复合因子 CD46 和迟发性加速因子 DFA 均可抑制补体激活而对HIV起保护作用 2 血清抗体 HIVIgM抗体在感染后2w出现 5w达高峰 3m内降到难以检测到的水平 2 6w出现IgG抗体 其抗体包括gag编码的p24 p55 p17 pol编码的p68 p53 p34 env编码的gp120 gp160 gp41 rev tat nef vpu vpr基因编码的针对调节蛋白的抗体及HIV增强型抗体等 中和抗体 中和抗体的作用部位大多数在gp120 gp41上 少数在p24蛋白上 在gp120蛋白结构中 在第303 338氨基酸的两侧为胱氨酸 它们之间由二硫键相连而形成一个环状结构 称为v3环 针对gp120V3环的中和抗体 能阻止gp120的切割和变形 使HIV无法与靶细胞融合及进入靶细胞 中和了HIV的感染性 此外gp120V1 V2区 gp41ELDKWA RALAVRY的抗体也是中和抗体 有人认为 p24 p17抗体也是中和抗体 ADCC抗体 该类抗体可吸附在NK细胞表面的Fc受体上 激活NK细胞 帮助NK细胞杀伤表达gp120 gp41的感染细胞 这类抗体主要为HIVgp120 gp41抗体 但中和抗体 ADCC抗体一般都出现在感染的晚期 此时病毒滴度已开始下降 目前 还没有证明正常B可受HIV感染 但可感染病毒转化的B细胞 例如EB病毒转化 使这类细胞处于多克隆激活状态 使Ig增高 但多克隆B细胞分泌的Ig常常是自身抗体 攻击自身细胞 造成免疫损害 而且正常B细胞由于自身内在功能的失调和Th细胞功能的丧失而对新抗原的反应能力大大减弱 这在持续性HIV感染时是灾难性的 HIV增强型抗体 该抗体不是抑制HIV的繁殖 而是促进HIV的繁殖 这类抗体主要为gp41抗体 具体作用机理未明 它的存在与AIDS的发展有一定关系 二 细胞免疫反应 T细胞 HIV患者细胞免疫有二个独特的表现 一是 感染早期呈现一过性的总T细胞下降 CD4 下降引起 然后T总数可略回升 CD8 上升引起 到AIDS时T总数全面下降 即T总数随病情进展而变化 二是 外周血单个核细胞中 激活的T细胞占很高比例 由于激化的T细胞很容易自溶而死亡 是容易造成感染后期大量T细胞死亡的原因之一 1 CD4 细胞数量下降 HIVgp120与CD4结合后 被巨噬细胞吞噬 介导ADCC而溶解 发生程式性凋亡 HIV在CD4 细胞复制 产生大量病毒RNA 干扰了自身RNA的转录和蛋白的合成 细胞因没有养分而死亡 大量病毒颗粒经细胞膜释放到胞外 造成胞膜严重破坏而引起死亡 2 CD4 细胞功能受到抑制 HIVgp120与CD4结合 影响了CD4的表达 使表面的CD4下降 而T的抗原反应性需CD4的辅助 HIVgp120与CD4结合后 由于空间位阻效应使CD3无法与MHC 结合 从而难以启动T细胞激化程序 有报导认为gp120与CD4结合后 可产生一种抑制性的传导信号 使T功能受抑制 CD4 细胞对免疫调节 特别是维持细胞免疫与体液免疫之间的平衡有着重要的作用 其数量和功能的变化 势必打破免疫平衡 3 CD8 细胞感染早期数量上升 后期则数量下降 其功能也随病情进展而逐步丧失 但其机制不明 CTL细胞 一般认为 HIV特异的CTL反应尽管未能有效地遏制HIV的复制和扩散以致最终导致AIDS 但在宿主的多种防御系统中 CTL是控制HIV复制和扩散的主要机制 在原发性感染时对清除病毒血症有着决定性作用 在潜伏期对抑制HIV繁殖起重要作用 除直接杀伤感染细胞外 还可通过分泌炎症因子和趋化因子而抑制HIV的繁殖 HIV特异的CTL反应具有两大特点 一是反应异常强烈 二是反应多克隆性 表现为HIV特异的CTL具有针对几乎所有HIV抗原决定族的克隆 HIV感染的初期 1w内 特异的CTL即出现在循环血中 早于Ab的出现 随着HIV复制 TL迅速增加 早期的CTL由相对均一的原发病毒所诱导 具有寡克隆的特征 而且具有严格的抗原特异性 一旦HIV发生变异 便失去细胞毒作用 保持1w左右 CTL由寡克隆迅速演变为多克隆 识别几乎所有的病毒蛋白 包括辅助蛋白 例rev vif tat 表现为早期的超强反应和AIDS晚期的功能丧失 1 HIV由于突变而逃脱CTL的监控 HIV复制的特点之一是高速率的复制错误 AIDS发病时大量变异株出现 而强烈的CTL反应只能使原发病毒和较早期的变异株受到抑制或杀死 但新的变异株则被复制而出现病毒逃脱现象 CTL始终在追逐HIV的变异而无法消灭该病毒 2 CTL的耗竭 反馈性免疫调节功能紊乱甚至丧失 使CTL过度激活而耗竭 正常情况下 持续的抗原暴露将导致免疫效应细胞的自溶 并进行反馈性调节 避免免疫系统过度且无限制的激活 但HIV感染者反馈调节功能紊乱或丧失 无法控制CTL的无限激活 且激活的CTL比正常人激活CTL细胞更容易自溶而耗竭 3 HIV蛋白产物可能具有超抗原的作用 可以直接激活TCR上 受体而造成T细胞的大量激活 产生自溶 4 CTL的效应功能下降 原因不详 一般发生在CD4 T严重降低后 可能是CD4 T下降引起IL 2分泌下降 Th1下降造成CTL功能下降 三 单核 巨噬细胞由于单核 巨噬细胞表面表达低水平的CD4 所以亦可受HIV感染 但与CD4 细胞不同的是 单核 巨噬细胞对HIV所致的细胞病变和细胞毒不敏感 所以不出现明显的数量下降 单核 巨噬细胞感染HIV后可产生大量的新病毒 而且这些病毒不一定释放到细胞外却可存放于吞噬小泡中 使特异性的CTL无法识别而不能被清除 单核 巨噬细胞成了AIDS的发病源 病毒扩散的携带者 例如单核细胞可穿过血脑屏障进入神经系统 通过循环血在体内扩散并感染肺 肝等器官 四 NK细胞 目前还没有证据证明NK细胞受到HIV病毒的直接感染 其数量也没有明显改变 但其细胞毒功能 ADCC功能以及分泌IFN 和TNF 的能力下降 目前认为NK细胞的无反应性主要归因于缺乏激活因子 IL 12和IL 2 但当受到因子激活则仍有杀伤靶细胞的能力 HIV的检测 1 初筛试验 ELISA 明胶凝集试验 金标法 自动化仪器直接测定2