现代分子生物HIV

82人类免疫缺陷病毒HIVHUMANIMMUNODEFICIENCYVIRUS是一种生存于人的血液中并能够破坏人体免疫系统，进而使人体失去对其他疾病的抵抗能力，引发不可治愈的感染和肿瘤，最终导致被感染者死亡的病毒。逆转录病毒人类免疫缺陷病毒（HIV，分为HIV1，HIV2）引起疾病获得性免疫缺陷综合征AIDS艾滋病。有三个特性获得性艾滋病并非先天具有，而是后天获得。免疫缺陷AIDS的发病机理在于，HIV通过造成人体免疫系统的损伤，进而导致免疫系统防护功能的减低甚至丧失。对感染的易感性明显增加；易发生恶性肿瘤；综合征在临床症状方面，由于免疫缺陷导致的各个系统的机会性感染、肿瘤而出现复杂的伴随症状群。二、病原学艾滋病病毒HIVN艾滋病病毒，即“人类免疫缺陷病毒”，简称HIV。NHIV病毒是一种能攻击人体免疫系统的病毒。它把人体免疫系统中最重要的T4淋巴细胞作为攻击目标，大量吞噬、破坏T4淋巴细胞，从而破坏人的免疫系统，最终使免疫系统崩溃，使人体因丧失对各种疾病的抵抗能力而发病并死亡。HIV病毒破坏人体免疫系统N艾滋病病毒随免疫细胞DNA复制而复制。病毒的繁殖和复制使免疫细胞遭到破坏和毁灭，并放出更多的病毒。新增殖病毒再感染更多的细胞。就这样，病毒一代代地复制、繁殖，免疫细胞不断死亡。艾滋病的感染过程HIV病毒侵犯人体T4淋巴细胞N艾滋病病毒HIV侵入人体后直接侵犯人体免疫系统，攻击和杀伤的是人体免疫系统中最重要、最具有进攻性的T4淋巴细胞，使机体一开始就处于丧失防御能力的地位。艾滋病病毒一旦进入人体，就寄生于T4淋巴细胞内最核心的部位，并与细胞核的遗传物质DNA整合为一体，人体没有能力使其分开，更没有力量杀灭它。T细胞表面附着的HIV病毒HIV1为主要流行病毒HIV2仅在少数地区（西非）821HIV病毒粒子的形态结构和感染1、形态球形100120NM包膜糖蛋白刺突GP120（刺突）GP41（跨膜）结构两条相同单股正链RNA核心核酸内切酶逆转录酶抵抗力对理化因素抵抗力弱不耐热，56。C30MIN被灭活室温保存活力7天02次氯酸钠01漂白粉70乙醇50乙醚03H2O2/05来苏尔处理5MIN，均有灭活作用返回致病机制1传染源AIDS病患者、HIV感染者血液、精液、阴道分泌物、唾液、乳汁和脑脊液中2传播途径1）性传播同性/异性2）血源性输血、意外受伤、静脉吸毒3）母婴传播HIV抗体（）母亲胎儿感染率3060不会引起感染的行为只有带病毒的血液、精液或阴道分泌物进入人体血管中，才能构成HIV的传播。而与艾滋病人及艾滋病病毒感染者的日常生活和工作接触（如握手、拥抱、共同进餐、共用工具、办公用具等）不会感染艾滋病；艾滋病不会经马桶圈、电话机、餐饮局、卧具、游泳池或公共浴室等公共设施传播，也不会经咳嗽、打喷嚏、蚊虫叮咬等途径传播。免疫损伤机制病毒破坏T（CD4T）细胞，大量T细胞死亡CD4细胞缺损和功能障碍当疾病发展到后期出现另一种类型细胞数量的降低CD8细胞毒性杀伤细胞疾病发生以前总是出现CD4细胞的数量降低HIV人体（病毒血症）病毒GP120与CD4细胞（CD4分子）结合HIVRNA进入细胞（转为DNA）1、HIVDNA与宿主细胞DNA整合长期潜伏2、随细胞DNA转录，缓慢释放病毒3、大量病毒同时产生CD4细胞破裂致病过程自然病程感染特点潜伏期长6个月20年,平均10年典型病程急性期潜伏期AIDS相关综合征期典型AIDS期感染初期病毒大量复制，约23个月出现发热、咽炎、皮疹等，持续12周大多数病毒以前病毒形式整合于宿主细胞染色体上潜伏下来，此期可长达6个月10年潜伏病毒被激活，大量繁殖引起免疫损伤，出现临床症状，即AIDS相关综合征期急性期潜伏期AIDS相关症候群持续发热、盗汗、体重减轻、慢性腹泻、全身淋巴结肿大、PLT减少、口腔和皮肤真菌感染舌上白斑或其他免疫缺陷表现。消瘦颈淋巴结肿大严重免疫缺陷典型AIDS机会感染病人死亡的重要原因之一；常见有巨细胞病毒、白色念珠菌、卡氏肺孢子虫、弓形虫感染恶性肿瘤病人死亡重要原因之一，30KAPOSI肉瘤、恶性淋巴瘤神经系统异常脑是HIV感染的重要部位，60AIDS痴呆症，记忆衰退、偏瘫、颤抖、痴呆等5年死亡率90，多在发生临床症状2年内死亡。流行性卡波济氏肉瘤艾滋病淋巴瘤在AIDS患者中念珠菌属感染是很常见的,象鹅口疮（上图）尽管不危及生命但十分讨厌播散性感染是少见的,左图为念珠菌性肺炎，其类似于细菌性支气管肺炎HIVANDAIDS822HIV基因组编码哪些蛋白质这些蛋白质是如何合成的它们的生物学功能是什么HIV基因结构及编码的蛋白HIV1基因组由9个基因组成，编码15种蛋白。GAG、POL和ENV编码结构蛋白。TAT、REV编码调控蛋白，NEF、VIF、VPU、VPR编码辅助蛋白。HIV2基因结构与HIV1有差别它不含VPU基因，但含编码X蛋白的VPX基因。1GAG基因编码病毒的核心蛋白先形成一个分子量大约是55KD的前体蛋日（P55），然后在HIV蛋白酶的作用下裂解成P17、P24、P15三个蛋白质。P24和P17分别参与构成HIV颗粒的内壳和内膜，使RNA不受外界核酸酶破坏,P15进一步裂解成与病毒RNA结合的核壳蛋白P9和P72POL基因编码病毒复制所需的酶类编码合成160KD的GAGPOL前体蛋白，从N端至C端分别产生蛋白酶（PR）、逆转录酶（RT）、核糖核酸酶H及整合酶。作用是参与多种蛋白的水解与合成，促进病毒整合入宿主细胞基因。均为病毒增殖所必需。3ENV基因编码核心蛋白、多聚酶和外膜蛋白先编码约863个氨基酸的前体蛋白并糖基化成GP160，GP120和GP41。GP120含有中和抗原决定簇，已证明HIV中和抗原表位在GP120V3环上，V3环区是囊膜蛋白的重要功能区，在病毒与细胞融合中起重要作用。GP120与跨膜蛋白GP41以非共价键相连。GP41与靶细胞融合，促使病毒进入细胞内。实验表明GP41亦有较强抗原性，能诱导产生抗体反应。4PRO基因（GAG与POL重叠的序列）编码蛋白酶P22P22在裂解上述HIV蛋白前体形成终末成熟蛋白的过程中起着主要作用。5TAT基因编码TAT蛋白（P14主要位于核内，可与LTR结合以增加病毒所有基因转录率，激活转录的起始并促进转录物的延长,也能在转录后促进病毒MRNA的翻译。是HIV两种重要的调节因子之一。6REV基因产物是一种顺式激活因子96KD的磷蛋白主要定位于核内，REV结合于RRE，促使病毒转录出各种MRNA，由细胞核进入胞浆，并使其保持稳定。能对ENV和GAG中顺式作用抑制序列去抑制作用，增强GAG和ENV基因的表达，以合成相应的病毒结构蛋白。是HIV第2种必需的调节因子。7NEF编码多功能NEF蛋白（P27）是一种负调控蛋白，作用于HIVCDNA的LTR，抑制整合的病毒转录。能对ENV和GAG中顺式作用抑制序列去抑制作用，增强GAG和ENV基因的表达，以合成相应的病毒结构蛋白。8VIF基因编码病毒感染因子在一些细胞因子协同下，促进HIV在细胞内复制。9VPU基因编码U蛋白促进HIV1从细胞膜上释放，仅在HIVL中。10VPR基因编码R蛋白能使HIV在巨噬细胞中增殖。11VPX基因编码X蛋白是HIV2在淋巴细胞和巨噬细胞增殖所必需，能促进病毒粒子的形成，仅存在于HIV2中。病毒蛋白质的合成过程病毒基因的表达需要宿主细胞转录机制，以前病毒为转录的模板，早期转录的长链MRNA经拼接后表达病毒的调节蛋白，待调节蛋白的量到达一定阈值后，病毒进入晚期转录，产生的未拼接的MRNA部分用来指导合成病毒的结构蛋白，部分作为病毒的基因组，与结构蛋白进行装配成为病毒核心颗粒，由胞膜出芽时获得包膜及膜蛋白。包括氨基酸的活化、肽链合成的起始、肽链的延伸、肽链合成的终止与释放从核糖体释放的多肽链不一定是具备生物活性的成熟蛋白，而必须经过加工折叠才能成为有活性的成熟蛋白823HIV的复制艾滋病的致病原因人类天生具有免疫功能，当细菌、病毒等侵入人体时，在免疫功能正常运作下，就算生病了也能治愈。然而，HIV所攻击的正是人体免疫系统的中枢细胞T4淋巴细胞，致使人体丧失抵抗能力，不能与那些对生命有威胁的病原体战斗，从而使人体发生多种极为少见的、不可治愈的感染和肿瘤，最终导致感染者死亡。824HIV1基因的表达调控1、LTR序列LTR不编码病毒产物，对基因表达的起始和调节至关重要，为细胞转录因子的结合位点，可分为调节单位、核心转录单位和反式激活效应元件单位（TAR）三个不同的调控功能区。（1）核心调控原件COUPTF鸡卵蛋白转录因子是COUPF家族中相对低分子量蛋白含有锌指环结构，起负调节作用AP1由含亮氨酸拉链结构的CJUN和CFOS家族成员组成的二聚体，属于正调节因子NFAT激活T细胞核因子（有两个结合位点）USF上游激活因子含有螺旋环螺旋结构具有负调节作用TCF1含有高速泳动簇基序，起正调节作用NF含有锌指环结构及锚定蛋白重复序列，是增强子区。由34BP间隔的两个10BP（GGGACTTCCC）序列构成，负责调控HIV基因在多种细胞（尤其是T细胞）中高速表达。（2）核心转录单位SP1含有与DNA结合的结构和两个富含谷氨酰胺的结构域。可形成二聚体或三聚体。当三个SP1分子与DNA结合后，改变了DNA的空间构型，激活HIV基因的转录。TATA元件两端有反向重复序列，可能是转录因子螺旋环螺旋DNA结合蛋白的识别位点。TATA元件上结合的是一组蛋白质，这些蛋白称为转录因子D（TFD），也包括一些辅助激活蛋白（TBP）的细胞因子，这种作用是与RNA聚合酶相关，由此启动转录。（3）反式激活效应元件单位（TAR）TAT基因由两个外显子构成，编码HIV复制和基因表达所必须的反式激活蛋白TAT，又称反式激活因子，能够增强病毒复制的起始，促进MRNA的转录和翻译。2、参与HIV复制的调控蛋白（1）TAT蛋白TAT与HIVRNA5端LTR结合后能够极大地提高HIV基因的转录水平。另外，TAT可能还具有转录延伸因子的作用，延长MRNA的转录（2）REV蛋白REV蛋白由两个外显子组成，分别编码一个25个氨基酸和91个氨基酸的肽段，这两个肽段最终组成一个116个氨基酸、其主要功能是促进HIV基因表达由早期（转录调节蛋白MRNA）向晚期（转录HIV结构蛋白MRNA）的转化，并促进晚期转录的进行。（3）NEF蛋白NEF蛋白由NEF基因编码的，分子量为27KD，属于负调控蛋白和磷酸化蛋白，与细胞的膜结构相结合。NEF蛋白非HIV复制所必需，但可抑制HIVLTR特异性转录的HIV1原病毒基因的表达。（4）VPR蛋白VPR蛋白由96个氨基酸构成，亦非HIV复制所必须，但存在于病毒颗粒中。含有VPR基因的HIV毒株与无VPR基因的HIV毒株比较，前者在细胞中生长较快，致细胞病变也较强于无VPR基因的天然株。（5）VPU蛋白VPU蛋白是含81个氨基酸的磷酸化蛋白，为HIV1特有，其功能可能是促进HIV1颗粒的装配和从细胞膜释放，或抑制HIV1颗粒从细胞内膜系统中芽生。（6）VIF蛋白VIF蛋白是分子量为23KD的病毒颗粒感染性因子，缺失VIF基因的HIV1可在细胞内正常复制并产生病毒颗粒，但其比无VIF基因缺失的HIV1产生的病毒颗粒的感染性低1000倍。起源与发展科学研究发现，艾滋病最初是在西非传播的，是某慈善组织做了一批针对某流行病疫苗捐给非洲某国，但他们不知道做疫苗用的黑猩猩携带有艾滋病毒。由美国、欧洲和喀麦隆科学家组成的一个国际研究小组说,他们通过野外调查和基因分析证实,人类艾滋病病毒HIV1起源于野生黑猩猩，病毒很可能是从猿类免疫缺陷病毒SIV进化而来。其实，艾滋病的起源应该是在非洲。1959年的刚果，还是法属殖民地。一个自森林中走出的土人，被邀请参与一项和血液传染病有关的研究。他的血液样本经化验后，便被予以冷藏，就此尘封数十年。万没想到的是，数十年后，这血液样本竟然成为解开艾滋病来源的重要线索。艾滋病起源于非洲，后由移民带入美国。世界第一例1981年6月5日美国乔治亚州亚特兰大市，由美国联邦政府卫生统计机构疾病控制中心出版的患病率和死亡率周报，第一次报道了一种“可能是细胞免疫功能紊乱”的疾病。报道列举了几个月后被称为艾滋病的最初五个病例“在1980年10月至1981年5月间，5个同性恋年轻男子在加利福尼亚州洛杉矶市三所医院里接受经活体检验被确定为卡氏肺囊虫肺炎的治疗。2名病人死亡。对5名病人的观察表明，他们似乎细胞免疫功能缺损，一般的接触便可使他们受到感染，例如肺囊虫肺炎和念珠菌等。”卡波氏肉瘤简介是一种恶性肿瘤，特征是多种梭形细胞形成血管窦，见核分裂，可以看到玻璃小体，艾滋病病人常并发此病。冰山现象艾滋病感染者临床表现感染成功急性期症状诊断艾滋病死亡48周出现症状810年1年052年HIV抗体HIV抗体,无症状有症状HIV抗体艾滋病感染艾滋病后的自然发展过程艾滋病的临床分期N从感染艾滋病病毒到发病有一个完整的自然过程，临床上将这个过程分为四期急性感染期、潜伏期、艾滋病前期、典型艾滋病期N不是每个感染者都会完整的出现四期表现，但每个疾病阶段的患者在临床上都可以见到。四个时期不同的临床表现是一个渐进的和连贯的病程发展过程。急性感染期（窗口期）HIV侵袭人体后对机体的刺激所引起的反应。病人发热、皮疹、淋巴结肿大、还会发生乏力、出汗、恶心、呕吐、腹泻、咽炎等。有的还出现急性无菌性脑膜炎，表现为头痛、神经性症状和脑膜刺激症。末梢血检查，白细胞总数正常，或淋巴细胞减少，单核细胞增加。急性感染期时，症状常较轻微，容易被忽略。在被感染26周后，血清HIV抗体可呈现阳性反应。此后，临床上出现一个长短不等的、相对健康的、无症状的潜伏期。潜伏期潜伏期感染者可以没有任何临床症状症但潜伏期不是静止期，更不是安全期，病毒在持续繁殖，具有强烈的破坏作用。潜伏期指的是从感染HIV开始，到出现艾滋病临床症状和体征的时间。艾滋病的平均潜伏期，现在认为是210年。这对早期发现病人及预防都造成很大困难。艾滋病前期艾滋病前期是潜伏期后开始出现与艾滋病有关的症状和体征，直至发展成典型的艾滋病的一段时间。这个时期，有很多命名，包括“艾滋病相关综合症”、“淋巴结病相关综合症”、“持续性泛发性淋巴结病”、“艾滋病前综合症”等。这时，病人已具备了艾滋病的最基本特点，即细胞免疫缺陷，只是症状较轻而已。主要的临床表现有A淋巴结肿大B全身症状病人常有病毒性疾病的全身不适，肌肉疼痛等症状。C患者经常出现各种特殊性或复发性的非致命性感染。D口腔可出现毛状白斑，毛状白斑的存在是早期诊断艾滋病的重要线索。典型的艾滋病期典型的艾滋病期有的学者称其为致死性艾滋病，是艾滋病病毒感染的最终阶段。此期具有三个基本特点严重的细胞免疫缺陷发生各种致命性机会性感染。发生各种恶性肿瘤。艾滋病的终期，免疫功能全面崩溃，病人出现各种严重的综合病症，直至死亡。五、辅助检查1、中度以上细胞免疫缺陷2、B淋巴细胞功能失调3、NK细胞活性下降4、病原体证据。六、诊断（一）临床诊断1、体重下降10以上2、慢性咳嗽或腹泻1个月以上3、间歇或持续发热1个月以上4、全身淋巴结肿大5、反复出现疱疹或慢性播散性单纯疱疹感染6、口咽念珠菌感染在AIDS患者中念珠菌属感染是很常见的。（二）实验室诊断1、T淋巴细胞亚群检查2、HIV1抗体检查3、抗原检查4、病毒检查七、治疗抑制病毒生长，增强机体免疫功能。抗感染、抗肿瘤、缓解病情、延长生命。艾滋病毒感染者终生服用抗病毒药物28岁的MAOSAMNAG是一名妓女，她住在柬埔寨首都金边的“艾滋病隔离区”中。这个“艾滋病隔离区”由柬埔寨政府搭建，已有数十个感染艾滋病的家庭被赶入这里生活，以杜绝传染他人。这里条件简陋，生活和医疗设施严重缺乏，引起国际社会的密切关注。9岁的南非女孩杰迪格莱丝兰德在约翰内斯堡的学校里，与同学们玩耍。她被母亲传染上艾滋病，身上长满疣，但她已学会坦然接受。南非是世界上艾滋病毒感染率最高的国家之一，而女性情况尤甚，据统计，南非25岁至29岁女性的艾滋病病毒感染率已超过30，大多是性暴力所致。但极高的感染率，反而使艾滋病患者在南非少了许多被歧视。2009年12月1日，中国一名带着口罩的抗议者在一场因输血致艾的抗议活动中痛哭，她的口罩上写着“血制品让我染上艾滋病”。中国民间抗艾第一人曾表示当下中国，由于卖血输血产生的血液传播，仍然是艾滋病的主要问题。而这些都源于贫穷及医疗保障不健全。由于艾滋病，30岁的赞比亚人KELVINKALASHA身体极为虚弱，在当地的艾滋病人收容所中，他只能在医生的搀扶下洗澡。在赞比亚，艾滋病在15岁至49岁人群中的流行率超过14，2010年10月被该国确立为“