病原生物学与免疫学 第十九章

第十九章反转录病毒第十九章反转录病毒反转录病毒科（Retroviridae）是一组含有反转录酶的RNA病毒。按致病作用可分为两个亚科：①正逆转录病毒亚科：包括五个（α，β，γ，δ，ε）逆转录病毒属和一个慢性病毒属。②泡沫逆转录病毒亚科：只有一个泡沫病毒属。其中对人有致病性的主要是慢病毒属中的人类免疫缺陷病毒和δ反转录病毒属中的人类嗜T淋巴细胞病毒。第一节人类免疫缺陷病毒第一节人类免疫缺陷病毒概述人类免疫缺陷病毒（humanimmunodeficiencyvirus，HIV）是获得性免疫缺陷综合征（acquiredimmunodeficiencysyndrome，AIDS，简称艾滋病）的病原体。人类免疫缺陷病毒有HIV-1和HIV-2两型。两型病毒的核苷酸序列相差超过40%。HIV-1是引起全球艾滋病流行的病原体；HIV-2主要在西非和西欧流行，且毒力较弱，引起的艾滋病病程长、症状轻。目前，AIDS已成为全球最重要的公共卫生问题之一。第一节人类免疫缺陷病毒一、生物学性状.（一）形态结构HIV呈球形，直径100～120nm。HIV具有独特的三层结构：①病毒外层为宿主细胞膜脂蛋白包绕的包膜，其中嵌有gp120和gp41两种病毒特异性的糖蛋白。前者构成包膜表面的刺突，后者为跨膜蛋白。第一节人类免疫缺陷病毒一、生物学性状.（一）形态结构HIV呈球形，直径100～120nm。HIV具有独特的三层结构：②病毒内层为结构蛋白p24组成的二十面体对称的核衣壳，具有高度特异性，是确定HIV感染的指标。③病毒核心部分含病毒RNA、反转录酶、蛋白酶和整合酶。第一节人类免疫缺陷病毒一、生物学性状.（二）基因组结构HIV的基因组是由两条相同的单股正链RNA在5′端通过氢键结合而形成的二聚体。基因全长约9.2kb。在其5′端有一帽状结构，3′端有polyA尾。HIV基因组的结构和组合形式与其他反转录病毒相同，从5′末端至3′末端依次排列为LTR、gag、pol、env和LTR。第一节人类免疫缺陷病毒一、生物学性状.（二）基因组结构LTR称为长末端重复序列（longterminalrepeat，LTR），是病毒基因组两端重复的一段核苷酸序列。但HIV较其他反转录病毒复杂，还有六个调节基因，即tat、rev、nef、vif、vpr和vpu。第一节人类免疫缺陷病毒一、生物学性状.（三）病毒的复制HIV的复制是一个特殊而复杂的过程。首先病毒的包膜蛋白刺突gp120与宿主细胞膜表面的受体CD4分子结合，病毒与细胞膜发生融合，病毒进入细胞。第一节人类免疫缺陷病毒一、生物学性状.（三）病毒的复制在细胞质内脱壳释放出核心RNA，在反转录酶的作用下，以病毒RNA为模板，以宿主细胞的tRNA作引物反向转录出负链DNA，构成RNA∶DNA中间体，然后由RNA酶H水解除去基因组中亲代RNA链，再由负链DNA合成正链DNA，形成双链DNA。第一节人类免疫缺陷病毒一、生物学性状.（三）病毒的复制在病毒整合酶的作用下，与宿主细胞染色体整合，这种整合的病毒双股DNA即前病毒。前病毒基因组两端的LTR序列有启动和增强病毒转录的作用，在宿主细胞的RNA聚合酶的作用下，病毒DNA转录形成RNA。第一节人类免疫缺陷病毒一、生物学性状.（三）病毒的复制有些RNA经拼接成为病毒mRNA，翻译成病毒的各种结构蛋白和非结构蛋白。另一些RNA经加帽和加尾可作为病毒的子代基因组RNA，与病毒蛋白装配成核衣壳，从宿主细胞膜获得病毒包膜，组成完整的有感染性的子代病毒，最后以出芽方式释放至感染细胞外。第一节人类免疫缺陷病毒一、生物学性状.（四）培养特性HIV感染的宿主范围和细胞范围较窄，在体外仅感染表面有CD4分子的细胞。因HIV只能在激活细胞中发生感染，故实验室常用新鲜分离的正常人T细胞或用患者自身分离的T细胞培养病毒。第一节人类免疫缺陷病毒一、生物学性状.（五）抵抗力HIV对理化因素的抵抗力较弱，56℃经30分钟可被灭活。室温（20～22℃）下可保持病毒活性7天，37℃的液体环境下可存活10～15天。0.1%漂白粉、70%乙醇、0.3%H2O2或0.5%来苏水等对病毒均有灭活作用。但HIV对紫外线、γ射线有较强的抵抗力。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（一）传染源与传播途径艾滋病的传染源是HIV无症状携带者和艾滋病患者，病毒主要存在于HIV感染者和患者的血液、精液和阴道分泌物中，传播途径主要有以下三种。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（一）传染源与传播途径1．性传播通过同性或异性间的性接触感染是HIV的主要传播方式，性活跃人群是高危人群。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（一）传染源与传播途径2．血液传播通过输入被HIV污染的血液或血制品、移植HIV感染者或患者的组织器官、与HIV感染者及患者共用注射器或针头、使用不洁的医疗器具或经污染的理发美容工具等，均有可能感染HIV。静脉毒品成瘾者是高危人群。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（一）传染源与传播途径3．垂直传播感染了HIV的女性在怀孕、分娩或哺乳时可将病毒通过胎盘、产道或母乳传播给胎儿或婴儿。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（二）致病机制HIV主要侵袭CD4+T淋巴细胞和单核—巨噬细胞，引起机体免疫系统的进行性损伤。由于HIV的受体为CD4分子，故CD4+细胞成为HIV的首选靶细胞。HIV-1除了CD4分子受体外，还需要利用辅助受体才能进入细胞。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（二）致病机制HIV损伤CD4+T淋巴细胞的机制主要有以下几种：①直接损伤：HIV在细胞内大量复制，导致细胞溶解和破坏。②间接损伤：受感染的CD4+T淋巴细胞表面有gp120和gp41，后者可与邻近未受感染的CD4+T淋巴细胞结合，形成融合细胞，使细胞膜通透性改变，细胞发生溶解破坏。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（二）致病机制HIV损伤CD4+T淋巴细胞的机制主要有以下几种：③骨髓干细胞受损：HIV可以感染破坏干细胞，使CD4+T淋巴细胞生成减少。④免疫损伤：血液中游离的gp120可以使CD4+T淋巴细胞结合，使之形成靶细胞而被免疫细胞攻击。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（二）致病机制HIV还可感染脑组织中的小神经胶质细胞和巨噬细胞，引起神经细胞的损伤。被感染的神经细胞可释放神经毒物质或趋化因子，促进脑组织的炎症反应，包括HIV脑病、脊髓病变、周围神经炎和严重的AIDS痴呆综合征等。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（三）临床表现从HIV感染到发病有一个完整的自然过程，临床上将此过程分为四个时期，即急性感染期、无症状感染期、AIDS相关综合征、典型艾滋病期。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（三）临床表现1．急性感染期HIV感染机体后开始大量复制，引起病毒血症。患者常在初次感染2～4周后出现发热、头痛、咽痛、乏力、全身淋巴结肿大、皮疹及黏膜溃疡等急性感染期症状。约2～3周左右，症状自行消失，进入无症状感染期。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（三）临床表现2．无症状感染期此期可长达6个月至10年。在此期间感染者可以无任何临床症状，外周血中HIV数量很低，但体内HIV仍处于活跃增殖的状态，在受染的CD4+T淋巴细胞、巨噬细胞中继续复制。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（三）临床表现3．AIDS相关综合征患者早期有低热、盗汗、全身乏力、体重下降及慢性腹泻等前驱症状，酷似结核病。随后出现持续性全身淋巴结肿大，口腔、阴道的感染性炎症及皮疹等症状和体征。随着病情进一步加重，最终发展成为典型的AIDS。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（三）临床表现4．典型艾滋病期此期患者血清中能稳定检出较高水平的HIV，CD4+T淋巴细胞数量明显下降，导致机体严重免疫缺陷。由于患者抗感染能力显著下降，一些原来对正常机体无明显致病作用的病毒（如巨细胞病毒、单纯疱疹病毒）、细菌（如结核分枝杆菌、李斯特菌）、真菌（如白假丝酵母菌、新生隐球菌、肺孢子菌）等常可造成致死性机会致病菌感染。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（三）临床表现4．典型艾滋病期因患者免疫监视能力低下，亦可并发肿瘤，如Kaposi肉瘤和恶性淋巴瘤。由于中枢神经系统也是HIV感染的重要靶组织，故许多AIDS患者还可出现神经系统疾患，如AIDS痴呆综合征等。未治疗的AIDS患者，通常在临床症状出现2年内死亡。第一节人类免疫缺陷病毒二、致病性与免疫性（四）免疫性HIV感染后可刺激机体产生抗HIV多种蛋白抗原的抗体，包括抗gp120的中和抗体。这些抗体对机体具有一定的保护作用，主要表现为在急性感染期可降低血清中的病毒抗原量，但不能清除体内的病毒。HIV感染也能刺激机体产生特异性细胞免疫，感染细胞内病毒的清除主要依靠细胞免疫，但细胞免疫也不能完全清除病毒，加之病毒抗原频繁变异可使病毒逃避机体的免疫清除作用，因此一旦感染HIV，便终生携带。第一节人类免疫缺陷病毒三、微生物学检查人感染HIV后会发生血清学反应，初次感染后，HIV特异性抗体的滴度缓慢升高。首先用ELISA方法对HIV抗体进行筛查，如果HIV抗体阳性，则需进行免疫印迹试验确认。（一）抗体检测检测HIV抗原一般是指检测p24抗原，用于早期辅助诊断，常用ELISA法进行检测。HIV抗原检出率远比HIV抗体低，因为HIV抗原出现不久即产生抗体，HIV抗体出现后，p24抗原常转为阴性，但在感染后期，可再现p24抗原。（二）抗原检测第一节人类免疫缺陷病毒三、微生物学检查目前，常采用定量RT-PCR方法测定血浆中HIVRNA的拷贝数（病毒载量），用于监测疾病进展和评价病毒治疗效果。PCR方法也可检测感染细胞中的HIV前病毒DNA，用于诊断血清阳转阴前的急性感染。（三）核酸检测用未感染者的外周血单核细胞与患者的单核细胞做混合培养，HIV生长缓慢，经7～14天培养后，可检测培养液中反转录酶活性或p24抗原。多数HIV抗体阳性者的外周血单核细胞中均能检出HIV，其特征性细胞病变为融合细胞。（四）病毒分离第一节人类免疫缺陷病毒四、防治原则AIDS是一种全球性疾病，其惊人的蔓延速度和高致死性，已引起WHO和许多国家的高度重视，并采取了一系列综合性预防措施，主要包括：①开展全民预防控制艾滋病的宣传教育，普及AIDS知识，认识AIDS的传染方式及严重危害性，增强自我保护意识和防病意识。②建立全球和区域性HIV感染的监测系统，及时掌握疫情。第一节人类免疫缺陷病毒四、防治原则③对献血、献器官、献精液者必须进行HIV抗体检测，以确保输血、器官移植及人工授精的安全。④杜绝吸毒和性滥交，高危人群性生活时应使用安全套，禁止共用注射器、注射针、牙刷及剃须刀。⑤医疗器械应严格消毒。⑥感染HIV的妇女，应避免妊娠及母乳喂养。第一节人类免疫缺陷病毒四、防治原则目前，治疗HIV感染的药物主要有核苷类反转录酶抑制剂（齐多夫定、拉米夫定）、非核苷类反转录酶抑制剂（奈韦拉平）、蛋白酶抑制剂（茚地那韦、沙奎那韦）及以gp41为作用靶点的融合抑制剂。为防止耐药性的产生，联合用药比单一用药疗效更显著，目前采用多药联用的鸡尾酒疗法，至少由三种药组成：1～2种蛋白酶抑制剂或一种非核苷类反转录酶抑制剂与两种核苷类似物联合应用。第二节人类嗜T淋巴细胞病毒第二节人类嗜T淋巴细胞病毒概述人类嗜T淋巴细胞病毒（humanT-celllymphotropicvirus，HTLV）是人类T细胞白血病的病原体。HTLV是20世纪80年代初，美国和日本学者从T淋巴细胞白血病患者的外周血淋巴细胞中分离出的一种人类反转录病毒。HTLV在分类上属于RNA肿瘤病毒亚科，分为HTLV-1和HTLV-2两种亚型，两型间基因组的同源性接近50%。第二节人类嗜T淋巴细胞病毒一、生物学性状.HTLV在电镜下呈球形，直径约100nm。病毒包膜表面的刺突为糖蛋白gp120，能与细胞表面的CD4分子结合，与病毒的感染和侵入细胞有关。病毒衣壳含p18和p24两种结构蛋白。病毒核心为RNA及反转录酶。第二节人类嗜T淋巴细胞病毒二、致病性与免疫性致病性与免疫性HTLV仅感染CD4+T淋巴细胞，并在其中生长，致使受染的T淋巴细胞发生转化，最后发展为T淋巴细胞性白血病。T淋巴细胞性白血病主要表现为T淋巴细胞大量增生、转化、癌变，淋巴结及肝、脾大，并发高钙血症、皮肤红斑、皮疹、结节等，预后不良。HTLV-1还可引起B细胞淋巴瘤及热带下肢痉挛性瘫痪。第二节人类嗜T淋巴细胞病毒二、致病性与免疫性致病性与免疫性关于HTLV致细胞恶变的机制尚未完全清楚。目前认为，HTLV导致T淋巴细胞白血病，可能是一种多阶段的演变过程。病毒侵入CD4+T淋巴细胞后，其基因组经逆向转录并以前病毒的形式整合于细胞DNA中，在病毒复制过程中，通过病毒基因产物的激活作用，使CD4+T淋巴细胞的IL-2基因与IL-2受体基因异常表达，导致受病毒感染的CD4+T淋巴细胞大量增殖，但并不引起细胞破坏。在这些细胞增殖过程中，个别细胞的染色体如果发生基因突变，即演变成白血病细胞，该细胞克隆无限增殖，发展为白血病。第二节人类