人免疫缺損病

人免疫缺損病第1頁/共41頁2人免疫缺損病毒(HIV)，俗稱艾滋病毒(HIV-associatedimmunodeficiencysyndrome，AIDS)，誘發(fā)人類獲得性免疫缺損綜合癥。屬逆轉(zhuǎn)錄病毒科（Retroviridae）慢病毒屬靈長(zhǎng)類免疫缺陷病毒亞屬。本亞屬另一成員是猴免疫缺陷病毒（simianimmunodeficiencyvirus，SIV）。感染獼猴可導(dǎo)致與人艾滋病相似的疾病。

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HIV有1，2兩型。HIV－1是引起全球AIDS流行的病原體；HIV－2主要局限于西部非洲，毒力較弱，引起的AIDS病程長(zhǎng)，癥狀輕。第3頁/共41頁4HIV-Ⅰ病毒粒子結(jié)構(gòu)模型圖內(nèi)膜蛋白外殼蛋白反轉(zhuǎn)錄酶外殼蛋白核衣殼1HIV病毒粒子的形態(tài)結(jié)構(gòu)和傳染第4頁/共41頁5通過血液、血液制品及人體分泌液等進(jìn)行傳播；感染T4淋巴細(xì)胞及其他淋巴細(xì)胞，形成多核巨細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞死亡；HIV病毒可以通過所感染細(xì)胞擴(kuò)散到全身，已在淋巴細(xì)胞、腦、胸腺、脾等組織發(fā)現(xiàn)了該病毒;自然界中廣泛存在突變株。第5頁/共41頁62HIV基因組及其編碼的蛋白HIV基因組由兩條單鏈正鏈RNA組成，每個(gè)RNA基因組約為9.7kb。在RNA5′端有一帽子結(jié)構(gòu)（m7G5′GmpNp）,3′端有poly(A)尾巴。HIV的主要基因結(jié)構(gòu)和組織形式與其他反轉(zhuǎn)錄病毒相同。均由5′末端LTR、結(jié)構(gòu)蛋白編碼區(qū)（gag）、蛋白酶編碼區(qū)（pro）、具有多種酶活性的蛋白編碼區(qū)（pol）、外膜蛋白（erv）和，3′末端LTR組成。第6頁/共41頁7第7頁/共41頁8gagp55p24（外殼蛋白，CA）pP17（內(nèi)膜蛋白，MA）p15p9和p7（核衣殼蛋白，NC）polp66（逆轉(zhuǎn)錄酶）p22（整合酶）prop22，切割，促進(jìn)蛋白質(zhì)成熟envgp160糖蛋白gp120（外膜蛋白），與CD4受體結(jié)合gp41（跨膜蛋白）插入寄主細(xì)胞膜P353第8頁/共41頁9Gp120是外膜蛋白，感染細(xì)胞時(shí)可與細(xì)胞的CD4受體蛋白相結(jié)合，并與G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)家族中的一個(gè)跨膜蛋白發(fā)生相互作用。Gp41是跨膜蛋白(TM)，嵌入病毒包膜脂質(zhì)中，對(duì)HIV的侵染和致病有非常重要的作用。第9頁/共41頁10HIV-Ⅰ基因結(jié)構(gòu)和所編碼的主要蛋白第10頁/共41頁11受體識(shí)別和膜融合過程:?gp120非共價(jià)鍵結(jié)合gp41三聚體?gp120與CD4結(jié)合后，構(gòu)象變化形成共受體的結(jié)合位點(diǎn)?gp41的H1螺旋從中央拉出?gp120進(jìn)一步與趨化因子受體CKR的結(jié)合使之與gp41完全脫離，隨即H1伸展出來，使N末端的融膜肽到達(dá)宿主細(xì)胞表面并牢固地插入細(xì)胞膜中第11頁/共41頁12HIVI感染小神經(jīng)質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞過程中信號(hào)傳導(dǎo)及與其受體CD4和輔助趨化因子受體(chemokinerecepterCKR)相互作用示意圖。CKR：7次跨膜G蛋白偶聯(lián)受體超家族（GPCRs，G-proteincoupledreceptors）第12頁/共41頁13HIV膜蛋白gp120的主要功能區(qū)P354（1）主要抗原決定簇；（2）T細(xì)胞決定簇；（3）CD4受體結(jié)合區(qū)(423-427位,C4區(qū)）第13頁/共41頁143HIV的復(fù)制HIV主要侵染T淋巴細(xì)胞及巨噬細(xì)胞。通過病毒膜蛋白gp120與細(xì)胞表面CD4受體蛋白結(jié)合。HIV與受體結(jié)合后，病毒核心蛋白和兩條RNA鏈進(jìn)入細(xì)胞。反轉(zhuǎn)錄酶以病毒RNA為模板合成單鏈DNA，并由宿主細(xì)胞DNA聚合酶合成雙鏈DNA(原病毒)，進(jìn)入細(xì)胞核并整合到染色體上，隨細(xì)胞的分裂傳代可長(zhǎng)期潛伏。第14頁/共41頁15HIV-Ⅰ在人體細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制和侵染過程示意圖3HIV的復(fù)制原病毒整合到宿主染色體上無癥狀新的病毒顆粒從寄主細(xì)胞中釋放出來侵染其它健康細(xì)胞寄主細(xì)胞瓦解死亡第15頁/共41頁164HIV-Ⅰ基因的表達(dá)調(diào)控與大多數(shù)反轉(zhuǎn)錄病毒相比，HIV的最大特點(diǎn)就是含有許多調(diào)控基因。這些基因編碼相應(yīng)的調(diào)控蛋白，它們?cè)诓《綬NA的轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、蛋白質(zhì)翻譯包裝以及病毒顆粒的釋放等各個(gè)過程中發(fā)揮重要作用。第16頁/共41頁174.1LTR序列?HIV基因組兩端，在HIVI與HIVII及SIV之間的保守性達(dá)95%以上。?LTR5’端含有HIV基因調(diào)控所必需的多個(gè)特定調(diào)控區(qū)（真核類增強(qiáng)子和啟動(dòng)子單位），?根據(jù)各區(qū)調(diào)控功能的異同分為調(diào)控單位、核心單位和反式激活效應(yīng)元件單位，?在LTR中發(fā)現(xiàn)了許多細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)。第17頁/共41頁18雞卵蛋白轉(zhuǎn)錄因子COUP（負(fù)）上游激活因子USF（負(fù)）激活蛋白1（正）激活T細(xì)胞核因子NFAT（正）T細(xì)胞因子TCF（正）核因子NFkB（正）（1）核心調(diào)控元件該元件從LTR起始延伸到-78位核苷酸，至少包含6個(gè)可與細(xì)胞轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子結(jié)合的區(qū)域。（2）核心轉(zhuǎn)錄單位有TATA區(qū)和SP1結(jié)合位點(diǎn)，對(duì)轉(zhuǎn)錄的激活具有重要作用，一旦缺失將使LTR失去啟動(dòng)子活性。（3）反式激活因子應(yīng)答元件（TRA）在HIV基因組+1～+60位的核苷酸序列是反式激活因子（Tat）激活HIVI轉(zhuǎn)錄所必需的，稱為反式激活應(yīng)答元件。是HIV復(fù)制所不可缺少的重要調(diào)控位點(diǎn)。第18頁/共41頁194.2調(diào)控蛋白Tat蛋白：轉(zhuǎn)錄激活因子，促進(jìn)RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝。Rev蛋白：反式激活因子，對(duì)結(jié)構(gòu)基因起正調(diào)控作用，增加未編輯的基因組全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。Nef蛋白：負(fù)調(diào)控因子和磷酸化蛋白，非復(fù)制必需，抑制前病毒基因的表達(dá)，提高HIV的含量。Vpr蛋白：R蛋白，作用于LTR，提高HIV的復(fù)制速度，在早期中起作用。Vpu蛋白：U蛋白，磷酸化蛋白，存在于細(xì)胞膜中，可能促進(jìn)HIV的組裝、成熟和釋放。Vif蛋白：增加HIV的侵染性。第19頁/共41頁20（1）Tat蛋白?是一個(gè)轉(zhuǎn)錄激活因子，在HIVI、HIVII和SIV中高度保守，是病毒復(fù)制所必需的。?HIVI的tat基因與env編碼區(qū)有部分重疊，含有兩個(gè)外顯子（101aa）。第一個(gè)外顯子所編碼的67個(gè)氨基酸組成的多肽具有反式激活作用。第20頁/共41頁21第21頁/共41頁22Tat蛋白有3個(gè)功能域?酸性氨基酸區(qū)，與Tat激活HIVI基因表達(dá)有關(guān)；?富含Cys區(qū)，有7個(gè)Cys，與二價(jià)金屬離子結(jié)合并形成Tat二聚體。其中有6個(gè)是維持Tat活性所必需的。?第三個(gè)功能區(qū)由帶正電的堿性氨基酸殘基構(gòu)成，行使兩個(gè)功能：+48～+52位的GRKKR序列，是核-核仁定位信號(hào)，可介導(dǎo)自身或異種蛋白進(jìn)入細(xì)胞核；2.與TARRNA凸出部的特異性結(jié)合，通過Tat第52和第53位Arg殘基與后者的磷酸基團(tuán)相互作用得以實(shí)現(xiàn)。Tat的主要作用可能是促進(jìn)RNA聚合II轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝第22頁/共41頁23Tat與TAR對(duì)HIV復(fù)制的協(xié)同調(diào)控作用P359?Tat和TAR結(jié)合并不能有效地激活HIV基因表達(dá)?Tat與TAR對(duì)HIV復(fù)制的調(diào)控還需寄主細(xì)胞編碼白的協(xié)同作用、上游啟動(dòng)子和增強(qiáng)子的影響。第23頁/共41頁24（2）Rev蛋白rev基因由兩個(gè)外顯子組成，編碼116個(gè)氨基酸的調(diào)控結(jié)構(gòu)蛋白表達(dá)活性的Rev蛋白是一個(gè)重要的反式激活因子，調(diào)控RNA剪切和運(yùn)輸，與RRE結(jié)合增加env的翻譯。?對(duì)HIV的許多調(diào)控蛋白編碼基因有負(fù)調(diào)控作用，對(duì)其結(jié)構(gòu)蛋白基因有正調(diào)控作用。第24頁/共41頁25第25頁/共41頁26?Rev蛋白通過與env和gag/polmRNA上的Rev效應(yīng)元件實(shí)現(xiàn)其功能，具有HIVI特異性。?能增加含有Rev效應(yīng)原件RNA的穩(wěn)定性，促進(jìn)它們向細(xì)胞質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)。?通過阻礙剪接子的組裝抑制RNA的編輯，增加這些mRNA的翻譯，促進(jìn)HIV基因表達(dá)由早期向晚期的轉(zhuǎn)變。第26頁/共41頁27（3）Nef蛋白?是負(fù)調(diào)控因子和磷酸化蛋白，?不是HIV復(fù)制所必需的，但抑制由HIVLTR特異性轉(zhuǎn)錄的HIVI前病毒基因的表達(dá)。第27頁/共41頁28（4）Vpr蛋白(病毒R蛋白)由96個(gè)氨基酸組成，存在于病毒顆粒中但不是HIV復(fù)制所必需的。Vpr蛋白可作用于HIVI的LTR區(qū)，提高HIV復(fù)制速度2-3倍，在病毒早期侵染中有作用。第28頁/共41頁29（5）Vpu蛋白?HIVI特有的膜定位蛋白，編碼由81個(gè)氨基酸組成的磷酸化蛋白，稱為病毒U蛋白。?Vpu蛋白的翻譯受Rev調(diào)控。?有利于HIVI病毒粒子的組裝、成熟和釋放，有助于gp160/CD4復(fù)合體的解聚。第29頁/共41頁30（6）Vif蛋白?是相對(duì)分子質(zhì)量為2.3×104的病毒感染性因子，為HIVI侵染所必需。?缺失vif基因的HIVI雖仍在細(xì)胞內(nèi)正常復(fù)制并產(chǎn)生病毒粒子，但其侵染性不及野生HIVI病毒粒子的1/1000。?Vif蛋白是病毒在巨噬細(xì)胞擴(kuò)散所必需的。第30頁/共41頁31Tat、Rev和Nef對(duì)HIV基因表達(dá)的影響分析第31頁/共41頁325HIV的感染及致病機(jī)理

HIV的主要靶細(xì)胞是細(xì)胞表面表達(dá)CD4分子的細(xì)胞，主要是CD4+T淋巴細(xì)胞，還有單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等。

細(xì)胞表面CD4分子是HIV受體，通過HIV膜蛋白gp120與細(xì)胞膜上CD4結(jié)合后，由gp41介導(dǎo)使病毒傳入易感細(xì)胞內(nèi)，造成細(xì)胞破壞。第32頁/共41頁33?無癥狀潛伏期：無任何臨床癥狀，外周血中HIV抗原含量很低甚至檢測(cè)不到。?隨感染時(shí)間的延長(zhǎng)，HIV重新開始大量復(fù)制并造成免疫系統(tǒng)損傷。?臨床上病人感染逐步發(fā)展到持續(xù)性全身性淋巴腺?。≒GL）、艾滋病相關(guān)綜合癥（APC）等，直至發(fā)展到艾滋病。第33頁/共41頁34第34頁/共41頁35HIV感染后的發(fā)病機(jī)理如下

①HIV侵入人體后首先與細(xì)胞表面含有CD4受體CD4+T淋巴細(xì)胞結(jié)合，進(jìn)入細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制，部分整合于細(xì)胞染色體DNA中成為潛伏型②機(jī)體細(xì)胞免疫和體液免疫對(duì)HIV的抵抗作用，使感染初期的HIV低水平復(fù)制

③在其他因素的作用下，潛伏的HIV被激活而大量復(fù)制，廣泛侵入CD4+T淋巴細(xì)胞，使CD4+T淋巴細(xì)胞、單核—巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、CD8+T淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞等功能受損，最后導(dǎo)致整個(gè)免疫功能缺陷，最終發(fā)生一系列頑固性機(jī)會(huì)感染和腫瘤的發(fā)生。

第35頁/共41頁36HIV除在細(xì)胞內(nèi)大量繁殖造成細(xì)胞死亡外，還可通過以下幾種途徑導(dǎo)致免疫功能下降：①HIV粒子表面的gp120蛋白脫落，與正常細(xì)胞膜上CD4受體結(jié)合，使該細(xì)胞被免疫系統(tǒng)誤認(rèn)為病毒感染細(xì)胞而遭殺滅；②因T細(xì)胞CD4受體被gp120封閉，影響了其免疫輔助功能；③HIV的gp120蛋白可刺激機(jī)體產(chǎn)生抗CD4結(jié)合部位的特異性抗體，阻斷T細(xì)胞功能；④帶有病毒包膜蛋白的細(xì)胞可與其他細(xì)胞融合形成多核巨細(xì)胞而喪失功能。第36頁/共41頁376