逆转录病毒

第三十七章 逆转录病毒 分三科 肿瘤病毒亚科 : 一些动物白血病病 毒、人类嗜 T 细胞病毒等 慢病毒亚科 : 人类免疫缺陷病毒 属之 泡沫病毒亚科 概念：指一类含有逆转录酶的单股正链 RNA 病毒。 种类 :

学习目的与要求 熟悉逆转录病毒的概念及其种类 (10min) 掌握人类免疫缺陷病毒的结构、传播方 式、致病机制及其防治原则。 (60min)

特点： ① 球形,80-120nm, 有胞膜的病毒； ②核心（基因组）由两个相同的正链 RNA 组成。 ③核心有逆转录酶，整合酶，通过逆转录复制； ④复制时须通过 DNA 中间体，并与细胞染色体整 合； ⑤具有编码 gag 、 pol 和 env 基因； ⑥以芽生方式释放。

人类免疫缺陷病毒 人类免疫缺陷病毒 :(human immuno- deficiency virus, HIV) 即艾滋病 的病原体. 艾滋病 : 即获得性免疫缺陷综合征 （ Acquired immunodeficiency syndrome, AIDS ）, 是上个世纪 80 年代初才被人们认 识的一个新型性传播疾病，传播快, 死亡率 高，预后差。被认为是 21 世纪威胁人类健 康的世纪绝症和瘟疫。

目前，全世界艾滋病病毒感染者已达 4000 万，并以每年数百万的速度递增，每年 死亡上百万。 我国自 1985 年发现首例艾滋病病毒感染者 至今，全国累计报告病毒感染者和病人 名，其中艾滋病病人 名，死亡 例。截至 2009 年年底，专家估计中国 存活艾滋病病毒感染者和艾滋病病人约 74 万 人。其中，艾滋病病人为 10.5 万人。

1983 年法国巴斯德研究所 Montaginer 等首 先从 1 例淋巴腺病综合征患者分离到，命名为淋 巴腺病综合征相关病毒 (Lymphadenopathy Associated Virus,LAS) 。 1984 年美国 Gallo 等又从 爱滋病人分离到逆转录病毒，命名为嗜人类 T 淋 巴细胞病毒Ⅲ型 (Human T Cell Lymphotropic Virus Type Ⅲ, HTLV- Ⅲ ) ，后来证明这二种病毒是一样 的。 1986 年国际病毒命名委员统一称为人类免 疫缺陷病毒 (Human Immunodificidncy Virus,HIV) 。 属逆转录病毒科的慢病毒亚科 。

一、生物学性状 1. 形态： 球形，直径 100~120nm 2. 结构： 核心： 为两条单股正链 RNA 逆转录酶、蛋白酶 衣壳： 构成一致密 圆柱状核心 胞膜： 为脂蛋白，上面嵌有两种胞膜蛋白 ： gp41 ( 跨膜蛋白） gp120 构成胞膜表 面的刺突，是 与易感细胞上的 CD4 分子结合的部位。 内衣壳 外衣壳 （蛋白质）

3.HIV 基因结构和功能： LTR gag pol Vif vpr env nef LTR HIV 基因组由 2 条相同的正链 RNA 组成，两个单体通过 5‘ 端的氢键结合形 成二聚体。基因组全长 9.7Kb, 两端各有一段重复序列（ LTR ）含 gag 、 env 、 pol 三个结构基因和 tat 、 rev 、 nef 、 vif 、 vpr 、 vpu 为六个调控基因。 gag 基因编码病毒的核衣壳蛋白（ P7 、 P97 ）和衣壳蛋白 (P24) 。 env 基因编码病毒的包膜糖蛋白。翻译时先编码出糖蛋白前体（ gp160 ）， gp160 在蛋白酶作用下切割成 gp120 和 gp41 。 gp120 与细胞的 CD4 受体蛋白结 合。 Gp41 可插入细胞膜，造成细胞膜融合，致使病毒核心被导入细胞。 Pol 基因编码病毒复制所需要的酶类。有逆转录酶（ p66/51 ），整合酶 （ p32 ），蛋白酶（ p22 ）等。 tat rev 5’ 3’

4. 病毒培养 ： 动物模型 —— 恒河猴、黑猩猩 细胞培养 ： 新鲜正常人 T 细胞、 病人 的 T 细胞 。 5. 抵抗力 ： 56 ℃ 30 分钟可灭活，室温中可存活 7 天。 0.2% 次氯酸钠、 0.1% 漂白粉, 0.3% H 2 O 2 、 0.5% 来苏、 50% 乙醇 5 分钟内可灭活。 6. 变异性与分型： HIV 有高度的变异性，可频繁改变其抗原性。 全球流行的 HIV 可分为 HIV-1 和 HIV-2 两型， HIV-1 是 全球 AIDS 的病原， HIV-2 只在西非流行且毒力较弱。

7.HIV 复制：为逆转录复制。 过程： V 胞膜上的 刺突 gp120 与细胞上的特 异性受体结合 病毒胞膜与 细胞膜融合 V 侵入 细胞内 脱 壳 释放出 RNA 逆转录酶 以 RNA 为模板转 录出负 股 DNA RNA:DNA 杂 交 体 RNA 酶 H 除去 RNA 负 股 DNA 正 股 DNA 双股 DNA 形成 病毒基因组以 前病毒的形式 整合 到宿 主 细胞染色体上 病毒整 合酶

前病毒 被 活化 转录 子代病毒 RNA mRNA 翻译出 子代病 毒蛋白 装配 子代病毒体 出芽释放 到细胞外 mRNA HIV 复制示意图 整个过程见动画

二、致病性与免疫性 传染源 AIDS 患者、病毒携代者。 其血液、精 液、阴道分泌物、皮肤粘膜破损或炎症溃疡的渗出液里都 含有大量艾滋病病毒，具有很强的传染性。 传播途径 ： ① 性行为 ② 经血液传播（输血、注射、血液制品、器官 移植、手术、皮肤粘膜的损伤等）。 ③ 母婴传播 其它途径。 感染过程： 病毒侵入体内，选择性地侵犯具有 CD4 的细胞，主 要是 TH 细胞和巨噬细胞系统（单核细胞、巨噬细胞、肺泡巨噬细胞、 皮肤树突状细胞、脑小神经胶质细胞）。

细胞上的 CD4 分子是 HIV 胞膜糖蛋白 gp120 的受体。 病毒感染时，包膜糖蛋白 gp120 先与 CD4 分子 结合，再与细胞上的辅助受体（趋化因子受体 - 小 肽 ——T 细胞为 CXCR4 ） 结合 ———— 引起包膜蛋白变构， 影响融合蛋白 gp41, 促进病毒包膜和细胞膜的融合， 使病毒进入细胞。 单核巨噬细胞的辅助受体为 CCR5 趋化因子受 体，感染病毒后，具有抗 HIV 的致病作用，是储存 和运送 HIV 的主要细胞；感染后，丧失诱发免疫应 答的能力。一旦感染，长期带毒。

初次感染 后，病毒 大量复制 原发感染的急性期 （可有发热、咽炎、 淋巴结肿大、皮肤 斑丘疹、粘膜溃疡 等） 无症状期 （此期外周血中 病毒抗原含量低 或者测不出） 1~2 周后 潜伏 3~5 年 各种诱因 病毒重新大量复 制造成免疫系统 进行性损伤 全身淋巴结 肿大、相关 综合征 逐步发展成 AIDS HIV 感染过程 一部分人 ２－４周

HIV 感染所致免疫损害 ①病毒复制可影响宿 主细胞 的生物合成；②病毒出芽释放导致细胞 膜损伤；③病毒感染可与周围细胞融合，形成 多核巨细胞；④受染细胞表达病毒抗原被特异 性 TCL 杀伤；⑤病毒还可诱导自身免疫使 细胞 损伤。 病毒感染致使 CD4+T 细胞 (TH 细胞 ) 大量破 坏和功能障碍；还可损害 CD4 受体低表达细胞 （如单核巨噬细胞、皮肤郎格汉斯细胞、淋巴 结的树突状细胞、神经胶质细胞、神经原细 胞）。 最终导致机体全面的免疫功能缺陷 。

机会感染 ： 机体免疫功能严重缺损之后， 抗感染能力显剧下降，一些对正常机体无明显致 病作用的病毒（巨细胞病毒），细菌（鸟型结核 杆菌）、真菌（白假丝酵母菌）和原虫（卡肺孢 子虫）等可造成致死性感染。 肿 瘤 ： 部分病人还可并发 Kaposi 肉瘤、恶性 淋巴瘤。 免疫性 ： 病毒感染后，机体可产生多种抗体 （体液免疫）和细胞免疫，对机体有一定保护作 用，但均不能清除病毒。一旦感染，终身带毒。

三、微生物学检验 病毒分离、逆转录酶测定、抗原抗体检测、 核酸检测等。 （一）病毒分离： 标本：病 人淋巴细胞、 血浆等 正常人淋 巴细胞 上清夜中可查到逆 转录酶活性或 P24 出现 CPE （细胞融 合、颗粒增多、胞 浆浓缩、破碎） 2周2周 4周4周 接种 等量

（二）病毒抗体检测 测到抗体，可作为病毒感染的指征。 1. 初筛实验：常用 ELISA 法。该法敏感 性达 99% ， 但特异性较差。阳性结果必须 进行重复实验或确证试验。 2. 确证试验：蛋白印迹实验（ western blot,wB ），本法的敏感性和特异性都非 常高，一次试验可测得各种 HIV 抗体的综 合指标。原理见下图：

HIV 经 粉碎后 聚丙稀酰胺（ PAGE ） 电泳，得到不同的 蛋白区带 在电场中转移到 硝酸纤维薄膜上 加入待检血 清，相应抗 原抗体结合 加酶标抗 人 IgG 酶的底物 相应部位的 蛋白显色 水洗 蛋白印迹实验（ western blot,wB ）原理：

四、流行与防治： 当前，爱滋病的流行情况： 防治原则： 综合防治 ① 广泛宣传 教育，认识其危害，普及预防知识， ②杜绝吸毒和性乱交；③建立感染的 监测系统，掌握流行动态；加强国境 检疫，严防传入；④严格筛选献血员。 ⑤尽快研制出有效的疫苗。

思考题： 1 、简述 HIV 的致病机理。 2 、你能描述出 HIV 的结构吗？ 3 、怎样才能有效的预防艾滋病？

Crick 的中心法则： D N A R N A D N A 蛋 白 质 转录 翻译 反转录

包膜 脂质双层 gp120 gp41 P14 内膜蛋白（ CA) 外衣壳 P24 衣壳蛋白 (MA) 内衣壳 逆转录酶 RNA+p7.p9 核衣壳蛋白 (NC) 蛋白酶 胞膜糖蛋白

HIV 病毒模型

TH CD4 + 静止的 Tc 活化的 Tc TH2 TH1 IL-4 作用下 记忆 C BC 浆C浆C IL IL-2.4.6γ IL-5.TNFβ IL-4 IgM IgG IgA IgE IL TNF.IFN 分化增殖 IL-2 IL-4 IL-12 参与细 胞免疫 抗原呈递、识别阶段 活化、增殖和分化阶段 效应阶段 IL-2 APC 记忆 C TDAg HIV

Chimp research may help AIDS vaccine development