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人類免疫缺陷病毒(HIV)

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獲得性免疫缺陷綜合症在1981年被分離為美國的一種特殊疾病,當時在一些年輕人中,嚴重疾病是由健康人群的非致病性或輕微致病性微生物引起的。對患者免疫狀態的調查發現,一般淋巴細胞和T輔助細胞的數量急劇下降。這種情況被稱為艾滋病(英國獲得性免疫缺陷綜合症 - 獲得性免疫缺陷綜合症或艾滋病)。感染的方法(通過血液及其製劑進行性接觸)表明了該疾病的傳染性。

艾滋病的病原體於1983年獨立法國L.蒙塔尼,誰把它稱為LAV Lymphoadenopathy相關病毒)被發現,因為它是在患者的淋巴結中發現; 和美國R.蓋洛,誰命名的病毒HTLV-Ⅲ(英語人類T淋巴細胞白血病病毒III - T淋巴細胞病毒III人):檢測前,他們淋巴病毒Ⅰ和Ⅱ。

病毒LAV和HTLV-Ⅲ的性能比較表明自己的身份,所以為了避免混淆,該病毒是在1986年,名稱HIV(主機人類免疫缺陷病毒 - 人類免疫缺陷病毒,或HIV)。HIV是球形的,其直徑為110納米。病毒的包膜是由12個五邊形和20個六邊形組成的多面體形式。糖基化蛋白質gpl20的分子位於每個六邊形的中心和角落(數字120表示蛋白質的分子量,千道爾頓)。總共有72個gp120分子位於病毒顆粒的表面,每個顆粒都與膜內蛋白gp41有關。這些蛋白質與雙脂質層一起形成病毒體的超籠(膜)。

由於前體蛋白質Env的細胞蛋白酶切割而形成蛋白質gp120和gp41。蛋白質gp41形成脊柱的“螺柱”,由細胞質結構域與膜下面的基質蛋白質p17MA連接。分子p17與病毒粒子的成熟相互作用,在殼層下面形成一個二十面體。

在病毒粒子的中心部分,p24蛋白形成圓錐形衣殼。帶有pb蛋白參與的衣殼變窄部分與病毒粒子的包膜連接。在衣殼內,有兩個相同的病毒基因組RNA分子。它們的5'端與核衣殼蛋白p7NC結合。這種蛋白質是有趣的,因為它有兩個氨基酸殘基(基序),含Zn富含半胱氨酸和組氨酸原子和, - 它們被稱為“鋅指”,因為它們捕獲摻入基因組RNA的分子到形成病毒粒子。衣殼還含有三種酶。逆轉(RT)或pol複合體包括逆轉錄酶,RNA酶A和DNA依賴性DNA聚合酶。逆轉錄酶作為p66 / p51異源二聚體存在。蛋白酶(PR) - 等電點,啟動並實現病毒體成熟過程。整合(IN) - p31或核酸內切酶確保將原病毒DNA包含在宿主細胞的基因組中。衣殼還含有種子RNA分子(tRNA1“3)。

細胞中的RNA基因被逆轉錄酶轉化成由9283個核苷酸對組成的DNA基因組(DNA-原病毒)。它通過所謂的長末端重複或LTR(英文長末端重複序列)限制在左側和右側:S'-LTR - 左側和Z'-LTR - 右側。LTR含有638個核苷酸對。

HIV基因組由9個基因組成,其中一些重疊(有幾個閱讀框)並具有外顯子結構。它們控制9個結構蛋白和6個調節蛋白的合成。

病毒基因組的LTR值是它們含有控制其功能的以下調控元件:

  • 轉錄信號(啟動子區);
  • 加入poly-A的信號;
  • 捕捉信號;
  • 信號整合;
  • 正調節信號(TAT蛋白的TAR);
  • 負調控因子(NEF蛋白);
  • 在3'末端用於合成DNA負鏈的種子RNA(tRNA TM 3)的附著位點; 信號位於LTR的5'末端,其作為合成DNA正鏈的引物。

另外,LTR含有參與調節mRNA剪接的元件,將vRNA分子包裝到衣殼(Psi元件)中。最後,當在長mRNA中轉錄基因組時,為REV蛋白產生兩個信號,其轉換蛋白質合成:調節蛋白CAR和結構蛋白CRS。如果REV蛋白與CAR結合,則合成結構蛋白; 如果不存在,則只合成調控蛋白。

在調節病毒基因組中,以下調控基因及其蛋白質起著特別重要的作用:

  • 一種TAT蛋白,能夠對病毒的複制進行陽性控制,並通過監管TAR網站行事;
  • 蛋白質NEV和VPU,通過NRE位點進行繁殖的負控制;
  • 蛋白質REV,進行陽性陰性對照。蛋白質REV控制基因gag,pol,env的工作並且執行剪接的負調節。

因此,艾滋病毒的複制受到三重控制 - 正面,負面和正面 - 負面。

VIF蛋白決定新合成的病毒的感染性。它與衣殼蛋白p24結合併以60個分子的量存在於病毒體中。NEF蛋白在病毒顆粒中由少量分子(5-10)表示,可能與信封相連。

VPR蛋白抑制在G2期細胞週期,參與細胞核運輸preintegratsionnyh絡合物和活化某些病毒和細胞的基因,增加病毒複製的單核細胞和巨噬細胞的效率。蛋白VPR,TAT,REV,VPU在病毒體中的位置尚未確定。

除了其自身的蛋白質之外,病毒體膜的組成可以包括宿主細胞的一些蛋白質。蛋白質VPU和VPR參與了病毒繁殖的調控。

人類免疫缺陷病毒(HIV)的抗原變體

人類免疫缺陷病毒(HIV)變化很大。即使從一名患者的生物體中,也可以分離出抗原特性顯著不同的病毒株。CD4 +細胞的強烈破壞和對HIV感染的強效抗體應答促進了這種可變性。來自西非的患者有一種新的HIV形式,生物學上接近HIV-1,但在免疫學上與HIV-2不同。這些病毒基因組一級結構的同源性為42%。DNA原病毒HIV-2含有9671bp,其LTR-854bp。隨後在世界其他地區分離出HIV-2。HIV-1和HIV-2之間沒有交叉免疫。已知兩種大型HIV-1:O(異常值)和M(主要),後者分為10個亞型(AJ)。在俄羅斯,有8個亞型流通(AH)。

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HIV與細胞相互作用的機制

侵入身體後,病毒首先攻擊含有特定CD4受體的細胞。該受體具有大量的T輔助細胞,少量巨噬細胞和單核細胞,尤其是病毒敏感的T輔助細胞。

人類免疫缺陷病毒(HIV)以其gpl20蛋白識別CD4受體。HIV與細胞相互作用的過程按照以下方案進行:受體介導的吸附 - >有邊界的中心凹 - >有邊界的囊泡 - >溶酶體。其中,病毒體膜與溶酶體膜合併,從超殼體釋放的核衣殼進入細胞質; 在通往細胞核的途中它被破壞,基因組RNA和相關的核心成分被釋放出來。然後逆轉錄酶合成病毒體RNA上的DNA負鏈,然後RNA酶A破壞病毒粒子RNA,病毒DNA聚合酶合成DNA的正鏈。在DNA-原病毒的末端形成5'-LTR和3'-LTR。DNA-原病毒可以以無活性的形式存在於細胞核中一段時間,但它遲早會在其整合酶的幫助下整合到靶細胞的染色體中。其中,前病毒處於無活性狀態,直到T淋巴細胞被微生物抗原或其他免疫活性細胞激活。細胞DNA轉錄的激活受特定核因子(NF-kB)調控。它是一種DNA結合蛋白,在T淋巴細胞和單核細胞的激活和增殖過程中大量產生。該蛋白結合細胞DNA的特定序列和LTR DNA-原病毒的相似序列,並誘導細胞DNA和DNA-原病毒的轉錄。通過誘導DNA-原病毒的轉錄,他可以將病毒從無活性狀態轉變為活性狀態,從而使持續感染轉變為生產性病毒。在惰性狀態下保持provirus可能會持續很長時間。激活病毒是與細胞相互作用的關鍵時刻。

從病毒進入細胞的那一刻起,一段時間的艾滋病毒感染開始了,這種病毒可以持續10年或更長時間; 並且由於病毒的激活開始了這種疾病 - 艾滋病。在他們的調控基因及其產品的幫助下,病毒開始積極繁殖。TAT蛋白可以提高病毒繁殖的速度1000倍。病毒的轉錄很複雜。它包括全長和亞基因組mRNA的形成,mRNA的剪接以及結構蛋白和調節蛋白的進一步合成。

結構蛋白的合成如下進行。首先,合成多蛋白前體Pr55Gag(質量為55kD的蛋白質)。它包含四個主要領域:基質(MA),衣殼(CA),核衣殼(NC)和域PE,其結果(來自另一種蛋白質前體它samovyrezaetsya - 加格-POL)切割Pr55Gag病毒蛋白酶分別形成結構蛋白p17的,p24,p7和pb。多蛋白Pr55Gag的形成是病毒顆粒形成的主要條件。正是這種蛋白質決定了病毒粒子形態發生的程序。它包括順序GAG多運輸至質膜及其與病毒顆粒和其萌芽的形成蛋白質 - 蛋白質相互作用的相互作用的步驟。Pr55Gag在游離的多核醣體上合成; 蛋白質分子被運送到膜上,在膜上它們與它們的疏水性貼片固定在一起。創建Gag蛋白的天然構象的主要作用是由CA域發揮作用。NC-域開關提供(由“鋅指”的裝置)2分子的基因組RNA的入病毒顆粒形成。由於基質結構域的相互作用,多聚蛋白分子首先被二聚化。然後二聚體組合成由交互六聚體(6單位)絡合物域CA和NC。最後,六聚體,連接側表面構成未成熟病毒粒子球形形狀,在其內部含有病毒基因組RNA捕獲NC-域。

另一種前體蛋白Prl60Gag-POL(具有m。M. 160kDa的蛋白質)被合成為立即編碼區RB蛋白前gag基因的翻譯Z'末端移率核糖體的閱讀框入的區域的結果。該Gag-Pol多蛋白含有Gag蛋白(1-423個氨基酸)和Pol序列的不完整序列,其包括PR,RT和IN結構域。多聚蛋白Gag-Pol的分子也在游離的多核醣體上合成並轉運至質膜。多聚蛋白Prl60Gagpol含有多聚蛋白Gag和膜結合位點固有的分子間相互作用的所有位點。因此,與膜的多蛋白的Gag-POL熔絲的分子,並與共同的Gag分子包括形成病毒顆粒,這可能導致活性蛋白酶和病毒粒子的成熟過程開始。HIV-1蛋白酶僅以二聚體的形式具有高活性,因此從Prl60Gag-Pol的自我切除需要這些分子的二聚化。病毒顆粒的成熟是釋放的活性蛋白酶將prl60Gag-Pol和Gag55切割成可識別的位點; 蛋白質p17,p24,p7,p6,還原酶,整合酶形成並且它們在病毒結構中發生關聯。

Env蛋白在與內質網膜結合的核醣體上合成,然後被糖基化,被細胞蛋白酶切割到gp120和gp41上並轉運到細胞表面。在這種情況下,gp41滲透膜並結合與膜內表面相關的Gag蛋白分子的基質結構域。這種關係在成熟病毒粒子中持續存在。

因此,病毒顆粒的裝配是前體蛋白質和宿主細胞的質膜相關的RNA分子,形成未成熟的病毒粒子,並通過從細胞表面出芽其釋放的聚集。當出芽時,病毒體圍繞著一個細胞膜,其中嵌入了分子gp41和gp120。在出芽或成熟病毒粒子的釋放發生後可能,這是使用病毒蛋白酶的蛋白水解切割Pr55Gag前體蛋白和Prl60Gag-POL病毒成熟蛋白和它們的關聯的特定的結構的複合物進行的。病毒形態發生過程中的主要作用是由多聚蛋白前體Pr55Gag發揮作用,後者組織和組裝未成熟病毒粒子; 其成熟過程由特定的病毒蛋白酶完成。

免疫缺陷的原因

HIV感染免疫缺陷的主要原因之一是T輔助細胞的大量死亡。它由於以下事件而發生。首先,由病毒感染的T輔助病毒由於細胞凋亡而死亡。據認為,艾滋病患者病毒複製,細胞凋亡和減少輔助性T細胞的數量互連。其次,T殺傷細胞識別和破壞感染了由幾十細胞(的一部分的病毒或軸承被吸附的gp120分子,以及病毒感染和病毒感染的T-輔助細胞,其形成symplasts(合胞體)的T細胞他們死於病毒繁殖的結果)。由於大量的T輔助細胞的破壞發生在B淋巴細胞對IL-2減少膜受體的表達,各種白細胞介素的干擾合成(生長因子和B淋巴細胞的分化 - IL-4,IL-5,IL-6,等)結果違反了T殺手系統的功能。發生補體和巨噬細胞系統活性的抑制。病毒感染的巨噬細胞和單核細胞不會長時間死亡,但它們不能從體內除去病毒。最後,由於與受體的結構和抗原性相似性gp120的生物體的某些上皮細胞(包括滋養母細胞受體介導的HIV移植的傳輸)被合成antiretseptornyh抗體與作用的廣譜。此類抗體可以阻斷各種細胞受體,並使自身免疫性疾病的疾病過程複雜化。HIV感染的後果是免疫系統所有主要部分的失敗。這些患者對多種微生物無抵抗力。這導致機會性感染和腫瘤疾病的發展。感染艾滋病毒的患者是在與至少三種類型的卡波氏肉瘤的患癌症的風險增加; 癌症(包括皮膚癌); B淋巴細胞惡性變性引起的B細胞淋巴瘤。但是,HIV不僅具有淋巴細胞,還具有親神經性。它滲透在CNS細胞(星形膠質細胞)或者通過受體介導的內吞作用和病毒感染的淋巴母細胞星形膠質細胞的吞噬作用。在與星形膠質細胞病毒的相互作用也形成有利於病原體細胞間的傳播渠道symplasts。在巨噬細胞和單核細胞,病毒可能會持續很長一段時間,所以他們作為一個水庫,它在體內的經銷商,能夠滲透到所有組織。受感染的巨噬細胞在HIV在中樞神經系統中的遷移及其失敗中起主要作用。在原發性臨床症狀與CNS相關聯,並且在癡呆(癡呆)的形式示出了10%。因此,對於受HIV感染的人的特徵在於3組的疾病 - 機會致病菌感染,腫瘤疾病和CNS。

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HIV感染的流行病學

艾滋病毒感染的來源只是一個人 - 病人或病毒攜帶者。人體免疫缺陷病毒(HIV)存在於血液,精子,子宮頸液中; 在哺乳母親 - 在母乳中。感染在分娩前,分娩過程中和分娩後發生性行為,通過血液及其藥物,以及母嬰傳播。病毒通過食物,飲料和昆蟲叮咬感染的病例尚不清楚。

毒癮有助於艾滋病的傳播。艾滋病毒感染每年都在增加。據世界衛生組織稱,從1980年到2000年,有5800萬人感染了艾滋病毒。僅在2000年,全球就有530萬人受到感染,300萬人死於艾滋病。在俄羅斯,截至2004年1月1日,已登記的艾滋病感染者有264,000人。一半感染艾滋病毒的人在感染11-12年內死亡。2004年初,每100,000名俄羅斯公民中就有約180人生活在“艾滋病毒感染”的診斷之中。據預測,在這一發病率水平上,到2012年俄羅斯的艾滋病毒感染者總數將達到250-300萬人。防治艾滋病毒感染的複雜性取決於許多原因:首先,沒有有效的治療方法和具體的預防措施; 其次,艾滋病毒感染的潛伏期可能超過10年。它的持續時間取決於其染色體中包含的T-淋巴細胞和DNA-原病毒的激活時刻。目前尚不清楚每種感染艾滋病的病毒是注定還是可能有一種沒有疾病的長期病毒(這似乎不太可能)。最後,有幾種人體免疫缺陷病毒(HIV-1,HIV-2),它們之間的抗原性差異阻止了交叉免疫的形成。猴子免疫缺陷病毒(SIV)的檢測揭示了HIV的起源。組織基因組的SIO類似於HIV,但它在核苷酸序列上有顯著差異。HIV-2在血清學上佔據HIV-1和SIV之間的中間位置,核苷酸序列更接近SIV。在這方面,VM Zhdanov建議病毒HIV-1,HIV-2和SIV來源於一個共同的祖先。根據R. Gallo的說法,其中一個SIV以某種方式進入了人體,在那裡他經歷了許多突變,導致HIV-1,HIV-2和其他形式的突變。

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HIV感染的症狀

人類免疫缺陷病毒的特徵在於某些特徵,疾病的發病機制在很大程度上取決於這些特徵。該病毒具有非常高的繁殖率,由其調控元件決定(5000個病毒粒子在活躍階段在5分鐘內合成)。由於融合蛋白(gp41)的存在,由於感染和未感染的T輔助細胞的融合,病毒誘導形成廣泛的合胞體結構,這導致其大量死亡。大分子gp120分子在血液中自由循環並與未感染的T輔助細胞的受體結合,因此它們也被T殺傷細胞識別和破壞。病毒可以通過細胞間通道從細胞傳播到細胞,在這種情況下,它變得不易獲得抗體。

HIV感染的臨床標準

成人HIV建立,如果他們至少有兩個嚴重的症狀,結合在沒有免疫缺陷的其他已知原因未成年人的至少一種症狀(癌症,先天性免疫缺陷,嚴重的飢餓,等等。P.)。嚴重的症狀包括:

  • 體重減輕10%以上;
  • 長時間發熱,間歇性或持續性;
  • 慢性腹瀉。

輕微症狀:持續性咳嗽,全身性皮炎,復發性帶狀皰疹,口腔和咽部念珠菌病,慢性單純皰疹,全身性淋巴結腫大。艾滋病的診斷只存在卡波西肉瘤,隱球菌性腦膜炎,肺囊蟲肺炎。該病的臨床表現受機會性感染的影響。

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人類免疫缺陷病毒(HIV)的培養方法

HIV-1和HIV-2可以在僅有一個TCB4淋巴細胞克隆的細胞中培養 - H9來源於白血病TCV4淋巴細胞。出於同樣的目的,也可以使用星形膠質細胞的單層培養物,其中HIV-1良好地繁殖。從動物到感染HIV-1的黑猩猩。

病毒在外部環境中的抵抗力很低。他在陽光和紫外線照射的影響下死亡,在常用消毒劑處理20-30分鐘時,在80℃下破壞30分鐘。為了消毒含病毒物質,有必要使用分枝桿菌殺菌消毒劑,因為它們對抵抗力最強的微生物有效。

HIV感染的實驗室診斷

診斷病毒和HIV感染的主要方法是酶免疫測定法。然而,歸因於gp120的具有結構和抗原相似於某些人類細胞的受體,包括,通過在體內的粘膜上皮細胞進行的免疫球蛋白的轉運受體,可能會出現抗體針對gp120的抗體相關的事實。在這種情況下,IFM可能會出現假陽性結果。因此,通過免疫印跡法或免疫印跡對所研究的所有陽性反應血清進行附加分析。該方法基於在電泳分離和隨後用標記的抗病毒抗體測試後鑑定待研究的抗體。由於病毒培養的複雜性,病毒學方法幾乎沒有用處。H9淋巴細胞的克隆用於獲得病毒抗原 - 診斷測試系統的必要組件。CDR方法可以在病毒血症的早期階段檢測到病毒。

治療艾滋病毒感染

有必要找到或合成有效抑制逆轉錄酶(回复酶)或病毒蛋白酶活性的藥物。它們會阻止DNA-原病毒的形成和(或)抑制病毒的細胞內增殖。目前治療HIV感染者的策略是基於聯合使用抑制病毒蛋白酶(一種藥物)和逆轉(2種不同藥物),聯合(三重)治療的藥物的原理。在俄羅斯,推薦使用兩種家用藥物:特別是在生殖早期和晚期特別是抑制疊氮胸苷活性的HIV複製,用於治療艾滋病毒感染者。

具體預防的問題是需要製造疫苗,以確保基於病毒特異性細胞毒性淋巴細胞形成有效的細胞介導的免疫,而不產生任何顯著的抗體產生。這種免疫力由Thl-Helpers提供。包括病毒中和在內的抗體不僅對抑制HIV感染無效,而且在很高的水平上抑制細胞介導的免疫。因此,抗HIV疫苗應主要滿足兩個基本要求:a)絕對安全,b)刺激T細胞毒性淋巴細胞的活性。研究了從殺死(滅活)病毒和具有高保護特性的個體抗原獲得的各種變體疫苗的有效性。這樣的抗原可以從病毒粒本身分離,或者化學合成。提出了基於遺傳工程方法的疫苗。它是攜帶HIV基因的重組痘苗病毒,負責合成具有強免疫原性的抗原。由於艾滋病毒感染的潛伏期長和病原體的高變異性,這些疫苗的有效性決定需要相當長的時間。創建一種高效的艾滋病疫苗是一個迫切的根本問題。

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