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 319877 名，其中艾滋病病人 102323 名，死亡49845 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 A

ssociated 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 , HTLV- )Ⅲ 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：

LTRgag

pol

Vif

vpr

envnef

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%H2O2 、 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

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 R N A

D N A

蛋 白 质 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

HIV

复制过程

TH CD4+

静止的 Tc

活化的 Tc

TH2

TH1

IL-4作用下

记忆 C

BC 浆C

IL-2.4.5

IL-2.4.6γ

IL-5.TNFβ

IL-4

IgM

IgG

IgA

IgE

IL-2.4.5.6.10.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

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