人免疫缺损病

人免疫缺损病第1页/共41页2人免疫缺损病毒(HIV)，俗称艾滋病毒(HIV-associatedimmunodeficiencysyndrome，AIDS)，诱发人类获得性免疫缺损综合症。属逆转录病毒科（Retroviridae）慢病毒属灵长类免疫缺陷病毒亚属。本亚属另一成员是猴免疫缺陷病毒（simianimmunodeficiencyvirus，SIV）。感染猕猴可导致与人艾滋病相似的疾病。

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HIV有1，2两型。HIV－1是引起全球AIDS流行的病原体；HIV－2主要局限于西部非洲，毒力较弱，引起的AIDS病程长，症状轻。第3页/共41页4HIV-Ⅰ病毒粒子结构模型图内膜蛋白外壳蛋白反转录酶外壳蛋白核衣壳1HIV病毒粒子的形态结构和传染第4页/共41页5通过血液、血液制品及人体分泌液等进行传播；感染T4淋巴细胞及其他淋巴细胞，形成多核巨细胞，导致细胞死亡；HIV病毒可以通过所感染细胞扩散到全身，已在淋巴细胞、脑、胸腺、脾等组织发现了该病毒;自然界中广泛存在突变株。第5页/共41页62HIV基因组及其编码的蛋白HIV基因组由两条单链正链RNA组成，每个RNA基因组约为9.7kb。在RNA5′端有一帽子结构（m7G5′GmpNp）,3′端有poly(A)尾巴。HIV的主要基因结构和组织形式与其他反转录病毒相同。均由5′末端LTR、结构蛋白编码区（gag）、蛋白酶编码区（pro）、具有多种酶活性的蛋白编码区（pol）、外膜蛋白（erv）和，3′末端LTR组成。第6页/共41页7第7页/共41页8gagp55p24（外壳蛋白，CA）pP17（内膜蛋白，MA）p15p9和p7（核衣壳蛋白，NC）polp66（逆转录酶）p22（整合酶）prop22，切割，促进蛋白质成熟envgp160糖蛋白gp120（外膜蛋白），与CD4受体结合gp41（跨膜蛋白）插入寄主细胞膜P353第8页/共41页9Gp120是外膜蛋白，感染细胞时可与细胞的CD4受体蛋白相结合，并与G蛋白偶联受体(GPCR)家族中的一个跨膜蛋白发生相互作用。Gp41是跨膜蛋白(TM)，嵌入病毒包膜脂质中，对HIV的侵染和致病有非常重要的作用。第9页/共41页10HIV-Ⅰ基因结构和所编码的主要蛋白第10页/共41页11受体识别和膜融合过程:•gp120非共价键结合gp41三聚体•gp120与CD4结合后，构象变化形成共受体的结合位点•gp41的H1螺旋从中央拉出•gp120进一步与趋化因子受体CKR的结合使之与gp41完全脱离，随即H1伸展出来，使N末端的融膜肽到达宿主细胞表面并牢固地插入细胞膜中第11页/共41页12HIVI感染小神经质细胞和巨噬细胞过程中信号传导及与其受体CD4和辅助趋化因子受体(chemokinerecepterCKR)相互作用示意图。CKR：7次跨膜G蛋白偶联受体超家族（GPCRs，G-proteincoupledreceptors）第12页/共41页13HIV膜蛋白gp120的主要功能区P354（1）主要抗原决定簇；（2）T细胞决定簇；（3）CD4受体结合区(423-427位,C4区）第13页/共41页143HIV的复制HIV主要侵染T淋巴细胞及巨噬细胞。通过病毒膜蛋白gp120与细胞表面CD4受体蛋白结合。HIV与受体结合后，病毒核心蛋白和两条RNA链进入细胞。反转录酶以病毒RNA为模板合成单链DNA，并由宿主细胞DNA聚合酶合成双链DNA(原病毒)，进入细胞核并整合到染色体上，随细胞的分裂传代可长期潜伏。第14页/共41页15HIV-Ⅰ在人体细胞内的复制和侵染过程示意图3HIV的复制原病毒整合到宿主染色体上无症状新的病毒颗粒从寄主细胞中释放出来侵染其它健康细胞寄主细胞瓦解死亡第15页/共41页164HIV-Ⅰ基因的表达调控与大多数反转录病毒相比，HIV的最大特点就是含有许多调控基因。这些基因编码相应的调控蛋白，它们在病毒RNA的转录、转录后加工、蛋白质翻译包装以及病毒颗粒的释放等各个过程中发挥重要作用。第16页/共41页174.1LTR序列♪HIV基因组两端，在HIVI与HIVII及SIV之间的保守性达95%以上。♪LTR5’端含有HIV基因调控所必需的多个特定调控区（真核类增强子和启动子单位），♪根据各区调控功能的异同分为调控单位、核心单位和反式激活效应元件单位，♪在LTR中发现了许多细胞转录因子结合位点。第17页/共41页18鸡卵蛋白转录因子COUP（负）上游激活因子USF（负）激活蛋白1（正）激活T细胞核因子NFAT（正）T细胞因子TCF（正）核因子NFkB（正）（1）核心调控元件该元件从LTR起始延伸到-78位核苷酸，至少包含6个可与细胞转录调控因子结合的区域。（2）核心转录单位有TATA区和SP1结合位点，对转录的激活具有重要作用，一旦缺失将使LTR失去启动子活性。（3）反式激活因子应答元件（TRA）在HIV基因组+1～+60位的核苷酸序列是反式激活因子（Tat）激活HIVI转录所必需的，称为反式激活应答元件。是HIV复制所不可缺少的重要调控位点。第18页/共41页194.2调控蛋白Tat蛋白：转录激活因子，促进RNA聚合酶Ⅱ转录起始复合物的组装。Rev蛋白：反式激活因子，对结构基因起正调控作用，增加未编辑的基因组全长转录产物。Nef蛋白：负调控因子和磷酸化蛋白，非复制必需，抑制前病毒基因的表达，提高HIV的含量。Vpr蛋白：R蛋白，作用于LTR，提高HIV的复制速度，在早期中起作用。Vpu蛋白：U蛋白，磷酸化蛋白，存在于细胞膜中，可能促进HIV的组装、成熟和释放。Vif蛋白：增加HIV的侵染性。第19页/共41页20（1）Tat蛋白•是一个转录激活因子，在HIVI、HIVII和SIV中高度保守，是病毒复制所必需的。•HIVI的tat基因与env编码区有部分重叠，含有两个外显子（101aa）。第一个外显子所编码的67个氨基酸组成的多肽具有反式激活作用。第20页/共41页21第21页/共41页22Tat蛋白有3个功能域•酸性氨基酸区，与Tat激活HIVI基因表达有关；•富含Cys区，有7个Cys，与二价金属离子结合并形成Tat二聚体。其中有6个是维持Tat活性所必需的。•第三个功能区由带正电的碱性氨基酸残基构成，行使两个功能：+48～+52位的GRKKR序列，是核-核仁定位信号，可介导自身或异种蛋白进入细胞核；2.与TARRNA凸出部的特异性结合，通过Tat第52和第53位Arg残基与后者的磷酸基团相互作用得以实现。Tat的主要作用可能是促进RNA聚合II转录起始复合物的组装第22页/共41页23Tat与TAR对HIV复制的协同调控作用P359•Tat和TAR结合并不能有效地激活HIV基因表达•Tat与TAR对HIV复制的调控还需寄主细胞编码白的协同作用、上游启动子和增强子的影响。第23页/共41页24（2）Rev蛋白rev基因由两个外显子组成，编码116个氨基酸的调控结构蛋白表达活性的Rev蛋白是一个重要的反式激活因子，调控RNA剪切和运输，与RRE结合增加env的翻译。•对HIV的许多调控蛋白编码基因有负调控作用，对其结构蛋白基因有正调控作用。第24页/共41页25第25页/共41页26•Rev蛋白通过与env和gag/polmRNA上的Rev效应元件实现其功能，具有HIVI特异性。•能增加含有Rev效应原件RNA的稳定性，促进它们向细胞质运转。•通过阻碍剪接子的组装抑制RNA的编辑，增加这些mRNA的翻译，促进HIV基因表达由早期向晚期的转变。第26页/共41页27（3）Nef蛋白•是负调控因子和磷酸化蛋白，•不是HIV复制所必需的，但抑制由HIVLTR特异性转录的HIVI前病毒基因的表达。第27页/共41页28（4）Vpr蛋白(病毒R蛋白)由96个氨基酸组成，存在于病毒颗粒中但不是HIV复制所必需的。Vpr蛋白可作用于HIVI的LTR区，提高HIV复制速度2-3倍，在病毒早期侵染中有作用。第28页/共41页29（5）Vpu蛋白•HIVI特有的膜定位蛋白，编码由81个氨基酸组成的磷酸化蛋白，称为病毒U蛋白。•Vpu蛋白的翻译受Rev调控。•有利于HIVI病毒粒子的组装、成熟和释放，有助于gp160/CD4复合体的解聚。第29页/共41页30（6）Vif蛋白•是相对分子质量为2.3×104的病毒感染性因子，为HIVI侵染所必需。•缺失vif基因的HIVI虽仍在细胞内正常复制并产生病毒粒子，但其侵染性不及野生HIVI病毒粒子的1/1000。•Vif蛋白是病毒在巨噬细胞扩散所必需的。第30页/共41页31Tat、Rev和Nef对HIV基因表达的影响分析第31页/共41页325HIV的感染及致病机理

HIV的主要靶细胞是细胞表面表达CD4分子的细胞，主要是CD4+T淋巴细胞，还有单核细胞、巨噬细胞等。

细胞表面CD4分子是HIV受体，通过HIV膜蛋白gp120与细胞膜上CD4结合后，由gp41介导使病毒传入易感细胞内，造成细胞破坏。第32页/共41页33•无症状潜伏期：无任何临床症状，外周血中HIV抗原含量很低甚至检测不到。•随感染时间的延长，HIV重新开始大量复制并造成免疫系统损伤。•临床上病人感染逐步发展到持续性全身性淋巴腺病（PGL）、艾滋病相关综合症（APC）等，直至发展到艾滋病。第33页/共41页34第34页/共41页35HIV感染后的发病机理如下

①HIV侵入人体后首先与细胞表面含有CD4受体CD4+T淋巴细胞结合，进入细胞进行复制，部分整合于细胞染色体DNA中成为潜伏型②机体细胞免疫和体液免疫对HIV的抵抗作用，使感染初期的HIV低水平复制

③在其他因素的作用下，潜伏的HIV被激活而大量复制，广泛侵入CD4+T淋巴细胞，使CD4+T淋巴细胞、单核—巨噬细胞、B淋巴细胞、CD8+T淋巴细胞和NK细胞等功能受损，最后导致整个免疫功能缺陷，最终发生一系列顽固性机会感染和肿瘤的发生。

第35页/共41页36HIV除在细胞内大量繁殖造成细胞死亡外，还可通过以下几种途径导致免疫功能下降：①HIV粒子表面的gp120蛋白脱落，与正常细胞膜上CD4受体结合，使该细胞被免疫系统误认为病毒感染细胞而遭杀灭；②因T细胞CD4受体被gp120封闭，影响了其免疫辅助功能；③HIV的gp120蛋白可刺激机体产生抗CD4结合部位的特异性抗体，阻断T细胞功能；④带有病毒包膜蛋白的细胞可与其他细胞融合形成多核巨细胞而丧失功能。第36页/共41页376