HIV综述

文 献 综 述 人类免疫缺陷病毒——HIV

学生姓名 吴玉逸 学 号 ******** 院 系 生命科学学院 专 业 制药工程 完成日期 2010年05月28日 人类免疫缺陷病毒——HIV 摘 要 本文简要介绍了HIV病毒颗粒的形态结构及传播，重点论述了HIV基因组及其编码的蛋白以及HIV的复制和基因表达调控，并扼要阐述了HIV的感染及治病机制以及艾滋病的治疗与预防。

关键词 HIV；形态结构；基因组；复制；治病；治疗与预防

0 引言 人类免疫缺陷病毒（HIV），俗称艾滋病（AIDS）病毒，诱发人类获得性免疫缺陷综合症。1981年，人类免疫缺陷病毒在美国首次被发现，它是一种感染人类免疫系统细胞的慢病毒，属反转录病毒的一种。该病已在20多年间席卷全球，几乎没有一个国家或地区可以幸免。截至2010年9月30日，我国累计报告艾滋病病例264302例，而据卫生部等单位对中国艾滋病疫情的估计，中国现存艾滋病病毒感染者和病人约70万，这其中可能有44万人不知晓自己已经被感染。感染者潜伏期长，死亡率高。已发现人类免疫缺陷病毒主要有两种，即HIV-Ⅰ和HIV-Ⅱ。HIV-Ⅰ是从欧洲和美洲分离的毒株，它的致病力很强，是引起全球艾滋病流行的主要病原。HIV-Ⅱ的毒力较弱，引起艾滋病的病程较长，症状较轻，且主要局限于西部非洲。有关HIV的研究主要是针对HIV-Ⅰ进行的。

1 HIV病毒颗粒的形态结构及传播 1.1 HIV病毒颗粒的形态结构 HIV病毒颗粒是一种直径约为100nm的球状病毒，粒子外包被着由两层脂质组成的脂膜，这种结合有许多糖蛋白分子（主要是gp41和gp42）的脂质源于宿主细胞的外膜。蛋白质p24和p18组成其核心，内有基因组RNA链，链上附着有反转录酶，其功能是催化病毒RNA的反转录。 1.2 HIV的传播 HIV依靠血液、血液制品以及人体分泌液，如乳汁和精液等进行传播，它主要感染T4-淋巴细胞，也可以感染其他类型如B-淋巴细胞和单形核细胞等。HIV感染后可引起明显病变，形成多核巨细胞，并导致细胞死亡。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。 2 HIV基因组及其编码蛋白 2.1 HIV基因组 HIV基因组由两条单链正链RNA组成，每个RNA基因组约为9.7kb，两端是长末端重复序列（LTR）。HIV主要基因结构由5’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（env）和3’端LTR组成，含有顺式调控序列，控制前病毒的表达。已证明在LTR有启动子和增强子并含负调控区。LTR之间的序列编码了至少9个蛋白，可分为三类：结构蛋白、调控蛋白、辅助蛋白。

图1. HIV病毒粒子结构模型图

图2. HIV基因组结构 2.2 HIV编码的蛋白质及其主要功能 基因产物 功 能 Gag 核心蛋白 Pol 多种酶功能 Env 包膜蛋白 Tat（Tat-3、Ta） RNA沉默抑制因子，转录激活子 Rev(Art、Trs) 调控RNA剪切和运输，与RRE结合曾加env的翻译 Vif 侵染因子，病毒在巨噬细胞扩散中所必需 Vpr(R) 增加病毒复制 Vpu 辅助病毒组装和释放，以及gp160/CD4复合体的解聚 Nef 形成同源二聚体，引起多效应性的影响，如负调控CD4 3.HIV的复制及基因表达调控 3.1 HIV的复制 HIV主要侵染人体的T淋巴细胞及巨噬细胞,并通过病毒膜蛋白gp120与细胞表面的CD4受体蛋白结合。 首先,病毒体的包膜糖蛋白刺突gp120与细胞表面受体CD4吸附。然后病毒包膜与细胞膜发生融合,病毒进入胞内脱壳,释放其核心RNA以进行复制。病毒的逆转录酶以病毒RNA为模板,借宿主的tRNA作为引物,产生互补负股DNA,构成RNANA杂交体。杂交体中的亲代RNA由RNA酶H水解去除.再由负股DNA产生正股DNA,从而形成双股DNA。双股DNA环化后,由胞浆移行到胞核内。在病毒整合酶的作用下,病毒基因组整合入细胞染色体中,整合的前病毒转录出单一的RNA前体,有些RNA前体拼接而形成病毒的mRNA,翻译形成病毒的结构蛋白和非结构蛋白,另一些RNA前体经加帽加尾作为病毒的子代基因组RNA,与结构蛋白装配成核衣壳。最后病毒核衣壳经过细胞膜以出芽方式形成完整病毒体释放到细胞外。 3.2 HIV基因表达调控 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Tat、Rev、Nef、Vpr、Vpu、Vpt、Vpx和Vif等，它们在RNA转录、转录后加工、蛋白质翻译直到病毒颗粒从细胞膜释放的过程中发挥调节作用。在此过程中，除HIV自身的调控蛋白外，还有许多宿主细胞的调控蛋白参与。因此，HIV复制的调控是一个十分复杂的网络系统，该领域是HIV分子生物学研究的主要热点之一。 1. LTR序列 LTR序列位于HIV基因组两端，其序列是高度保守的，LTR5’端含有HIV基因调控所必需的多个特点调控区（真核类增强子和启动子单位），现已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，并在LTR中发现了许多细胞转录因子结合位点，如图所示。

2.参与HIV复制的调控蛋白 ① Tat蛋白 该蛋白是一个转录激活因子，是病毒复制所必需的。Tat基因在HIV－1、HIV－2和SIV间高度保守，它的表达是这些病毒的复制所必须的。但HIV－l的Tat可作用于HIV－1和HIV－2的TAR，而HIV－2的Tat对HIV－1的TAR无作用。Tat蛋白有6个功能域，见下图，其中第一、第二和第四个功能域与反式激活功能有关。 ②Tat与TAR对HIV复制的协同调控作用 实验表明，Tat和TAR结合并不能有效地激活HIV基因表达，还依赖于如下因素： (1) 对TAR序列和完整高级结构的依赖 (2) 宿主细胞因子协同作用的影响 (3) 对上游启动子和增强子的依赖 ③Rev蛋白 Rev基因由两个外显子组成，分别编码25个氨基酸和91个氨基酸的两个肽段，最终组装成有116个氨基酸、相对分子量为19KD的调控结构蛋白表达活性的Rev蛋白。Rev蛋白是一个重要的调节HIV基因复制的反式激活因子。对HIV调节蛋白有负调控作用，对病毒颗粒蛋白有正调控作用，其主要功能是促进HIV基因表达由早期(转录调节蛋白mRNA)向晚期(转录HIV结构蛋白mRNA)的转化，并促进晚期转录的进行。在rev基因缺陷的HIV原病毒，仅有早期基因表达。只有在加入Rev蛋白后，晚期基因才开始转录。另外，Rev蛋白还在转运结构蛋白mRNA进入细胞质的过程中发挥作用，这可能是经过在核内抑制RNA加工系统或增强RNA转运系统来完成的。 ④Nef蛋白 一般认为，Nef蛋白是一个负调控因子和磷酸化蛋白，它不是HIV复制所必需的，但可抑制由HIV LTR特异性转录的HIV-Ⅰ前病毒基因的表达。Nef的存在课提高和维持HIV在体内的含量，并在HIV病理过程中起作用。 ⑤Vpr蛋白 该蛋白由96个氨基酸组成，它不是HIV复制所必需的，但存在于病毒颗粒中。含有vpr基因的HIV毒株与无vpr基因的HIV毒株相比，前者在细胞中生长较快，引发细胞病变也较强。Vpr在病毒早起侵染中有作用。 ⑥Vpu蛋白 这个蛋白是HIV-Ⅰ特有的，它的翻译受Rev调控。人们推测Vpu蛋白可能促进HIV-Ⅰ病毒粒子的组装、成熟和释放。此外，Vpu蛋白有助于gp160/CD4复合体的解聚。 ⑦Vif蛋白 该蛋白是病毒传染性因子，是HIV-Ⅰ侵染所必需的，也是病毒在巨噬细胞扩散所必需的。 4.HIV的致病机制 HIV选择性的侵犯带有CD4分子的，主要有T4淋巴细胞、单核巨噬细胞、树突状细胞等。细胞表面CD4分子是HIV受体，通过HIV囊膜蛋白gp120与细胞膜上CD4结合后，gp120构像改变使gp41暴露，同时gp120-CD4与靶细胞表面的趋化因子CXCR4或CXCR5结合形成CD4-gp120-CXCR4/CXCR5三分子复合物。gp41在其中起着桥的作用，利用自身的疏水作用介导病毒囊膜与细胞膜融合。最终造成细胞被破坏。 5.艾滋病的治疗及预防 迄今为止，虽然对艾滋病的研究受到了高度重视，仍无任何药物可以完全抑制HIV在感染者体内的增值并彻底治愈艾滋病。 治疗艾滋病的方法和手段： （1）抗病毒治疗：即，选择不同的药物，针对复制周期中的不同环节，对艾滋病毒的复制予以抑制。 （2）免疫治疗：免疫治疗的目的是，通过治疗，重建免疫功能，出现免疫代偿，控制HIV；通过重建免疫功能，控制机会性感染和恶性肿瘤的发生。 （3）基因治疗：基因治疗是将抗病毒基因导入病人的细胞内，赋予病人新的抗病毒功能。采用不同的方法将基因插入T细胞，使之组织HIV的复制。 （4）治疗性疫苗：在HAART的基础上，选择那些抗病毒药物反应良好的患者给予疫苗治疗，经过免疫接种的患者，体内的体液免疫和细胞免疫应答上升，病毒载量下降。 艾滋病的预防： 预防HIV感染的措施主要针对HIV感染的3种途径：（1）避免与艾滋病感染者及艾滋病高危人群进行性接触、提倡使用安全套。（2）禁止与静脉药瘾者共用注射器、针头、不滥用血液制品。（3）养成良好的个人卫生习惯，不与人共用牙刷、剃须刀等生活用品。（4）医务人员在临床工作中可能接触HIV感染者，要重视职业暴露防治。（5）采用母婴传播阻断措施。

参考文献 1、龚震宇，白冰. 有关全球HIV艾滋病流行的最新报道. 国外医学情报，2002，23（2）：5-6 2、曾毅，艾滋病的流行趋势、研究进展及遏制策略，中国公共卫生2001, 17(12):1061-1062 3、曹韵贞，我国艾滋病的现状 中国抗感染化疗杂志 2002，2（2）：65-66 4、吕群燕. 我国艾滋病的研究情况. 中华微生物学和免疫学杂志 2001，21(3):351-352