逆转录病毒

第四节　逆转录病毒

逆转录病毒科（Retroviridae）是一大组含有逆转录酶的RNA病毒，主要分为三个亚科。

1.RNA肿瘤病毒亚科

RNA肿瘤病毒亚科包括引起禽类、哺乳类以及灵长类动物的白血病、肉瘤、淋巴瘤和乳腺癌等的多种病毒，如人嗜T细胞病毒。

2.慢病毒亚科

慢病毒亚科包括人类免疫缺陷病毒及多种对动物致病的慢病毒。

3.泡沫病毒亚科

泡沫病毒亚科包括灵长类、牛、猪、人等泡沫病毒。

逆转录病毒有以下几个共同的生物学特性：球形，有包膜，表面有刺突；基因组为单正链RNA双体结构；病毒体含逆转录酶和整合酶；具有gag、pol、env三个结构基因；病毒复制过程中RNA先逆转录为DNA之后与宿主细胞的染色体整合。

一、人类免疫缺陷病毒

人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）是获得性免疫缺陷综合征（acquired immunodeficiency syndrome，AIDS，艾滋病）的病原体。1983年法国巴斯德研究所Montagnier等首次从一例慢性淋巴腺病的男性同性恋患者血清中分离得到，称为淋巴腺病相关病毒。1984年，美国Gallo等亦从艾滋病患者体内分离得到相似的逆转录病毒，称为人类嗜T淋巴细胞病毒Ⅲ型（HTLV-Ⅲ）。1986年国际病毒分类委员会将其统一命名为人类免疫缺陷病毒（HIV）。HIV已经发现的有两型，即HIV-1和HIV-2。世界上艾滋病大多由HIV-1所致；HIV-2只在西部非洲地方性流行，相对症状较轻。

（一）生物学性状

1.形态结构

HIV为球形RNA有包膜病毒，直径100～120nm，电镜下病毒核心呈锥状，含病毒RNA、逆转录酶和核衣壳蛋白；核心外为20面体对称的核衣壳；病毒外层为脂蛋白包膜，其中嵌有gp120和gp41两种病毒特异性糖蛋白。两种蛋白对HIV的致病有极其重要的作用：gp120结构易变，是病毒逃避机体免疫机制所在，同时也是HIV与宿主细胞表面CD4分子结合的部位；gp41具有介导病毒包膜与宿主细胞膜融合的作用（图11-15）。

图11-15　HIV结构模式图

2.基因组的结构与功能

HIV的基因组由2条相同的正链RNA组成。每条RNA链长约9.8kb，含有3个结构基因，即gag、pol和env，gap编码内膜蛋白p17、衣壳蛋白p24等结构蛋白，env编码gp41和gp120两种包膜糖蛋白，两者聚合为三聚体，形成病毒包膜表面的刺突。Pol编码逆转录酶和整合酶。HIV是一种高度变异的病毒。其中以env基因的变异率最高，HIV的抗原性变异被认为是病毒逃避宿主免疫系统攻击的重要机制，是形成持续性感染的主要原因也是疫苗研制的主要困难。

3.病毒的复制

细胞表面的CD4分子是HIV的主要受体，当HIV与靶细胞接触时，病毒的包膜糖蛋白gp120与靶细胞CD4分子结合，在辅助受体的协同作用下引起gp41分子构型的改变，病毒包膜与细胞膜发生融合，核衣壳进入细胞并脱去衣壳释放基因组RNA，病毒RNA在逆转录酶的作用下，反转录生成负链DNA，再由负链DNA产生正链DNA，从而组成双链DNA。在整合酶的作用下，双链DNA整合到细胞染色体，形成前病毒。在一定条件下，前病毒DNA可被激活，转录出病毒子代RNA和mRNA。mRNA在核糖体上转译出病毒的结构蛋白和调节蛋白，病毒子代RNA与病毒蛋白质装配成核衣壳，并从宿主细胞膜获得包膜，以出芽方式释放到细胞外。HIV在细胞内的复制过程见图11-16。

图11-16　HIV在细胞内的复制过程

4.培养和抵抗力

在体外，HIV只感染CD4^＋T细胞和巨噬细胞。常用新分离的正常人T细胞，恒河猴及黑猩猩可作为HIV感染的动物模型，但其感染过程与产生的症状与人类不同。HIV对理化因素的抵抗力较弱，56℃30min可被灭活。室温下（20～22℃）病毒可保存活力达7d。0.1%漂白粉、70%乙醇、0.3%H₂O₂或0.5%来苏等对病毒有灭活作用。

（二）致病性与免疫性

1.传染源和传播途径

AIDS的传染源是HIV无症状携带者和AIDS患者。HIV存在于血液、精液、阴道分泌液、唾液、乳汁和脑脊液中。主要传播途径：①性传播，包括同性恋、异性恋、双性恋间的性接触感染；②血液传播，通过输血、血液制品或未经消毒的注射器传播（如静脉吸毒者共用HIV污染的注射器和针头）；③母婴传播，包括经胎盘、产道和哺乳方式传播。

知识链接

艾滋病的早期病变

据相关研究和临床经验，在艾滋病发病前1～4年内，大多数艾滋病患者都会单独出现口腔症状，表现为各种典型的口腔病损。这是发现和诊断艾滋病病毒感染者的主要指征。鉴于艾滋病口腔表征是诊断艾滋病病毒感染的关键症状，已引起国际上的高度重视。世界卫生组织专门成立了艾滋病感染者口腔表征协作中心，有关艾滋病口腔表征的研究也已成为热点。与HIV感染密切相关的口腔病变为口腔念珠菌病。它发生于上腭及舌背，在红色区域上有时可见白色斑点或斑块；或者发生在口腔的其他部位，表现为白色或黄色斑点或斑块，斑块可以擦去，并伴有出血。许多流行病学调查表明，口腔念珠菌病在HIV感染人群中具有相当高的发病率，是HIV感染后免疫抑制的早期征象。国外有关专家在非洲、美国和欧洲的研究表明，口腔念珠菌感染和毛状白斑可作为艾滋病的预测性指标。对HIV的确诊率可达95%。另据报道，HIV感染或艾滋病患者，19%～29%有牙周炎。此外，长于上腭和牙根的Kaposi肉瘤也大量出现于艾滋病危险人群中。

2.致病机制及临床表现

HIV感染的主要特点是该病毒侵入人体后，能选择性地侵犯表达CD4分子的细胞，从而引起CD4^＋细胞的缺损和功能障碍为中心的严重免疫缺陷。主要分为如下四个时期。①急性感染期（1～4周）：HIV初次感染人体后，经过4～11d的潜伏期而进入病毒血症期。经血扩散并驻留于淋巴器官进而攻击CD4^＋T细胞和单核/巨噬细胞，导致患者血液循环中CD4＋T淋巴细胞数急剧下降。临床表现为流感症状，70%以上的患者出现发热、咽炎、淋巴结肿大、皮肤斑丘疹等自限性症状，数周后特异性免疫出现，病毒血症减轻，CD4^＋T细胞数回升，但病毒感染的淋巴细胞会在淋巴器官中持续存在，转入无症状感染期。②无症状感染期（6个月至10年，甚至更长）：外周血中病毒数量或病毒RNA拷贝数低，病毒潜伏在细胞中并活跃增殖，但病毒能逃避宿主免疫系统的清除而无临床症状。③相关综合征期（约2个月）：随着感染时间的延长，受外界因素激发病毒大量增殖，CD4^＋T细胞数量不断减少，免疫系统出现损伤和功能缺陷。临床表现持续性低热、盗汗、全身倦怠、体重下降、腹泻等，随后全身系统病变，如淋巴结肿大、皮疹、不明原因贫血等。④AIDS期（2～5年）：由于感染者的免疫功能低下会出现多种少见的机会性感染、肿瘤等，5年内死亡率约90%，多为2年左右死亡。一般当患者CD4＋细胞数高于200个/mL时不发生严重机会感染，最常见的机会感染有白假丝酵母菌、卡氏肺孢菌、隐孢子虫、人类疱疹病毒、EB病毒等等。AIDS相关的恶性肿瘤包括Kaposi肉瘤、宫颈癌、非霍奇金淋巴瘤等（图11-17）。另外，40%～90%的患者会出现不同程度的中枢神经系统疾病（如痴呆等）。

图11-17　AIDS相关机会性感染

3.免疫性

机体感染HIV后产生多种抗体，包括抗gp120等中和抗体。HIV感染也可刺激机体细胞产生免疫应答，包括CTL细胞、NK细胞及ADCC的杀伤活性，但细胞免疫依然不能清除有HIV潜伏感染的细胞，这与病毒能逃逸免疫作用有关，例如：HIV损伤CD4^＋细胞，使整个免疫系统的功能失效；病毒基因整合于宿主细胞染色体中，细胞不表达或少表达病毒结构蛋白，使宿主长期呈无抗原状态；病毒包膜糖蛋白的一些区段的高变异性，致使不断出现新抗原而逃逸免疫系统的识别；HIV对各种免疫细胞均有损害。故表明机体的免疫力不足以清除病毒，HIV一经感染便终生携带病毒。

（三）微生物学检查

HIV感染的实验室检查包括检测病毒抗体、检测病毒核酸或病毒抗原和病毒的分离培养等，其中抗体的检测是目前最常用的方法。抗体的检测主要是通过ELISA、乳胶凝集试验、IFA和免疫印迹等，ELISA由于其敏感性高和快速常用于初筛，检测阳性者进一步用免疫印迹试验确证。一般感染后6～12周可检测抗体，6个月后所有感染者均可检测出抗体。而监测病情的进展及评价HIV药物治疗效果采用外周血CD4^＋细胞计数和病毒RNA含量测定。

（四）防治原则

预防措施主要是宣传教育，控制并切断HIV传播途径，加强HIV感染的监测系统，对献血员进行HIV抗体检查，对血液及血液制品进行安全管理，加强国境检疫等。根据我国流行现状，“中国遏制与防治艾滋病行动计划（2006—2010年）”规定：①广泛深入开展艾滋病防治和无偿献血知识宣传教育，营造关爱艾滋病病毒感染者及艾滋病患者和支持艾滋病防治的社会环境；②大力推广和实施有效干预措施；③加强采供血机构和血液的管理；④提高艾滋病医疗服务质量，全面落实艾滋病治疗措施，开展对艾滋病病毒感染者、艾滋病患者及其家庭的关怀救助；⑤健全艾滋病检测监测体系，完善艾滋病检测监测网络。由于HIV存在变异速度快、免疫原性弱、持续潜伏感染、缺乏动物模型、无法保证疫苗安全等诸多问题，目前在疫苗的研制过程中仍面临多种问题。要得到理想疫苗还需要很长时间的探索。针对HIV的抗病毒治疗主要是采用核苷类逆转录酶抑制剂和（或）非核苷类逆转录酶抑制剂与蛋白酶抑制剂组合成二联疗法或三联疗法（俗称鸡尾酒疗法），抑制病毒的复制和成熟装配，在一定程度上可延长患者生命。

二、人类嗜T细胞病毒

人类嗜T细胞病毒（HTLV）是分别从T淋巴细胞白血病和毛细胞白血病患者的外周血淋巴细胞中分离出的一种人类逆转录病毒，分为HTLV-1和HTLV-2两型，两型基因组同源性约65%。

（一）生物学特性

HTLV在电镜下呈球形，直径约100nm。病毒包膜表面有糖蛋白刺突（gp120），能与细胞表面的CD4分子结合，与病毒的感染、侵入细胞有关。病毒核心为RNA及逆转录酶。

（二）致病性与免疫性

HTLV传染源为患者和无症状携带者。主要通过血液、性接触和注射等方式传播，亦可通过胎盘、产道及母乳方式母婴传播。HTLV-1和HTLV-2仅感染CD4＋T细胞并在其中生长，导致受染的T淋巴细胞发生转化，发展为T淋巴细胞白血病。感染初期多无症状，经过5～30年的潜伏期后，约5%的感染者发展为T淋巴细胞白血病，表现为T淋巴细胞大量增生、转化、癌变，淋巴结及肝、脾肿大，并发高钙血症、皮肤红斑、皮疹、结节等，预后不佳。

（三）微生物学检查法与防治原则

HTLV感染的实验室诊断主要是检测特异性抗体、病毒核酸和病毒抗原等，病毒的分离培养与鉴定法与HIV相似。目前尚无有效疫苗用于预防。可采用反转录酶抑制剂和IFN-α等药物进行综合治疗。