Retroviruses
逆转录病毒
Hong Ling
Microbiol Dept.,Harbin Medical University
第 36章问题
什么是逆转录病毒?逆转录病毒的 生物学特点有哪些?
HIV的 衣壳和基因组结构 有何特点?
简述 HIV的 复制过程
HIV的 传播环节 是什么?简述其 致病机制
HIV在全球、中国的 流传状况 如何?
如何 检测和预防 HIV感染?
HIV治疗 的现状和问题,HIV的 疫苗 研制现状
Retrovirus
R o u s s a r c o m a v i r u s
M u r i n e s a r c o m a v i r u s
M ou s e m am m ar y tu m or v i r u s
R N A t u m o r v i r u s g r o u p
O n v i r i n a e
H I V I,H I V I I
S h e e p v i s n a v i r u s
E q u i n e i n fe c ti o u s a n e m i a v i r u s
M a e d i /V i s n a g r o u p
Le n ti v i r i n ae
H u m a n f o a m y v i r u s
F o a m y v i r u s g r o u p
S p u m a v i r i n a e
R e tr o v i r i d a e
含有逆转酶的
RNA病毒
RNA肿瘤病毒亚科慢病毒亚科泡沫病毒亚科逆转录病毒科特点
球形,100-140nm,有包膜,包膜外有刺突
病毒核心为 二条相同 +ssRNA,由
5‘端部分碱基互补成 二倍体 。 9-10
KB。与内层衣壳构成电子致密的中央类核,呈圆形或圆柱形,即 C
型或 D型病毒颗粒
基因组相似,含有序列和功能相似的 gag,pol,env三个结构基因和多个调节基因
病毒体含 逆转录酶,核酸内切酶和
RNA酶 H
病毒增殖,在逆转录酶作用下先合成 cDNA,整合 到染色体形成 前病毒( Provirus)
通过血液途径、性途径和垂直传播人类免疫缺病毒
Human Immunodeficiency
Virus,HIV
发现历史
1981年 6月美国 CDC首次报道了 5例( Los Angeles)不明原因卡氏肺孢虫肺炎病例,患者都是同性恋者,此前只知道这些疾病仅见于免疫缺陷或抑制病人,如器官移植、液血肿瘤等。这个报告立即得到全美许多医生的响应,他们在近两年来陆续也在许多年青患者中看到大量难以解释的疾病,如原虫 CNS感染、淋巴腺病、恶性肿瘤
(如卡波氏肉瘤),这些病例后被称为 获得性免疫缺陷综合症(
Aquired Immunodeficiency Syndrome,AIDS)
1983年和 1984年从 AIDS患者分离到病毒,称为淋巴腺病相关病毒
( Lymphadenopathy-associated virus,LAV)、人类嗜 T淋巴细胞病毒 III型( Human T-lymphotrophic virus type III,HTLV-III)和
AIDS相关病毒( AIDS-related retrovirus,ARV)。后发现是同一种病毒,故于 1986年正式称为 人类免疫缺陷病毒( Human
immunodeficiency virus,HIV)
分型( type)
在西非也分离到引起 AIDS的另一株逆转录病毒
,其核酸与前者有 70%的同源性,于是将 HIV
分两型
HIV-1:流行于世界各地
HIV-2:只流行于非洲
一般说 HIV指的是 HIV-1
基因组全长 9.2KB
两端含长末端重复序列( LTR)
3个 结构基因 ( env,pol,gag)
6个 调节基因 ( tat,rev,nef,vif,vpr和 vpu)
结构基因( Strucutre Genes)
Gene Encoded Protein Function of Protein
gag P24,p7 Nucleocapsid
p17 Matrix
pol Reverse transcriptase Transcribes RNA genome into DNA
Protease Cleaves precusor polypeptides
Integrase Integrates viral DNA into host cell
DNA
env gp120 Attachment to CD40 protein
gp41 Fusion with host cell
调节基因( Regulatory Genes)
vif viral infectivity factor
tat transactivating protein
vpu viral protein U
rev regulator of virion protein expression
nef negative regulatory factor
Regulatory Genes Found in HIV
That Are Required for Replication
Gene Protein Protein Function
tat Tat Activation of transcription of
viral genes
rev Rev Transport of late mRNA
from nucleus to cytoplasm
Regulatory Genes Found in HIV That
Are Not Required for Replication
Genes Protein Function of Protein
nef Nef Decreases CD4 proteins and class I MHC
proteins on surface of infected cells
Important for pathogenesis by SIV
vif Vif Stabilizes newly synthesized viral DNA and
transports core through cytoplasm
vpr Vpr Transports viral core from cytoplasm into
nucleus in nondividing cells
vpu Vpu Enhances virion release from cell
Vi r a l d y n a mi cs in a
ty p ic a l HIV+ pers o n [ 1]
E r r o r f r e q u e n c y i n RT,3 x 10
- 5
pe r ba s e p e r
r e pli c ati o n cy c l e
H IV - 1 gen o me i s c o mpo s e d of 10
4
= 10,000
n u c l e o t i de s
u p to 10 bi lli o n v i r u s e s a r e pr o du c e d da i l y
100 milli o n ne w ce l l i n fec t i o n s / day
10 milli o n v i r u s e s p e r da y wi t h on e n e w " e r r o r "
( mut ati o n )
HIV env genetic subtypes (1998)
Adapted from J,
Mullins
人工培养
HIV感染的宿主范围狭窄,仅感染表面有 CD4
受体的细胞。实验室常用 经 PHA转化 3天后的正常人 T细胞 培养分离病毒。感染病毒的细胞出现多核巨细胞 CPE,出现环状排列多个核。
感染细胞可查到病毒抗原,培养液中也可测出逆转录酶活性
动物模型是恒河猴和黑猩猩,但症状与人的
AIDS不同抵抗力与消毒
抵抗力不强
在室温可持续 7天
在体液 56?C30min可灭活。常用化学消毒剂如 0.5%
次氯酸钠,10%漂白粉,50%乙醇,35%异丙醇、
0.3%H2O2,5%来苏尔 10min可把病毒灭活
冻干血制品需 68?C72h才能保证污染的病毒灭活
WHO的标准
100?C 20min
高压蒸汽灭菌法 20min
传染源和传播途径
传染源
HIV感染者和 AIDS患者血液、精液、阴道分泌物、乳汁、唾液均可分离病毒
传播途径血液传播输血、血液制品、吸毒、器官移植等全世界 HIV感染者中 22%是吸毒者中国 72.4%的 AIDS患者是因吸毒染上 HIV
性传播垂直传播
临床表现
4个阶段,
典型过程需要 10年以上原发感染潜伏感染有症状感染典型 AIDS
原发感染
HIV进入机体后约 需 8-12周出现病毒血症,3-6周在许多感染者( 50-70%)体内发展成急性单核细胞增多症样表现,其后大多数以前病毒形式整合于宿主细胞染色体中,进入长期、无症状的潜伏感
潜伏感染长达 6月 -10年,不表现症状
AIDS相关综合症期( AIDS-related complex,
ARC)
早期有发热、盗汗、全身倦怠、体重下降、皮疹及慢性腹泻症状,并有进行性淋巴结病
典型 AIDS,出现中枢神经系统疾患,合并条件性细菌、
真菌和寄生虫感染,并发肿瘤( Kaposi肉瘤)
原虫( Protozoal)
卡氏肺胞虫肺炎( pneumocystis carinii,now thought to be a fungi
),toxoplasmosis,crytosporidosis
真菌( Fungal)
白假丝酵母菌病( candidiasis),新生隐球菌感染(
crytococcosis),histoplasmosis,coccidiodomycosis
细菌( Bacterial)
结核( Mycobacterium avium complex),非典型支原体感染(
atypical mycobacterial disease),沙门菌败血症( salmonella
septicaemia),多发性反复化脓性细胞感染( multiple or recurrent
pyogenic bacterial infection)
病毒( Viral)
CMV,HSV,VZV,JCV
死亡多发生在临床症状出现后两年内,5年内死亡率高达 90%
Kaposi’s
Sarcoma
With dissemination to
extrapulmonary sites,
Pneumocystis carinii
tends to produce foci
with prominent
calcification,as seen
in the kidney here
grossly
With giemsa stain at
high magnification,the
faint bluish dot-like
intracystic bodies of
Pneumocystis carinii in
lung are seen in this
cytologic preparation
from a
bronchoalveolar
lavage
Pneumocystis
carinii
Candida Albicans
Candida infections are common with AIDS,
but most often appear as oral thrush,which
is a nuisance but not life-threatening,
Disseminated infections are uncommon,but
here is a rare Candida pneumonia,which
resembles a bacterial bronchopneumonia.
Clincal Response
Exposue
to HIV
No
infection
Infection
Acute
disease
Persistent
generalized
lymphadeno-
pathy
Asymptomic
AIDS-
related
complex
AIDS
Neurological disease
HIV对 CD4+细胞 的破坏
病毒感染致 免疫病理 所引起的细胞损伤
导致 免疫系统功能 的改变
神经细胞 的损害致病机理
HIV对 CD4+细胞的破坏
病毒包膜糖蛋白插入细胞膜或病毒出芽释放,
增加了细胞通透性
大量未整合的病毒 cDNA,干扰细胞生物合成
感染 T细胞表面的 HIV gp120与非感染细胞表面的 CD4分子结合,介导 细胞融合 而产生大量多核巨细胞,使 T细胞减少免疫病理
受染细胞膜的 HIV包膜糖蛋白抗原可被特异 CTL
识别 并因此破坏细胞
受染细胞膜的 HIV包膜糖蛋白抗原与特异性抗体结合通过 ADCC破坏细胞
HIV的 gp120与 T细胞膜上的 MHC II类分子 有一同源序列区,抗 gp120抗体能与这类 T细胞起 交叉反应,即病毒诱导的自身免疫使 T细胞造成免疫病理损害免疫系统功能的改变
HIV感染后 B细胞功能出现异常,表现为 多克隆活化,出现高丙种球蛋白血症,循环血免疫复合物及自身抗体含量增高
某些 单核细胞和巨噬细胞亚群表达 CD4分子,
HIV可与之结合而进入细胞,HIV在单核细胞中能存活,不引起 CPE,因此单核细胞是 HIV在体内的 主要贮存库,同时 削弱淋巴细胞和巨噬细胞的功能
降低受感染者体内的 IL-2,?-IFN 和其他细胞因子浓度神经细胞的损害
约有 40%-90%的 AIDS患者有不同程度神经症状,如 HIV脑病、脊髓病变、周围神经炎和痴呆
病毒 通过受染的单核细胞进入 CNS,单核细胞释放单核细胞因子,对神经元有毒性,同时使炎性细胞当浸润产成脑部组织损伤病毒免疫逃逸的机理
CD4+ T细胞 大量减少,使整个免疫系统失效
病毒基因 整合 位于染色体,细胞可以不表达或少表达病毒抗原,使宿主细胞长期呈“无抗原
”状态
病毒 包膜蛋白一些区段有高度变异性,致使不断出现新抗原而逃逸免疫系统的识别微生物学诊断
检测抗体
方法
ELISA RIA
IFA Western blot
检测 RNA
PCR
筛选与验证
HIV抗原与其他逆转录病毒(如 HTLV)有交叉反 应,易造成假阳性结果。因此只用于初筛阳性者必须经 Western blot验证
ELISA for HIV antibody
Screening tests should be as sensitive as possible
Microplate ELISA for HIV antibody,coloured wells indicate reactivity
Western blot for HIV antibody
Confirmatory tests should be as specific as possible
There are different criteria for
the interpretation of HIV
Western blot results e.g,CDC,
WHO,American Red Cross.
The most important antibodies
are those against the envelope
glycoproteins gp120,gp160,
and gp41
p24 antibody is usually present
but may be absent in the later
stages of HIV infection
快速诊断,ORAHIV
从手指上采两滴血,检查血液中是否存在 HIV抗体,只需 20分钟就能得到检测结果
现在通行的各种 HIV检测法都要等 1至 2周才能出结果
,而且还要做进一步的测试才能保证检测的准确性
费用只需 10至 15美元
美国食品和药品管理局( FDA)已经在 2002年
11月批准在美国广泛采用预防
建立 HIV感染和 AIDS的监测网络,控制疾病的流行蔓延
进行广泛宣传教育,取缔娼妓,换抵制吸毒
检测高危人群包括供血员、同性恋、吸毒者、
血友病患者、国外旅行者和外国使馆工作人员
禁止血液制品(如凝血因子 VIII)进口
加强国境检疫、留检等
疫苗正在研制中,目前仍然存在巨大困难治疗:鸡尾酒疗法( HAART)
联合交替使用 2种 HIV逆转酶抑制剂 和一种 蛋白抑制剂 ( Saquinavir、
Ritonavir)可有效将血液中 HIV含量降到最低,
极大延长感染者寿命
无法清除整合的病毒,
不能彻底清除病毒
药物有副作用
在中国年均费用 8万
RMB
Highly
Active
Anti-
Retroviral
Therapy
HAART,Two nucleoside
analog RT inhibitors and
1 protease inhibitor
Now also,Two
nucleoside analog RT
inhibitors and 1 non
nucleoside
HAART治疗指征( 2000)
1,HIV1 Viral load > 10-30000/ml
2,CD4 value < 250 cells/ml.
3,Full Blown AIDS ….
AIDS m orta li ty a nd
prot eas e i nhib it or (P I) us e
0
10
20
30
40
0
20
40
60
80
100
1 9 9 4 1 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8
Year
D
e
a
t
h
s
p
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r
1
0
0
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P a l e l l a e t a l,N E n g l J M e d 1 9 9 8
D e a t h s
U s e o f P I s
耐药性:面临新的挑战我国疫情
2003年国家统计数据
截止 2002年底,全国累计报告艾滋病病毒感染者 40560例,较 2001年底累计增长 32.0%。增长幅度较往年略有下降( 2001年底比 2000年底上升 36.5%)。其中艾滋病病例 2 639例,较
2001年底上升 65.6%,死亡 1 047例
艾滋病传播以经血途径为主,主要是吸毒,占
63.7%( 25828例) ;经性途径占 8.1 %(
3292 例);经采血(浆)途径占 9.3 %(
3776例)
根据专家估计,截止到 2002年底,我国艾滋病病毒感染者已达 100余万
2002年我国艾滋病疫情
2002年我国艾滋病疫情仍呈上升态势
全国报告感染者 9824例
比 2001年上升了 19.5 %,但是上升的幅度有所下降( 2001年比 2000年上升了 58%)
病人 1045例,比 2001年增加 46.4%
死亡 363例
HIV在中国传播的特点
感染者以 20— 39岁为主
主要分布在农村
男女比例为 5.2,1
最主要传播途径是 静脉注射毒品 ( 63.7%),
其次是性传播( 8.1%),血浆 9.3%。
但是,性传播是深圳检出感染者的主要传播方式(云南、贵州、新疆等地,艾滋病毒
70%是由静脉注射为传播途径 )
中国的重灾区:云南、广西、新疆中国惟一公开姓名的艾滋少年宋鹏飞,男,18岁,是目前中国惟一个公开自己姓名的艾滋病毒携带者。 1998年 2月,宋鹏飞在家不小心被剪刀刺伤腿部。在当地医院,医生以贫血为由给宋鹏飞输血。其间,因手术失败,宋鹏飞先后被输血 1350CC,随后转到北京 304医院,在入院常规检查中,被证实感染了艾滋病毒。治疗期间,因媒体披露,宋鹏飞被迫公开了自己的姓名,一度成为中国的名人,曾作为艾滋病毒携带者的代表参加了在马来西亚和南非举行的“世界艾滋病会议”。两年来,他坚持使用“鸡尾酒疗法”,以抑制病毒的扩散,每年的医疗费达 15万元。因当地村民拒绝他回乡,一家三口在北京暂住在一处破旧的危楼里。
目前,全家已完全失去经济来源,急需社会救援法规
,中国预防与控制艾滋病中长期规划(
1998-2010年),
,中国遏制与防治艾滋病行动计划( 2001-
2005年),
相关法规:,传染病防治法,,,母婴保护法,,,婚前保健工作规范,,,全国艾滋病工作检测规范,
措施
建立艾滋病综合防治示范区
加强艾滋病紧急医疗救治
广泛开展艾滋病宣传教育
加强艾滋病干预工作
我国已在 22个行政区对 11种高危人群建立了 6000个干预点
加强疾病预防控制机构建设,提高防治能力
组织开展联合督导
积极开展国际合作,为我国艾滋病防治工作争取资金和技术支持针对中国疫情的预防措施
正确使用避孕工具
拒绝毒品
避免不必要的输血和注射
世界艾滋病日,1998年 12月 1日
2001年艾滋病日的主题
预防艾滋病,男士责无旁贷(中国)
我关心。。。你呢?
2002年艾滋病日的主题
Live,Let Live
生存和让他们生存(相互关爱,共亨生命)
世界艾滋病日人类嗜 T细胞病毒( HTLV)
Human T-Cell Lymphotropic
Virus
概况
1978年从 T细胞白血病患者的淋巴结和外周血淋巴细胞中,观察到一种有中央位类核的 C型病毒颗粒,命名为人类嗜 T细胞病毒( Human T-cell lymphotropic virus,
HTLV)或人类 T细胞白血病病毒(
Human T-cell leukemia virus,HTLV)
后从一例毛细胞白血病患者的外周血中分离出另一种嗜 T细胞病毒,将之称为
HTLV II型,而将前者称为 HTLV I 型。二者的基因组有 50%同源性生物学性状
球形,100nm,典型逆转录病毒结构。
有包膜,包膜上有 gp120蛋白,衣壳是由
p24和 p18构成。两端有 LRT,基因结构与 HIV相似致病性
传播途径:血液途径(输血、注射、器官移植、血液制品)、性行为、垂直传播
I 型和 II 型都引起成人 T细胞白血病,多发于 40岁上上的成人。 T细胞大量增殖、
转化、癌变,淋巴结肿大,肝脾肿大,并发高钙血症、皮肤红斑、皮疹等,预后不良发病机理
不象鸡肉瘤病毒等急性 RNA肿瘤病毒那样激活癌基,病毒整合染色体也不激活癌基因,可能的机理是染上病毒的细胞大量分泌 IL-2,过量的 IL-2使得 CD4+细胞大量增殖微生物诊断
病毒分离与鉴定
采集外周血分离淋巴细胞,经 PHA刺激,加入 IL-2培养 3— 6周,电镜观察有无 C型病毒颗粒
抗体检测
ELISA
间接免疫荧光
Summary
Retrovirus
HIV
Morphology
Genomic structure
Infection,pathology mechanism
Prevention and therapy
Epidemic situation of China