第三十七章  逆转录病毒

逆转录病毒科是一大组含有逆转录酶 (reverse transcriptase) 的单正链RNA病毒。按其致病作用分3个亚科。
逆转录病毒(retrovirus)的共同特性如下：
1.病毒为球形，大小100nm左右，外层为包膜，表面有刺突，(与病毒的吸附和穿入有关)。
2.核心由两条相同的单股RNA组成，在5′端通过部分碱基互补配对形成双体结构。它与内层衣壳一起构成电子密度较深的中央位类核。有圆形类核的病毒称C型病毒颗粒，如人类嗜T细胞病毒；有圆柱型类核的称D型病毒颗粒，如人类免疫缺陷病毒。
3.病毒体含逆转录酶、核酸内切酶和RNA酶 H (RNase H) 等酶类，这些酶与病毒核酸的逆转录及病毒的整合作用有关。
4.病毒增殖的突出特点是在复制病毒RNA时要通过DNA复制中间型 (DNA replicative ntermediate)。首先以病毒RNA为模板在逆转录酶作用下合成cDNA，构成RNA∶DNA中间体。中间体中的RNA由RNaseH水解，由DNA复制成双股DNA，整合到宿主细胞基因组中形成前病毒 (provirus)。受各种因素刺激前病毒活化可转录成病毒子代RNA与病毒mRNA，后者在胞浆核蛋白体上转译子代病毒蛋白质，最后装配成子代病毒，以出芽方式释放到细胞外。

第一节  人类免疫缺陷病毒
人类免疫缺陷病毒 (Human Immunodificidncy Virus ,HIV)主要型别为HIV-1和HIV-2，AIDS大多由HIV-1引起。
一、生物学性状
1.形态结构：HIV为直径100–120nm大小的球形颗粒，核心为两条单股RNA构成的双体结构，并含有逆转录酶等。核酸外包被着双层壳膜，内层为衣壳蛋白（P24），包裹RNA形成位于中央的圆柱核心，具有此种核心的病毒称D型病毒颗粒；外层为内膜蛋白（P17），其外包被有脂质双层包膜，其表面的刺突含病毒特异的包膜糖蛋白gp120和gp41。


HIV的复制和其它逆转录病毒一样，是一特殊而复杂的过程。HIV病毒体的包膜糖蛋白刺突与细胞上的特异受体结合，然后病毒包膜与细胞膜发生融合。核衣壳进入细胞质内脱壳，释放其核心RNA进行复制。病毒的逆转录酶以病毒RNA为模板，藉宿主细胞的tRNA作引物，经逆向转录产生互补的负股DNA,构成RNA ：DNA杂交体。再由负股DNA产生正股DNA，从而组成双股DNA。在病毒整合酶的协助下，病毒基因整合入细胞染色中。整合的前病毒亦可以非活化方式长期潜伏于宿主细胞内，随细胞分裂而进入子代细胞。但尚未证明HIV可以垂直方式通过性细胞从亲代传给子代。
3.培养特性
HIV感染的宿主范围和细胞范围狭窄，仅感染表面有CD4受体的细胞。实验室中常用正常人T细胞经PHA转化3d的培养细胞分离病毒，感染病毒的细胞出现CPE，形成多核巨细胞，感染细胞中可查到病毒抗原，培养液中可测出逆转录酶活性。动物模型可用HIV感染恒河猴和黑猩猩，但感染过程的症状与人的AIDS不同。

4.抵抗力：
HIV的抵抗力不强，在体液或10%血清中加热56℃ 10min可被灭活，冻干血制品需68℃ 72h方能保证污染病毒的灭活。HIV在室温（20～22℃）可保存活力达7d，按WHO标准,HIV的消毒与彻底灭活必须煮沸（100℃）20min，高压蒸气灭菌（103.4kpa/121.3℃）20min。使用化学消毒剂时，在10%漂白粉液、0.5%次氯酸钠、50%乙醇、35%异丙醇、0.3%H2O2、0.5%来苏等消毒液中室温10min保证完全被灭活。
二、致病性
1.传染源：病人或病毒携带者。
2.传播途径：
① 通过同性或异性间的性行为。
② 输入带HIV的血液或血制品，器官或骨髓移植，人工授精，静脉药瘾者共用污染HIV的注射器和针头等。
③ 母婴传播，胎儿经胎盘从母体获得感染者最多，其次是分娩时经产道感染，由哺乳感染者最少。13岁以下，AIDS患者中约70%的双亲有HIV感染史，故通过母婴传播影响下一代将成为严重的社会问题。
3.临床表现：HIV包括原发感染、潜伏感染、有症状感染及典型AIDS等4个阶段：

（1）原发感染 HIV进入机体后病毒开始复制，约在8～12w时出现病毒血症，此期病毒在体内广泛播散，并开始在淋巴样器官种植，3～6w在许多病人（50%～70%）体内发展成急性单核细胞增多症样表现，其后大多数病毒以前病毒的形式整合于宿主细胞染色体内，进入长期的、无症状的潜伏感染期。
（2）潜伏感染 此期可长达6个月至10年。当机体受到各种因素的激发使潜伏感染的病毒再次大量增殖而引致免疫损害时，才出现临床症状，进入AIDS相关综合征期。
（3）AIDS相关综合征（AIDS – related complex, ARC） 早期有发热、盗汗全身倦怠、体重下降、皮疹及慢性腹泻等胃肠道症状，并有进行性淋巴病及舌上白斑等口腔损害。
4.HIV感染和致病
HIV感染和致病的主要特点是该病毒侵入人体后，能选择地侵犯表达CD4分子的细胞，主要是辅助性T细胞（CD4），从而引起以CD4细胞缺损和功能障碍为中心的严重免疫缺陷。病人主要表现为细胞免疫功能明显低下，淋巴细胞减少，因CD4T细胞减少而CD8T细胞相对增多而CD4/CD8比例倒置。
病程早期，由于B细胞的多克隆性激活，血清免疫球蛋白的水平往往增高；但随着疾病的进展，对抗原的抗体应答能力下降，显示B细胞的功能亦受到影响。 除CD4细胞外，单核巨噬细胞、皮肤的Langerhans细胞、淋巴结的滤泡树突状细胞、神经胶质细胞，以及神经元细胞等，亦表达有少量CD4受体。因此HIV亦可侵犯这些细胞，在细胞中呈低度增殖而不引起病变，但可损害细胞的免疫或其他功能。这些细胞可将病毒播散到全身，常造成病人中枢神经系统、肺、肠及其他器官感染致病。
5.HIV损伤CD4细胞的机制主要有三：
 

 （1）病毒感染对细胞的直接杀伤作用 ①病毒包膜糖蛋白插入细胞膜增加了细胞膜的通透性；②HIV增殖时干扰细胞的正常生物合成；③感染T细胞与非感染细胞融合而产生大量多核巨细胞，这些巨细胞随后死亡。使T细胞数减少。
（2）病毒感染致免疫病理所引起的细胞损伤：①受染细胞膜上表达HIV包膜糖蛋白抗原，可激活特异性CTL的识别，或与特异性抗体结合后通过ADCC作用而破坏细胞。
（3）病毒激活T细胞凋亡基因，表达Fas受体，当其与细胞表面Fas结合后，最终导致感染细胞死亡。
五、微生物学检查：
目前最常用的方法测定抗原或抗体，主要的方法有ELISA、IFA、RIA、免疫印迹试验（WB）等。
六、防治原则：
AIDS蔓延速度快、死亡率高，至今仍无满意治疗措施，已引起全世界的关注。WHO和包括我国在内的许多国家都制定了控制HIV感染的措施。这些措施包括：①建立HIV感染和AIDS的监测网络，控制疾病的流行蔓延；②进行广泛的宣传教育，取缔娼妓，防止性传播疾病的流行，抵制吸毒等社会弊病；③检测高危险人群包括供血员、同性恋、静脉注射毒品成瘾者、血友病患者，国外旅游者和外事使馆人员等；④禁止进口血液制品，如凝血因子Ⅷ等；⑤加强国境检疫、留检等。
疫苗研究：迄今，对艾滋病的特异性预防尚缺乏理想的疫苗。由于难以保证疫苗的安全，HIV的减毒活疫苗、灭活疫苗均不宜给人体应用。HIV疫苗研究遇到最大的问题是病毒包膜糖蛋白的高度易变性。由于不同HIV毒株的gp120存在明显的差异，因此要获得具有广泛保护性的疫苗有困难。
目前，尚未找到治愈艾滋病的有效药物。现用于治疗艾滋病的药物主要集中于：①阻止HIV吸附穿入的重组可溶性CD4分子（rsCD4）;②阻抑病毒逆转录酶活性的核苷类似物如叠氧胸苷（azidothymidine,AZT）,2′,3′-双脱氧肌苷（2′,3′-dideoxyinosine,DDI）与2′,3′-双脱氧胞苷（2′,3′-dideoxycytidine ,DDC）等；③近年来研制的蛋白酶抑制剂，如赛科纳瓦（saquinavir）、瑞托纳瓦（ritonavir）以及英迪纳瓦（indinavir）等;④免疫调节剂，如IFN-γ ,IL – 2和胸腺素等。目前，联合交替使用2种HIV逆转录酶抑制剂和1种HIV蛋白酶抑制剂（所谓的“鸡尾酒疗法”）可有效地把血液中的HIV含量减少到最低（外周血液中测不出HIV或其RNA）,因而能减轻症状及延缓生命。但无法清除整合在CD4细胞染色体上的前病毒。因此，不能从体内彻底清除HIV。

第二节  人类嗜T细胞病毒
在逆转录病毒中大部分属于RNA肿瘤病毒，在感染细胞中不引起CPE，而是能转化细胞诱发肿瘤。
一、生物学性状
HTLV-Ⅰ和HTLV-Ⅱ在电镜下呈球形，约100nm大小。病毒包膜表面的刺突为糖蛋白 (gp120)，能与细胞表面的CD4分子结合，病毒衣壳含有P24和P18两种结构蛋白，病毒核心为RNA与逆转录酶。
病毒基因组两端均为LTR，中间从5′端至3′端依次排列为gag、pol、env 3个结构基因和tax、rex 2个调节基因。结构基因的功能与HIV基本一致，调节基因的产物除有增加病毒基因的转录和调节病毒基因产物表达作用外，尚能激活细胞的IL-2基因和IL-2受体基因的作用。HTLV-Ⅰ型和Ⅱ型的基因组的同源性约50%
二、致病性
HTLV-Ⅰ型与Ⅱ型是引起人类肿瘤的逆转录病毒。HTLV-Ⅰ型可引起成人T细胞白血病(adult T-cell leukemia,ATL)，多为40岁以上的成人发病。T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，预后不良。此外，HTLV-Ⅰ型尚可引起HTLV-Ⅰ型相关脊髓病 (HTLV-Ⅰ associated myelopathy,HAM) 及热带痉挛性下肢轻瘫 (tropical spastic paraparesis,TSP)，因两者相似，故总称HAM／TSP。HAM以女性居多，主要症状为慢性进行性步行障碍与排尿困难，有时伴有感觉障碍。用激素和IFN治疗可缓解。
    HTLV-Ⅰ型与Ⅱ型诱发白血病的机理尚未完全清楚。HTLV与急性RNA肿瘤病毒 (如Rous 鸡肉瘤病毒等) 不同，它们不含有病毒癌基因 (V-onc)或细胞癌基因(C-onc)；与亚急性或慢性NA肿瘤病毒 (如禽类白血病病毒)亦不同。其病毒基因组整合于细胞基因后，并不能激活相邻的C-onc，也未发现有癌基因的重排。目前认为，HTLV所致的T细胞白血病是一个多阶段演发过程。HTLV首先吸附CD4+T细胞并使其激活，CD4+细胞膜上则出现IL-2受体，继而病毒基因组以前病毒的形式整合于宿主染色体中。前病毒的启动使IL-2的基因失控，导致IL-2过量产生。过量的IL-2与感染病毒的CD4+细胞膜上的IL-2受体结合，导致CD4+细胞的大量增殖。由于HTLV前病毒DNA并不需整合到某一特定细胞基因部位，它们可以整合在不同细胞染色体上，并使细胞转化成为不同克隆。当这些细胞继续增殖时，某个克隆中个别细胞的染色体如果发生变化，这个细胞就会演发为白血病细胞。HTLV的感染可通过输血、注射、性交等方式水平传播；也可通过胎盘、产道和哺乳等途径在母婴间垂直传播。