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Retrovirus


R e tr o v ir id a e R N A t u m o r v ir u s g r o u p O n v ir in a e

RNA 肿瘤病毒亚科

R o u s s a r c o m a v ir u s M u r in e s a r c o m a v ir u s M o u s e m a m m a r y t u m o r v ir u s M a e d i/ V is n a g r o u p L e n t i v i r in a e

慢病毒亚科

H IV I, H IV II S h e e p v is n a v ir u s E q u i n e i n f e c t i o u s a n e m i a v ir u s F o a m y v ir u s g r o u p S p u m a v ir in a e

泡沫病毒亚科

H u m a n f o a m y v ir u s

Retrovirus 含有逆转酶的 RNA 病毒


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


Viral genome ď Ž

9.2kb +ssRNA with three structual genes and six regulatory genes.


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

gag P24, p7 pol

env

Function of Protein Nucleocapsid

p17

Matrix

Reverse transcriptase Protease

Transcribes RNA genome into DNA

Integrase

Integrates viral DNA into host cell DNA

gp120

Attachment to CD40 protein

Cleaves precusor polypeptides


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 Protei Function of Protein n Nef Decreases CD4 proteins and class I nef

vif

Vif

vpr

Vpr

vpu

Vpu

MHC proteins on surface of infected cells Important for pathogenesis by SIV Stabilizes newly synthesized viral DNA and transports core through cytoplasm Transports viral core from cytoplasm into nucleus in nondividing cells Enhances virion release from cell


Replication


Viral dynamics in a typical HIV+ person[1] •Error frequency in RT: 3 x 10-5 per base per replication cycle •HIV-1 genome is composed of 104 = 10,000 nucleotides •up to 10 billion viruses are produced daily •100 million new cell infections/day •10 million viruses per day with one new "error" (mutation)


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


Pneumocystis carinii

ď Ž

With dissemination to extrapulmonary sites, Pneumocystis carinii tends to produce foci with prominent calcification, as seen in the kidney here grossly

ď Ž

With giemsa stain at high magnification, the faint bluish dotlike intracystic bodies of Pneumocystis carinii in lung are seen in this cytologic preparation from a bronchoalveolar lavage


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

Persistent generalized lymphadenopathy

Infection

AIDSrelated complex AIDS

Acute disease

Asymptomic Neurological disease


致病机理 

   

Cell tropism: CD4+ T cells, Macrophages 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


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 IFA

检测 RNA

RIA Western blot

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 : ORA HIV 

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 、 Ritona vir )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 > 1030000/ml 2. CD4 value < 250 cells/ml. 3. Full Blown AIDS ….


100 40

80 30

60 20

40

10

20

0

0


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


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

中国惟一公开姓名的艾滋少年


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 2004:“ 关注妇女,抗击艾滋”。 2003 年“ Live and let live”“ 相互关爱 , 共享生 命”。 2002 年 • Live, Let Live • 生存和让他们生存(相互关爱,共亨生命) 2001 年主题:预防艾滋病,你我同参与 2000 年 • 预防艾滋病,男士责无旁贷(中国) 1999 Listen ,Learn, Live! 关注青少年、预防艾滋病 -- 倾听、学习、尊重 1998 Force for Change:World AIDS Campaign with Young People 青少年 -- 迎战艾滋病的生力军 1997 Children Living in a World with AIDS 生活在有艾滋病世界中的儿童


1988 Join the Worldwide Effort 全球共讨 , 征服有期 1989 Our Lives ,Our World --Let‘s Take Care of Each Other 我们的生活 , 我们的世界 -- 让我们相互关照 1990 Women and AIDS 妇女和艾滋病 1991 Sharing the Challenge 共同迎接艾滋病的挑战 1992 A Community Commitment 预防艾滋病 , 全社会的责任 1993 Time to Act 时不我待 , 行动起来 1994 AIDS and the Family 艾滋病和家庭 1995 Shared Rights,Shared Responsibilities 共享权益 , 共担责任 1996 One World,One Hope 同一世界 , 同一希望


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 (HTLV 1 specific antibody) • ELISA • 间接免疫荧光


Retrovirus