人类免疫缺陷病毒

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人类免疫缺陷病毒
从培养的淋巴细胞出芽的HIV-1（绿色）的扫描电子显微镜照片。细胞表面的多圆颠簸代表病毒聚集的地点和病毒粒子的出芽释放。
病毒分类
–未分级–：	病毒 Virus
域：	核糖病毒域 Riboviria
界：	副核糖病毒界 Pararnavirae
门：	酶录转逆病毒门 Artverviricota
纲：	逆转录病毒纲 Revtraviricetes
目：	逆转录病毒目 Ortervirales
科：	逆转录病毒科 Retroviridae
属：	慢病毒属 Lentivirus
种：	人类免疫缺陷病毒 Human immunodeficiency virus
种类
人类免疫缺陷病毒1 HIV1 人类免疫缺陷病毒2 HIV2

人类免疫缺陷病毒（英语：human immunodeficiency virus，简称HIV）是一种感染人类免疫系统细胞的慢病毒，属逆转录病毒的一种。普遍认为，人类免疫缺陷病毒的感染导致艾滋病，艾滋病是后天性细胞免疫功能出现缺陷而导致严重随机感染、继发肿瘤并致命的一种疾病。艾滋病毒起源于1920年代的非洲金沙萨，自1981年在美国被识别并发展为全球大流行。人类免疫缺陷病毒通常也俗称为“艾滋病病毒”或“艾滋病毒”。

在人类免疫缺陷病毒感染病程的一些时期，特别是早期及末期，具有感染性的病毒颗粒会存在于含有免疫细胞、血浆、淋巴液或组织液的某些体液中，如血液、精液、前列腺液、阴道分泌液、乳汁或伤口分泌液；另一方面，病毒在体外环境中极不稳定。因此，人类免疫缺陷病毒的传播途径主要是不安全性行为、静脉注射、输血、分娩、哺乳等；而通常的工作、学习、社交或家庭接触，比如完整皮肤间的接触、共用坐便器、接触汗液等，不会传播人类免疫缺陷病毒；与唾液或泪液的通常接触（如社交吻礼或短暂接吻）也未有导致传播人类免疫缺陷病毒的报告。

历史与现状

起源与发现

病毒最早出现在1920年代的非洲金沙萨，由非洲中西部的黑猩猩传给人类，后来艾滋病毒由此处开始蔓延全球。

艾滋病最早是于1981年在美国被识别，受到当时里根保守政府的忽视。但在美国疾病控制与预防中心以及有识的医生与科学家的持续工作下，累积了信服性的流行病学数据，显示艾滋病有一定的传染性致因。

在巴黎巴斯德研究所专门研究逆转录病毒与癌症关系的法国病毒学家吕克·蒙塔尼及其研究组于1983年首次从一位罹患晚期卡波西氏肉瘤的艾滋病人（首字缩写LAI）的血液及淋巴结样品中，分离到一种的新的逆转录病毒；他们发现这种病毒不同于人类T细胞白血病病毒，而是一种慢病毒，他们将之命名为“免疫缺陷相关病毒”（Immune Deficiency-Associated Virus，IDAV）。大西洋另一边，蒙塔尼埃当时的合作者，美国国家癌症研究所的美国生物医学科学家罗伯特·加罗（Robert Gallo）及属下也从一些细胞株系中分离到新病毒，并将之命名为“IIIB/H9型人类T细胞白血病病毒”（Human T cell Leukemia Virus-IIIB/H9，HTLV-IIIB/H9）；加罗小组首次于1984年在《科学》期刊发表论文，论证了这种新病毒与艾滋病的病原关系。

随后加罗前往法国，提供HTLV-IIIB/H9以与蒙塔尼埃的IDAV （LAI）比较，结果两株病毒是完全一样的。本来双方约定共同举行新闻发布会，但已经知情的美国健康与人类服务部（DHHS）部长玛格理特·海克勒（Margaret Heckler）紧急电召加罗回国，单方面举行了新闻发布会。DHHS指示加罗尽速开发在血液中检测人类免疫缺陷病毒的技术并申请专利，以方便美国的制药公司在全球销售这一技术，加罗使用了这种HTLV-IIIB/H9病毒。法美两国以及双方的科学家为此有若干年的争议与官司，一直无解；持续到1991年，双方才达成某些程度的谅解。

1986年，该病毒的名称被统一为“人类免疫缺陷病毒”（Human Immunodeficiency Virus，HIV），以更明确的反映出病毒导致免疫缺陷而不是导致癌症的性质。

生物学

两种HIV亚型的比较

亚型	致病性	感染性	传播范围	跨物种来源
HIV-1	高	高	全球	黑猩猩
HIV-2	较低	低	西非	乌白眉猴

人类免疫缺陷病毒（HIV）属于慢病毒属，是一种潜伏期极长的逆转录病毒。

HIV分为两型：HIV-1、HIV-2。多数国家的HIV感染是由HIV-1造成的，并且感染HIV-1后超过90%的患者会在10－12年内发病成为艾滋病；HIV-2主要分布在西部非洲，其感染往往没有相关的病症。

演化史

HIV/SIV的种系发生图（phylogenetic tree）

HIV-1与HIV-2两者都来自非洲中西部，并从灵长类动物传到人类。HIV-1可能是从黑猩猩的猴免疫缺陷病毒跨种感染演化而来；HIV-2则可能是从几内亚比绍的乌白眉猴（Sooty Mangabey，Cercocebus atys）的另一种猴免疫缺陷病毒跨种感染而来。

结构

HIV的结构与生活史

人类免疫缺陷病毒直径约120纳米，呈二十面体。病毒外膜是磷脂双分子层，来自宿主细胞，并嵌有病毒的蛋白gp120与gp41；gp41是跨膜蛋白，gp120位于表面，并与gp41通过非共价作用结合。向内是由蛋白p17形成的球形基质（Matrix），以及蛋白p24形成的半锥形衣壳（Capsid），衣壳在电镜下呈高电子密度。衣壳内含有病毒的RNA基因组、酶（逆转录酶、整合酶、蛋白酶）以及其他来自宿主细胞的成分（如tRNAlys3，作为逆转录的引物）。

基因组及其表达与调控

病毒基因组是两条相同的正股RNA，每条RNA长约9.2-9.8kb。两端是长末端重复序列（long terminal repeats，LTR），含顺式调控序列，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。

• 结构蛋白

Gag

gag基因产生55kD的蛋白p55。p55由病毒编码的一个蛋白酶切成四个小蛋白：MA（p17基质）、CA（p24衣壳）、NC（p9核衣壳）、及p6。

Pol

Gag-Pol融合蛋白是经过mRNA上一个顺式调控模件（cis-acting motif）导致的核糖体移位（frame shifting）事件产生，使得pol基因的阅读框（reading frame）被使用。这种情况发生的几率是5%，所以，Gag与Gag-Pol产物的比率维持在20:1。融合蛋白由病毒编码的一个蛋白酶切为四个小蛋白：Pro（p10蛋白酶）、RT（p50逆转录酶）、RNase H（p15 RNA酶H）、及IN（p31整合酶）。

Env

Env起先是160kD的蛋白，在高尔基体中经糖基化，在天冬酰胺上被加上25至30个复杂的N连糖链，成为gp160；这个糖基化过程对感染性是必要的。之后，宿主细胞的一个蛋白酶将gp160切为gp41与gp120。

• 调控蛋白

Tat

Tat是一抗终止蛋白，可以促使HIV的基因呈有效表达，它作用机制是使RNA-pol II在经过转录终止点的时候能够继续转录，避免HIV基因组过早的停止转录过程。

Rev

• 辅助蛋白

Vpu

Vpr

Vif

Nef

生活史

人类免疫缺陷病毒感染多种细胞，包括CD4阳性辅助T细胞与巨噬细胞等在表面表达CD4分子的细胞。病毒进入辅助T细胞或巨噬细胞不仅仅是透过病毒颗粒被膜的糖蛋白gp120与被感染细胞的CD4分子之间的相互作用来介导，而是同时需要宿主细胞表面的趋化因子受体来作为协同受体。嗜M（巨噬细胞）型（macrophage （M）-tropic）人类免疫缺陷病毒（或称做“非合胞诱导型株”，non-syncitia-inducing strains，NSI）利用乙类趋化因子（beta-chemokine）受体CCR5进入细胞，因而可以在巨噬细胞与CD4阳性辅助T细胞中复制。嗜T型（T cell （T）-tropic）人类免疫缺陷病毒（或称做“合胞诱导型株”，syncitia-inducing strains，SI）使用甲种趋化因子（alpha-chemokine）受体，因为主要在CD4阳性辅助T细胞中复制，尽管也可以在巨噬细胞中复制。仅使用CCR5受体进入细胞的病毒，称为R5；仅使用CXCR4受体的，称为X4；两者都使用的，则称为X4R5。当然根据协同受体分型并不一定区分病毒的实际细胞嗜性。

人类免疫缺陷病毒也可感染树状细胞。

糖蛋白gp120与其协同受体及CD4分子的相互作用，引发gp120蛋白构象的改变，从而将跨膜糖蛋白gp41原本深埋的部分曝露，进而使gp120的V3环接近协同受体，然后gp41导致病毒被膜与靶细胞膜的融合，使病毒核衣壳进入细胞。gp41导致细胞膜融合的具体机制仍未明了。

有些人群对HIV有较高的抵抗力（但并不是完全抵抗），是因为他们的细胞缺少HIV进入细胞的一个协同受体（co-receptor），这个协同受体是趋化因子受体CCR5。他们的CCR5基因有一段长为32碱基对的缺失（deletion），造成产物蛋白严重截断（truncated），不能在细胞表面探测到。这些人主要分布在欧洲，也有分布在中东及印度次大陆。

HIV作为病毒，必须进入细胞才能继续其生活史（整合、复制、释出…）及感染史。病毒透过其表面的gp120糖蛋白与靶细胞表面的细胞分化抗原（或称分化簇）CD4分子作用，与靶细胞的细胞膜融合并进入细胞。这个过程需要靶细胞表面的一个七次跨膜的G蛋白耦联受体，目前发现的主要为趋化因子受体CCR5（嗜M的病毒株）及CXCR4（嗜T的病毒株）。

具有该CCR5缺失的人，因为细胞表面不表达CCR5，使部分HIV不能进入并感染这类细胞。但HIV可以透过其他协同受体感染这类细胞，或者其他类型的细胞不需要此CCR5就可以被感染，所以这些人并不能完全抵抗HIV。事实上，已有该CCR5缺失的纯合个体感染HIV的病例报告。

病毒核衣壳一旦进入细胞，病毒的逆转录酶就将病毒的单链正意RNA从病毒蛋白上释放，并根据正意RNA逆转录生成反意互补DNA（cDNA）。这个逆转录过程非常容易出错，因此这是病毒进行突变（如，获得抗药性）的重要步骤。然后，根据cDNA合成双链的病毒DNA（vDNA）。新的病毒DNA被转运到细胞核中，并由病毒的整合酶将其整合到宿主的基因组上。这样，病毒完成感染开始进入潜伏期。

要启动病毒，细胞中需要存在一些转录因子。最重要的一种叫做NF-κB，存在于所有被启动的T细胞中。这就意味着，最容易被人类免疫缺陷病毒杀死的细胞，恰恰是那些正在参与感染作战的细胞。

致病机理

HIV选择性地侵犯带有CD4分子的细胞，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，透过HIV囊膜蛋白gp120与细胞膜上CD4结合后由gp41介导使毒穿入易感细胞内，造成细胞破坏。

gp120是HIV病毒的衣壳蛋白，由基因env编码，其分子量为120KD。在病毒侵入人体T细胞的过程中发挥重要的作用，同时它还存在游离态的形式，透过一种类似于超抗原作用的途径，在体内非特异性地启动一些主要的免疫细胞，从而大大增强了HIV对人体的危害作用。

在HIV侵入人体的过程中，表达在病毒表面的gp120使HIV病毒轻易地结合于特定的T淋巴细胞上，然后透过病毒蛋白外壳与T细胞膜的融合，从而达到浸染T细胞的目的。此外，游离于体内的gp120透过其特殊的超抗原作用启动过量的T细胞，并且刺激体内其他免疫细胞发生一系列反应，大大降低了人体的免疫功能。现在有关gp120的研究正逐步深入，可以预见在不久的将来gp120会成为AIDS免疫治疗中的靶分子。

艾滋病病毒难以对付的原因有几个。第一，艾滋病病毒是一种RNA病毒，它会使用逆转录酶把RNA整合到细胞的DNA中（只是RNA整合到DNA中，并非病毒本身）。在此之间，它有大量突变的机会。因此，病毒很快会对疗法产生抵抗力。第二，通常认为的艾滋病病毒是T细胞杀手的想法是不正确的。如果艾滋病病毒是杀手病毒的话，它很快就会死亡，因为没有更多的时间感染新的感染者。通常，艾滋病病毒都会在人体存活数年，在病人不知情的情况下透过性行为或血液交换进行传播。它把自己整合在寄主细胞的DNA中，保持数年的休眠状态，免疫系统不会对其作出反应，因为它只是DNA片段。当细胞分裂和复制的时候，病毒被一起复制。数年后，病毒会变得活跃起来，夺取对细胞的控制和开始复制。在近几年，那种CD4+ T细胞是直接由于HIV感染而减少的观念也受到质疑。艾滋病病毒的蛋白质糖衣受到病毒微粒的驱动，使得血液中充满这些蛋白质，它会粘住CD4+ T细胞，把它们黏合在一起。另一方面，这些细胞被免疫系统识别，并引起免疫反应，使得免疫系统杀死自己的CD4+ T细胞。

医学

估计通过各种感染途径（单次行为）
获得HIV病毒风险几率（以美国为例）

感染途径	估计感染几率
输血	90%
分娩（传给胎儿）	25%
注射性毒品使用共用针头	0.67%
经皮针扎	0.30%
肛交受方*	0.50%
肛交插入者*	0.065%
阴茎阴道交媾女方*	0.10%
阴茎阴道交媾男方*	0.05%
口交接受者 *§	0.01%
口交插入者*§	0.005%
* 假设未使用安全套 § 资料指的口交 是男性作出的

传播途径

艾滋病毒是透过交换体液来传播的，具体是指：

• 血液
• 直肠液 （英语：rectal fluid）
• 精液、预射精液
• 阴道分泌液
• 母乳

最常见的传染途径是：进行阴道或肛门性交，共用沾污了的针筒，受病毒感染的母亲传播给婴儿 （怀孕、分娩或哺乳）。相反，以下途径不传播病毒：

• 空气
• 昆虫
• 唾液、泪、汗液

预防

正确的避孕套可大幅降低感染HIV的几率，但亦非天衣无缝。

暴露于艾滋病毒后预防性投药（ Post-Exposure Prophylaxis，PEP）：暴露于感染风险后（如发生危险性行为、针扎或其他血液体液交换接触），72小时内服用抗艾滋病毒药物（每次疗程28天），可有效降低艾滋病毒感染几率。

治疗作为预防（Treatment as Prevention）：已感染者服用艾滋病药物对预防传播的效果极佳，血清相异伴侣中之血清阳性一方可经由稳定服药，避免将病毒传染给阴性之一方。

暴露艾滋病毒“前”预防性投药（ Pre-Exposure Prophylaxis，PrEP）：于暴露艾滋病毒之风险行为前使用抗艾滋病毒药物也可大幅减少服用期间的感染几率。目前针对PrEP的药物，仅有舒发泰一款，分为每日服用（daily）或有可能感染前先服用（event-driven）。针对艾滋病毒血清相异伴侣而言，阴性之一方若每日服用，其避免感染艾滋病毒的效果可达100%。

体征与症状

通常是发生伺机性感染的疾病，如卡波西氏肉瘤、肺囊虫肺炎，才被发现。此外还会出现体重急遽减轻。持续发烧。淋巴腺肿大等症状。会入侵人类免疫细胞并加以破坏。

实验室诊断

实验室检验人类免疫缺陷病毒感染主要分成两阶段，第一阶为筛检法，利用酵素免疫法（Enzyme immunoassay，EIA）、微粒凝集法（Paraticle agglutination）或快速筛检法（Rapid test）做初步检测，因伪阳性率甚高，因此若筛检为阳性时应再以第二阶段的确认试验做确诊，确认试验主要有西方墨点法（Western blot）、核酸分析法（Nucleic Acid Testing，NAT）和p24抗原中和试验（Neutralization test）。

若非使用艾滋抗原/抗体复合型检测法来检验是否感染艾滋病毒，则需等到抗体产生后才能经由筛检法验出，感染至抗体产生的期间称作空窗期，平均约是二到八周，0.1%以下比例的少数人会大于这个时间，目前国际间的共识约是十二周。

或是可以使用RT-PCR等方式检测血中是否带有病毒的RNA/DNA作为诊断，此方法的空窗期约七至十四天，一般建议为二十八天。但是费用较为昂贵。

治疗

今天病人通过服用不同的药物攻击在不同的阶段艾滋病病毒。这些药物包括：

• 抑制蛋白酶抑制艾滋病病毒活动所需要的蛋白酶的活动。通常也可以用来抑制复制活动。如Saquinavir，Indinavir，Ritonavir，Kaletra，Nelfinavir等药物。
• 抑制逆转录酶（reverse transcriptase inhibitors，RTIs）抑制逆转录酶的活动。逆转录酶是艾滋病病毒用于复制的酶，缺乏这种酶可以阻止艾滋病病毒建立RNA和DNA。它有三种形式：
  • 非核苷酸反转录酶抑制剂，如Nevirapine，Efavirenz等药物
  • 核苷酸反转录酶抑制剂如齐多夫定（AZT），司它夫定Stavudine（d4T），Didanosine（ddI），Zalcitabine（ddC），拉米夫定3TC），Abacavir（AZT+3TC）
• 抑制进入的药物抑制艾滋病通过溶解寄主细胞的膜进入细胞内。

建立对HIV疗法的课题面临很多困难。每一种有效的药物都有副作用，通常是严重的或是致命的。常见的副作用包括严重的恶心、腹泻、肝脏的损毁和衰竭、黄疸、高血脂、糖尿病、脂肪组织移位、贫血、肾结石。致命的副作用包含史蒂芬斯-强森综合征、猛暴性肝炎、胰脏炎、乳酸血症。每一种疗法都要求经常性的血液检查以确定疗效和肝脏功能。

预断

如果不进行治疗，根据HIV不同亚型，感染艾滋病毒后的的净存活时间平均为9至11年，而诊断为AIDS之后，如果在资源受限导致无法治疗的情况下，根据不同的研究表明，平均存活时间在6至19个月之间。而在医疗资源充足的地区，用高效抗逆转录药物（HAART）的作为有效治疗手段治疗HIV感染者和AIDS患者，可以让死亡率减少80%，并能将新诊断出的HIV感染者的寿命延长最少30年。

随着新的治疗办法不断被研发出来，并且由于HIV持续演化出对这些药物的抗性，对于存活时间的估计可能继续改变。如果没有抗逆转录疗法，患者通常在病情诊断为已发展成AIDS后1年死亡。大多数患者因为免疫系统的持续失效而死于机会性感染或者恶性肿瘤。临床疾病的发病率因为个体的不同而呈现巨大差异，已有研究表明其受许多因素的影响，例如宿主的易感染性和免疫功能，保健措施和交叉感染，以及特定病毒品种的影响。

参考文献

来源

英文

• 美国疾病控制与预防中心在艾滋病首次报告二十周年纪念时的专题报告 ：《发病率和死亡率周报》（Morbidity and Mortality Weekly Report）June 1, 2001 / Vol. 50 / No. 21.
• 加拿大艾滋病的早期历史
• 人类免疫缺陷病毒的发现历史（A History of HIV Discovery） ：路克·蒙塔尼埃（Luc Montagnier）《科学》Volume 298, Number 5599, Issue of 29 Nov 2002, pp. 1727–1728. 美国科学促进会.
• 人类免疫缺陷病毒/艾滋病的早期时代（The Early Years of HIV/AIDS） ：罗伯特·加罗（Robert Gallo）《科学》Volume 298, Number 5599, Issue of 29 Nov 2002, pp. 1728–1730. 美国科学促进会.

中文

• 默克诊疗手册 人类免疫缺陷病毒感染
• 香港艾滋病网上办公室

外部链接

• 微生物免疫学-Retroviridae（逆转录病毒科）