逆转录病毒逆转录病毒RetroviridaeRetroviridae

病原生物学教研室 李睿

第一节 逆转录病毒的种类与特性第一节 逆转录病毒的种类与特性

一、逆转录病毒的种类

逆转录病毒的分类及其代表病毒亚科名 代表病毒

RNA 肿瘤病毒亚科 ( 爬虫类 ) 蛇病毒

( 禽类 )rous 肉瘤病毒 (RSV) 、 rous 相关病毒 (RAV) 、其他鸡肉瘤病毒、禽白血病病毒 (ALV)

( 哺乳类 ) 鼠肉瘤病毒 (MSV) 、鼠白血病毒 (MLV) 、鼠内源性病毒、猪肉瘤病毒、牛白血病病毒、猪白血病病毒、鼠乳腺瘤病毒( 灵长类 ) 灵长类肉瘤病毒、猴白血病病毒、狒 C 型肿瘤病毒、 mason-pfizer 猴病毒 (MPMV) 、 langur 病毒( 人）人类嗜 T 细胞病毒Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅴ型 (HTLV-Ⅰ 、Ⅱ、Ⅴ )

慢病毒亚科 人类免疫缺陷病毒 (HIV) 、绵羊脱髓鞘性脑白质炎病毒( visnavirus) 、绵羊肺腺瘤病毒 (maedi virus) 、马传染性贫血病毒 (EIAV)

泡沫病毒亚科 灵长类泡沫病毒、猫、牛、人泡沫病毒 (human foamy virus)

二、逆转录病毒的共同特性：

1. 病毒为球形，有包膜，表面有刺突，( 与病毒的吸附和穿入有关 ) 。

2. 基因组为单正链 RNA 双体结构。

3. 病毒体含逆转录酶。

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 。并与宿主细胞的染色体整合。

第一节 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) 的病原体，俗称艾滋病。

HIV 主要有两型：

HIV-1 型：即通常称谓的 HIV ，世界上的 AIDS多由 HIV-1 所致；

HIV-2 型： 1986 年在西非发现一种与 HIV-1 不同的逆转录病毒，两者的核苷酸序列差异超过 40% ，称为 HIV-2 型，只在西非呈地区性流行。

发现历史发现历史1981 年 6 月美国首次报道1983 年和 1984 年从 AIDS 患者分离到病

毒1986 年正式称为人类免疫缺陷病毒

1981 年 6 月 5 日，美国亚特兰大疾病控制中心的周刊上发表了一则报道，说洛杉矶的两家医院发现了５个奇怪的肺炎患者，他们都是同性恋者，其中２人已经死亡。３年以后，人们才知道，这则“平常”的报道中提到的病人，正是世界上首例艾滋病病例。 1984 年 5 月，这种病被正式命名为“获得性免疫缺陷综合征”（简称 AIDS ），中文音译为艾滋病。

1983 年，卢克•蒙塔格尼尔（ Luc Montagnier ）从一名患淋巴结病变的同性恋者身上提取出了一种病毒，并将其称为“淋巴腺相关病毒” (简称 LAV) 。为了获得世界病毒学界权威的认可，蒙塔格尼尔把病毒样本送与美国国立卫生研究所（简称 NIH ）的罗伯特•盖洛 (Robert C. Gallo) ，请他帮助鉴定和审阅。

然而，仅仅一年后的 1984 年 5 月，盖洛及其研究组同事也在《科学》杂志上发表文章，宣布他们独立从艾滋病人外周血淋巴细胞中鉴定出了一种病毒，称为“人类 T淋巴细胞Ⅲ型病毒”（简称 HTLV-Ⅲ)

生物学性状形态结构

核衣壳

核心（圆柱状） 两条相同单正链 RNA 、逆转录酶和核蛋白

衣壳： 为衣壳蛋白（ P24 ，具有高度特异性 )

核衣壳外为两层膜结构

内层为内膜蛋白（ P17 ）

外层脂质双层包膜

刺 突 gp120,gp41(跨膜蛋白 )

生物学性状形态结构

病毒基因组全长约 9200bp ，

其 5’端和 3’端各有一段相

同的核苷酸序列，是长末端重

复序列 (LTR) ，中间含有 env 、

pol 、 gag 3个结构基因和 tat、

rev 、 nef 、 vif 、 vpu 、 vp

r等 6个调节基因。

生物学性状基因组结构与功能

结构基因 env 基因：编码 gp41 ：介导病毒包膜与宿主胞膜的融合； gp120 ：有病毒颗粒与 NT抗体及宿主细胞表面 的 CD4 分子结合的部位。 pol 基因：编码产生逆转录酶 (p66/ p53) 和整合酶 (p31) ，与 病毒的复制有关。 gag 基因：编码产生蛋白前体，经酶解后形成 3 种蛋白 (P17、 P24 、 P15) 。调节基因： tat、 rev 、 nef 、 vif 、 vpu 、 vpr tat、 rev 和 nef 的产物对 HIV 表达的正、负调节以及对维持 HIV 在细胞中复制平衡和控制 HIV潜伏有重要意义。长末端重复序列 (LTR) ：对病毒转录的调控起关键作用。

生物学性状基因组结构与功能

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。

病毒的复制 生物学性状

病毒变异性

HIV 基因组可发生变异，最易变异的是编码包膜糖蛋白的 env 基因和调节基因 nef 。

估计病毒 env 基因核苷酸变异概率每年每个位点约 0.1% ，其变异率与流感病毒相似。

根据 nef 基因序列的异同将 HIV-1 分为 M 、 O、 N等 3 组 (group)12个亚型 (subtype) ； HIV-2 型为A～ F等 6个亚型。

在非洲主要流的是 HIV-1 的 A 、 C 、 D 、和 E 亚型，我国云南省感染者主要为 B和 C 亚型。全球流行将以 C和 E 亚型为主，另外各亚型的流行时间和传播情况也不同。

生物学性状

HIV仅感染表面有 CD4+

的 T 细胞和巨噬细胞等。实

验室中常用正常人 T 细胞分

离病毒。感染病毒的细胞出

现 CPE 。动物模型可用 HIV

感染恒河猴和黑猩猩。

培养特性生物学性状

1) 56℃加热 30min ；

2) 冻干血制品需 68℃ 72h方能保证污染病毒的灭活；

3) 高压蒸气灭菌（ 103.4kpa/121.3℃） 20min可被灭活；

4) 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。

但在室温下可存活 7天

抵抗力HIV 的抵抗力不强，以下条件可被灭活：

生物学性状

流行病学流行病学2004 年底UNAIDS 报告全球约有 3940万感染者亚洲约有 1001万感染者全球每天有 15000 人感染 HIV

HIV感染者数

1-5051-100101-500501-10001001-50005000-10000>10000

中国累积报告的 HIV 感染情况（按省份分布， 1985-2001 ）

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

致病性与免疫性传染源和传播途径

传染源 a ） HIV无症状携带者 b）艾滋病患者

2 ）血液传播：医源性

吸毒者

1 ）性传播：

同性恋

异性恋

传播途径

3 ）母

致病性与免疫性

婴传播：胎盘 产道 哺乳

临床表现 1) 原发感染（急

性感染期）

致病性与免疫性 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（无症状感染期）

致病性与免疫性

此期可长达 6个月至10 年。临床无症状，有些病人可出现无痛性淋巴结肿大。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。

临床表现

3)AIDS 相关综合征

致病性与免疫性临床表现

(AIDS-rilated 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，并有进行性淋巴结病及舌上白斑等口腔损害。

4)典型 AIDS

致病性与免疫性临床表现 出现中枢神经系统疾患 ;

合并各种条件致病菌 (如分枝杆菌、念珠菌、卡氏肺孢菌等 )或其他病毒 (如 EBV ， CMV 、 HHV-8 型等 )感染；

并发卡波济肉瘤 (Kaposi sarcoma) 。

在感染后 10 年内约有 50%的人会发展为 AIDS 。 AIDS的 5 年间死亡率约为 90% ，多于临床症状出现后 2 年内死亡。

卡氏肺孢虫肺炎

白色念珠菌感染

卡波氏肉瘤

HIV 的致病机制 HIV选择性的侵犯带有 CD4 分子的细胞，主

要有 CD4+T淋巴细胞、单核巨噬细胞、神经细胞等。细胞表面 CD4 分子是 HIV受体，通过 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。其机制尚未完全清楚，主要有以下观点：

致病性与免疫性

1 ）选择性地侵犯 CD4+T 细胞， CD4/CD8比例倒置，导致免疫功能紊乱。

2 ） HIV感染后B细胞多克隆活化，出现高丙球蛋白血症，循环血中免疫复合物及自身抗体含量增高，但对新抗原刺激的应答受到很大阻碍。

3 ）单核－巨噬细胞也表达少量 CD4 分子，受 HIV感染后通常不被杀死，成为感染后较长时期的病毒储存者。

4 ） HIV感染所致神经细胞损害：约有 40％～ 90％的 AIDS 患者出现不同程度的神经异常，包括 HIV 脑病、脊髓病变、周围神经炎和严重的 AIDS痴呆综合征。

HIV对 CD4+T 细胞损害的机制 1 ）病毒感染对细胞的直接杀伤作用

a. 病毒包膜糖蛋白插入细胞膜或病毒的出芽释放，增加了细胞膜的通透性；

b.HIV 增殖时可产生大量未整合的病毒 cDNA,干扰细胞的正常生物合成；

c.感染 T 细胞表面的 gp120 与非感染细胞的 CD4 结合，细胞融合死亡， T 细胞减少。

致病性与免疫性

2) 免疫病理所引起的细胞损伤： a.受染细胞膜上表达病毒的包膜糖蛋白，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；

b.HIV 的 gp120 与细胞膜上的 MHCⅡ 类分子有一同源区，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细胞造成免疫病损害或功能障碍。

3)HIV感染诱导细胞凋亡： 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。

3.机体对 HIV感染的免疫应答 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，如 :

致病性与免疫性

1 ） HIV损伤 CD4 细胞，使整个免疫系统的功能失效；

2) 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”；

3) 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；

4)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。

HIV感染早期呈病毒血症时，从病人血液、脑脊液和骨髓细胞中能分离到病毒，从血清中查到 HIV抗原；

无症状的潜伏期内一般不能或很少从外周血中检测到 HIV抗原；

进入 AIDS 相关综合征或典型 AIDS期，于外周血中均可查到病毒抗原、核酸及抗体。

微生物学检查法

检测抗体 主要有酶联免疫吸附试验（ ELISA ）和免疫荧光试验（ IFA ）。 ELISA用去污剂裂解 HIV或感染细胞液提取物作抗原， IFA用感染细胞涂片作抗原进行抗体检测，如果发现阳性标本应重复一次。为防止假阳性，可做Western blot （WB，蛋白印迹法）进一步确证。

　　 WB法是用聚丙烯酰胺凝胶电泳将 HIV蛋白进行分离，再经传移电泳将不同蛋白条带转移于硝酸纤维膜上，加入病人血清孵育后，用抗人球蛋白酶标抗体染色，就能测出针对不同结构蛋白抗体，如抗 gp120 、gp41 、 P24抗体，特异性较高。

微生物学检查法

检测病毒及其组分 病毒分离 ：取新鲜分离的正常人淋巴

细胞或脐血淋巴细胞接种病人的 血液单个核细胞、骨髓细胞、血浆或脑脊液等标本。培养 2～ 4 周，细胞病变出现后，可用间接免疫荧光法检测培养细胞中的病毒抗原，或用生化方法检测培养液中的逆转录酶活性。

微生物学检查法

检测病毒抗原 ：常用 ELISA法检测衣壳蛋白。 P24 多出现于 HIV感染的急性期，而在潜伏期中为阴性，到出现典型的艾滋病症状时， p24 又可重新升高。

检测病毒核酸： 应用核酸杂交法检测

整合在细胞中的前病毒 DNA片段，可确定细胞中 HIV潜伏感染的情况。应用 PCR检测 HIV 的前病毒 DNA ，或用逆转录 -PCR法检测病毒的 RNA 。

防治原则

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：

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

　　尚缺乏理想的疫苗 ,目前研究得最多的是：

　　 1. 基因工程亚单位疫苗 : HIV 的包膜糖蛋白 gp160,gp120 和 gp41已在细菌、酵母和真核细胞系统表达成功，免疫人和动物后可诱生特异性中和抗体和激发特异性 T 细胞免疫反应，在黑猩猩实验中已证明有保护作用。 　　　　

防治原则

2. 合成寡肽疫苗 根据 gp120 分子中的主要中和决定簇（ V3 区）、与 CD4受体结合区（ C4 区）和部分 T 细胞决定簇（ C1 、 C4 区）的氨基酸顺序，合成各种 HIV 的寡肽疫苗。在实验中已证明 V3肽可以刺激动物和人产生抗HIV 的中和抗体和细胞毒 T细胞反应。

　　 3.重组病毒载体活疫苗 用痘苗病毒、腺病毒和脊髓灰质炎病毒疫苗株作载体，将HIV 基因插入构建成重组病毒载体疫苗。动物试验已证明能产生特异性细胞免疫和中和抗体。用表达HIVgp160 、 gp120蛋白的重组疫苗病毒接种志愿者后，可以产生较强的 T 细胞免疫反应，但体液免疫相对较弱。

AIDS 的治疗 ①阻止 HIV 吸附穿入的重组可溶性 CD4分子 (rsCD4) 的使用；

②给予抑制病毒逆转录酶活性的核苷类似物如叠氮胸苷 (azidothymidine,AZT), 双脱氧肌苷 (2 ， ,3 ， -dideoxyinosine,DDI) 与2 ， ,3 ， - 双脱氧肌苷等；

③非核苷类逆转录酶抑制剂，如德拉维拉丁 (Delaviradine) 和耐维拉平等，国内多用施多宁；

防治原则

④近年来研制的蛋白酶抑制剂，如佳息患、赛科纳瓦 (sapuinavir) 、瑞托纳瓦 (ritonavir)以及英迪纳瓦 (indinavir)等；

⑤免疫调节剂，如 IFN-γ ， IL-2 和胸腺素等。 “鸡尾酒疗法”：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，可有效地把血液中的 HIV 含量减少到最低 (外周血中测不出 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，因此仍不能从体内彻底清除 HIV 。

–药物有副作用– 在中国年均费用 8万 RMB

何大一 1996 年

祝愿同学们前程似锦！

第三节 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，感染细胞后不引起 CPE ，而是引起细胞转化，诱发肿瘤。

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 (Humun T-cell lymphouopic nirus, HTLV)或人类 T 细胞白血病病毒 (Human T-Cell laukemia mirus, HTLV) 。

后从 1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，称为 HTLV-Ⅱ 型。将最初发现的称 HTLV-Ⅰ 型。

HTLV-Ⅰ 和 HTLV-Ⅱ 在电镜下呈球形 :

核衣壳：核心： RNA 与逆转录酶；

衣壳：含有 P24 和 P18 两种结构蛋白；

包膜：

刺突：糖蛋白 (gp120) ，能与细胞表面的 CD4 分子结合。

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% 。

生物学性状

成人 T 细胞白血病 (adult T-cell leukemia,ATL) ：

HTLV-Ⅰ 型引起，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。

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) ：

HTLV-Ⅰ 型引起，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。

致病性

致病机理：

传播途径： 水平传播：可通过输血、注射、性交等方式；

垂直传播：通过胎盘、产道和哺乳等途径在母

婴间。

致病性

病毒分离与鉴定

采取患者新鲜外周血分离淋巴细胞，经 PHA处理后，加入含有 IL-2 的营养液继续 3～ 6w，然后用电镜观察细胞中的 C 型病毒颗粒，并检查细胞培养液上清的逆转录酶活性，最后用免疫血清或单克隆抗体进行病毒鉴定。

微生物学检查法

抗体检测

1.ELISA法 用 HTLV-Ⅰ/Ⅱ 病毒作抗原，加患者血清孵育后再加酶标记的抗人 IgG 抗体，加酶底物视其是否显色来检测 HTLV-Ⅰ/Ⅱ抗体。

2. 间接免疫荧光法 以 HTLV-Ⅰ/Ⅱ感染的 T 细胞株作靶细胞抗原制成细胞涂片，加患者血清孵育后再加荣光素标记的抗人 IgG 抗体，在荧光显微镜下检测患者血清中的 HTLV-Ⅰ/Ⅱ抗体。

此外，尚可用胶乳凝集法 (PA法 ) 及免疫印迹法(WB法 )检测。后者可测定患者血清中病毒结构蛋白的抗体，常用于 HTLV-Ⅰ/Ⅱ 病毒抗体检查的证实试验。

微生物学检查法

HIV 复制动画演示

一、目的要求1．了解逆转录病毒的种类及特性

2．熟悉 HTLV-1 、 2 型的致病性

3．掌握 HIV 的传播途径、所致免疫损害、微生物学检查原则、防治原则

二、教学内容

教学大纲