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HIV-1准种传播的选择性与免疫学表位以及细胞嗜性的关系研究

黄广宇  
【摘要】: 获得性免疫缺陷综合征,即艾滋病(acquired immunodeficiency syndrome, AIDS),是由人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)感染引起的一种免疫缺陷性疾病。到2007年底,全球现有3 300多万人HIV感染者,2007年死于艾滋病的人数达210万,我国现存HIV感染者约70万人,2007年死于艾滋病的人数达2万余。因此,艾滋病是危害我国,乃至全世界的重要传染病之一。 母婴传播和性传播是HIV-1的2种重要的传播方式,也是目前HIV-1感染迅速增长的主要原因之一。研究发现,HIV-1传播受多种因素影响,如感染途径、病毒亚型、黏膜完整性以及病毒适应性等。其中对病毒囊膜可变区的研究最多,因为病毒囊膜蛋白gp120亚单位不但能够决定病毒的细胞嗜性,而且是中和抗体的主要作用靶点。此外,研究HIV-1的env基因的多样性可以在一定程度上反映整个基因组的情况。 HIV-1传播的遗传“瓶颈”效应越来越受到人们关注,相关的研究也层出不穷。目前的研究结果显示,母婴传播与性传播在选择性压力方面存在不同的机制,中和抗体的筛选作用在母婴传播中较为突出,而中和抗体在性传播中的筛选作用不明显,完整的黏膜对性传播的选择起关键作用。HIV-1的细胞嗜性在传播中也是重要的选择因素,既往的研究发现,发生传播的绝对多数均为R5巨噬细胞嗜性的HIV-1。已知CTL在HIV-1感染中起重要作用,其发挥作用是通过与HLA限制性的CTL表位结合识别并杀伤靶细胞。CTL是否也在传播中起选择作用,目前尚未见到相关研究报道。理论上讲,更换宿主后,HLA类型不同,CTL作用表位必然不同,推测其在传播中有一定的选择作用。 目前发现的HIV-1的CTL表位有很多,几乎所有HIV-1编码的蛋白上均有CTL的表位。因此,HIV-1各个区域相应位点的突变均可导致CTL表位的改变。HIV-1各个区域突变频率不同,env区突变频率最高,导致的CTL表位变化最多。 HIV-1感染后可刺激机体产生针对囊膜蛋白的中和抗体。艾滋病病人体内中和抗体滴度水平明显较无症状携带者低,说明中和抗体有一定的保护作用。但抗体不能与单核巨噬细胞内存留的病毒接触,且HIV-1囊膜蛋白易发生抗原性变异,使原有中和抗体不能发挥应有的作用。此外,在潜伏感染阶段,HIV前病毒整合入宿主细胞基因组中,不被免疫系统识别,也是逃避免疫清除的一种方式。囊膜蛋白是中和抗体的主要靶点,其中gp120的V3区的顶端4肽是重要的免疫优势中和结构域(principal neutralizing epitope, PND)。 鉴于以上理论,我们设计并实施如下研究方案:从109例HIV感染者中挑选4对母婴传播和8对男传女性传播的传播者和感染者作为研究对象,分析传播者和感染者体内HIV-1准种复杂度和熵值,对该区域进行序列分析,确定病毒的细胞嗜性,寻找存在的CTL表位和中和抗体表位,探究在两种传播方式下,病毒准种传播的选择性与CTL表位、中和抗体表位和细胞嗜性的变化的关系,为进一步揭示传播的遗传“瓶颈”效应提供实验依据。 主要研究结果 1.分析并总结了1995年11月至2008年1月,确诊艾滋病患者及感染HIV的配偶或/和子女共109例的流行病学和临床资料,其中包括4对母婴传播病例和8对男传女性传播病例。流行病学分析:109例中男性有64例,女性45例,21岁~40岁间有67例,来自重庆市的有77例,性传播感染者有64例;临床表现:最常见的3个临床表现为发热(60例)、体重减轻(46例)和腹泻(15例);检查结果:CD4细胞计数结果的最大值为670个/μl,最小值为2个/μl,平均值为120.35±82.83个/μl;HIV-RNA的最大值为5.222×10~7copies/ml,最小值为0 copy/ml,平均值为6.56×10~4copies/ml;治疗及预后:有15例接受HAART,2例在治疗过程中死亡,其余13例健在。 2.母婴传播病例的病毒准种复杂度和熵值分析结果:4对中有3对的母亲的病毒准种复杂度和熵值高于其子,只有1对的母亲低于其子;母婴传播病例的CTL表位分析结果:2对子代体内病毒出现母亲没有的新表位,另外2对未出现新表位;中和抗体表位分析发现:仅发现2个次要中和抗体表位;未发现含顶端4肽的主要中和表位;细胞嗜性预测结果:其中2对母子体内的病毒均为R5型、非合胞体诱导型、巨噬细胞嗜性,1对为X4型、合胞体诱导型、T细胞嗜性,1对的母亲为R5、非合胞体诱导型、巨噬细胞嗜性,其子为X4型、合胞体诱导型、T细胞嗜性。 3.性传播病例的病毒准种复杂度和熵值分析结果:8对中有4对的男性体内病毒准种复杂度和熵值高于女性,有3对的男性低于女性,1对男女相同;CTL表位分析结果:5对被传播感染的女性出现了传播者男性没有的新表位,其余3对未出现新表位;中和抗体表位分析发现:发现2个中和抗体表位,一个是次要中和抗体表位,另一个是主要中和抗体表位“IGPGR”,仅一例传播者体内病毒含此表位;细胞嗜性预测结果:其中5对均为R5型、非合胞体诱导型、巨噬细胞嗜性,2对为X4、合胞体诱导型、T细胞嗜性,1对的男性为X4型、合胞体诱导型、T细胞嗜性,女性为R5型、非合胞体诱导型、巨噬细胞嗜性。 结论 1.通过我院13年109例HIV感染者资料系统综合分析提出对本地区病例的以下新认识: (1)艾滋病已经从既往的少见病逐渐成为常见病,性传播途径感染比例最高,感染者以中青年为主,女性感染人数不断增加。 (2)最常见的临床表现复杂,常见病的表现不典型,少见病容易造成误诊或漏诊。 (3)艾滋病并发症能够被有效控制,联合HAART可明显提高生活质量和延长生存时间。 2.通过四对母婴传播有关研究结果系统综合分析有以下新发现: (1)母亲的准种复杂度和熵值通常高于其子,说明准种传播的选择性存在。 (2)被选择性传播的HIV-1准种可快速进化产生新的CTL表位,随着时间的延长,产生的新的CTL表位的概率增高。 (3)被选择性传播的HIV-1准种对中和抗体有抗性,且为巨噬细胞嗜性。 3.通过八对性传播有关研究结果系统综合分析有以下新发现: (1)传播者的准种复杂度和熵值高于被传播者,说明准种传播的选择性存在。 (2)被选择性传播的HIV-1准种可快速进化产生新的CTL表位。 (3)被选择性传播的HIV-1准种为巨噬细胞嗜性。


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