直徑不到120納米的小小病毒,是如何在人體開展“攻擊T細胞計劃”的?

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1981年6月5日,美國疾病預防控制中心公布了5例卡氏肺孢子蟲肺炎病例,他們的癥狀十分類似:持續(xù)高燒、體重明顯減輕、免疫系統(tǒng)幾乎完全崩潰……幾個月后,一種新的傳染病開始進入人們的視野,它就是獲得性免疫缺陷綜合征——即艾滋?。ˋIDS,Acquired Immunodeficiency Syndrome)。這幾例特殊的病例,成為世界上第一次有關(guān)艾滋病的正式記載。

四十余年過去,艾滋病依舊是人類面臨的健康挑戰(zhàn)。據(jù)聯(lián)合國艾滋病規(guī)劃署最新發(fā)布報告顯示,全球目前有約3900萬人感染艾滋病病毒(HIV,Human Immunodeficiency Virus),僅2022年,全球新增約130萬名艾滋病病毒感染者。艾滋病之所以讓人聞風喪膽,就在于艾滋病毒侵入人體后,會直接侵入人體的免疫系統(tǒng)。這一小小病毒究竟是如何對人體免疫系統(tǒng)發(fā)起攻擊的?未來我們有可能完全治愈艾滋病嗎?

圖片

艾滋病病毒顆粒示意圖

圖片來源:

https://www.cdc.gov/nchhstp/newsroom/multimedia-resources/hiv-multimedia-resources.html

01 艾滋病病毒(HIV)的侵入機制

艾滋病病毒,學名為“人類免疫缺陷病毒”。直徑約100~120納米,呈圓形或卵圓形。它的基因組是兩條相同的單股正鏈RNA。相比于DNA的雙鏈結(jié)構(gòu),RNA的單鏈結(jié)構(gòu)更容易發(fā)生基因變異。HIV的侵入機制涉及一系列復雜的生物學過程,它使病毒能夠進入宿主細胞并開始復制:

(1)入侵宿主細胞

HIV攻擊的主要目標是人體免疫系統(tǒng)中最重要的CD4+T淋巴細胞。首先,結(jié)合宿主細胞表面受體:HIV的外膜上有一種蛋白質(zhì)叫做gp120,它能夠與宿主細胞表面的CD4受體結(jié)合。這是病毒侵入的第一步。

與輔助受體結(jié)合:除了與CD4受體結(jié)合,HIV還需要與宿主細胞表面的輔助受體結(jié)合,以便更牢固地侵入細胞。最常見的輔助受體是CXCR4或CCR5。不同的HIV毒株可能使用不同的輔助受體。

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圖庫版權(quán)圖片,不授權(quán)轉(zhuǎn)載

(2)發(fā)起瘋狂進攻

接下來,HIV繼續(xù)“沖鋒陷陣”,一旦與CD4受體和輔助受體結(jié)合,它會經(jīng)歷一個融合過程,其中病毒的外膜與宿主細胞的膜融為一體。這使得病毒如“偽裝大師”一般,將其遺傳物質(zhì)(RNA)注入宿主細胞內(nèi)部。

HIV攜帶著一種逆轉(zhuǎn)錄酶(reverse transcriptase),當病毒的遺傳物質(zhì)進入宿主細胞內(nèi),就迅速借助逆轉(zhuǎn)錄酶將其轉(zhuǎn)錄成DNA,如同產(chǎn)生了新的病毒“副本”,接下來病毒DNA在另一種酶(整合酶,integrase)作用下,將其整合到宿主細胞的基因組中。這個整合到宿主DNA中的病毒DNA被稱為“前病毒”。

就這樣,HIV開始在體內(nèi)大肆繁殖、生根發(fā)芽。這些“前病毒”被活化而進行自身轉(zhuǎn)錄,形成病毒RNA,同時在蛋白酶的作用下合成病毒的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)蛋白,這些新的病毒成分最終會組裝成新的HIV病毒顆粒,準備感染其他宿主細胞,特別是CD4+T淋巴細胞,導致感染的擴散和免疫系統(tǒng)的逐漸損害。

圖片1.png

HIV病毒復制過程 來源:性病艾滋病預防控制中心

HIV進攻的過程看似如“洪水猛獸”,但對于感染者的臨床癥狀而言也可算是一個“相對漫長”的過程。

在感染初期(急性感染期),許多人可能沒有明顯的癥狀,但此時HIV已經(jīng)在體內(nèi)迅速復制,少部分感染者也可能出現(xiàn)發(fā)熱、畏寒、皮疹、乏力等類似感冒的癥狀。但誰偶爾沒個頭疼腦熱呢?這些癥狀常常被人忽視,無疑給了HIV肆虐的機會。

在急性感染期之后進入無癥狀期,這個階段可能持續(xù)數(shù)年甚至十年以上。在此期間,病毒持續(xù)復制,但癥狀可能不明顯。這時的病人被叫作“無癥狀HIV感染者”。雖然看似與正常人并無異樣,但此刻病毒依舊在瘋狂繁殖,破壞人體免疫功能,如果未接受治療,HIV感染最終可能會發(fā)展成艾滋病。

艾滋病是免疫系統(tǒng)功能受損嚴重的狀態(tài),由于人體細胞免疫機能已經(jīng)難以維持,感染者對外界病毒、細菌完全失去抵抗能力,也就進入HIV感染的最后階段,即“艾滋病期”,患者極容易發(fā)生嚴重的機會性和惡性腫瘤

02 全球已出現(xiàn)數(shù)例艾滋病治愈者,攻克艾滋病的方法可復制了?

HIV的“攻占T細胞計劃”是一個復雜而狡猾的過程,這個復雜的侵入機制使得艾滋病毒能夠持續(xù)感染和破壞宿主的免疫系統(tǒng),導致免疫系統(tǒng)失調(diào)和艾滋病的發(fā)展。但科研人員一直在努力研究這一過程,并尋求新的方法來預防感染和治療艾滋病。

隨著艾滋病防治領(lǐng)域的科技進展,以艾滋病抗病毒藥物為核心的生物醫(yī)學干預措施逐步發(fā)展和完善,可以有效抑制HIV的復制,減緩疾病的進展,提高患者的生活質(zhì)量,并減少病毒的傳播。由于抗病毒治療的有效性提高,艾滋病的預后得到了顯著改善。許多患者能夠長期維持健康狀態(tài),被稱為“長期抗逆轉(zhuǎn)錄病毒攜帶者”(Long-Term Non-Progressors,LTNP),他們不會迅速發(fā)展為艾滋病。

“黃金72小時自救”又稱艾滋病病毒暴露后預防(Post-exposure Prophylaxis,PEP),就是一種利用抗病毒藥物阻斷艾滋病病毒暴露后傳播的生物醫(yī)學干預措施,是艾滋病綜合干預策略的重要組成部分。暴露后預防為處于HIV高暴露風險的人群提供了緊急阻斷的機會,有助于減少艾滋病感染和傳播。目前已經(jīng)在全球廣泛推廣應(yīng)用。

而就在今年7月20日,根據(jù)美國廣播公司網(wǎng)報道,法國和瑞士的研究人員確認了最新一名的HIV長期緩解男子,該男子被稱為“日內(nèi)瓦病人”,這也是全球第6位實現(xiàn)長期緩解的艾滋病患者。更令人感到樂觀的是,他并沒有接受與前五例病人同樣采用的帶有對HIV具有抵抗作用的CCR5△32基因突變的異體骨髓移植手術(shù),這不禁讓人猜想,是否意味著可以有更多的治療手段來對抗艾滋病的“魔咒”?

圖片

圖源:IAS 2023((International AIDS Society,國際艾滋病協(xié)會))

這名被稱為“日內(nèi)瓦病人”的HIV患者,實現(xiàn)了長期緩解,且沒有接受傳統(tǒng)的基因移植手術(shù),這表明治療艾滋病的途徑可能更多樣化和個體化。多年來,抗病毒藥物的使用顯著改善了艾滋病患者的生存狀況,但治愈仍然具有挑戰(zhàn)性。病毒高度變異,通用療法不易實現(xiàn)。因此,科學家們探索基因治療、免疫療法等新策略,以期實現(xiàn)更多患者的長期緩解或治愈。

“日內(nèi)瓦病人”的案例突顯了多元化治療的前景,不僅僅依賴傳統(tǒng)方法。這種個性化治療可能更好地滿足不同患者需求。盡管道路漫長,但艾滋病治療領(lǐng)域充滿希望,科學家們將堅持努力,最終克服這一全球性挑戰(zhàn)。新的治愈案例和研究成果為未來帶來了光明,讓患者有望過上健康幸福的生活。

HIV的傳播不僅限于性行為,還包括母嬰、血液等途徑傳播。此外,早期診斷對于及早開始抗病毒治療、減少 HIV傳播風險以及提高患者的生活質(zhì)量至關(guān)重要。

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圖庫版權(quán)圖片,不授權(quán)轉(zhuǎn)載

今天是第36個世界艾滋病日。通過普及健康教育,采取適當?shù)念A防措施如使用避孕套、避免共用注射器、接受HIV測試以及提供母嬰預防措施等,我們可以減少歧視、恐慌和病毒傳播,從而更好地控制和預防艾滋病。

參考文獻:

[1] Centers for Disease Control (CDC). Persistent, generalized lymphadenopathy among homosexual males. Morbidity and Mortality Weekly Report.. 1982 May 21;31(19):249-51.

[2] Centers for Disease Control (CDC). Update on acquired immune deficiency syndrome (AIDS) – United States. Morbidity and Mortality Weekly Report. 1982 Sep 31 (37): 507–08, 513–14.

[3] http://www.unaids.org.cn/

作者:唐偉 長沙市第一醫(yī)院感染與免疫科副主任醫(yī)師

審核:李南南 湖南省科協(xié)二級調(diào)研員,湖南省科普作家協(xié)會理事,科普中國專家

陳岳飛 研究員,湖南省科普作家協(xié)會會員 ,科普中國專家

出品:科普中國

監(jiān)制:中國科學技術(shù)出版社有限公司、中科數(shù)創(chuàng)(北京)數(shù)字傳媒有限公司

評論
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學習科普知識,普及健康教育,采取適當?shù)念A防措施等,可以減少歧視、恐慌和病毒傳播,從而更好地控制和預防艾滋病。
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