HIV在病毒分类学上属于反转录病毒科慢病毒属中的人类慢病毒组,为直径100~120nm的球形颗粒,由核心和包膜两部分组成。核心由衣壳蛋白(capsid protein,CA;p24)组成,衣壳内包括两条完全相同的病毒单股正链RNA、核衣壳蛋白(nucleocapsid protein,NC)和病毒复制所必需的酶类,包括反转录酶(reverse transcriptase,RT;p51/p66)、整合酶(integrase,IN;p32)和蛋白酶(proteinase,PR;p10)等。病毒的最外层为包膜,其中嵌有外膜糖蛋白gp120和跨膜糖蛋白gp41;包膜结构之下是基质蛋白(matrix protein,MA;p17),形成病毒内壳。
HIV分为HIV-1型和HIV-2型。HIV基因组全长约9.7kb,基因组两端长末端重复序列(long terminal repeat,LTR)发挥着调节HIV基因整合、表达和病毒复制的作用。HIV基因组含有3个结构基因(gag、pol和env)、2个调节基因[反式激活因子(trans-activating factor,tat)和毒粒蛋白表达调节因子(regulator of expression of virion protein,rev)]和4个辅助基因[负调控因子(negative factor,nef)、病毒蛋白r(viral protein regulatory,vpr)、病毒蛋白u(viral protein u,vpu)和病毒感染因子(viral infectivity factor,vif)],其中vpu为HIV-1型所特有,而病毒蛋白x(viral protein x,vpx)为HIV-2型所特有。
HIV是一种变异性很强的病毒,各基因的变异程度不同,env基因变异率最高。HIV发生变异的主要原因包括反转录酶无校正功能导致的随机变异,病毒在体内高频率复制,宿主的免疫选择压力,病毒DNA与宿主DNA之间的基因重组,以及药物选择压力;其中不规范的ART及患者依从性差是导致耐药变异的重要原因。
我国以HIV-1为主要流行株,已发现的有A、B(欧美B)、B′(泰国B)、C、D、F、G、H、J和K10个亚型,还有不同流行重组型(circulating recombinant form,CRF)和独特重组型(unique recombinant form,URF)。2015年第4次全国HIV分子流行病学调查显示,我国HIV-1主要流行的亚型为CRF07_BC、CRF01_AE、CRF08_BC和B亚型。近年来CRF55_01B亚型也呈扩大流行态势,已成为我国第五位主要流行毒株。HIV-2型主要集中在非洲西部区域,目前尚未形成全球性扩散,但从1999年起在我国部分地区已发现有少量HIV-2型感染者,随后多地报道HIV-2感染输入性病例,需密切关注。
HIV-1入侵宿主的主要受体是表达于T淋巴细胞、单核巨噬细胞及树突状细胞(DC)表面的CD4分子。HIV需借助易感细胞表面的受体进入细胞,包括第一受体(CD4,主要受体)和第二受体[趋化因子受体(CC chemokine receptor,CCR)5或趋化因子CXC亚家族受体(CXC subfamily receptor,CXCR)4等辅助受体]。根据HIV对辅助受体利用的特性将HIV分为X4、R5和R5X4毒株。R5型病毒通常只利用CCR5受体,X4型病毒通常利用CXCR4作为辅助型受体,R5X4双嗜性毒株则可同时利用CCR5和CXCR4两种辅助受体。巨噬细胞和DC也高表达CCR5。值得注意的是,在疾病的早期阶段HIV常利用CCR5作为辅助受体,而在疾病进展到晚期时病毒常利用CXCR4作为辅助受体。
HIV在人体细胞内的感染过程包括:①吸附、膜融合及穿入,HIV-1感染人体后,选择性地吸附于靶细胞的CD4受体上,在辅助受体的帮助下进入宿主细胞。②反转录、入核及整合,细胞质中病毒RNA在反转录酶作用下,形成互补DNA(complementary DNA,cDNA),在DNA聚合酶作用下形成双链线性DNA。进入细胞核内,在整合酶的作用下整合到宿主细胞的染色体DNA中。这种整合到宿主DNA中的病毒DNA即被称为“前病毒”。③转录及翻译,前病毒被活化而进行自身转录时,在细胞RNA聚合酶的催化下,病毒DNA转录形成RNA,在细胞核蛋白体上转译成病毒的结构蛋白(Gag、Gag-Pol和Env前体蛋白)和各种非结构蛋白。④装配、出芽及成熟,病毒的组装是一个复杂且高度有序的过程。Gag和Gag-Pol前体蛋白与病毒子代基因组RNA在细胞膜的内面进行包装,gp120和gp41转运到细胞膜的表面,与正在出芽的Gag和基质蛋白MA相结合,通过芽生从细胞膜上获得病毒体的包膜,形成独立的病毒颗粒。
HIV在外界环境中的生存能力较弱,对物理因素和化学因素的抵抗力较低。一般消毒剂如碘酊、过氧乙酸、戊二醛、次氯酸钠等对HBV有效的消毒剂,对HIV也都有良好的灭活作用。除此之外,70%的乙醇也可灭活HIV,但紫外线或γ射线不能完全灭活HIV。HIV对热很敏感,对低温耐受性强于高温。56℃处理30min可使HIV在体外对人的T淋巴细胞失去感染性,但不能完全灭活血清中的HIV;100℃处理20min可将HIV完全灭活。
资料来源:文章来源:协和医学杂志, 2024,15(6):1261-1288.