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人类免疫缺陷病毒感染的免疫发病机制

2022-07-29
来源:求医网
“获得性免疫缺陷综合征(AIDS)”是人类免疫缺陷病毒(HIV)所致的一种严重的感染性疾病。过去的十余年间,人们对HIV的分子生物学复杂性、HIV感染后的临床过程及该疾病的发病机制等方面的研究都已取得了重大进展。众所周知,HIV在AIDS的发生及进展中起主要作用。表现在感染后的T细胞每天可复制产生1010病毒粒子[1,2]。原发性HIV感染中,病毒血症导致病毒播散至淋巴器官,使淋巴器官内的微环境遭到破坏,最终导致免疫系统再生能力严重受损。由于免疫系统不能彻底清除病毒,故引发慢性持续感染状态,导致显著的免疫抑制。本综述旨在讨论HIV发病机制中,淋巴器官、病毒共受体(corecepter)、病毒嗜性、病毒超抗原及病毒分子的作用。

1HIV感染的临床概况

1.1HIV感染的过程大量感染HIV人群的诊断与治疗,已使人们对HIV感染的过程有了较为全面的认识(见附图)。通常可将HIV感染分为三个阶段,即:①原发感染;②临床潜伏期;③AIDS阶段。

附图典型的HIV感染和临床症状进展

1.1.1原发感染HIV初次感染3~6周内,大多数患者(50%~70%)表现出急性类单核细胞增多症。在此期间,可检测到高水平的病毒血症。随后,大约在感染后1周至3个月出现拮抗病毒的细胞及体液免疫反应。随着HIV特异性免疫反应的出现,病毒血症在急性综合征消散后的数周至数月内显著改善或消失。然而,这种免疫反应显然不能长期完全抑制病毒复制。所以,即便当血浆病毒血症及HIV mRNA难以检测到的时候,HIV依然在淋巴结内长期复制。

1.1.2潜伏期初次感染HIV后,大多数患者进入长达数年的临床潜伏期。在此期间,几乎所有患者都出现免疫系统的逐渐恶化,这主要反映在外周血CD4细胞的耗竭,而患者通常很少出现临床症状。

1.1.3AIDS阶段此阶段的特征是,机体免疫系统的进行性恶化,最终进展到持续存在的全身综合征和(或)机会性感染状态。此时出现的免疫抑制也是初发感染时病毒播散及入侵淋巴器官之后一系列免疫反应的最终结果。

1.2HIV感染个体的临床分类由于个体差异及HIV病毒的变异,HIV感染后的临床表现也各异。根据临床进展不同,HIV感染个体可分为以下3类。

1.2.1典型进展者大多数HIV感染后个体(80%)经历疾病进展的典型过程。该过程包括一个最长可达8年的临床潜伏期。HIV感染的数周后,患者病毒血症减弱,同时伴随抗HIV的细胞及体液免疫反应。病毒清除与外周血出现抗HIV主要组织相容性复合物-1型限制型CD8细胞毒性T细胞(CTLs)最密切相关[3]。CTLs是HIV感染潜伏期对抗HIV的免疫反应中的主要淋巴细胞,并在清除感染细胞及控制病毒数目中起主要作用。此外,HIV特异性抗体在病毒清除方面也起一定作用。但是,该抗体不能中和HIV,对于出现的HIV变异株更是无能为力。

目前已发现病毒特异性CTLs对于急性感染病毒的清除及持续性感染的控制都具有一定作用。感染早期,CTLs的出现与病毒血症的消散有相关性。HIV感染长期不进展的患者表现CTLs高活性。HIV-1特异性CTLs能够识别病毒结构基因产物(Env,Gag,Pol)及调节基因产物衍生的病毒抗原。由CTLs定义的表位以Env,Gag,及Nef蛋白为特征。除介导细胞毒性反应外,CD8细胞还可通过释放可溶性因子抑制病毒复制而控制HIV感染。目前已发现由CD8细胞产生的抑制因子包括MIP-1,RANTES和IL-6。这些因子的发现,在HIV的研究领域中关于病毒受体及共受体方面开辟了一片新天地。

随着病程进展至AIDS期,免疫系统被广泛激活,这主要反映在血浆noepterin、可溶性白介素受体、可溶性CD8、β2微球蛋白水平升高及细胞因子释放。就目前动态监测结果分析,IFNγ在病程早期出现峰值。有人认为,细胞因子模式从Th1型(IL-2、IFNγ)向Th2型(IL-4、IL-5、IL-10)转换。然而这一点目前尚有争议。随着病程进展,细胞免疫及体液免疫反应都随着疾病的进展而严重削弱,导致细胞因子生成减少。通常状况下,CD4细胞计数>500个/μl的个体没有临床症状,而CD4细胞计数<500个/μl的个体往往表现出全身症状。进展至CD4细胞计数<200个/μl的AIDS期需要8~10年。AIDS的主要临床症状是持续而严重的全身症状及机会性感染或肿瘤发生率的增加。尽管上述模式是最常见的,近来仍有证据表明,部分感染个体临床过程进展异常缓慢或迅速。

1.2.2不进展者少数HIV感染个体(<10%)在很长的一段时间里可没有病情进展,称不进展者。此类感染者通常CD4细胞计数持续稳定于正常范围,且病毒负荷较低(淋巴结内及外周血病毒负荷比急性进展者低4~20倍),淋巴组织也保存较完好。

不进展者保持为临床无症状状态,并具有高水平的CD8 CTLs、高水平的外周血CD8MHC Ⅰ型限制性抗体及高水平的HIV抗体,并且其体内非MHC限制性CD8通常都具有很强的HIV抑制活性。有人报道,此类感染者可出现中和性HIV抗体或高度交叉反应性中和抗体(或二者)水平升高。病程不进展的原因尚未明确,可能是因为感染的是低致病性和(或)HIV缺陷株(nef变异株)[4],也可能是由于突变型CCR2和CCR5趋化因子受体为对抗HIV感染提供保护[5]

1.2.3迅速进展者1%~15%的HIV感染个体在初发感染2~3年内外周血CD4T细胞显著减少。这类患者主要特征包括:临床潜伏期很短或缺如、持续高病毒负荷、长时期的急性病毒综合征、持续存在的全身症状、抗HIV蛋白抗体低水平及中和抗体低水平或缺乏。与不进展者相比,此类个体记忆型CD8CTLs细胞呈低水平。此外,迅速进展者还存在高水平的非中和性抗体。体外实验发现,这种抗体能促进HIV的生长。

2淋巴器官的作用

淋巴结内病变过程和病程进展关系可分为以下四个阶段:①病毒播散;②病毒从外周血内清除;③外周血内及淋巴结内病毒负荷与复制分离;④外周血及淋巴结内病毒负荷与复制再平衡。

2.1病毒播散期此期与初发HIV感染(病毒入侵3~6周)相对应。大多数个体(50%~70%)出现类似单核细胞增多症样临床综合征。血样筛选诊断HIV感染结果可能是阴性,但可通过检测P24抗原血症或血浆HIV RNA进行诊断。在猿免疫缺陷病毒(SIV)感染的动物模型中,淋巴器官与初发感染有关。感染后一周,即可在外周血淋巴结检测到病毒。感染后第二周,随着病毒特异性免疫反应的出现,具有产生病毒感染能力的HIV感染细胞减少。淋巴滤泡内大量生发中心形成,滤泡树突细胞突触的网状结构内可检测到病毒RNA及胞外病毒粒子与抗体、补体形成的复合物。随着HIV特异性细胞免疫反应及淋巴生发中心或网状内皮系统捕获免疫复合物以清除病毒,具有复制病毒功能的感染细胞进一步减少,导致抗原血症在感染后四周内消散。在这一阶段病毒复制水平显著下调。说明病毒复制的指标下调与不同的HIV蛋白特异性抗体的出现时间相关。近来有研究表明,在此期间,特异性细胞免疫反应,而非体液免疫反应,对于下调HIV病毒血症起到主要作用。另一方面,体液免疫反应,可通过促进滤泡树突细胞网状结构机械性捕获病毒颗粒而清除循环内游离病毒。

2.2分离期分离期对应的时间通常是8~10年的临床潜伏期,包括CD4细胞计数>200个/μl HIV感染个体。在此期间,病毒学检查诸如P24抗原血症、血浆及外周血感染病毒滴度都是低的。这种低病毒负荷与此阶段的特征包括CD4细胞数目及免疫功能的进行性下降不相符合。但近来发现,淋巴结内病毒负荷及复制超过外周血5~10倍。淋巴结生发中心25%的CD4T细胞含有HIV DNA。淋巴结内及外周血内病毒负荷与复制的分离部分归因于暴露于病毒抗原后淋巴生发中心内滤泡增生。HIV感染细胞的隔离与病毒颗粒的捕获都与该分离有关。机械性、免疫性和微环境机制联合作用导致HIV被局限于淋巴结内。淋巴结内微环境有利于维持高水平的免疫激活。这样,免疫效应细胞之间的密切接触导致局部炎性细胞因子高水平,其中包括:IFNγ、TNFα、IL-6等。这些都能有效地诱使HIV在感染细胞内复制。除此之外,HIV感染细胞在淋巴结内分离也有助于这种分离现象的出现。至少已报道两种分割区内含有感染性及活动性复制的病毒。有些研究者发现。FDCs细胞与HIV具有细胞外的联系。这类细胞尽管本身并没有被病毒感染,却可以在穿过白细胞依赖区的淋巴滤泡时,把病毒传递给淋巴细胞。近来研究结果还发现,感染的淋巴样DCs和粘膜郎罕细胞(LCs)都能有效地感染T细胞。

2.3平衡期此期CD4细胞<200个/μl。外周血病毒负荷迅速增加,导致外周血与淋巴结房室达到平衡状态。至少有两种机制导致外周血与淋巴结房室内病毒负荷的再平衡。其一是淋巴结内病毒捕获及HIV感染细胞隔离的丧失导致生发中心细胞外病毒颗粒减少,血浆病毒血症的增加。另一种机制则与广泛的淋巴组织变性致使丧失对病毒传播与复制的控制有关。在疾病的进展期,淋巴结构几乎完