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2023年3月30日发(作者:再见太难)
学号:7
姓名:宋静静
HIV-1潜伏库和抗潜伏病毒治疗
摘要:高效抗逆转录病毒治疗(HARRT)能够延长病人存活时间,降低死亡
率,但由于病毒潜伏库的存在,HAART不能完全清除病毒,一旦停止治疗会引起
病毒反弹。如果能够将HIV-1潜伏库中的病毒激活,使潜伏库中的HIV-1表达,
再结合HAART,双管齐下,可以更有效地清除病毒。
关键词:HIV-1;AIDS;潜伏库;治疗
高效抗逆转录病毒疗法(HAART)人类在治疗HIV感染/艾滋病方面取得的一
个重要成就,其可将病毒载量降至可检测水平以下(血浆HIV-RNA<50~400拷贝
/ml),从而减慢病情进展,提高病人生活质量,降低醉翁亭记原文及拼音 病死率。HAART体系建立
时希望能够完全清除病毒[1],但之后发现由于病毒储存库的存在[2,3],HAART不能
完全清除病毒,因此从最初的以根除病毒为目的转变为控制病毒血症。如何彻底
清除病毒,达到长期缓解,已成为抗病毒治疗的新课题。
一、HIV潜伏库的建立
所谓病毒潜伏库是指在免疫反应和抗病毒治疗压力下,病毒潜藏的细胞或解
剖场所。在本综述中,病毒潜伏库主要指静止的CD4+T记忆细胞。HIV-1主要在活
化的CD4+T细胞中复制[4],这些活化细胞在感染后一般只存活几天,只有少数的
CD4+T细胞转化为静止的记忆细胞,HIV-1便以稳定的整合形式持续存在于静止记
忆CD4+T细胞内[5]。有报道说只有不足1/106CD4+T细胞是HIV-1潜伏感染的细胞[6-8]。
在这些潜伏感染的细胞中,无病毒复制,且不表达HIV抗原,当这种潜伏感染的细
胞再次遇到相关的抗原刺激或者其周围发生炎症反应有致炎细胞因子存在时,可
以被激活并释放出病毒[9]。
二、检测体内潜伏感染细胞
已经证实潜伏的HIV-1以整合前病毒形式稳定的存在于静止记忆CD4+T细胞
内,在一定的条件下可被活化并产生有复制能力的病毒颗粒。对潜伏感染细胞的
检测分三步:首先,分离纯化静止的CIM+T细胞;其次,必须证明这些细胞整合
了HIV-1DNA;最后,必须证实静止的CD4+T细胞在细胞活化后病毒能够复制。
1.纯化静止的CD4+T细胞
由于HIV-1的基因表达与细胞活化紧密相关,潜伏只存在于真正静止CD4+T
细胞的Go期。在静止CD4+T细胞中病毒的复制实际受到许多限制,包括限制病毒
的侵入、逆转录、核输出、转录的起始及延长、输出未剪切的及多种剪切的
HIV-1mRNAs。相反,完全激活的CD4+T细胞在没有任何刺激情况下能够产生病毒。
半活化的CD4+T细胞也能够产生病毒。在有效的HAART将病毒完全抑制的情况下,
分离纯化得到的静止CD4+T细胞,不产生病毒。因此,这些细胞活化后所释放的
病毒可以说是来自潜在感染的细胞。对于有病毒血症的患者,从其分离静止的细
胞情况变得比较复杂,这些分离的静止细胞能够产生低水平的病毒,是否其中存
在活化或者一定程度活化的细胞还不清楚。对其淋巴组织中病毒RNA表达的研究
表明,具有静息表型的细胞能够产生病毒,可能是这些细胞部分激活或者新近激
活,而不是真正意义上的静止细胞。静止的CD4+T细胞通常可通过去除活化的T
细胞得到。根据细胞的活化动力学,在不同的时期细胞活化标志是不同的,重要
的是情投意合的意思 应用在各个时期都表达的活化标志。据此,CD69、CIY25及HLA-DR分别作为
早期、中期及晚期T细胞活化的标志。
2.检测整合的HIV-1DNA
第二步是检测在某些特定细胞中存在整合的HIV-1DNA。在一些病毒血症患
者的静息CD4+T细胞中,大部分HIV-1以非整合形式存在。非整合DNA存在于新近
感染的细胞,相对来说不稳定,为整合前逆转录的中间过程。在静息CD4+T细胞
中,逆转录的过程非常缓慢,需要大概2天时间。一旦完成,在胞液中可捕获到
线型非整合的HIV-1cDNA,为整合前无效的核输入形式。在逆转录及其之后,非
整合的HIV-1DNA失活或通过多种途径降解。在不可逆的降解发生之前受感染的
细胞被激活,有落第的意思 可能从细胞中释放出有复制活性的非整合的HIV-1
DNA。一些学者将这种现象称为整合前潜伏。然而,由于这种潜伏形式是不稳定
的,它引起的关注度远低于稳定的整合形式。普通PCR不能区分HIV-1DNA的整合
或非整合形式,对有病毒血症的患者而言,似乎普通PCR检测到的大多为非整合
HIV-1DNA。最初反向PCR用来研究体内静息细胞中的潜伏感染,这种方法是用限
制性酶来消化基因组DNA导致4个碱基的突出末端,然后稀释DNA使其.发生分子
内部的连接,用针对HIV-1的外引物扩增使其产生包括HIV-1与宿主DNA连接片段
的DNA序列。后来同样的方法用于检测HIV-1在静止CD4+T细胞上的整合位点。另
外,AluPCR被广泛用于证明整合型HIV-1DNA,这种方法首先用针对人类基因组
的Alu引物进行扩增,7月15鬼节真的有鬼吗 在此基础上利用针对HIV-1的引物进行扩增。
虽然两种方法都能够区分整合型与非整合型的HIV-1DNA,但两者存在的共
同问题是不同的整合位点会产生大小不同的扩增片段,因此扩增的效率也不同。
对于反向PcR,扩增片段的大小主要取决于整合位点与最近的限制性位点的距离;
对于AluPCR则主要取决于整合位点与最近的Alu元件之间的距离。对于感染的细
胞,产物越小扩增的效率越高。这使得定量成为一个难题。一些实验试图用不同
整合位点的克隆株的混合体系作为标准来解决此问题,这模仿了体内整合位点的
多样性。然而,在目前情况下,还没有一个非常好的方法来定量带有整合型的
HIV-1DNA的细胞
3.检测携有复制能力病毒的细胞
检测HIV—l潜伏至关重要的一方面是要证明一旦被感染的静息CD4+T细胞
激活,它们能够释放有复制能力的病毒。因为许多在静息CIM+T细胞中的HIV—l
DNA是有缺陷的或无活性的。分子检测显示,整合型HIV-1DNA100倍于细胞活化
释放的有复制能力的病毒。静息CD4+T细胞中一部分整合的前病毒可能包含了在
逆转录过程中发当立者乃公子扶苏的翻译 生失活突变的DNA,还可能有一部分为染色体结构的改变所导致
的永久沉默。由于这些细胞在活化的情况下不能产生病毒,原则上这些细胞不能
算作潜伏感染的细胞。因此,证明静息CD4+T细胞在活化的情况下能够产生具有
复制能力的病毒非常重要。最初用增强培养实验研究具有复制能力mV.1在体内
的潜伏状况。与一般培养不同,增强培养包含诱导活化静息的CD4+T细胞,使得
潜伏的病毒能够释放出来。在这种实验中,先从体内样本中纯化静息CD4+T细胞,
然后在一定活化剂诱导下进行培养。刺激活化后。定期将正常人的CD4+T细胞加
入培养体系中以增加对释放病毒的检出率。培养2—3周后,通过检测上清中的
H1V-1p24抗原了解病毒的生长情况。该方法建立在一个特定的稀释方式之上,
使得频率可以测量。对静息的细胞进行计数,使得每个培养孔中细胞的数量是固
定的,通过特定的稀释可得到阳性孔和阴性孔。通过特定稀释,能够分离到潜伏
感染细胞中含有HIV-1的克隆,因此这种培养条件必须是单个潜伏感染的细胞所
含有的病毒能够有效扩增。由于病毒的变异,从潜伏感染的细胞中所释放的病毒
生长的速度是不同的。量化潜伏感染细胞惟一可靠的方法是有一个特定稀释方式。
除了上述提到的灵敏度问题之外,在分析实验误差时必须使用泊松统计。更准确
的做法包括多重复几次,但由于潜伏感染的静止CD4+T细胞与静止CD4+T细胞的比
值通常低于1/106,实验可重复的概率非常有限。通过刺激培养从静止CD4+T细
胞中释放的病毒是以稳定整合形式存在的。病毒血症的患者在此实验中所检测到
的感染细胞,既包括稳定整合的潜伏病毒库也包括新近感染的细胞,其内含有不
稳定的非整合的HIV-1DNA。对于具有病毒血症的患者,其静止的CIM+T细胞中大
部分病毒还没有稳定整合到宿主细胞。最近,Monie等研究发明了一种新的培养
方法能够克服上述问题。在具有三种逆转录抑制剂及整合酶抑制剂的培养基中培
养纯化CD4+T细胞,以阻断新近感染细胞的逆转录及非整合HIV-1DNA的整合。在
此体系中加入刺激剂,用RT-PCR检测上清中的病毒RNA。在这种体系中所检测到
的病毒为稳定整合型的HIV—lDNA,并且在细胞活化的情况下能够释放病毒。
三、潜伏库形成机制及清除潜伏库的策略
潜伏的CD4+T细胞被激活后,其中的病毒被释放出来,不久活化的细胞便会
死亡。多种机制参与前病毒的潜伏感染,因此可以用多种方法激活潜伏感染细胞,
使病毒释放出来,与抗病毒药物联合清除病毒感染。这种策略取决于目前或将来
的抗逆转录病毒治疗能够完全抑制新出现的病毒感染。
前病毒DNA整合进基因组是通过细胞的八聚合体组蛋白的作用形成核
小体。核小体主要发生在HIV的长末端重复序列(LTR),并调节前病毒的转录活性。
有2种核小体,分别命名为nuc-0和nuc一1,分别包含核苷酸40-200及452-596[5]。
核小体的状态是调节HIV转录活性的关键因素。染色质重构酶如组蛋白乙酰化酶
(HDACs)在HIV潜伏感染中其关键作用,HDACs被几种不同的复合物招募到HIV
启动子的高度保守的起始区,使RNA多聚酶不能与HIV染色体结合,阻止HIV基因
转录[9],如HDACl在HIV染色体的长末端重复序列(LTR)的不同位置及其抑制剂
可影响RNA聚合酶Ⅱ的结合,因此影响潜伏HIVLTR的转录起始。如果使用HDACs
抑制剂可能导致潜伏感染细胞中的HIV表达,如组蛋白乙酰化酶1(HDACl)抑制剂
例如丁酸钠、丙戊酸和曲古柳菌素能够改造nuc一1及使HIV转录活化。
2.除HDACs外,HIV的表达还受其他细胞屏障的限制,但病毒可以通过反式激
活蛋白(Tat)突破这些屏障。反式激活蛋白招募促转录延伸因子B激酶(P-TEFb)
到达病毒基因启动子,诱导HIV基因表达[10]。一些激酶激动剂如六亚甲基二乙酰
胺(HMBA,一种在人类肿瘤试验中检测到的化合物)可以在没有Tat存在的情况
下,通过细胞中的信号传导途径,刺激P-TEFb诱导潜伏细胞中的HIV表达。
3.在活化细胞中,HIV启动子对辅助刺激信号的反应是很活跃的。在静止的
T细胞中核因子B(NF-B)和活化T细胞核因子(NFAT)不足可能是导致潜
伏感染的因素。与DNA结合的NF-B和NFAT减少可能是染色体结构改变的结果,
部分是因为HDACs激活介导的。蔓生素(prostratin)是从萨摩亚群岛的一种名
为homalanthusmutans的药用植物植物中提取的一种非肿瘤源性的佛波醇酯,
在体外,它可以通过蛋白激酶C(PKC)介导的途径活化NF-b[11],从而为清除
潜伏感染的细胞提供了一种新路径。
4.研究表明,HIV病毒基因整合位点的选择会影响HIV基因转录,有几类人
类基因位点不利于病毒的转录,如着丝粒附近的异染色质,长的基因空白区(基
因沙漠,genedeserts),基因高表达区[12]。因此可以考虑在感染初期使用整合酶
抑制剂,抑制病毒基因与这些基因位点发生整合,阻止病毒潜伏库形成。
5在静止细胞中多聚嘧啶结合蛋白(PTB)水平较低[13],因此可能导致HIVmRNA
出核受阻不能到达粗面内质网完成翻译过程,宿主的微小RNA(miRNA)也可能
阻止HIV表达或翻译。研究证实,病毒编码的microRNAs可靶向宿主细胞或病毒
自身基因,调控其表达而实现免疫逃逸和相关致病作用。HIV-1病毒基因组RNA
的3’末端区域存在一些microRNAs(包括miR-28、miR-125b、miR-223和miR-382)
的作用靶点,这些小RNA可通过翻译抑制的作用机制实现对HIV一1复制的负向
调节[14]。进一步实验显示,在模拟HIV-1感染模型中(静息CD4+T细胞转染包含
HIV-1基七夕文案配图 因组克隆载体)使用microRNAs的特异性抑制剂消除这些微小RNA的抑
制效应之后,可检测到HIV-I相关蛋白翻译上调,HIV-1复制和产生增加,从而
破除了HIV-1的潜伏现象。更重要的是,此结果在确证存有HIV-1前病毒插入的
临床接受HAAPT治疗的艾滋病患者来源细胞中也得到了重复和验证[14]。
6一些细胞因子如IL-2、GM-CSF、OKT3可以激活静止的CD4+T细胞[15],与
HAART联合应用可以增强HAART的治疗效果。在临床上HAART联合IL-2皮下注
射治疗HIV-1感染和AIDS已经证实比单行HAART有更好的疗效。以往的经验表
明,IL2可以提高外周血CD4T细胞计数,改善免疫功能。
考虑到HIV-1与宿主之间密切的的相互作用,破坏潜伏感染可能影响宿主
细胞的功能,虽然短时间的微弱的细胞毒性还能接受,但还是要避免全面的免疫
激活,一旦静止的CD4+细胞被激活,病毒完成复制被释放,病毒诱导细胞溶解
及CTL要能够清除病毒。要防止释放的病毒感染更多的其他细胞,因此,抗潜伏
病毒治疗一定要与HAART密切配合,才能实现事半功倍的效果。
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