艾滋病病毒的三种“战术”

时间:2017-04-01 09:57:02 

明枪易躲,暗箭难防。人类与艾滋病的关系就处于这种危险的局面,因为艾滋病病毒(HIV)有很好的藏身术、隐身术和变异术。

所谓藏身术是指,HIV善于找到人体的许多部位、组织和器官栖身下来;所谓隐身术是指,HIV不仅有地方躲藏,而且还有深藏不露的隐身手段。除此之外,HIV还有另一个绝招,即变异术,会随着环境的变化而变异,让免疫系统和药物难以攻击它们。由于HIV有藏身术、隐身术和变异术三种“战术”,人类难以发现和消灭HIV。

躲在大脑中的HIV

尽管人们都知道HIV入侵人体后是躲在人体的细胞中,但是,人体如此大,细胞如此之多(人体约有40万亿~60万亿个细胞),HIV的藏匿之处就有了许多可选择的地方。过去,研究人员知道,大部分HIV入侵人体是攻击免疫T细胞,具体地说,是CD4细胞,所以,T细胞是HIV的藏身处。但是,T细胞是随血液全身流动的细胞,因此,要具体确定人体哪些部位的T细胞受到HIV的侵袭也比较困难,同时,HIV未必就完全藏身于T细胞。现在,这一推测得到证实,HIV可以进入大脑藏匿。

美国耶鲁大学医学院和北卡罗来纳大学的研究人员们发现,HIV进入人体感染并寄生于T细胞后,在4个月内它们就可以随血流突破血脑屏障,进入大脑,并在大脑中安营扎寨。

血脑屏障是大脑毛细血管壁与神经胶质细胞形成的血浆与脑细胞之间的屏障和由脉络丛形成的血浆和脑脊液之间的屏障,这些屏障能够阻止某些物质(多半是有害的)由血液进入脑组织。同时,即便血液中多种物质可以进入脑组织,但有的难有的易;有的很快进入,有的较慢进入。血脑屏障这种有选择性的让物质通过的特点可以使脑组织少受甚至不受循环血液中有害物质的损害,从而保持脑组织内环境的基本稳定。HIV能通过血脑屏障进入大脑,说明它有神奇的藏身本领。

HIV进入大脑后,就可以发挥自己的变异术,在经过生养休息一段时间后,它们会改造自身,变得与它们在血液中的那些同胞们大相径庭,因此,现在一些能抗御血液中的HIV的药物并不能杀死那些在脑部存在的变异的HIV。

这也是艾滋病难以治疗和经常复发的一个重要原因。

研究人员对美国加利福尼亚州圣弗朗西斯科72名感染HIV的人采集血液和脑脊液样品进行研究。结果发现,仅仅在几个月内,72人中有70人中的脑脊液中可以检测出HIV,说明HIV可以通过血脑屏障进入受感染者的大脑。更令人吃惊的是,在一年后,这些人中1/4的人脑脊液中的HIV已经与血液中的HIV有差异。研究人员运用单基因扩增技术和系统发育动态研究,分析HIV的全部外壳基因序列,并比较了其中33人的脑脊液和血液中的HIV数量,结果发现,在20%的样本中检测到了HIV在脑脊液中独立复制。

HIV这种分别藏匿于人体不同部位并单独进化的特点造成了它们可以顽固地抗御各种杀灭和控制它们的药物。尽管现在已经有了30种抗御HIV的药物,而且患者及早治疗,多数人都可以拥有与健康人一样的寿命,活到70多岁,但是,也有少部分患者的疗效没有这样好。原因之一就在于,藏匿于大脑的HIV由于发生变异,能够抗御普通的抗HIV药物。

然而,这也许不是HIV藏匿于大脑的唯一不幸,更大的悲剧是,在大脑中变异并长期存在的HIV可以对神经系统的细胞进行攻击,从而导致人患精神疾病,例如,造成大脑的萎缩或引发阿尔茨海默氏症(老年性痴呆)。

HIV的隐身术

研究人员认为,HIV除了藏身于人体的免疫T细胞以及现在发现的藏身于大脑外,还有可能藏身于肠道中,因为,美国的密西西比婴儿就有可能是因为HIV藏身于肠道内而致艾滋病复发的。但是,密西西比婴儿的艾滋病复发还显示,HIV有隐身术,会躲在人体的不同地方不产生任何动静。

HIV的隐身术就是躲起来不再复制病毒自身,就像死去了一样,因此体内的免疫细胞难以发现目标,以制造抗体来攻击它们。由于抗体本身就是一种指标,因此,人体内是否有HIV是要靠检测是否有抗HIV的抗体才能知道。如果HIV“装死”,体内就不会有HIV抗体,也就会让人误以为HIV不存在了,但实际情况并非如此。因为,HIV可以休眠,不再复制。

那么,这种情况是如何发现的呢?最初,研究人员认为,HIV是既栖身于CD4细胞(人体免疫T细胞的一种)中,又在这种细胞中不动声色地潜伏下来。如果感染者服用控制HIV复制的药物,HIV就会停止复制,但是,如果停用药物,在几个星期之内HIV又会苏醒过来并开始复制,并攻击人体免疫系统。

密西西比婴儿体内的HIV就有可能是采取的这种隐身法。后来,丹麦奥胡斯大学的索佳德研究团队用抗癌药物证明了HIV能以休眠方式隐藏在CD4细胞中。

研究人员让6名HIV感染者服用抗癌药物罗米地辛,发现该药能激活休眠状态的HIV,而且,抗癌药物能把HIV的复制水平提升至正常水平的2~4倍,大量的HIV被激活后,就会离开藏身的CD4细胞,进入血液。由此,研究人员也能追踪到那些受到HIV感染的CD4细胞。这一研究结果也被视为是第一个能发现隐藏的HIV,并让其离开藏身之处的明确证据。

当然,观察HIV休眠并找到消灭它们的方法还有很多,例如,美国格莱斯通研究院的研究人员设计了一种能精确追踪休眠的HIV的新方法,即追踪那些感染了HIV但并未出现HIV复制迹象的CD4细胞。

研究人员设计了一个巧妙的系统,能将HIV感染的CD4细胞悬浮在一个微小的手指状通道中,以减少它们的移动或离开。在每个通道内能锁定约25个CD4细胞,当单个CD4细胞被固定时,研究人员可以利用单细胞时差显微技术实时追踪它们,并观察HIV感染CD4细胞的全过程,尤其是在关键的潜伏阶段。现在,这一技术正在改善,对HIV休眠的机理还需要更长的时间和更深入的研究才能获得。

另一方面,疾病也可以让休眠的HIV苏醒。例如,如果感染了HIV但又同时患牙周炎,就可以刺激HIV复活。美国凯斯西储大学的研究人员发现,名为短链脂肪酸代谢产物(SCFA)的牙周病细菌代谢副产物或许可以唤醒CD4细胞中休眠的HIV,并且促进HIV的复制。虽然研究人员还不能详细解释为何SCFA会促使休眠的HIV复活,但是这一研究结果可以解释另一种现象,即感染了HIV的牙周病患者机体中的HIV含量要比无牙周病的HIV患者体内的HIV多很多。

抗御HIV的新方法

由于HIV可以隐身休眠,因此,抗御艾滋病需要两种方法,即研制促使HIV苏醒的药物和在HIV复活时攻击HIV的药物。

美国北卡罗来纳大学教堂山分校研究人员与哈佛公共卫生学院、美国国家癌症研究所等机构的研究人员合作研究,发现治疗特定淋巴瘤的药物伏立诺他能够“唤醒”藏身在HIV感染者体内休眠的HIV。

研究人员让8名病情稳定的HIV感染者服用伏立诺他,同时测量其体内CD4细胞中HIV的数量,并与未服用伏立诺他之前的测量数据进行对比。结果显示,服用了伏立诺他的HIV感染者体内CD4细胞内的HIV数量平均增加了4.5倍,这证明伏立诺他能够促使HIV醒来。

这个发现与丹麦奥胡斯大学研究人员的发现相似,即一些抗癌药物可能促使休眠的HIV转变为有复制功能的病毒。这就为治疗艾滋病创造了两个条件:一是能明显发现HIV感染者体内是否还有HIV,以及数量有多少;二是能针对这些病毒进行药物治疗。因为,药物对有正常功能的病毒更能起到抑制作用。

另一方面,艾滋病的难以治疗不只是HIV有多种藏身术和遇到攻击时的隐身术,还在于其有善于变化的变异术,因此人类研发的药物难以控制多变的HIV。现在,研究人员发现,HIV有237种变异病毒株,人体的免疫系统必须针对每种病毒株产生一种特定的抗体去攻击病毒。但是,等到免疫系统能够识别并产生特定的抗体攻击一种特定的病毒株时,HIV又产生了变异,成为一种新的病毒株,原来的特定抗体就已经无法攻击这种新的病毒株了。所以,现在治疗艾滋病不仅是要让人体免疫系统保持正常和强大的免疫力,还特别需要研究一些广谱抗体(药物),以抗御多种变异的HIV病毒株。

现在,美国洛克菲勒大学分子免疫学实验室的弗洛里安·克莱因等人研制了一种抗体,称为3BNC117,可以广泛抑制许多种HIV变异病毒株,确切地说,是可以抑制237种HIV毒株中的195种。研究人员把这种抗体以不同的浓度注射到12名未感染HIV和17名HIV感染者身上,然后观察他们56天。结果显示,这种抗体对HIV感染者的治疗效果相当好,最好的效果是,在8名接受最高剂量(每1000克体重30毫克)的感染者身上,HIV数量可减少至原来的1/300。

这显然是一种好的药物,而且是模仿人体的抗体制成的。因为,约10%~30%的HIV感染者在被感染几年之后都会产生3BNC117这种抗体,但是,如果要等待人体免疫系统自动产生这种抗体时,留给病毒变异的时间已经太长,病毒的变异也更充分,那时HIV几乎都已经变异得让这种抗体鞭长莫及。

利用人造的3BNC117的优势在于,可以抢在HIV感染者免疫系统自己产生3BNC117抗体之前就向他们使用这种抗体,让HIV感染者获得抗御HIV的时间优势,可以攻击尚未变异的HIV。这种抗体攻击HIV的原理也在于,专门针对HIV外壳与细胞结合的基本位点,即CD4结合位点,因而可以阻止HIV与CD4细胞结合以及此后在这种细胞内的复制。

当然,研究人员也承认,一种广谱抗体不会对治疗艾滋病单独奏效,也不会神奇地对所有HIV感染者和艾滋病患者都奏效,但其作用可以体现在几个方面:一是单独或者与其他抗体或其他抗HIV药物相结合,治疗已确定的HIV感染;二是预防高危人群感染HIV,如专门防治艾滋病的医护人员、吸毒者、同性恋者,或其他可能接触HIV的人;三是预防HIV阳性母亲所生婴儿感染HIV;四是对那些已经对现有抗HIV药物有抵抗力的患者进行治疗。

【责任编辑】张田勘

李芸芸

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