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研究背景:人类免疫缺陷病毒Ι型(HIV-1)是目前全球HIV主要流行毒株,M组内9个亚型已经被确定,分别被定名为A-D、F-H、J和K。一些亚型归属于O组,只有几个毒株属于N组。近年来又发现CRF01_AE、CRF07_BC、CRF08_BC、CRF02_AG、CRF12_BF等多个重组型流行株,截至目前在数据库内正式命名重组亚型已经多达72个。在我国主要流行的HIV-1毒株有CRF01_B、CRF01_AE、CRF07_BC、CRF08_BC。 1996年研究发现,当HIV感染宿主细胞时,除了与宿主细胞的CD4受体结合,还必须识别宿主细胞膜上的CXCR4或/和CCR5协同受体才能进入细胞,HIV进入细胞时必须与其中一种辅助受体结合才能感染CD4细胞。这一发现被誉为HIV研究中新的里程碑,也使通过药物阻断HIV-1识别受体成为艾滋病治疗的突破口。根据进入细胞利用不同的辅助受体,可以分为R5型(CCR5辅助受体)和X4型(CXCR4辅助受体),以及双嗜性病毒(CCR5和CXCR4共受体),而HIV选择哪种辅助受体与HIV型别、感染途径、病程、治疗情况、病情预后密切相关。2007年美国FDA批准用于临床治疗HIV感染的R5拮抗剂是小分子拮抗剂,可以封闭R5的ECL阻断HIV结合,可见R5拮抗剂开始受到重视。HIV-Env外膜蛋白的gpl20 V3环的基因序列直接影响辅助受体的选择。V3环氨基酸序列变异率高,其顶端的四肽基序GPGR具有重要的免疫原性,其中任何一个氨基酸的改变都可影响辅助受体的利用。目前国际上通过软件对四肽基序利用辅助受体的情况进行评估以预测临床疗效及预后。本文对广州地区HIV-1主要流行亚型的HIV-Env外膜蛋白的gpl20 V3环的基因序列进行测序分析,并联合多种在线生物信息学工具分析病毒株利用CCR5和CXCR4辅助受体的情况。并研究CCR5、CXCR4在相应的HIV/AIDS患者外周血CD4+T淋巴细胞和CD8+T淋巴细胞表面的表达。国外研究发现CCR5受体呈阴性或数量减少的人不易发生HIV感染或病情进展较慢,因此以CCR5受体为药物作用靶点抗HIV药已经问世并已投入临床。也有研究发现从新感染人群分离的HIV主要使用CCR5并且这些R5病毒株可在HIV感染整个过程中被检测到。X4病毒株绝大多数在疾病晚期出现,伴随着低CD4计数和高病毒载量。在这些病人中仅仅占50%。CCR5和CXCR4都属于趋化因子受体都表达在白细胞,CXCR4主要是静止及幼稚T细胞,发生HIV感染时,HIV包膜蛋白gp120先与CD4受体结合,再与CCR5或CXCR4受体结合,使HIV进入CD4+T淋巴细胞。HIV与细胞受体结合的位点时,发现HIV在从HIV-R5株变为HIV-X4株时受体结合位点发生了变异,以适应新选择的受体X4,这一变化过程是否与R5受体的下调有关,因此研究病毒嗜性与R5、X4受体表达的相关性研究是有必要的。 第一部分分析广东省不同亚型AIDS患者HIV-gpl20 V3环基因变异及其利用辅助受体的情况 目的:本研究旨在了解广东省HIV-1主要流行亚型及V3环氨基酸变异特点,并联合多种在线生物信息学工具分析病毒株利用CCR5和CXCR4辅助受体的情况。 方法:收集2013年-2014年期间在广州市第八人民医院住院的AIDS患者血浆232例,巢式聚合酶链反应(Nested-PCR)方法扩增env外膜蛋白基因C2-C3(HBX2:6972-7365)区,其中涵盖了V3区序列。PCR产物回收测序,基因序列用Geen tool翻译为氨基酸序列进行比对、软件分析。 结果: 1.214例结果纳入分析:所有样本各基因亚型比例:共有214例扩增出来,HIV分型结果显示,214例样本基因分型中143例(66.8%)为CRF01_AE;45例(21.0%)为CRF_BC;26例(12.2%)为B亚型。 不同亚型毒株中顶端四肽类型分布也有所差异,在所有亚型中共发现8种V3环顶端四肽类型,其中主要类型为GPGQ、GPGR,分别占总样本的73.36%(157/214)和11.68%(25/214),同时也发现了较为罕见的GPGG GLGH GPGS和GPGH类型为3.74%(8/214),其次是GPGK8.88%(19/214)、GQGQ2.34%(5/214)。CRF_BC顶端四肽分布主要为GPGQ,所占比例分别为93.75%(30/32)、100%(2/2)、81.82%(9/11),而CRF01-AE表现出多形态分布,有74份具有GPGQVF,此为泰国CRF_01AE毒株V3环的典型序列。 2.辅助受体预测:使用国际上普遍应用的4种软件:PSSM/x4r5、SAAC+BLAS、 PSSMsisi、Geno2pheno[coreceptor]分别对V3环顶端四肽基序利用辅助受体的情况进行评估,结果显示:利用CCR5辅助受体分别为72.43%(155/214)、48.13%(103/214)、72.89%(156/214)、58.41%(125/214),利用CXCR4辅助受体分别为27.57%(59/214)、51.87%(111/214)、27.10%(58/214)、41.12%(88/214),p值=1.60*10-8〈0.05,差异有统计学意义。4种软件综合评估结果显示131例(68.24%)利用CCR5辅助受体;71例(31.76%)利用CXCR4辅助受体;12例无评估结果,其中10例为CRF01_AE,1例为B亚型。研究还发现:32例CRF_BC亚型的V3四肽基序单一使用PSSMsisi软件的评估结果与4种软件综合评估结果的一致率为100%。 在CRF01_AE中利用CCR5辅助受体为60.47%(78/129),占所有利用CCR5辅助受体58.65%(78/133),利用CXCR4辅助受体39.53%(51/129),在CRF_BC中分别为91.1%(41/45)9.9%(4/45),CRF01_AE毒株X4嗜性的比例与其他亚型毒株做显著性检验p值=1.60*10-8〈0.05,差异有统计学意义。 结论:目前广东省HIV-1的主要流行株仍是CRF01_AE,其V3环氨基酸高度变异,顶端四肽基序主要是GPGQ,对其利用CCR5或CXCR4辅助受体的情况宜采取国际普遍使用的4种软件进行综合分析,CRF01_AE亚型与其它亚型患者相比X4嗜性占有的比例较高,提示应早期开始抗病毒治疗。 第二部分不同病毒嗜性淋巴细胞表面第二受体的表达研究 目的:研究人外周血CD4+T、CD8+T淋巴细胞表面趋化因子受体5(R5)和趋化因子受体4(X4)的表达,比较健康人群与AIDS病患者的CCR5和CXCR4表达的差异,并通过联合多种在线生物信息学工具研究AIDS病患者V3环氨基酸变异及病毒嗜性,比较不同病毒嗜性CCR5和CXCR4辅助受体的表达情况。 方法:收集63例HIV/AIDS患者的抗凝全血及血浆并以14例健康志愿者的抗凝全血做对照,用流式细胞仪检测该77例样本CD4+T、CD8+T淋巴细胞上第二受体CCR5、CXCR4的表达。巢式聚合酶链反应(Nested-PCR)方法扩增env外膜蛋白基因C2-C3(HBX2:6972-7365)区,PCR产物回收测序,基因序列用Geen tool翻译为氨基酸序列进行比对、软件分析。联合流式结果及病毒嗜性进行分析。 结果: 1.不同病毒嗜性CD4+、CD8+T淋巴细胞亚群第二受体表达情况 通过对HIV/AIDS患者及健康对照的FACS结果进行分析:AIDS病期CD4+、CD8+T细胞趋化因子受体CCR5、CXCR4的表达均显著高于健康对照。不同病毒嗜性HIV/AIDS患者与健康对照进行分析,其结果显示:CD4+、CD8+T细胞表面CCR5的表达在R5组、X4组均无显著差异,且显著高于健康对照组。CD4+T细胞表面CXCR4的表达在R5组、X4组、健康对照组无显著差异。CD8+T细胞表面CXCR4的表达在R5、健康对照组中无显著差异。 2.HIV/AIDS患者CD4、CD8+T淋巴细胞趋化因子受体表达水平与对应T细胞、病毒载量的相关性 结果显示:CD4+T细胞表面CCR5辅助受体的表达与CD4+T细胞数量显著负相关,与病毒载量无显著相关性。结果表明:CD4+T细胞表面CCR5辅助受体的表达与疾病进展密切相关,其表达水平的变化与CD4+T细胞的数量变化关系密切。 结论:不同病毒嗜性辅助受体的表达均有升高且差异不大除了CD8+T细胞表面CXCR4,CD8+T细胞表面CXCR4在X4嗜性病毒的表达显著高于R5嗜性病毒。无论CD4+T细胞还是CD8+T细胞其CCR5升高幅度均高于CXCR4,说明艾滋病期患者高病毒载量与细胞表面CCR5密度升高有关,表达高水平的CCR5有助于HIV复制。