HIV-1的选择性传播
绝大多数的HIV-1感染是发生在人体生殖道粘膜表面的。HIV-1进入人体后,在几天至几周内建立感染,期间被感染者会经历两个免疫阶段:先天性免疫和适应性免疫阶段。在这个过程中,体内的各种免疫因子会产生“选择压力”,将大部分的病毒消灭,而少数病毒却能够抵抗这些“压力”留存下来并建立感染。这个过程被称为HIV-1的“选择性传播”,最终建立感染的病毒被称为“奠基病毒”(Transmitted/Founder Virus, T/F Virus)。病毒在选择性传播期间受到的选择压力可能来自于以下几个因素: 树突状细胞的选择作用[1,2] 树突状细胞(Dendritic Cell, DC)大量存在于生殖器及肠粘膜中,是性接触以后能够对抗HIV-1病毒的第一批先天性免疫细胞。DC有多种亚群,不同的DC亚群对病毒的选择压力机制也不同。有的亚群通过将病毒捕获降解,防止其传播,如粘膜朗格汉斯细胞(Langerhans Cells, LCs);而有的亚群如浆细胞样树突状细胞(Plasmacytoid Dendritic Cell,pDC)则产生免疫因子(Ⅰ型干扰素)抵抗病毒感染。此外,DC还表达多种限制因子例如SAMHD1、IFITM、TRIM5α等阻止HIV-1感染。奠基病毒则具有某些特定的特征,能够逃脱这种机制。 辅助受体的选择性[3,4] 病毒需要辅助受体CCR5/CXCR4进入细胞,这种蛋白的多样性特性也对HIV-1病毒产生选择压力。与慢性感染者体内病毒相比,奠基病毒主要利用辅助受体CCR5来进入细胞。 粘膜环境的选择性作用[2,5] 不同的粘膜环境有不同的病毒选择特征。例如精液中含有多种促进病毒附着和感染DC的因子,精液来源的病毒感染性增强子(SEVI)能够促进HIV-1附着在DC上,从而促进DC的感染。相较于生殖道粘膜处的上皮细胞,直肠粘膜处的上皮细胞更为脆弱,同时直肠粘膜处存在大量易被HIV-1感染的细胞,因此肛交比阴道性交更容易感染HIV-1。而菌群失调、合并感染等会破坏粘膜环境,使粘膜处抵抗力降低,导致病毒更易在粘膜处传播。 跨膜方式的选择性作用[2] HIV-1可通过多种途径穿过上皮进行传播,包括跨细胞吞入、受体介导的细胞吞入、胞吐作用等,这一过程称为“跨膜”。不同的跨膜方式可导致选择不同的病毒变体。 早期CTL特异性反应的选择压力 在适应性免疫阶段,细胞毒性T淋巴细胞(CTL)通过分泌各种细胞因子产生大量的选择压力,病毒可在数周内完成选择性传播。 (学生:李淇 指导教师:王铮)
参考文献
[1] Nijmeijer BM, Geijtenbeek TBH. Negative and Positive Selection Pressure During Sexual Transmission of Transmitted Founder HIV-1. Front Immunol. 2019 Jul 10;10:1599. doi: 10.3389/fimmu.2019.01599. PMID: 31354736; PMCID: PMC6635476.
[2] Nijmeijer BM, Langedijk CJM, Geijtenbeek TBH. Mucosal Dendritic Cell Subsets Control HIV-1's Viral Fitness. Annu Rev Virol. 2020 Sep 29;7(1):385-402. doi: 10.1146/annurev-virology-020520-025625. PMID: 32991263.
[3] Joseph SB, Swanstrom R, Kashuba AD, Cohen MS. Bottlenecks in HIV-1 transmission: insights from the study of founder viruses. Nat Rev Microbiol. 2015 Jul;13(7):414-25. doi: 10.1038/nrmicro3471. Epub 2015 Jun 8. PMID: 26052661; PMCID: PMC4793885.
[4] Kariuki SM, Selhorst P, Ariën KK, Dorfman JR. The HIV-1 transmission bottleneck. Retrovirology. 2017 Mar 23;14(1):22. doi: 10.1186/s12977-017-0343-8. PMID: 28335782; PMCID: PMC5364581.
[5] Sagar M. HIV-1 transmission biology: selection and characteristics of infecting viruses. J Infect Dis. 2010 Oct 15;202 Suppl 2(Suppl 2):S289-96. doi: 10.1086/655656. PMID: 20846035; PMCID: PMC2946383.