《细胞》子刊:啪啪啪时艾滋病是如何传染的?

这也是科学家第一次知道被感染的T细胞是通过上皮细胞感染巨噬细胞的,来自法国巴黎第五大学的 Morgane Bomsel 团队于 Cell,来自法国巴黎第五大学的 Morgane Bomsel 团队于 Cell

说起艾滋病,我们都知道它是由一种把人体免疫系统中最重要的CD4+T淋巴细胞作为主要攻击对象的病毒引起的,主要通过性传播。

获得性免疫缺陷综合征,也就是我们口中常说的艾滋病,源于一种逆转录病毒(人类免疫缺陷病毒,humanimmunodeficiencyvirus,HIV)的感染,该病毒可以破坏人类免疫系统,使免疫大军“敌我不分”,进而使许多细菌病毒趁虚而入,引发多种临床症状。迄今为止,艾滋病都无法被人类治愈。

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澳门新葡新京赌城免费试玩,但是,可能大部分人都不知道的是,艾滋病通过性传播背后的确切机制到底是什么,科学家还不是很清楚。这也是艾滋病至今不能被治愈的主要原因之一。今天,来自法国巴黎第五大学的MorganeBomsel团队,发表在《细胞》旗下CellReports上的研究成果[1],Bomsel团队通过实时成像技术,首次用8段视频记录下了HIV通过性传播的过程。被感染的T细胞将病毒传染给其他免疫细胞的过程,让人毛骨悚然。实际上,Bomsel团队是在实验室条件下重建了部分生殖组织,模拟了啪啪啪时HIV的传播过程。他们希望真正看到HIV的感染过程。为了便于观察,Bomsel团队用的HIV是携带绿色荧光蛋白的gag-iGFPHIV-1。在后面的动图和视频中,凡是看到的绿色,要么是HIV本身,要么是被HIV感染的免疫T细胞。其他颜色都是健康未被感染的生殖器官组织细胞。由于各种各样的原因,在啪啪啪的过程中,会有一些T细胞出现。如果这个T细胞恰巧是被携带绿色荧光蛋白的gag-iGFPHIV-1感染的话,我们看到的T细胞就是下面这个样子。但是生殖器官组织一般都是有一层上皮细胞作为保护屏障的,T细胞一般是过不去,那HIV是如何从被感染的T细胞出来,再感染另一个人的呢?当然,还有一种方式是,T细胞外的HIV颗粒可以穿过上皮细胞进入人体内。不过这种方式的效率很低。更高效的进入方式如下图所示。看到了吗?那个被感染的T细胞突然长出一个爪爪,这个爪爪的学名叫做病毒学突触。这个爪爪可厉害,它就是我在上面提到的高效传播感染机制,更厉害的是这个爪爪可以帮助病毒躲避药物的追杀。成功逃离T细胞,进入另一个细胞不过,在人体内,T细胞里的HIV想要感染中间隔了一层上皮细胞的巨噬细胞就没那么容易了。那它又是如何突破上皮细胞这层屏障的呢?上图是被感染的T细胞通过病毒学突触给上皮细胞传递HIV的过程。咋一看,与前面两张给巨噬细胞传毒的过程似乎没啥区别。都是电光火石之间,一个病毒学突触形成,传毒成功。当Bomsel团队看清真相的时候,还是吓了一大跳。原来被感染的T细胞形成的病毒学突触可以直接穿过尿道上皮细胞,进入到被上皮细胞保护的基质。而巨噬细胞就在上皮细胞后面等着吞噬透过来的异物。不知不觉中,巨噬细胞就被感染了!更让Bomsel团队吃惊的是,上皮细胞并没有被HIV感染。这就好像被包裹的HIV跟上皮细胞借了个道儿。病毒就这样大摇大摆过去了。不仅如此,被感染的T细胞会一路走,一路形成病毒学突触穿过上皮细胞传毒。被感染的T细胞到处游走,散播HIV病毒在做完整个研究之后,Bomsel团队用下面这张示意图总结了她们的发现。在啪啪啪之后的数周时间内,整个感染过程:被感染的T细胞与上皮细胞接触;病毒学突触形成;被包裹的HIV借道上皮细胞,进入基质,并被巨噬细胞吞噬;病毒整合到巨噬细胞基因组,并大量产生HIV;病毒不再活跃,潜伏在巨噬细胞内。这是科学家首次用实时成像技术记录下艾滋病性传播感染过程。这也是科学家第一次知道被感染的T细胞是通过上皮细胞感染巨噬细胞的,而且上皮细胞本身不会被病毒感染。这个研究还发现,在啪啪啪感染HIV之后,巨噬细胞就变成了病毒储存库。这也给药物研发带来了挑战,因为目前的大多数药物是靶向CD4T细胞的HIV病毒的。包括近期香港大学团队刷爆朋友圈的新药也是[2]。不过这个研究也给未来艾滋病的预防提供了一个新方向,研发靶向上皮细胞的黏膜HIV疫苗是很有必要的。如果能够阻止它们通过病毒学突触穿过上皮细胞进入基质,就可以预防艾滋病的性传播。

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众所周知,艾滋病毒是通过交换体液来传播的,特别是精液和血液。可能的情况有:共用针筒传播、受病毒感染的母亲传播给婴儿,其中最常见的方式就是通过性交传播。但
HIV
究竟是如何在性交过程中登堂入室,通过层层阻碍,穿过性伴侣的上皮细胞最终在对方的免疫细胞中安营扎寨,至今仍旧是个未解之谜。

众所周知,艾滋病毒是通过交换体液来传播的,特别是精液和血液。可能的情况有:共用针筒传播、受病毒感染的母亲传播给婴儿,其中最常见的方式就是通过性交传播。但
HIV
究竟是如何在性交过程中登堂入室,通过层层阻碍,穿过性伴侣的上皮细胞最终在对方的免疫细胞中安营扎寨,至今仍旧是个未解之谜。

而今,来自法国巴黎第五大学的 Morgane Bomsel 团队于 Cell
子刊发表研究,首次证实了 HIV
病毒在体外尿道黏膜模型中感染免疫系统细胞的过程。该团队通过使用实时成像技术,首次用
8 段视频记录下了被 HIV 感染的 T
细胞如何感染其他免疫细胞的全过程,这一过程的发现很可能将帮助打开艾滋病预防及疫苗研制的新思路,研究的具体内容发表在
Cell Reports 杂志上。

而今,来自法国巴黎第五大学的 Morgane Bomsel 团队于 Cell
子刊发表研究,首次证实了 HIV
病毒在体外尿道黏膜模型中感染免疫系统细胞的过程。该团队通过使用实时成像技术,首次用
8 段视频记录下了被 HIV 感染的 T
细胞如何感染其他免疫细胞的全过程,这一过程的发现很可能将帮助打开艾滋病预防及疫苗研制的新思路,研究的具体内容发表在
Cell Reports 杂志上。

获得性免疫缺陷综合征,也就是我们口中常说的艾滋病,源于一种逆转录病毒的感染,该病毒可以破坏人类免疫系统,使免疫大军“敌我不分”,进而使许多细菌病毒趁虚而入,引发多种临床症状。迄今为止,艾滋病都无法被人类治愈。

“之前我们只是宏观地了解 HIV
可以感染组织,而现今整个过程都已经清晰明了,呈现在眼前动态的过程和我们之前想象的大不相同,让我们十分惊讶,”Bomsel
评价到。

“之前我们只是宏观地了解 HIV
可以感染组织,而现今整个过程都已经清晰明了,呈现在眼前动态的过程和我们之前想象的大不相同,让我们十分惊讶,”Bomsel
评价到。

HIV 与艾滋病

HIV 与艾滋病

HIV 是一种潜伏期极长的 RNA 病毒,直径约 120 纳米,呈 20
面体。病毒表面嵌有蛋白 gp120 与
gp41,主要对人类免疫细胞进行攻击,在感染后会整合入宿主细胞的基因组中,因而目前的抗病毒治疗并不能将病毒根除。

HIV 是一种潜伏期极长的 RNA 病毒,直径约 120 纳米,呈 20
面体。病毒表面嵌有蛋白 gp120 与
gp41,主要对人类免疫细胞进行攻击,在感染后会整合入宿主细胞的基因组中,因而目前的抗病毒治疗并不能将病毒根除。

HIV 可以感染多种细胞,包括 CD4+ 辅助 T 细胞与巨噬细胞等在表面表达 CD4
分子的细胞。细胞表面 CD4 分子是 HIV 受体,透过 HIV 囊膜蛋白 gp120
与细胞膜上 CD4 结合后由 gp41
介导使病毒穿入易感细胞内,造成细胞破坏。其中又以靶向 CD4+T
细胞的结果最为严重,当 CD4+T 细胞数量低于 200
时,人类细胞免疫就几乎完全失去功能,HIV 感染由此升级为艾滋病。

HIV 可以感染多种细胞,包括 CD4+ 辅助 T 细胞与巨噬细胞等在表面表达 CD4
分子的细胞。细胞表面 CD4 分子是 HIV 受体,透过 HIV 囊膜蛋白 gp120
与细胞膜上 CD4 结合后由 gp41
介导使病毒穿入易感细胞内,造成细胞破坏。其中又以靶向 CD4+T
细胞的结果最为严重,当 CD4+T 细胞数量低于 200
时,人类细胞免疫就几乎完全失去功能,HIV 感染由此升级为艾滋病。

以上这些解释了 HIV 如何在个体内“开疆拓土”、作威作福,那么 HIV
在群体中、在性交过程中是如何完成传播,从一个宿主感染另一个宿主呢?这一过程的发现又对我们普通人有什么启示呢?

以上这些解释了 HIV 如何在个体内“开疆拓土”、作威作福,那么 HIV
在群体中、在性交过程中是如何完成传播,从一个宿主感染另一个宿主呢?这一过程的发现又对我们普通人有什么启示呢?

翻山越岭来“送毒”

翻山越岭来“送毒”

在人类感染 HIV
病毒的早期及晚期,具有感染性的病毒会存在于含有免疫细胞、血浆、淋巴液或组织液的某些体液中,如血液、精液、前列腺液、阴道分泌液等。精液中主要的免疫细胞种类包括多形核白细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等。

在人类感染 HIV
病毒的早期及晚期,具有感染性的病毒会存在于含有免疫细胞、血浆、淋巴液或组织液的某些体液中,如血液、精液、前列腺液、阴道分泌液等。精液中主要的免疫细胞种类包括多形核白细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等。

一直以来,科学家推测在性交过程中,体液里所携带的病毒是通过穿透生殖器粘膜,从原始宿主进入其伴侣体内。但终究眼见为实,为了证明这一过程,Bomsel
团队在体外建立了尿道黏膜模型用于模拟传播过程,同时将用于感染细胞的 HIV
病毒带上了绿色荧光蛋白标记。

一直以来,科学家推测在性交过程中,体液里所携带的病毒是通过穿透生殖器粘膜,从原始宿主进入其伴侣体内。但终究眼见为实,为了证明这一过程,Bomsel
团队在体外建立了尿道黏膜模型用于模拟传播过程,同时将用于感染细胞的 HIV
病毒带上了绿色荧光蛋白标记。

在上面的图片中,被感染了 HIV 的 T
细胞呈现为绿色,一旦与上皮细胞接触,病毒学突触就开始形成,如视频中所示,正是这一条条伸出的绿色恶魔“手臂”,将病毒传递给了其他健康细胞,完成感染。

在上面的图片中,被感染了 HIV 的 T
细胞呈现为绿色,一旦与上皮细胞接触,病毒学突触就开始形成,如视频中所示,正是这一条条伸出的绿色恶魔“手臂”,将病毒传递给了其他健康细胞,完成感染。

就像是科幻电影中的情节,激光枪发出绿色的激光,远程靶定目标。HIV 藏在 T
细胞这座碉堡中,向上皮细胞射击。但出乎意料的是,上皮细胞并非它的真正目标,病毒学突触穿过上皮细胞,“醉翁”真正的意图在于背后的巨噬细胞。而巨噬细胞也正在基质中守株待兔,随时准备吞下这些进入人体的“不速之客”。

就像是科幻电影中的情节,激光枪发出绿色的激光,远程靶定目标。HIV 藏在 T
细胞这座碉堡中,向上皮细胞射击。但出乎意料的是,上皮细胞并非它的真正目标,病毒学突触穿过上皮细胞,“醉翁”真正的意图在于背后的巨噬细胞。而巨噬细胞也正在基质中守株待兔,随时准备吞下这些进入人体的“不速之客”。

巨噬细胞是一种位于组织内的白细胞,在脊椎动物体内参与非特异性防卫。它们的主要功能是以固定细胞或游离细胞的形式对细胞残片及病原体进行噬菌作用,并激活淋巴细胞或其他免疫细胞,令其对病原体作出反应。

巨噬细胞是一种位于组织内的白细胞,在脊椎动物体内参与非特异性防卫和特异性防卫。它们的主要功能是以固定细胞或游离细胞的形式对细胞残片及病原体进行噬菌作用,并激活淋巴细胞或其他免疫细胞,令其对病原体作出反应。

这一招“隔山打牛”让我们的安全卫士有点懵,本该消灭病毒的巨噬细胞,这一次却没有尽忠职守。巨噬细胞吞噬病毒后并没有将其消灭,反而将病毒保留在体内。接下来的
20 天内,巨噬细胞成了 HIV
的帮凶,不停的向外放出病毒,直到进入潜伏期。尽管进入休眠状态,巨噬细胞无法再为虎作伥,但
HIV 仍旧停留在巨噬细胞内,这使得药物难以靶向病毒。

这一招“隔山打牛”让我们的安全卫士有点懵,本该消灭病毒的巨噬细胞,这一次却没有尽忠职守。巨噬细胞吞噬病毒后并没有将其消灭,反而将病毒保留在体内。接下来的
20 天内,巨噬细胞成了 HIV
的帮凶,不停的向外放出病毒,直到进入潜伏期。尽管进入休眠状态,巨噬细胞无法再为虎作伥,但
HIV 仍旧停留在巨噬细胞内,这使得药物难以靶向病毒。

更惊人的是,对人们后患无穷的这个感染过程只持续了 1-2
个小时,目的达到后,被感染的 T
细胞解除与上皮细胞的连接,拍拍屁股,寻找下一个目标。

更惊人的是,对人们后患无穷的这个感染过程只持续了 1-2
个小时,目的达到后,被感染的 T
细胞解除与上皮细胞的连接,拍拍屁股,寻找下一个目标。

首次 HIV 感染免疫细胞的记录

首次 HIV 感染免疫细胞的记录

通过这次研究,科学家们将性交过程中的 HIV 感染总结为以下几个步骤:

通过这次研究,科学家们将性交过程中的 HIV 感染总结为以下几个步骤:

  1. 被 HIV 感染的 T 细胞与上皮细胞接触;

  2. 病毒学突触形成;

  3. 病毒学突触穿过上皮细胞进入基质,被自噬细胞吞噬;

  1. 被 HIV 感染的 T 细胞与上皮细胞接触;

  2. 病毒学突触形成;

  3. 病毒学突触穿过上皮细胞进入基质,被自噬细胞吞噬;

4.HIV 整合进巨噬细胞基因组,大量病毒产生;

4.HIV 整合进巨噬细胞基因组,大量病毒产生;

  1. 进入休眠期,病毒仍旧潜伏在巨噬细胞中。
  1. 进入休眠期,病毒仍旧潜伏在巨噬细胞中。

通过此次研究中还可以看出,被 HIV 感染的 T
细胞似乎在有意向与巨噬细胞位置接近的上皮细胞靠拢,为自己寻找潜在的宿主。这似乎暗示着上皮细胞与这些免疫细胞间有着千丝万缕的联系。

“一旦病毒‘入驻’健康细胞并进入休眠阶段,再想清除病毒就会变得特别棘手,”Bomsel
说到,抗逆转率病毒治疗时,病毒可以进入休眠状态,一旦中止治疗,病毒又死灰复燃。“因而我们的目标是在感染初期尽早采取行动,避免这种休眠状态的病毒寄主形成,针对粘膜的疫苗不必可少,而且分秒必争。”

“在此次研究之前,我们无法想象会有这种画面,”Bomsel 在一份报道中提到。

通过此次研究中还可以看出,被 HIV 感染的 T
细胞似乎在有意向与巨噬细胞位置接近的上皮细胞靠拢,为自己寻找潜在的宿主。这似乎暗示着上皮细胞与这些免疫细胞间有着千丝万缕的联系。“在此次研究之前,我们无法想象会有这种画面,”Bomsel
在一份报道中提到。不仅如此,这个研究也提醒我们在病毒入侵的早期,巨噬细胞就已经有了成为病毒寄主的可能,这意味着靶向生殖道粘膜的疫苗研发已经迫在眉睫。

不仅如此,这个研究也提醒我们在病毒入侵的早期,巨噬细胞就已经有了成为病毒寄主的可能,这意味着靶向生殖道粘膜的疫苗研发已经迫在眉睫。

“一旦病毒‘入驻’健康细胞并进入休眠阶段,再想清除病毒就会变得特别棘手,”Bomsel
说到,抗逆转率病毒治疗时,病毒可以进入休眠状态,一旦中止治疗,病毒又死灰复燃。“因而我们的目标是在感染初期尽早采取行动,避免这种休眠状态的病毒寄主形成,针对粘膜的疫苗不必可少,而且分秒必争。”