人类免疫缺陷病毒（Human immunodeficiency virus, HIV）

物种名：人类免疫缺陷病毒

拉丁学名：Human immunodeficiency virus (HIV)

分类学地位：病毒界Viruses；逆转录酶病毒门Artverviricota；

逆转录酶病毒纲Revtraviricetes；逆转录病毒目Ortervirales；

逆转录病毒科Retroviridae；慢病毒属Lentivirus

人类免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus, HIV）是一种逆转录病毒，属于慢病毒科，主要通过血液、精液、阴道分泌液和母婴传播途径传播。HIV感染可导致人体免疫系统的逐渐破坏，最终引发获得性免疫缺陷综合症（AIDS）。HIV-1是全球最常见的毒株，而HIV-2则在西非地区较为普遍。HIV感染若不治疗，可导致免疫系统的严重衰弱，使机体易受各种机会性感染和某些类型癌症的侵害，严重威胁公共卫生。

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

HIV作为一种逆转录病毒，其生活史极为复杂。当HIV感染人体，病毒表面的包膜糖蛋白gp120会与宿主细胞表面的CD4分子特异性结合，再借助辅助受体（如CCR5或CXCR4），促使病毒包膜与宿主细胞膜融合，病毒核心得以进入细胞内。在细胞内，病毒核心释放出两条单链RNA，在逆转录酶的作用下，以RNA为模板合成互补DNA（cDNA），这一过程即逆转录。随后，双链DNA进入细胞核，在整合酶协助下整合到宿主细胞基因组中，形成前病毒。前病毒可潜伏在宿主细胞内，随细胞分裂传递给子代细胞，免疫系统难以察觉。当宿主细胞被激活，前病毒转录形成RNA，部分RNA经修饰成为子代基因组RNA，另一些作为mRNA翻译出病毒蛋白。新合成的病毒蛋白和子代基因组RNA组装成新病毒颗粒，通过出芽方式从宿主细胞释放，继续感染其他细胞，循环感染过程^[1]。

图1 HIV生命周期的简化表示^[2]

1.1.2形态学特征

HIV病毒颗粒呈球形，直径约100-120 nm。病毒由核心和包膜构成，包膜为脂蛋白包膜，源于宿主细胞膜，其上嵌有包膜糖蛋白gp120和跨膜糖蛋白gp41。gp120负责与宿主细胞表面CD4分子结合；gp41具有介导病毒包膜与宿主细胞膜融合的作用。包膜内为一层内膜蛋白（p17），核心含两条完全相同的RNA链，由衣壳蛋白p24组成衣壳，核心内还含有逆转录酶、整合酶及蛋白酶等病毒复制所需的酶类^[3]。

图2 人类免疫缺陷病毒（HIV）CD84病毒样颗粒^[4]

B: 应用于标准未处理的cryo-EM网格上的HIV CD84病毒样颗粒的cryo-EM图像

1.1.3生化特征

从核酸层面看，HIV基因组由两条相同的单链RNA组成，携带多种蛋白的编码基因信息。gag基因编码核心蛋白，pol基因编码逆转录酶、整合酶和蛋白酶等，env基因编码包膜糖蛋白gp120和gp413。HIV的蛋白质功能多样，核心蛋白保护病毒基因组RNA，维持病毒颗粒结构稳定；逆转录酶以病毒RNA为模板合成cDNA，打破中心法则中遗传信息的转录方向；整合酶将病毒cDNA整合到宿主细胞基因组，使病毒长期潜伏；蛋白酶加工和成熟病毒蛋白，切割多聚蛋白为有活性的单个蛋白。此外，HIV包膜糖蛋白高度糖基化，影响病毒与宿主细胞的相互作用以及病毒的抗原性和免疫逃逸能力^[5]。

1.1.4分子生物学特征

HIV的基因组RNA长约9.2 kb，前病毒DNA外侧附加LTR（长末端重复序列）序列后，长度变为9.8 kb。其基因结构复杂，有3个结构基因（gag、pol、env）和6个调节基因（tat、nef、vif、rev、vpr、vpu，HIV-2没有vpu，rpx基因）3。gag、pol、env、vpr、vpu、vif等编码的mRNA需REV蛋白协助胞质定位和表达，属于晚期基因；tat、nef等基因表达不依赖REV蛋白，为早期基因。HIV基因组变异频繁，同一感染者体内存在大量基因变异毒株，即准种。env基因编码的包膜糖蛋白变异最为频繁，突变率约1%，与流感病毒相似。env基因编码的gp120含与CD4分子和辅助受体结合位点，其变异决定HIV对淋巴细胞和巨噬细胞的亲嗜性，影响病毒中和抗原表位，给HIV疫苗研发带来巨大挑战^[6]。

1.2分布、传播与致病性

1.2.1分布与传播

HIV携带者和艾滋病患者是唯一传染源^[7]。从感染者的血液、精液、前列腺液、阴道分泌物、脑脊液、唾液、乳汁等标本中均可分离到HIV。其传播途径主要有性接触传播、血液传播和母婴传播。性接触传播是主要方式，包括同性、异性和双性性接触，HIV可通过性接触时的细微破损侵入机体，因精液中HIV含量远高于阴道分泌物，异性性接触中男性传给女性的概率相对较高。血液传播常见于共用针具静脉吸毒、输入被HIV污染的血液或血制品、介入性医疗操作等。母婴传播是感染HIV的孕妇经胎盘、分娩时通过产道、产后哺乳等将病毒传给婴儿。全球范围内，HIV感染分布广泛但地区差异大。截至2024年11月，全球约3990万人感染艾滋病病毒，非洲地区疫情最严重，撒哈拉以南非洲集中了全球约三分之二的HIV感染者。亚洲、美洲等地区也有不同程度感染，近年来亚洲部分国家HIV感染人数呈上升趋势^{[7, 14, 15]}。

1.2.2致病性

HIV主要侵犯人体免疫系统，CD4⁺T淋巴细胞、巨噬细胞和树突状细胞是主要靶细胞，CD4⁺T淋巴细胞数量进行性减少是免疫功能缺陷的关键标志^[8]。HIV感染人体后，病毒大量复制，一方面直接杀伤CD4⁺T淋巴细胞致其溶解破坏；另一方面诱导细胞凋亡，病毒复制中间产物、包膜糖蛋白gp120、调节蛋白vpr等均可诱导凋亡。gp120还可与未感染HIV的CD4⁺T细胞结合，使其成为靶细胞，遭受CD8⁺细胞毒性T细胞（CTL）介导的细胞毒作用及抗体依赖性细胞毒作用攻击，导致CD4+T细胞数量进一步减少。HIV感染还引起免疫系统异常激活，CD4⁺、CD8⁺T细胞表达CD69、CD38和HLA-DR等免疫激活标志物水平异常升高，且与HIV血浆病毒载量相关，疾病进展时免疫异常激活水平上升。免疫系统受损后，患者易出现各种机会性感染和肿瘤，如肺孢子菌肺炎、隐球菌脑膜炎、白色念珠菌食管炎、结核杆菌感染、卡波西肉瘤、非霍奇金淋巴瘤等^[8]。

1.3检测方法

分子检测方法：Kibirige等建立了靶向HIV-1长末端重复序列（LTR）的TaqMan qPCR/RT-qPCR检测体系，引物及探针见表1。样品经病毒浓缩、核酸提取和反转录后扩增，以标准曲线和阴、阳性对照判定；该方法可用于血浆RNA及细胞相关核酸检测，对多种HIV-1亚型具有较好的覆盖能力，传统非巢式液相体系检出限约88 copies/mL HIV-1 RNA（95%效率）。该体系靶标及引物（探针）序列见表1，但环境污水阳性仅表示检出病毒RNA，不等同于存在具有感染性的病毒^[10-12]。

表1 人类免疫缺陷病毒qPCR引物序列^[12]

名称	序列
上游引物	5′-TCAATAAAGCTTGCCTTGA-3′
下游引物	5′-AGGGATCTCTAGNTACCA-3′
探针	5′-FAM/ACAGAYGGGCACACACNACT/MGBNFQ-3′

1.4典型案例

2024年2月至2025年4月，美国马里兰州研究人员采集6座污水处理设施的104份原污水样品，采用PEG 8000浓缩、RNA提取和qPCR检测HIV RNA，并以辣椒轻斑驳病毒作为过程控制。13份样品（12.5%）检出HIV RNA，阳性主要来自两座城市设施。该研究用于社区尺度污水监测，未据此诊断个体、确认感染人数或证明污水具有传播性；结果可作为临床监测的补充^[16]。

1.5防治对策

因目前无有效HIV疫苗，预防主要依靠综合措施^[7]。加强健康教育，提高公众对HIV传播途径、危害及预防方法的认识，倡导安全性行为，正确使用安全套，避免不必要注射和输血等高危行为，保持健康生活方式，可降低感染风险。对于高危人群，如男男同性性行为者、静脉注射毒品者、多性伴人群等，可采用暴露前预防（PrEP）措施，服用抗逆转录病毒药物降低感染风险。治疗方面，抗逆转录病毒治疗（ART）是主要方法，通过联合使用抑制逆转录酶、蛋白酶、病毒进入细胞、整合酶等类型的药物，最大限度抑制病毒复制，恢复和维持免疫功能，降低艾滋病相关疾病发病率和死亡率，提高患者生活质量^[9]。发生HIV暴露，无论是职业暴露（如医务人员被HIV污染针头刺伤）还是非职业暴露（如高危性行为后），应立即评估，尽快（最好2小时内）进行预防性用药，并在暴露后立即、4周、8周、12周和6月后检测HIV抗体，监测是否感染^{[12, 13]}。

参考文献

[1] Ferguson RM, Rojo RD, Lindern VJJ et al. HIV-1 replication cycle. Clinics in Laboratory Medicine, 2002, 22: 611-635.a

[2] Goodsell DS. Illustrations of the HIV life cycle. Current Topics in Microbiology and Immunology, 2015, 389: 243-252.

[3] 吴雄文, 强华, 黎明等. 全国高等学校药学类专业第九轮规划教材微生物学与免疫学第9版. 北京: 人民卫生出版社, 2023.

[4] Kiss G, Chen X, Brindley MA et al. Capturing Enveloped Viruses on Affinity Grids for Downstream Cryo-Electron Microscopy Applications. Microscopy and Microanalysis, 2013, 20: 164-174.

[5] Frankel DA, Young TAJ. HIV-1: Fifteen Proteins and an RNA. Annual Review of Biochemistry, 1998, 67: 1-25.

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[7] Chermann JC. Sexual and Mother-to-Child Transmission of the Human Immunodeficiency Virus Type 1: A Review. American Journal of Reproductive Immunology, 1998, 40: 183-186.

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[9] ClinicalInfo.HIV.gov. https://clinicalinfo.hiv.gov/sites/default/files/guidelines/documents/adult-adolescent-arv/guidelines-adult-adolescent-arv.pdf

[10] Hurt CB, Nelson JAE, Hightow-Weidman LB et al. Selecting an HIV test: a narrative review for clinicians and researchers. Sexually Transmitted Diseases, 2017, 44: 739-746.

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[12] Kibirige CN, Manak M, King D et al. Development of a sensitive, quantitative assay with broad subtype specificity for detection of total HIV-1 nucleic acids in plasma and PBMC. Scientific Reports, 2022, 12: 1550.

[13] World Health Organization (WHO). https://www.who.int/publications/i/item/9789240107582.

[14] Gottlieb MS, Schroff R, Schanker HM et al. Pneumocystis carinii pneumonia and mucosal candidiasis in previously healthy homosexual men: evidence of a new acquired cellular immunodeficiency. The New England Journal of Medicine, 1981, 305: 1425-1431.

[15] Centers for Disease Control and Prevention. https://www.cdc.gov/museum/online/story-of-cdc/aids/index.html.

[16] Moharrery T, Thakali O, Ali M et al. Molecular detection of human immunodeficiency virus RNA in Maryland wastewater. Science of the Total Environment, 2026, 1011: 181066.