艾滋病的傳統(tǒng)理論之一是,艾滋病病毒(HIV)攻擊人體免疫系統(tǒng)的T細胞(白細胞的一種)并使其消耗殆盡。由此可以知道,艾滋病病毒對人體免疫系統(tǒng)有強大的攻擊力。但是,艾滋病病毒是如何把這種攻擊力發(fā)揮到極致的,卻有不同的研究并得出不同的結論。
新假說的提出
以前公認的理論是,艾滋病病毒感染T細胞,并依靠T細胞來復制自己。因此,在艾滋病病毒死亡之前會產(chǎn)生新的病毒來損耗人體健康白細胞并使白細胞“消失”,結果人體的免疫功能受到重創(chuàng)和毀損。但是,美國佐治亞州艾默里大學生物系的安德魯·耶茨等人認為,這種理論不正確,原因在于T細胞消失的速度。
耶茨等人用簡單的數(shù)學模型證實,如果按“消失”學說,艾滋病病毒會在幾個月的時間里就迅速耗盡人體的T細胞。但在實際生活中,艾滋病病毒感染者是在幾年甚至10多年的時間里才耗竭完正常的T細胞。
由此,耶茨提出了自己的假說:T細胞損耗是“一種緩慢的過程”,而非迅速消失。認識這種過程“將為理解艾滋病的性質(zhì)提供重要線索,并可能產(chǎn)生新的艾滋病療法”。因為,艾滋病病毒在感染T細胞的過程中適應得非常緩慢,并且不斷變異,也就存在適者生存的問題。隨著時間的推移,“更適應”的變異病毒會存活于被感染的T細胞內(nèi)。艾滋病病毒有幾種方式使自己變得更適應,例如,更容易感染新的T細胞、通過感染T細胞產(chǎn)生更多新的病毒。
耶茨等人是在2007年5月第4卷第5期的《公共科學圖書館·醫(yī)學》上發(fā)表題為《理解艾滋病病毒感染中的記憶CD4+T細胞的緩慢耗竭》的論文來提出自己假說的。艾滋病病毒攻擊的免疫T細胞包括CD4+T細胞、CD8+T細胞等,但主要是前者。T細胞有很多亞群,為了區(qū)分這些亞群,要利用T細胞表面不同的蛋白質(zhì)來分類,其中CD就是一種。CD是指T細胞表面的不同受體,利用CD可把T細胞分為CD4、CD8和CD2等不同亞群。艾滋病病毒先要尋找哪種細胞具有與它自身的抗原相適應的、能結合的“受體”,如同鑰匙要插入相配的鎖眼才能打開房門。而艾滋病病毒選中的就是CD4陽性T細胞,是由艾滋病病毒蛋白質(zhì)外殼的gp120蛋白質(zhì)與CD4分子結合。表達CD4分子的T細胞即是CD4+T細胞。因此,艾滋病病毒感染人的特征是,人體外周血液、淋巴結和黏膜組織中的CD4+T細胞不斷耗損。
耶茨的T細胞被艾滋病病毒緩慢耗損的假說是否正確呢?
不止一種假說
盡管有了數(shù)十年的深入研究,但對CD4+T細胞的耗損機理仍存在著廣泛的爭論。在耶茨之前已經(jīng)有了一些艾滋病病毒緩慢損耗T細胞的假說。
大衛(wèi)·荷(David Ho)等人最初提出,由于艾滋病病毒感染和隨后的溶細胞效應,CD4+T細胞會消失,或者是因體內(nèi)免疫反應而清除了受感染的CD4+T細胞。為了計算CD4+T細胞損耗的緩慢時間段,他們提出了“水龍頭和排水”的假說,即CD4+T細胞的產(chǎn)量(一個開口龍頭)最終被自我平衡反應耗盡,而自我平衡反應是一種對艾滋病病毒感染導致的每日大量CD4+T細胞損失(排水)的全面的補償。
但是,最近的“免疫激活”的假說獲得更廣泛的認同。這個學說認為,人艾滋病病毒感染和恒河猴的猴免疫缺陷病毒(SIV)感染特征是,CD4+T細胞、CD8+T細胞、自然殺傷細胞和B細胞的細胞分裂率增加。最令人吃驚的是,被SIV自然感染的烏白眉猴和非洲綠猴也表現(xiàn)出較高的病毒載量,但是它們卻幾乎沒有任何艾滋病的病癥,據(jù)估計是它們維持了幾乎是正常的CD4+T細胞和CD8+T細胞激活水平。
艾滋病病毒能在宿主體內(nèi)進化很多代,它們?yōu)楹文芗せ钊撕秃锏拿庖呦到y(tǒng)呢?現(xiàn)在獲得研究人員普遍認同的推斷是,這是艾滋病病毒進化的戰(zhàn)略手段。通過激活CD4+T細胞,艾滋病病毒可以獲得可感染的適宜的目標細胞。增加有效的目標細胞就像給火添加燃料一樣,導致更多感染和CD4+T細胞的巨大損耗。
艾滋病病毒的另一種攻擊力是讓人癡呆
其實,艾滋病病毒的攻擊力還表現(xiàn)在侵害人的大腦細胞,從而造成人的癡呆和認知力的下降。臨床上發(fā)現(xiàn),10%~30%的艾滋病病毒感染者/艾滋病病人在40歲之前就會出現(xiàn)認知力下降,如健忘。當然,這是艾滋病病毒的攻擊造成的。但具體的原理是什么,也有多種說法。
一種說法是,艾滋病病毒入侵人體后,人體內(nèi)的清道夫——巨噬細胞會對艾滋病病毒加以清除。但是,它在試圖攻擊病毒時卻可能破壞大腦中儲存記憶的區(qū)域。由于感染艾滋病病毒后,大腦中也有艾滋病病毒,因而巨噬細胞會不斷地旅行到大腦,主要是到達顳葉,以消滅艾滋病病毒。而大腦的顳葉這個部位是阿爾茨海默氏癥(老年性癡呆)者經(jīng)常被破壞的大腦區(qū)域。由于艾滋病病毒在顳葉中突變的速度比在大腦的其他部位快100倍,因此攻擊性的巨噬細胞持續(xù)遷移到大腦顳葉,從而導致有害的炎性反應,也就使得艾滋病病毒感染者產(chǎn)生癡呆。
但是,美國本漢姆醫(yī)學研究院的斯圖阿特·里普頓等人最近的研究又發(fā)現(xiàn)另一種可能更具說服力的解釋,這也與艾滋病病毒外殼中的gp120蛋白質(zhì)分子有關,因為這種蛋白分子能直接阻止大腦干細胞的分裂繁衍。而大腦中的干細胞是用于制造新神經(jīng)元的,如果受到艾滋病病毒的干擾,大腦中的新神經(jīng)元就難以補充,人就會變得癡呆。
里普頓等人利用一種經(jīng)遺傳工程改造的能產(chǎn)生艾滋病病毒的gp120蛋白的小鼠(轉基因鼠)做試驗。在顯微鏡下觀察,小鼠的大腦與艾滋病病人大腦癡呆的情況極為相似。這是首次提示,艾滋病病毒能干擾干細胞,并使它們失去功能。里普頓研究小組進一步觀察發(fā)現(xiàn),小鼠的神經(jīng)干細胞被固定在細胞分裂的中期,不能夠分裂和產(chǎn)生新的細胞。而且,轉基因鼠的大腦中也含有比正常小鼠更多的稱為p38的蛋白質(zhì)。這提示,艾滋病病毒阻撓新神經(jīng)元的產(chǎn)生與蛋白質(zhì)有關。
兩種希望
在健康細胞中,p38蛋白的功能是抗御癌癥。其機理在于,當DNA斷裂開始分裂時,p38蛋白可中止細胞分裂復制。如果艾滋病病毒能迅速產(chǎn)生如此多的p38蛋白,就能阻止細胞的分裂繁殖。這個機理與癌癥的發(fā)生剛好相反,癌癥就是細胞的分裂不能制止,于是細胞瘋長,成為癌癥。而且,在有gp120蛋白表達的轉基因小鼠的神經(jīng)干細胞內(nèi)還發(fā)現(xiàn)了與p38蛋白相關的其他一些蛋白質(zhì)。
既然艾滋病病毒的gp120蛋白促使了大腦神經(jīng)干細胞中的p38蛋白的增多,從而阻止神經(jīng)細胞的分裂而產(chǎn)生新細胞,那就可以針對p38蛋白來治療與艾滋病相關的癡呆。而且,在臨床研究中已經(jīng)把阻斷p38蛋白的藥物用于治療自身免疫疾病,如風濕性關節(jié)炎,現(xiàn)在也可以試驗把這樣的藥物用以治療艾滋病相關的癡呆。
現(xiàn)在,抗逆轉錄病毒的藥物有時候對防止艾滋病相關癡呆是有幫助的,但是有些病人會對這樣的藥物產(chǎn)生耐藥性,因此需要更好的療法來治療艾滋病相關癡呆。因此,阻斷p38蛋白的藥物尤其適用于抗逆轉錄病毒藥物耐藥的病人。
另一個希望便是,既然艾滋病病毒可以刺激p38蛋白的增多,以阻止細胞分裂,就可以把這種機理應用到抗御癌癥中去。當然,這其中的機理還有待深入研究,如果能成功,無疑是抗御艾滋病的一舉兩得,既治療與艾滋病相關的癡呆,又衍生出一種防治癌癥的方法。
無論是涉及艾滋病病毒如何耗損T細胞,還是如何進攻大腦細胞從而造成癡呆的,都并不意味著對艾滋病病毒進攻人體的機理了解得非常清楚了。因此需要更多的探索。因為,人類對猖獗的艾滋病病毒的強大攻擊力是如何維持的還知之甚少,需要更多的研究才能解開謎團。
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