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HIV病原学和发病机理-临床助理医师

【临床助理医师考讯】临床助理考试重点汇总

HIV病原学和发病机理:
HIV病原学和发病机理艾滋病病毒(HIV)是单链RNA病毒,属于逆转录病毒(retrovirus)科,慢病毒(lentivirus)亚科,HIV分为HIV-1型和HIV-2型,世界各地的AIDS主要由HIV-1型引起,HIV-2型在西非洲呈地方性流行。
HIV呈20面体立体对称球形颗粒,表面有刺突状结构的糖蛋白,直径约为100nm,分为包膜 与核心两部分,包膜以脂质双层结构为框架,GP41蛋白横跨类脂双层,GP41外端连接GP120,包膜下有一层基质蛋白P17,附着脂质双层膜的内层, 起稳定作用。病毒的核心呈锥形,核衣壳由核心蛋白P24组成,和其它逆转录病毒基因组一样为二倍体基因,核心内有两条相同的单链RNA链,由氢键将两个 RNA分子连接成70sRNA,重要的蛋白质有逆转录酶(P66/51)和整合酶(P34)。
HIV基因组又称HIV RNA,由约9200个碱基组成,其RNA中含有gag、env 和pol三种结构蛋白的基因以及6种调控基因 〔tat, vif, vpr, vpu (在HIV-2型为vpx), nef, rev〕|搜集。
gag基因编码先编码一个55KD的前体蛋白(P55)然后在蛋白酶作用下裂解形成衣壳蛋白 (CA)P24和基质蛋白P17,P24形成病毒蛋白的锥体核。pol基因一部分与gag重叠,表达融合蛋白P160,然后水解成3个片段,从5‘到3’ 分别是P11,P66/51和P32,P11是蛋白水解酶,从前体裂解后获得活性,是蛋白酶抑制剂的抗病毒位点,P66/51是逆转录酶,具有逆转酶、核 糖核酸酶H、DNA多聚酶活性,P32是整合酶。env基因编码包膜糖蛋白,先编码一个88KD的蛋白,经糖基化后分子量增至160KD,即包膜糖蛋白的 前体gp160,该前体蛋白在蛋白酶作用下,裂解成gp120和gp41.P24、GP120、GP41及P55是HIV免疫学诊断的主要检测抗原。
调控基因编码辅助蛋白,调节病毒蛋白合成和复制。tat等6个基因被称为调控基因,分别表达6 种蛋白质,对病毒复制起调控作用,只有nef起负调节作用,其它均有促进病毒复制的作用,tat(transactivator)反式激活因子, rev(regulator of virion proteins)毒粒蛋白表达调节因子, nef(negative regulatory factor)负调控因子,vpr,病毒r蛋白, vpu,病毒u蛋白, vif(virion infectivity factor)病毒感染因子。HIV-1的生活周期,如图3所示,HIV的生活周期包括粘附、脱衣壳、逆转录、环化、整合、转录、翻译、核心颗粒装配及最后装配和出芽等步骤。HIV-1复制过程包括粘附与穿入、逆转录、整合、转录、翻译、装配与芽生。
粘附与穿入:HIV侵入步骤,HIV的env蛋白GP120和细胞表面CD4受体结合,结果导 致V3-loo和V1/V2 区构象改变,暴露原GP120隐藏的区域,称为桥层(bridging sheet),该区与辅助受体相互作用,通常为CCR5或CXCR4,辅助受体结合最终触发膜构象改变,并导致膜融合,脱去包膜和核衣壳,病毒核酸侵入细 胞内。
病毒复制:病毒RNA在逆转录酶催化下,形成线状的双链DNA,环化成闭合的双链DNA,后者 被转运到细胞核,整合到细胞染色体中,形成前病毒,转录的病毒mRNA翻译病毒蛋白和转录病毒RNA,翻译的病毒蛋白经蛋白酶切割,包膜蛋白在内质网糖基 化,形成GP120、GP41、P24等蛋白,病毒基因组、逆转录酶结构及调节蛋白以及包膜蛋白包装形成完整的病毒颗粒。
因为HIV-1前病毒共价地整合于宿主细胞染色体中,故在宿主基因中稳定存在,并可复制传入子代细胞DNA中。整合的前病毒可以长期结合于宿主细胞基因中,并可以长期潜伏下来,或者病毒复制,产生大量的子代病毒。
通过性途径传播,HIV 最先感染人的树突状细胞(DC),HIV和树突状细胞的DC-SIGN结合, DC-SIGN是四聚体膜蛋白,末端有植物血凝素连接区,HIV通过细胞膜DC-SIGN糖链相互作用和DC-SIGN结合,带有HIV的树突状细胞,在 淋巴结内感染表达CD4和辅助受体的单核巨噬细胞,称为顺式感染 (infection in cis),也可以通过DC将HIV提呈给邻近表达CD4和辅助受体的CD4+T细胞,则称为反式感染 (infection in trans)。
细胞嗜性和辅助受体: HIV特点是选择性与CD4分子结合,有高度的亲嗜性。除CD4+的T淋巴细胞外,已知一些其它细胞亦能表达CD4,并能复制HIV-1.这些细胞包括血 液中的单核细胞,组织的巨噬细胞,皮肤的郎罕氏细胞,中枢神经系统的小神经胶质细胞和多核巨细胞。病毒穿入细胞,不仅需要CD4受体,还需要第二受体的帮 助,通常是趋化因子受体,如CCR5、CXCR4这种受体称辅助受体,在巨噬细胞表面的辅助受体为CCR5,在CD4+T细胞表面的辅助受体为 CXCR4,CCR5△32纯合子突变,导致CCR5△32缺失,缺失宿主可不感染HIV,CCR5△32杂合子缺失,可使病程进展缓慢。根据辅助受体的 不同(CCR5、CXCR4),病毒分为R5和X4毒株,病毒新感染人体以R5株为主,复制速度慢,病毒量少,称低/慢型,感染一段时间后,病毒转化为 X4株为主,复制速度快,病毒量多,称快/高型,快/高型病毒为合胞体诱导株(SI,病毒培养产生细胞融合),低/慢性病毒为非合胞体诱导株(NSI)。
HIV动力学:血浆游离病毒半衰期30分钟,产毒的T细胞半衰期1.6天,产毒的单核细胞半衰 期15天,整合后不产毒的CD4+淋巴细胞(记忆细胞)半衰期可长达数年,HIV每代2.6d(一个毒粒释放-感染另一个细胞释放新的毒粒),因此每年 140代或更多的周期,DC细胞的半衰期15天。HIV高速复制每天产生10-12亿个新病毒颗粒,因为逆转录病毒在逆转录过程和转录RNA过程不符合细 胞校正机制,且逆转录酶缺乏3‘-5’外切核酸的校读功能,使RNA转录为DNA时经常出现错误, 在复制周期中核苷酸错误率大约为10-4/每个核苷酸,每天突变的HIV-1在1万个以上。
HIV能耐受低温而对高温敏感,煮沸可迅速灭活,室温下液体环境中HIV可存活15天,被 HIV污染的物品至少3日内有传染性,液体(即使含10%血清)中的HIV加热56℃10分钟即可灭活。干燥状态下外界蛋白质对HIV有显著保护作用,真 空冷冻干燥的血制品加热68℃72小时才能保证所含HIV被灭活,HIV对甲醛、戊二醛、乙醇、卤族化合物敏感。37℃时,以下消毒剂处理10分钟,可灭 活HIV,如常用的消毒剂如70%酒精、10%漂白粉、2%戊二醛、4%福尔马林、35%异丙醇、0.5%来苏和0.3%过氧化氢等均能灭活病毒。消毒效 果受以下因素制约:温度、消毒剂浓度、作用时间、病毒数量、病毒株别、有无其它蛋白质及杂质。对紫外线不敏感。



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