BÀI BÁO CÁO VI SINH Y HỌC VIRUS HIV pot

+ Gene rev regulator of viral expression mã hóa cho protein có chức năng điều hòa sự biểu hiện của virus bằng cách liên kết với yếu tố trả lời rev RNA nhằm cản trở sự cắt vụnRNA trong

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên

I Virus HIV và tình hình nhiễm HIV

1 Virus HIVHIV là chữ viết tắt của virus gâyAIDS bằng tiếng Anh Human-Immuno-Deficiency-Virus, có nghĩa

là virus làm suy giảm miễn dịch ởngười

2 Tình hình nhiễm HIV

a Trên thế giới

Cơ quan UNAIDS của Liên Hợp Quốc vừa công bố một bản báo cáo về tình hình lâynhiễm bệnh HIV/AIDS, nói rằng số người nhiễm HIV trên thế giới là đáng báo động khi

có hơn 38,6 triệu người đang mắc căn bệnh này

Tiến sỹ Peter Piot, Giám đốc cơ quan UNAIDS cho biết con số người nhiễm HIV trên thếgiới vẫn tiếp tục tăng lên và chưa có xu hướng giảm

Theo báo cáo này, Sahara là nơi có số người nhiễm HIV cao nhất trên thế giới với gần2/3 dân số, tiếp đến là châu Á Thái Bình Dương với 8,3 triệu người nhiễm HIV Tuynhiên, Đông Âu và Trung Á lại là khu vực có tốc độ lây nhiễm khủng khiếp nhất thế giới

Nam Phi vẫn là nước có số người nhiễm HIV cao nhất ở châu Phi với 5,5 triệu ngườimang virus HIV Trong khi đó, việc sử dụng ma túy đang là nguyên nhân dẫn tới tìnhtrạng gia tăng người nhiễm AIDS tại Nga và Ukraina

Tại châu Á, AIDS đang lan rộng tại Ấn Độ, phần lớn là do quan hệ tình dục nam nữkhông dùng các biện pháp phòng tránh lây nhiễm Campuchia và Thái Lan đã giảm tỉ lệnhiễm nhưng UNAIDS cho biết Việt Nam, Indonesia và Papua New Guinea đang lànhững nước đáng lo ngại

b Tại Việt Nam

Dịch HIV ở Việt Nam hiện tại vẫn trong giai đoạn tập trung, với tỉ lệ hiện nhiễm cao nhấtđược phát hiện trong các nhóm quần thể chính có nguy cơ cao, đó là những người tiêmchích ma túy (TCMT), phụ nữ mại dâm (PNMD) và nam tình dục đồng giới (MSM) Tỉ

lệ hiện nhiễm HIV trong dân cư nói chung, ước tính khoảng 0,53% Theo ước tính và dựbáo 2005, ước tính có khoảng 293.000 người sống với HIV trong năm 2007

Tính đến ngày 31/8/2007, số lũy tích được báo cáo là 132.628 các trường hợp nhiễmHIV, 26.828 trường hợp đã chuyển thành bệnh nhân AIDS và 15.007 ca tử vong doAIDS Tất cả 64 tỉnh, thành phố trên toàn quốc, 96% trong số tổng số 659 quận/huyện và

hơn 66% trong tổng số 10.732 xã/phường đã có báo về các trường hợp nhiễm HIV Trong

số các ca nhiễm HIV được báo cáo, 78.9% ở độ tuổi từ 20 -39 Nam giới chiếm 85,2%trong tổng số các trường hợp nhiễm HIV được phát hiện Số người trẻ nhiễm HIV ngàycàng gia tăng và sự lây truyền qua đường tình dục khác giới bắt đầu xuất hiện nhiều hơn

II Retro Virus

Retrovirus là một từ để gọi các loại virus mà vật chất di truyền của chúng là phân tửRNA.Khi chúng xâm nhập vào cơ thể thì có khả năng thực hiện quá trình phiên mãngược nhờ enzyme đặc biệt là enzyme phiên mã ngược - Reverse Transciptase.DNA sau

đó là kết hợp vào gen của vật chủ bởi một enzyme tích hợp Vi rút này sau đó sao chépnhư là một phần của DNA của tế bào chủ Retrovirus là vi rút bao bọc es thuộc về họvirus "Retroviridae" Một biến thể đặc biệt của retrovirus.Retrovirus nội sinh được tíchhợp vào bộ gen của vật chủ và di truyền qua nhiều thế hệ Đây là nhóm virus được quantâm đặc biệt do nhiều lý do khác nhau:

+) Là virus đầu tiên phát hiện thấy có khả năng gây ung thư

+) Có khả năng gây hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS), đang trở thành mốihiểm họa cho toàn nhân loại

+) Genom của virus gắn vào genom của tế bào chủ thông qua AND trung gian Lợi dụngđặc tính này có thể dung virus làm vector đưa gene bình thường vào cơ thể thay cho genebệnh Quá trình này gọi là liệu pháp gene

+) Virus retro mang gene phiên mã ngược có thể sap ARN thành AND Enzyme phiênmã ngược đang trở thành công cụ lợi hại trong kỹ thuật di truyền dung để thiết lập ngânhang cDNA, tiến hành phản ứng RT-PCR trên mẢN và xác định trình tự của axit nucleicbằng phương pháp sử dụng các dideoxinucleotide

Họ Retroviridae được chia thành 3 họ phụ là: Oncovirinae, Spumavirinae, và

Lentivirinae.

+ Oncovirinae gồm các đại diện gây khối u hoặc không gây khối u Loại gây bệnh

cho người là HTLV – 1 và HTLV – 2 gây bệnh bạch cầu tế bào T STLV là virusphân bố rộng rãi ở khỉ, gây u lympho ở linh trưởng và giống HLTV – 1 đến 90%

+ Spumavirus được phát hiện thấy ở một số loài động vật như mèo, linh trưởng

nhưng không gây bệnh Tên của virus bắt nguồn từ hiện tượng tạo bọt trong các tếbào nuôi cấy

+ Lentivirrus cũng là tên bắt nguồn từ hiện tượng gây nhiễm chậm (lent : chậm).

Chúng bao gồm các virux gây thiếu máu do nhiễm trùng ở ngựa, thiếu máu donhiễm trùng ở dê, virus gây thiếu hụt miễn dịch ở mèo và virus gây thiếu hụt miếndịch ở người Khi lai axit nuleic nhận thấy chúng tương đồng 40%.HIV-2 và SIVcòn tương đồng đến 75%

III Cấu trúc virus HIV-1

1 Cấu trúc

của virus HIV

 Gp120 là thành phần của virus gắn vào phân tử CD4 và các thành phần receptorchemokine trên tế bào T

 Gp41 giúp hợp nhất của màng tế bào chủ và màng virus

 Màng bao virus là lớp đôi lipit có được từ màng bao của tế bào chủ

 P17 và p24 là các protein capsid giúp ổn định cấu trúc virus và bảo vệ bộ gene

 Men Protease: cắt các tiền protein thành protein cấu trúc hay chức năng của virus

 Men intergrase giúp gắn chèn DNA của virus vào tế bào chủ

 Reverse transciptase: là một enzyme có các chức năng sao chéo ngược từ RNAthành DNA, DNA polymerase và ribonuclease

 Lõi của virus chứa hai phân tử RNA giống hệt nhau

2 Cấu trúc bộ gene HIV-1

HIV có bộ gene là RNA sợi dương dài khoảng 10kb, bao gồm 9 gene mã hóa cho khoảng

19 protein Bộ gene của virus được đóng khung 2 đầu bởi 2 đoạn có trình tự lặp lại LTRs

( Long Terminal Repeat Sequences) Cấu trúc di truyền của HIV-1 gồm 3 gene cấu trúcchính:

+) Gene env (envelope) mã hóa cho protein bề mặt của virus lá gp160.Sau đó.Protein náy

sẽ được enzyme protease của tế bào chủ phân cắt thành gp 120 và gp41 2 tiểu phần vùng

vỏ này có vai trò kết dính vào các tế bào đích của virus ( chủ yếu là tế bào lympho TCD4)

+) Gene gag (group-specific antigen) mã hóa cho các protein cấu trúc gồm lõi của virus,

capsid, matrix, nucleocapside

+) Gene pol (polymerase) mã hóa cho các protein là các enzyme quan trọng của virus

gồm phức hợp enzyme phiên mã ngược ( reverse transciptase + RNase H), enzymeprotease và enzyme intergrase

Hình 2: Cấu trúc bộ gene virus HIV 1

6 gene còn lại là những gene liên quan đến chức năng điều hòa quá trình nhân lên và độclực của virus, bao gồm các gene sau:

+) Gene tat( trán-activator of viral transcription) mã hóa cho protein có chức năng hoạt

hóa hoạt động phiên mã cảu virus bằng cách liên kết với yếu tố trả lời tat RNA

+) Gene rev ( regulator of viral expression) mã hóa cho protein có chức năng điều hòa sự

biểu hiện của virus bằng cách liên kết với yếu tố trả lời rev RNA nhằm cản trở sự cắt vụnRNA trong nhân tế bào chủ, sau đó chuyển các RNA của virus ra ngoài tế bào chất đểđược dịch mã

+) Gene nef (negative factor) mã hóa cho protein có chức năng thây đổi đặc tính cảu các

tế bào lympho T CD4 khiến chúng ngưng quá trình tự hủy hoặc trở nên nhạy cảm vớivirus hơn

+) Gene vif (virion infectivity factor) và vpu (viral protein unknown) mã hóa cho protein

có chức năng trong việc tăng cường sự xâm nhiễm của virus vào các tế bào lympho TCD4 và làm cho tiểu phần virion trở nên trưởng thành

+) Gene vpr (viral protein regulatory) mã hóa cho protein điều hòa của virus làm cho tế

bào đại thực bào ngưng ở chu kỳ G2 giúp cho virus dễ dàng xâm nhập hơn

IV Chu trình nhân lên của HIV

Sự xâm nhập vào tế bào và nhân lên của virus HIV

1 Sự hấp phụ lên bề mặt tế bào

Hình 3: Chu kỳ nhân lên của virus

HIV bám vào bề mặt tế bào cảm thụ nhờ sự phù hợp giữa Receptor tế bào với GP120của nĩ Trong đa số các trường hợp, các receptor này là các phân tử CD4 của lympho T

hỗ trợ hoặc một số tế bào khác như bạch cầu đơn nhân lớn, đại thực bào và 1 số tế bàodòng lympho

2 Sự xâm nhập vào tế bào:

Sau khi đã bám vào các receptor của tế bào vật chủ , phân tử gp41 của HIV cắm sâuvào màng tế bào làm cho màng của virus hồ vào màng tế bào rồi “bơm” gen của virusvào trong tế bào Nhờ đĩ genom của HIV chui vào bên trong của tế bào Vì vậy giai đoạnnày còn gọi là ‘cắm neo và hồ màng’

3 Sự nhân lên trong tế bào:

Sao mã sớm: nhờ enzym RT, ADN bổ sung của HIV đã được tạo thành (đã được tạothành) từ khuơn mẫu ARN của nĩ Lúc đầu là sản phẩm lai ARN_ADN, sau đĩ nhờEnzym ARN_ase tách ARN khỏi ADN và sợi ADN bổ sung mới được tổng hợp, tạothành phân tử ADN chuỗi kép

Tích hợp:Sau khi tổng hợp ADN kép tạo thành dạng vòng khép kín và chui vào nhân

tế bào chủ Sau đĩ nĩ tích hợp vào ADN nhờ integrase

Nhờ tích hợp, HIV đã tránh được sự bảo vệ cơ thể, tác dụng của thuốc và gây bệnhchậm

Sau khi tích hợp, AND của HIV cĩ tồn tại ở một trong 2 trạng thái:

Chu kỳ nhân lên của virút Hạt HIV

Gắn lên tế bào đích

Tế bào nhiễm

Hạt virú mới

CD4

Sao chép ngược

ARN HIV

Sao chép ADN từ ARN của virút

Intégrase

Protein virút Protéase

Weiss, R Nature, 2001

Chu kỳ nhân lên của virút

Hạt HIV

Gắn lên tế bào đích

Tế bào nhiễm

Hạt virú mới

CD4

Sao chép ngược

ARN HIV

Sao chép ADN từ

ARN của virút

Intégrase

Protein virút Protéase

- Không hoạt động và nằm im như tiền virus Trạng thái tiềm tàng này có thể trởthành hoạt động như những virus độc lực dưới các tác động của môi trường.

- ADN bổ sung của HIV được sao chép thành hạt virion mới Đây là trạng thái nhânlên của HIV với các bước tiếp theo như sau:

a Sao mã muộn: ADN bổ sung của HIV được sao mã thành ARN genom và ARNthoâng tin cho nó (mARN)

b Dịch mã: Nhờ mARN được tạo thành ở giai đoạn trên, các prrotein cần của HIVđược tổng hợp

c Lắp ráp các hạt virion mới: Từ các thành phần đã được tổng hợp, các hạt HIV mớiđược lắp ráp ở bào tương tế bào

d.Giải phóng các hạt HIV mới: Từ các vị trí lắp ráp các hạt HIV gần màng nguyênsinh chất, các màng này nảy chồi và các hạt HIV được giải phóng Chúng tiếp tục gâynhiễm cho tế bào mới, còn tế bào đã giúp chúng nhân lên thì bị diệt

HIV có ái tính chủ yếu với tế bào Lympho TCD4 Ngoài ra còn có thể xâm nhập vàonhiều loại tế nào khác như : lympho bào B, đại thực bào, tế bào nguồn, tế bào hình sao, tếvào xơ non HIV gây huỷ diệt các tế bào TCD4 gây ra suy giảm miễn địch bao gồm cảmiễn dịch tế bào và miễn dịch dịch thể

Diễn tiến bệnh trong nhiễm HIV

Cùng với sự nhân lên của tế bào vi rus là sự phá hủy các tế bào lympho T CD4 của bệnh nhân nhiễm HIV Trong giai đoạn đầu của nhiễm, HIV nhân lên một cách nhanh chóng

và phá hủy các tế bào lympho T CD4 Cũng trong giai đoạn này người nhiễm HIV xuất hiện các triệu chứng không điển hình như sốt nhẹ, viêm họng, tiêu chảy… sau đó cơ thể người bệnh hình thành các đáp ứng miễn dịch và giúp ngăn chặn sự nhân lên của vius trong thời gian tương đối ngắn từ 1-2 tháng Trong giai đoạn này có sự phục hồi nhẹ tế bào lympho T CD4 ở bệnh nhân và sự suy giảm nồng độ vi rus tự do trong máu Người nhiễm sẽ tiếp tục đi vào giai đoạn nhiễm mãn tính không triệu chứng trong khoảng 3-7 năm, trong giai đoạn này số lượng tế bào lympho T CD4 (chỉ số CD4) sẽ giảm dần hệ miễn dịch mất kiểm soát với sự nhân lên của vi rus và khả năng chống nhiễm của hệ miễn dịch cũng suy giảm theo Đến giai đoạn cuối bệnh nhân nhiễm HIV có số lượng tế bào lympho T CD4 rất thấp và hầu như không có khả năng chống chọi với các bệnh nhiễm thông thường, cơ thể xuất hiện các bệnh nhiễm trùng cơ hội như: Nấm, CMV, zonna…và chính các bệnh nhiễm trùng cơ hội này là nguyên nhân gây tử vong cho người bệnh

Dựa trên chỉ số CD4 và tình trạng lâm sàng của người nhiễm trung tâm kiểm soát và phòng ngừa dịch bệnh Hoa Kỳ đưa ra bảng phân loại giai đoạn nhiễm ở người lớn và thanh niên như sau

Đáp ứng miễn dịch trong nhiễm HIV

Quá trình xâm nhiễm của HIV có thể xảy ra tại niêm mạc hoặc qua các mạch máu Tại đây HIV có thể bị ngăn chặn bởi hệ thống miễn dịch bẩm sinh của cơ thể vật chủ thông qua kháng thể IgA xuất hiện ở niêm mạc, hoặc các dòng tế bào NK, lympho T CD8 đặc hiệu xuất hiện rất sớm nhiễm giúp tiêu diệt các tế bào bị vi rus xâm nhập trước khi HIV nhân lên và lan truyền trong cơ thể Các cơ chế trên đều có thể giúp cho một đối tượng

có nguy cơ phơi nhiễm HIV cao đề kháng tự nhiên với nhiễm HIV Khi nhiễm vào cơ thểHIV có xu hướng nhiễm vào các monocyte hoặc các đại thực bào thông qua thụ quan CD4 và đồng thụ quan CCR5, đây là dòng vi rus hướng monocyte HIV tiếp cận các tế bào mục tiêu là các đại thực bào, tế bào mono vốn tập trung nhiều tại các vùng niêm mạc trên cơ thể Tiếp sau đó chúng được nhân lên, biến đổi và nhiễm vào các tế bào lympho TCD4 thông qua thu quan CD4 và đồng thụ quan CCR5/CXCR4 , là những tế bào lưu hành phổ thông trog máu ngoại vi và mô bạch huyết khi nhiễm vào tế bào lympho T CD4, HIV nhân lên một cách mạnh mẽ và phá hủy các tế bào lympho T CD4 Bên cạnh

đó chúng cũng có thể tồn tại một cách tiểm ẩn trong tế bào lympho T CD4 dưới dạng provirus

Ban đầu hệ thống miễm dịch bẩm sinh của cơ thể như các tế bào NK, cytokise sẽ cố gắng ngăn cản vi rus Sau đó hệ thống miễn dịch thu được hoạt hóa đầu tiên gồm các tế bào T gây độc, và tiếp theo là các kháng thể đặc hiệu với HIV có vai trò nhất định trong việc tiêu diệt các tế bào nhiễm cũng như ngăn chặn sự nhân lên của vi rus Trong máu ngoại vi nồng độ vi rus tự do được giảm đáng kể tuy nhiên vi rus vẫn tồn tại và nhân lên trong hạch bạch huyết tại đây số lượng tế bào chứa vi rus dưới dạng provirus cao gấp 5-

10 lần và khả năng nhân lên của vi rus trong hạch bạch huyết cũng cao gấp 10-100 lần trong máu ngoại vi HIV có thể tồn tại tiềm ẩn trong máu ngoại vi và trong hạch bạch huyết Ở dạng tiểm ẩn hệ miễn dịch của cơ thể rất khó phát hiện và tiêu diệt được HIV, ngay cả thuốc điều trị cũng không thể tác động vào các provirus Đây cũng là nguyên nhân vius này tồn tại một cách dai dảng trong tế bào chủ

Thêm vào đó HIV biến đổi rất nhanh và có những cơ chế để tránh né sự kiểm soát của hệ miễn dịch Do sự sai sót của enzym RT, các chủng vius đột biến xuất hiệm với tần suất khá cao Do vậy các tế bào CTL hoặc các kháng thể đặc hiệu với các kháng nguyên chuyên biệt của vi rus sẽ bị mất tác dụng Bên cạch đó HIV còn làm giảm biểu hiện HLA-A và HLA-B có vai trò quan trong việc trình diện các kháng nguyên nội bào giảm

hiệu quả của đáp ứng miễn dịch qua trung gian tế bào của các CTL đặc hiệu Trong các trường hợp người nhiễm có diễn tiến chậm thông thường là do duy trì được các hoạt tính của CTL giúp ngăn chặn sự lây lan của vi rus trong cơ thể và sự phá hủy các tế bào lympho T CD4.

HIV cũng có thể gia tăng biểu hiện HLA-E và HLA-G tạo tín hiệu ức chế với tế bào NK nhằm tránh sự li giải của các tế bào này đối với các tế bào nhiễm vi rus

Với khả năng nhân bản mạnh cùng với sự biến đổi nhanh và các cơ chế né tránh sự đáp ứng miễn dịch, HIV là một thách thức to lớn cho việc loại trừ toàn bộ vi rus mày ra khỏi

cơ thể bị nhiễm

V Dịch tễ học HIV

1 Các con đường lây nhiễm HIV

HIV có ở trong máu, tinh dịch/tinh trùng, dịch âm đạo và sữa mẹ Bởi vậy, nó chỉ có thểlây truyền từ người này sang người khác khi một trong bốn loại dịch tiết trên của mộtngười nhiễm HIV đi vào được bên trong cơ thể của một người chưa bị nhiễm HIV lâynhiễm chủ yếu qua 3 con đường: đường máu, quan hệ tình dục, mẹ sang con

Qua đường máu:

 Do truyền máu đã nhiễm HIV, chưa XN;

 Dùng chung bơm, kim tiêm và các dụng cụ tiêm chích chưa được tiệt trùng đúngcách;

 Để máu của người nhiễm HIV tiếp xúc trực tiếp với da hoặc niêm mạc của mình

và tại điểm tiếp xúc có vết thương hở hoặc vết xây xước

Do HIV có nhiều trong máu toàn phần cũng như trong các thành phần của máu như hồngcầu, bạch cầu, tiểu cầu, huyết tương, các yếu tố đông máu Do đó về nguyên tắc mọi sựtiếp xúc trực tiếp của da, niêm mạc với máu của người mà ta chưa biết chắc chắn là chưanhiễm HIV đều có thể có nguy cơ bị lây nhiễm HIV Cụ thể, HIV có thể lây truyền từngười này sang người khác qua các dụng cụ xuyên chích qua da như dùng chung bơmkim tiêm nhất là với người tiêm chích ma túy, dùng chung các loại kim xăm trổ, kim