HIV病毒是如何攻击宿主的?
不同病毒有着不同数量和类型的遗传物质,而遗传物质的类型决定了病毒如何在宿主细胞里进行自我复制。由于HIV病毒是一种逆转录病毒,由单链RNA组成,因而它的复制过程比DNA病毒复杂得多,步骤也更多,产生错误(即变异或突变)的机会自然也多得多。加之RNA逆转录病毒与DNA病毒不同,一般自身缺乏纠错功能,因此RNA逆转录病毒变异很多很快,这就意味着它的进化速度很快。其中有些错误(即变异或突变)可能使复制的新病毒毒性减弱,而另一些错误(即变异或突变)则可能使复制的新病毒毒性增强。这些不确定性,使逆转录病毒相比起来更难对付;如此多的变异(或突变)和如此快的进化速度,使针对它们的药物和疫苗研究难上加难,甚至于根本不可能成功。
有些病毒在攻击宿主细胞时,有很强的选择性;另外一些病毒的选择性则不太强。如同玩拼图游戏一样,病毒要选择宿主细胞的合适部位进行攻击,才能让自己“拼接”到宿主细胞上去。病毒外壳的蛋白质必须找准宿主细胞表面的蛋白质或糖作为袭击目标,就像拿着一把钥匙到处去寻找锁孔一样。比如,HIV病毒表面的蛋白质叫作包膜糖蛋白GP120,能够粘上宿主细胞表面的蛋白质;一旦粘住之后,就像钥匙打开了锁一样,HIV病毒立即将自己的遗传物质注入宿主细胞内。
HIV病毒自身的蛋白质很有限,它得依靠宿主细胞的蛋白质替它合成新的蛋白质(包括包膜糖蛋白GP120)以及复制它的遗传物质,并且“挟天子以令诸侯”般地调控蛋白质合成与遗传物质复制的全过程;至此,宿主细胞的生理功能完全被病毒所掌控——被感染的细胞变成了新病毒制造厂。从HIV病毒粘上宿主细胞表面的蛋白质、开始释放其遗传物质,到完全掌控宿主细胞的生理功能,整个过程只需要1-2天的时间——这也就是HIV病毒的急性感染期。
HIV病毒之所以在演化意义上是很成功的病毒,主要是因为它具有下列三大特点:
1.潜伏期较长:病毒的潜伏期长短差别很大,比如前面讨论过的SARS病毒的潜伏期就很短,但疱疹病毒的潜伏期则很长;因而,人群中高达百分之九十几的人携带疱疹病毒,却很少有人被疱疹暴发所困扰。大多数人在年轻时感染上疱疹病毒,最初可能会有极其轻微的流感症状,其后大半生甚至于终身都与疱疹病毒“和平共处”、相安无事;极少数人步入老年期之后,身上会出现疱疹——一种十分痛苦的体验。同样,最初感染上HIV病毒时,受感染者也没有什么明显的症状,1-2天之后便进入很长的潜伏期;HIV病毒钻进“敌人”(宿主)的“心脏”,长期潜伏,不容易被发现,默默地造成和积累对宿主的伤害,而不是大张旗鼓地“歼敌于一役”。因此,HIV病毒不动声色地感染人类长达半个世纪,几乎无人知道它的存在。但从20世纪80年代初被人们发现到如今,不到40年期间内,全球已有7000多万人被它感染,累积3000多万人死于艾滋病相关疾病。
2.攻击对象精准:HIV病毒的成功在于它采取了“一剑封喉”的策略,攻击对象是宿主免疫系统的CD4 T-cell(白血球淋巴细胞)。白血球淋巴细胞在免疫系统中起着至关重要的作用,它如同篮球场上的控球后卫一样,是一支球队的“灵魂”。虽然在一般情况下HIV病毒仅仅感染百分之几的淋巴细胞,但在显微镜下观察,似乎所有的免疫细胞都失去了战斗力。这就像出色的控球后卫受伤或被罚出场之后,一支球队的战斗力立马显著下降一样。
3.变异极快:由于逆转录病毒的变异性极高,HIV病毒不断地改变病毒粒子表面蛋白质的氨基酸顺序,就像川剧中的“变脸”把戏一样,使宿主免疫系统难以辨认它们,因而也无法清除它们。这就是为什么绝大多数艾滋病患者终身无法完全摆脱HIV病毒,什么治疗也没有用。只要被感染上了,它就跟你“终身为伴,不离不弃”——这正是HIV病毒的可怕之处。
HIV病毒这种狡猾的、机会主义式的感染方式,长期削弱和摧毁宿主的免疫系统,最后将感染者推向最后的艾滋病发病期。迄今为止,由于HIV病毒在宿主体内复制蔓延时,经常地发生突变、改头换面,其结构和功能不断地产生变化,以至于所有的药物都只能针对其变异前的特性,而对变异后的新病毒无法产生作用。全世界科学家们至今尚无法研制出有效的疫苗或药物,因此无法将艾滋病根除。
1996年,又是何大一领导的团队发明了一种混合疗法(antiretroviral therapy,即“抗逆转录病毒疗法”,简称为ART),并大获成功。为了对付HIV病毒的高频率突变,新疗法同时使用3-4种抗逆转录病毒药物,每一种药物在HIV病毒繁殖周期的不同节点上,分别发挥作用,有效地抑制了病毒复制,并控制住病情。
由于这种疗法类似于鸡尾酒的混合调配方式,何大一将其命名为“鸡尾酒疗法 ”。10多年来的临床验证显示,一般经过几周治疗之后,多数病人的病情出现明显好转,持久低烧和皮肤溃疡症状逐渐消失,白血球淋巴细胞趋于正常,有的患者血液中甚至不再检测出HIV病毒。比如,美国篮球巨星埃尔文·约翰逊,1991年感染HIV病毒,接受鸡尾酒疗法治疗以来,20多年过去了,他仍然能像正常人一样生活。
因此,目前鸡尾酒疗法被公认为治疗艾滋病的最有效手段,但依然还不能称之为“神药”。因为这一疗法还存在许多不足之处:
1.患者需要长年服药,不能间断;长期服用会产生抗药性。
2.药物的毒副作用会给患者带来不同程度的影响,对有些患者的副作用甚至会很严重。
3.发达国家与发展中国家的患者,在经济上能够承受这种疗法的能力也大相径庭。
4.鸡尾酒疗法无法治本,因此,它无法从源头上预防艾滋病的蔓延。人类与传染性流行病长期斗争的经验表明,对抗传染病的最有效方法是提前预防,即研发出疫苗。然而,由于HIV病毒的高频率突变,疫苗研发很难跟上它的突变步伐,至今还令科学家们束手无策。
总之,病毒与宿主之间存在着一种“相爱相杀”的协同进化关系。HIV病毒的许多特性,较好地维系了这种关系。我相信,目前的新冠病毒在演化过程中,也会逐渐地适应这种关系,步流感以及HIV等病毒后尘,与人类长期共存。毕竟病毒只是“基因寄生虫”,得依靠宿主生存,如果病毒把宿主消灭干净的话,那么“皮之不存毛将焉附”?
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