【病原学】
一、人类嗜T淋巴细胞病毒I型感染
应用免疫学和分子杂交等方法研究结果表明,HTLV-1型与已知的动物逆转录病毒不同,证明是新分离的人类致瘤性RNA病毒。
1.HTLV-1病毒的逆转录酶
HTLV-1型病毒含有pol基因编码的逆转录酶(RT),其Mr为95×10^3,比一般哺乳类动物逆转录病毒的RT为大。HTLV-1型的RT活性需要二价阳离子参加,Mg2+的激活作用大于Mn2+。免疫方法研究表明将猴、牛、猫和小鼠等白血病病毒的RT注射羊、大鼠获得抗体.后者能中和相应病毒的RT活性。这些抗血清之间有免疫交叉反应。但是从HTLV-1型病毒提纯RT制备的抗血清,对其他动物的逆转录酶没有交叉作用。反之,动物的肿瘤病毒,包括猴肉瘤病毒、长臂猿白血病病毒和狒狒内振性病毒等RT抗血清,也不能抑制HTLV一1型病毒RT的活性。研究结果提示,HTLV-1型病毒与动物逆转录病毒的RT之间在免疫上是完全不同的。
2.HTLV-I型病毒核心蛋白 HTLV-1型病毒gag基因编码产物包括p19、p24和p15,而p24是1型病毒的核心蛋白。应用免疫学方法证明,HTLV的抗血清可与HTLV-125I-p24发生沉淀,但选种抗血清对SiSV、GaLV、MuLV、FeLv、MPMV、MMTV等动物逆转录病毒的核心蛋白(p24一p30)不发生作用。而动物p24一p30的抗血清.也不与HTLV-125I—p24发生沉淀反应。结果表明彼此之间没有交叉反应。但是根椐p24核心蛋白N端氨基酸序列分析发现,HTLV-1型与牛白血病病毒(BLV)核心蛋白的氢基酸序列有一定的同源性。
3.HTLV-1型病毒的核酸序列 应用分子杂交技术对HTLV-1型和动物的逆转录病毒的核苷酸进行研究,实验结果是:HTLV-3H-cDNA与其同源的70SRNA的杂交瘤为90%,而与其动物逆转录病毒的RNA杂交率仅为3%一10%。反之,应用SISV、MPMV、BLV、MMTV和BaEV等动物病毒的3H-cDNA,与从产生HTLV-1型病毒的HUTl02细胞提取的DNA或胞质RNA的杂交率仅为7%一12%,而这些动物病毒的RNA彼此间的杂交率都大于60%:上述研究结果表明。HTLV-1型病毒的核苷酸序列与其他动物病毒的核苷酸是不同的,彼此之间没有同源性。
4.HTLV-1型病毒不是内源性病毒 对带有内源性病毒基因的各种哺乳类动物组织或细胞的DNA研究表明,HTLV3H-cDNA除与产生该病毒的HUTl02细胞DNA有45%杂交外,与其他动物组织或细胞DNA仅有2%一12%的杂交作用。与正常人的器官(肝、脾、肾、脑)和人卵巢瘤的RNA和DNA也无明显作用(5%~10%)。上述结果提示,HTLV—I型病毒核苷酸与内源性病毒无同源性关系,在人类正常细胞DNA中不是普遍存在的,也不是通过生殖细胞垂直传播的病毒,而很可能是以某种感染形式进人人体而作用于T淋巴细胞。
二、人类嗜T淋巴细胞病毒Ⅱ型感染
1982年,首次从一株米源于一位毛细胞白血病患者的细胞中发现人类嗜T淋巴细胞病毒Ⅱ型m.这株细胞来自于毛细胞白血病患者的脾脏,因此推测HTLV-Ⅱ的感染与毛细胞白血病有一定的关系。
在体外,HTLV-Ⅱ转化的T细胞与HTLV-I转化的相似.转化的细胞均有被激插的成熟T细胞的一些特征。如CD3+、CD4+;并能分泌一砦细胞因子。细胞表面能表达1L_2受体。HTLV-Ⅱ能感染B细胞。
HTLV-Ⅱ的分子结构特性与HTLV—I相似,它的基因数目、排列方式及其在病毒复制中所起的作用基本相同,而者均含有两个主要的调控基田tax和rex,HTLV-Ⅱ的两个调控基因tax和rex产物的主要作用是使病毒基因的表达水甲增高,但两者的作用方式不同,HTLV-Ⅱ的tax基因产物作用于转录水平,在细胞内增加病毒RNA的量;而rex基因产物是在转录后起作用。
HTLV-Ⅱ在体外的转化机制还不十分清楚。tax和rex可调节病毒基因的表达,同时也可干扰调节细胞基因的表达。而导致感染T细胞的永生化。HTLV-Ⅱ的tax蛋白与HTLV一的tax蛋白一样,能激活与T细胞转化有关的缅胞基因,包括IL-2受体和GM—CSF店动子,这两种基因的产物与维持T细胞的繁殖有很大的关系。IL-2和 IL_2受体参与自分泌性T细胞繁殖;GM—CSF首先激活巨噬细胞,被激活的巨噬细胞释放细胞因子IL-2,供T细胞繁殖。
到目前为止,HTLV-Ⅱ仍然是一种不常见的病毒。对其来源、流行性及有关临床疾病缺乏足够的认识。但是随着分子病毒学的进展,对该病毒的了解将会深入。
【流行病学】
血清流行病学调查表明.不仅在日本、美国的某些地区有HTLV-I型病毒流行,加勒比地区也是争人注意的区域。应用免疫方法检测结果发现.ATL患者血清中抗HTLV-I型病毒抗体呈阳性反应,但各地区有所不同。如在日本其阳性率为87%,加勒比地区则为100%。而正常人群或非T细胞白血病患者血清常呈明性(<1%~2%)。日本西南部ATL流行区健康正常人的血清HTLV-I型病毒抗体阳性率为12%(也可达15%一16%)。非流行区只有2%(甚至为0)。此外.还发现T细胞肿瘤患者健康家属的血清中也有较高的抗HTLV-I型病毒抗体,其检出率在美国为14%,加勒比地区则为20%,在日本则高达48%,而一般无关健康者的血清阳性率仅为2%一4%,表明家属间生活上的密切接触存在横向传播HTLV—L型病毒的可能性。在我国,曾有报道在10 013份血清调查结果发现有8例HTLV-I型病毒抗体阳性。1989年在福建沿海地区调查518人(包括白血病患者210例),结果发现2例ATL患者和5倒血清中HTLV-I抗体阳性,其中l例ATL患者的妻子和儿子血清抗体也为阳性。因此认为福建某些区域存在HTLV-I型病毒的小流行区。但是调查人数较少,尚需进一步研究。
近年来由于新技术的应用,对ATL患者的瘤细胞和体外培养的细胞DNA进行分析和分子流行病学的研究,其结果有:①从ATL患者采集的白血病细胞含有1个或几个HTLV-1型前病毒拷贝。②检测到的前病毒大多数是完整的,少数前病毒DNA样品只含有包膜基因和长末端重复序列。③从不成熟的T细胞、B细胞和粒细胞白血病取来的样品中,皆检测不到HTLV一1型病毒的序列。④以分子杂交研究和血清抗体检测的结果比较,两者极为一致。少数ATL患者血清学检测虽为阳性。但是HTLV一1型前病毒序列检测仍为阳性。⑤自不同的ATL患者获得的HTLV-I型前病毒的整合部位不同。⑥从HTLV-l型病毒阳性肿瘤建立的体外细胞株中,酊病毒DNA的整合与原发性肿瘤细胞中DNA状态有所不同,如前病毒的拷贝数日较多,前病毒有更多的缺失,而且前病毒DNA在染色体的位置上可以变化等。
HTLV-1型病毒的传播途径尚未完全阐明.可能存在多种传播方式,包括通过精液中的淋巴细胞、输血、昆虫的叮咬和使用污染HTLV-I病毒的注射针头.以及通过母乳传染婴儿等。调查表明,与ATL患者密切接触是传播的必要条件。在家庭内可由男性传播给女性和女性传递给子代。
【发病机制】
1.HTLV-I型病毒的体外感染和转化作用
在体外,HTLV-I型病毒可感染人类外周血液中淋巴细胞,在加IL-2的条件下能持续生长。实验证明HTLV-I型病毒还能在体外感染猴、兔、猫和大鼠的T淋巴细胞并使其转化。Miyoshi等将HTLV-1病毒阳性的ATL白血病细胞,经射线照射或丝裂霉素处理后与人类脐血和骨髓中的正常T细胞共同培养3—6周后,后者能成为不依籁IL_2的持久性生长的细胞。这种持久性生长细胞形态类似ATL的白血病细胞.核早扭曲状分叶.并有多核巨细胞的形成,表达T细胞的表面标志,有绵羊红细胞受体和T细胞特异的单克隆抗体反应性,但没有免疫球蛋白受体和EB病毒受体。表明被HTLV-I型病毒感染和转化的脐血T细胞是CD4+T细胞。但是被转化的骨髓中T细胞的表犁,既可以是CD4+细胞,也可是CD8+细胞,或两者都不是。
HTLV-I型病毒感染细胞发生转化后,还可产生其他的生物学效应。
2.HTLV—l型病毒基因结构和其致白血病机制HTLV—l型病毒基因组由9032个核苷酸组成。基因组内所携带的基因和其排列与一般的动物逆转录病毒基因组基本相似,但也有区别。l型病毒基因组内与病毒复制有关的gag、pal和env基因是完整的,所以属于无缺陷性病毒,也投有发现目前已知癌基因的同源序列。但在HTLV-I型病毒基因组env3’末端的LTR之间有一段由一千五百多个核苷酸组成的区域,当时由于其功能不明而称之为x区。后来在该区内发现两个新的基因,分别称为tax和rex。HTLV-1型病毒的gag基因编码先产生多蛋白的前体(polyprotein peecusor).而后分割成为p19、p24和p15,相应组成了病毒的基质(matrix,MA)、衣壳(c即、sid,CA)和核蛋白壳(nucleocapsid.NE)的蛋白成分。HTLV-1型和HTLV-2型病毒之间的p24的氨基酸序列的同源性为83%,而两者p19之间则为56%。
HTLV-1型病毒基因组x区内的tax基因和rex基因对病毒的复制和功能均足很重要的。HTLV一1和HTLV-2型病毒的tax基因.两者皆位于HTLV病毒感染的细胞核内。tax编码蛋白是反式激活蛋白。与动物的病毒白血病不同.人类ATL的形成并不一定需要HTLV-1型病毒的复制,这是因为tax基因编码的p40能作为一种反式激活转录因子来活化远隔的细胞基因,且无特殊整合位点。HTLV-1型病毒的rex基因编码蛋白为p27和P26,而HTLV-2型病毒则为p26和p24,均为磷酸化蛋白,分布在感染细胞的核内,调控HTLV病毒基因的表达,与HTLV病毒复制有关。rex蛋白并不直接调节RNA转录,而主要是在转录水平调节病毒基因的表达。此外,HTLV病毒基因组还由一个非翻译区,位于env基因之末尾和tax/rex基因的开始部分之间,约由600个核苷酸所组成,其功能尚不清楚。
在HTLV-1型病毒基因组的5’和3’端也均有长末端重复序列,后者的长度为754个碱基对分别为u3、R和u5等3个小的区域.其所古的核苷酸相应为:353、221和[80。近年来重视对U3区的研究,结果表明在U3区内有转录启动子和增强于序列,与病毒基因组复制、转录和蛋白的形成有关,研究表明,LTR中的U3区可决定白血病细胞类型的特异性。
关于HTLV-1型病毒的致白血病的机制尚未完全阐明.近年来提出病毒基因产物的反式调节作用。大多数病毒基因组至少含有2个调节部位.即启动子和增强子。前者协助准确决定DNA转录的起始部位,而后者则控制启动子的转录速率。许多病毒及细胞可受到反式调节作用,即~种基因编码产物(蛋白因子)能识别一个DNA分子链上的某个基因,并使之开放和表达。以这种方式调节基因表进的基因产物称为反式因子,而tax一即为产生这种调节的基因,P40则为反式作用因子。p40可与LTR作用后使后者活化,它不仅能激活HTLV-1型前病毒DNA的转录而增加病毒的增殖,且可启动细胞DNA链上的干细胞基因.诱导细胞产生IL-2和IL-2受体作为细胞的自分泌因子,可刺激感染的CD4+T细胞不断的增生和分裂,进丽达到不可控制的程度而发生白血病。