艾滋病是由人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)感染引起的获得性免疫缺陷综合征。HIV进入人体后,除攻击免疫系统外,还常常伴随有严重的神经侵袭性,常见星形细胞数目增加以及血管周围巨噬细胞浸润。临床症状覆盖了从急性脑病到AIDS痴呆综合征(也称HIV痴呆或HIV相关感知/运动综合征)等多种异常。多年的动物疾病模型研究也发现,SIV感染猴也可以引起类似的严重的脑神经症状。目前研究表明,HIV/SIV在感染早期即可穿透血脑屏障(BBB),侵入中枢神经系统(CNS)。关于其感染机制,存在几种不同的假说,其中比较公认的是：(1)病毒直接侵入机制；(2)单核-巨噬细胞侵入假说;(3)T细胞诱导假说；(4)液相入胞假说等。简单来说,即病毒以游离病毒的形式或以感染病毒的细胞为载体,藉由上皮细胞或细胞间紧密连接处进入并感染中枢神经系统。由此可见,血脑屏障的主要组成部分——脑血管内皮细胞是病毒进入神经系统的第一道屏障。那么,内皮细胞在这个过程中是否对病毒的侵入起到了阻挡作用,对病毒的阻挡是否存在选择性?本研究从以下三部分对HIV/SIV通过脑血管内皮细胞的可能机制进行了研究。第一部分：不同来源SIV单克隆毒株的分离与gp120序列比对。在SIV感染恒河猴中我们发现,一些恒河猴出现了典型的AIDS相关肠病症状,而另一些则出现了显著的中枢神经病理学变化即AIDS脑病症状。这些临床症状的差异是否与病毒序列的变异,尤其是在病毒与靶细胞的结合感染过程中起到关键的作用的Gp120蛋白变异相关。了解不同嗜性病毒准种的包膜Gp120蛋白序列之间的差异特点,将对SIV感染形成AIDS相关肠病和脑病的分子机制研究起到重大推进作用。从不同来源——肠道症状感染猴来源和神经症状感染猴来源——分离病毒单克隆毒株,比较这两种来源病毒的序列差异,发现SIV病毒在体内的变异进化具有一定的趋向性,肠道症状感染猴与神经症状感染猴来源的毒株其包膜蛋白Gp120的序列具有显著差异。两种来源毒株Gp120氨基酸序列差异集中在V1和V4区,而V4区的糖基化位点增加可能与肠道症状的形成相关。神经症状感染猴脑部分离毒株在保守区的糖基化位点变化值得注意,尤其是C1区的糖基化位点的缺失。V3区作为一个重点与毒株嗜性相关的区域,我们发现它并非是造成肠道症状和神经症状差异的主要区域。第二部分：内皮细胞(RF/6A)感染相关受体表达的鉴定。病毒感染的高峰期甚至平台期,机体外周血内都存在大量的游离病毒,这在相当长时间内为病毒感染进入内皮细胞提供了机会。很多研究都在脑部毛细血管内皮细胞内发现了HIV/SIV病毒的存在,体外实验也多次证实了HIV病毒具备感染脑血管内皮细胞的能力,SIV的变异株也可以直接感染BMECs。然而,BMECs并没有与Gp120结合的CD4分子,在缺乏CD4受体的情况下,病毒是如何感染的呢?本研究发现,RF/6A内皮细胞在分子水平和蛋白水平均无CD4的表达。其他感染相关受体CCR5、CXCR4、GPR15 (BOB)、STR33 (BONZO)、CCR2、CXCR7、 CX3CR1等在mRNA水平和蛋白水平的检测结果一致,均可检测到。也就是说在RF/6A细胞表面完全不表达CD4受体,表达少量的CCR5、CXCR4、CCR2、CX3CR等受体,BOB和BONZO蛋白的表达相对较多。相比大多数受体只能通过CD4依赖的方式介导病毒感染,使用CCR5或CXCR4时,以CD4非依赖方式感染内皮细胞应该是主要的病毒感染方式,这也和通常情况下内皮细胞的感染状况相符合。第三部分：不同来源毒株及不同感染方式对内皮细胞的感染情况比较。有研究发现,体内巨噬细胞嗜性SIV毒株能通过传代,选择一种易于从血液进入猴脑室的毒株,导致中枢神经系统疾病的发生。本研究选用不同来源和不同嗜性的SIV和SHIV病毒直接感染内皮细胞,发现这些病毒均能感染内皮细胞,但都处于较低水平,只能在分子水平检测到而不能检测到病毒蛋白的表达。由此也说明病毒对内皮细胞的感染水平较低,且不同嗜性和来源的病毒之前并没有显著差异,在感染过程中不存在内皮细胞对这些毒株的选择作用。最新研究还证实,感染细胞和正常细胞间还可以通过形成病毒突触结构在细胞间大量高效转移病毒,这种转移导致的感染比游离病毒颗粒感染高100倍。构成血脑屏障的血管内皮内皮细胞,不表达CD4分子,但高表达多种糖蛋白及蛋白聚糖,对淋巴细胞和单核巨噬细胞具有很强的粘附能力,是否有可能通过病毒突触结构进行转移病毒呢?本研究利用感染的CEMx174细胞和RF/6A细胞共培养,发现可以有效促进RF/6A细胞的感染,提高病毒的感染复制水平。但不同来源不同嗜性病毒对RF/6A细胞的感染之间依然没有差异。总的来说,我们研究发现SIV进入BBB的主要途径应该是以感染细胞为载体对脑内皮细胞的感染。血液中大量感染细胞(单核巨噬细胞和T细胞)与脑内皮细胞之间发生高效的病毒转移,使病毒进入脑实质。而游离病毒的直接感染也是病毒进入的途径,但由于其感染效率较低,不是主要途径。这种低水平感染现象可能与CD4受体的缺失有关。在缺少CD4时,其他的感染辅助受体对病毒的吸附进入介导效率较低。同时,内皮细胞对不同来源不同嗜性的病毒感染并没有统计学上的差异。脑部分离毒株序列和嗜性的单一现象,还需要更进一步的研究。