HIV感染とAIDS - 原因と病態

HIV感染の原因物質

HIVには構造と抗原特性が異なる2つの血清型、HIV-1とHIV-2が知られています。ウクライナでは、HIV-1（本疾患の主な病原体）が疫学的に重要です。

HIVの分類

ヒト免疫不全ウイルスは、ウイルス界、レトロウイルス科、レンチウイルス亜科に属します。

ヒト免疫不全ウイルスの主な特性

HIVウイルス粒子の構造

電子顕微鏡によると、ウイルスは丸い形と複雑な構造をしており、ウイルス粒子の直径は100～120nmです。

HIV-1およびHIV-2タンパク質群

タンパク質グループ	HIV-1	HIV-2
エンベロープタンパク質（env）	GP160、GP120、GP41	Gр140、gр105、gр36
コアタンパク質（gag）	17ページ、24ページ、55ページ	16ページ、25ページ、56ページ
ウイルス酵素（pol）	P31、p51、p66	R68

タンパク質の分子量はキロダルトン (kDa) で測定されます: gp - 糖タンパク質; p - タンパク質。

ウイルス粒子の中心には、2本のRNA鎖、内部タンパク質p7とp9、そして酵素（逆転写酵素（リバーターゼ）、プロテアーゼ、RNase、インテグラーゼ（エンドヌクレアーゼ））からなるウイルスゲノムが含まれています。ゲノムは内部タンパク質膜に囲まれています。HIV-1の内部膜は、タンパク質p17、p24、p55で構成されています。HIV-2の内部膜は、タンパク質p16、p25、p56で構成されています。HIV-1の外側の脂質膜は、膜貫通タンパク質gp160と、免疫原性の高いタンパク質gp120からなる糖タンパク質gp160によって貫通されています。膜タンパク質gp41とgp120は非共有結合で結合しており、ウイルス粒子の表面に突起を形成し、HIVがヒト標的細胞の受容体に付着することを確実にします。

抗原構造

ウイルスのゲノムは9つの遺伝子（構造遺伝子3つと制御遺伝子6つ）から構成されています。ゲノムは抗原ドリフトにより可変構造となっています。ウイルスには多くの血清学的変異体（例：A、B、C、D、E、F、G、H）が存在します。

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環境中のウイルスの持続

自然状態では、HIV（乾燥状態）は数時間活性を保ちますが、血液や射精液などの大量のウイルス粒子を含む体液内では数日間活性を保ちます。

凍結した血清では、ウイルスの活性は数年にわたって判定されます。

56℃で30分間加熱すると、ウイルスの感染力価は100分の1に減少します。より高温（70～80℃）では、ウイルスは10分後に死滅します。ウイルス粒子を70%エチルアルコール溶液で1分間処理すると不活化されます。0.5%次亜塩素酸ナトリウム、1%グルタルアルデヒド、6%過酸化水素、5%リゾール、エーテル、またはアセトンに曝露した場合も、ウイルス粒子の死滅が確認されています。

HIV は紫外線や電離放射線に対して比較的鈍感です。

HIV感染の病因

分化抗原CD4+（CD - 細胞分化抗原の略）と非特異的（CD4+の存在に依存しない）成分は、HIVの受容体です。CD4+は分子量55,000 kDaの糖タンパク質です。その構造は免疫グロブリンの特定の部分と類似しています。ウイルスタンパク質gpl20も同様の構造を有しており、これがウイルス粒子の細胞内への侵入能力を決定します。

CD4+ 受容体は免疫担当細胞の膜上に位置し、抗原（HLA タンパク質 - 主要組織適合抗原複合体クラス II と共に）を認識する機能を果たします。

ヒト免疫不全ウイルスの影響を受ける細胞の種類

細胞の種類	組織と臓器
Tリンパ球、マクロファージ	血
ランゲルハンス細胞	レザー
濾胞樹状細胞	リンパ節
肺胞マクロファージ	肺
上皮細胞	大腸、腎臓
子宮頸部細胞	頸部
オリゴデンドログリア細胞	脳

HIVエンベロープは、クラスIおよびIIのヒト組織適合性複合体タンパク質を含んでいるため、ウイルスが体内に侵入しても拒絶反応は起こりません。標的細胞表面へのウイルス粒子の固定は、糖タンパク質gp120の関与によって起こります。糖タンパク質gp41は、ウイルスエンベロープと標的細胞膜の融合を確実にします。ウイルスの二本鎖RNAが細胞に侵入し、逆転写酵素の助けを借りて一本鎖のプロウイルスDNAが合成されます。その後、二本鎖DNAが形成され、インテグラーゼの助けを借りて細胞DNAに組み込まれます。ウイルスDNAは、新しいウイルス粒子を組み立てるRNA合成のマトリックスとして機能します。

HIV 複製中に遺伝的エラーが発生することが多く、その結果、ウイルスの異なるサブタイプが形成されます。

HIVはCD4+細胞に侵入すると複製を開始します。CD4+細胞の活性が高いほど、ウイルスの増殖は活発になります。そのため、CD4+細胞を活性化する調節因子がウイルスの複製を促進します。そのような調節因子には、TNF、コロニー刺激因子（コロニー刺激因子）、IL-6などがあります。

インターフェロンと形質転換成長因子は、ウイルスの複製を阻害する調節因子です。研究により、TNF-αは慢性感染したT細胞とマクロファージにおいてHIV-1プロウイルスDNAの転写を活性化することが示されています。TNF-αを産生する単球は、HIV感染細胞によるTNF-αの発現を誘導するだけでなく、潜伏状態のプロウイルスの活性化も促進します。顆粒球とマクロファージにおいて、TNF-α、IL-6、コロニー刺激因子の同時活性が記録されています。

HIV感染の免疫病理学的徴候は、免疫系のTリンクおよびBリンクの欠損、すなわち補体成分および食細胞の欠乏、非特異的防御因子の機能低下です。Bリンパ球のポリクローナル活性化は、一方では高ガンマグロブリン血症を引き起こし、他方では細胞のウイルス中和抗体産生能力の低下をもたらします。CIC（慢性炎症性腸疾患）の数が増加し、リンパ球に対する抗体の形成が促進されます。これにより、CD4+ Tリンパ球の数がさらに減少します。自己免疫プロセスの発達が認められます。HIV感染における免疫系の機能不全は全身性です。

CD4陽性リンパ球の減少に加え、CD8陽性リンパ球、NK細胞（ナチュラルキラー）、および好中球の機能不全が、病気の経過中に進行します。免疫状態の低下に伴い、様々な感染症、アレルギー性疾患、自己免疫性疾患、リンパ増殖性疾患、そして免疫複合体疾患に特徴的な症候群が発症します（これらの因子がHIV感染症の臨床像を決定づけます）。

病気の初期段階では、体内でウイルス中和抗体が産生され、自由に循環するウイルスの活動を抑制します。しかし、この抗体は細胞内にいるウイルス（プロウイルス）には作用しません。時間の経過とともに（通常5～6年後）、免疫システムの防御能力が枯渇し、結果としてウイルスが血液中に蓄積します。