Virus HIV (gồm HIV1 và HIV2) thuộc vào họ Retroviridae, giống Lentivirus. Những virus này có dạng hình cầu, có vỏ, kích thước hạt virus 80-100nm về đường kính, genom chứa ARN chuỗi đơn. Quá trình sao chép axit nucleic của chúng (ARN) tạo ra chuỗi đôi cDNA (ADN bổ sung) qua trung gian của enzyme reverse transcriptase. Sự hình thành dạng tiền virus ở chromosom của tế bào vật chủ là một bước bắt buộc trong chu kỳ phát triển của chúng.
Tính chất virus học
Đặc điểm cấu tạo
Dưới kính hiển vi điện tử virus có dạng hình cầu, cấu tạo gồm vỏ ngoài và lõi capsit ở trong. Vỏ của virus tạo bởi 72 núm gai là các glycoprotein 120 ( gp120) của vỏ ngoài, thành phần này là receptor gắn vào receptor CD4+ của tế bào và một protein xuyên màng glycoprotein 41 (gp 41). Lõi của virus hình cầu chứa các protein cấu trúc của gen Gag, trong capsit chứa 2 phân tử ARN giống nhau, và các enzyme ADN polymerase. Cấu trúc chi tiết của virus và genom của HIV như hình sau
Hình 1. Hình ảnh minh hoạ cấu tạo virus HIV hoàn chỉnh
Genom của HIV có kích thước 9,8kb ( kilobase), gen mã hoá của các HIV có 3 đoạn lớn đó là đoạn gen gag mã hoá cho sự tổng hợp cho các protein cấu trúc của lõi của virus, gen pol mã hoá cho sự hình thành các protein enzyme của virus ( integrase, reverse transcriptase/RNase, protease) và đoạn gen env mã hoá cho sự hình thành các glycoprotein của vỏ virus (gp 120, gp 41). Nhiều đoạn gen nhỏ mã hoá cho các protein có vai trò trong quá trình nhiễm trùng và phát triển của virus trong tế bào.
Bảng 1. Các protein của HIV và chức năng của nó
|
Các protein |
Kích thước |
Chức năng |
|
Gag
Polymerase (Pol) Protease Integrase Vỏ – Tat Rev Nef Vif Vpr Vpu( chỉ có ở HIV1 ) Vpx( chỉ có ở HIV2 ) Tev |
P25 P17 P9/ P6 – P66/p51 P10 P 32 gp120 gp 41 p 14 p19 p27 p23 p18 p15 – p26
|
Protein cấu trúc capsid Protein nền Protein kết hợp với RNA/ Giúp virus đâm chồi ra ngoài tế bào enzyme sao chép ngược enzyme xử lý các protein sau dịch mã enzyme gắn cDNA virus vào genom tế bào Protein bề mặt của vỏ Protein xuyên màng của vỏ Protein hoạt hóa Điều hòa biểu hiện mRNA của virus Cần cho sự sao chép của virus Làm tăng tính nhiễm trùng của virus Giúp cho sự sao chép của virus Giúp phóng thích virus ra ngoài Giúp cho virus trong nhiễm trùng Hoạt hóa gen Tat và Rev |
Tính chất đề kháng
HIV bị bất hoạt ở nhiệt độ 56-60C trong khoảng 30phút, nó cũng bị bất hoạt với các hoá chất giết khuẩn thông thường như dung dịch natri hypochlorid 0,5%, cồn etanol 70%, và povidone – iodine, ở pH 10 bất hoạt HIV1 trong khoảng 10 phút. Trong các tổ chức nuôi cấy virus ở nhiệt độ phòng dạng HIV tự do có thể xác định đến 15 ngày, ở nhiệt độ 37C có thể đến 11 ngày.
Chu kỳ sinh học của hiv trong tế bào
Để xâm nhập vào tế bào, gp120 của HIV gắn vào các receptor của tế bào: phân tử CD4+ và receptor CCR5 để đi vào tế bào. Trong nguyên tương của tế bào ARN sợi đơn của virus được sao mã ngược để trở thành ADN chuổi đôi qua trung gian của enzyme reverse transcriptase, ADN chuổi đôi tạo thành được chuyển vào nhân tế bào và tích hợp vào nhiễm sắc thể của tế bào, gọi là tiền virus (provirus), qua trung gian của enzyme integrase. ADN tiền virus là bản nền (template) cho việc tạo ra ARN của virus mới và ARN thông tin cho sự tổng hợp protein của virus.
Sự tổ hợp và hình thành virus mới xảy ra ở màng tế bào. Ở đây ARN mới tạo thành của virus được gói trong các protein của lõi capsid. Capsid tiếp đó nhận được vỏ ngoài khi hạt virus đi qua màng tế bào bằng phương thức đẩy từ từ hạt virus ra ngoài như sự nảy mầm cây (budding).
Quá trình nhân lên của virus trong tế bào tóm tắt trong sơ đồ sau
Hình 2. sơ đồ minh hoạ chu kỳ nhân lên của HIV trong tế bào
Sự phát triển của virus ở nuôi cấy tế bào tạo ra hiệu ứng tế bào bệnh lý tùy thuộc vào các chủng phân lập, nhiều chủng tạo ra các hợp bào điển hình (syncytium formation) và gây chết tế bào, tuy nhiên một số chủng không tạo nên hình ảnh này. Tính chất tạo tế bào bệnh lý được dùng để phân loai các phân type sinh học của HIV1.
Cơ chế suy miễn dịch và dịch tể học
Cơ chế suy miễn dịch do hiv
Suy miễn dịch do nhiễm trùng HIV chủ yếu do sự giảm quần thể tế bào lymphocyte T có mang phân tử CD4 bề mặt (Tế bào CD4+), sự phá hủy làm giảm quần thể tế bào này liên hệ đến
Các tác dụng tế bào bệnh lý trực tiếp do virus và các protein của nó trên té bào CD4+ gồm: Phá hủy tế bào, Tác dụng trên tế bào gốc, Tác dụng trên sản xuất cytokine, Tác dụng trên điện tích các tế bào, Tính dễ vỡ gia tăng của các tế bào.
Sự nhiễm HIV tế bào gây nên chết tế bào có chương trình ( apoptosis ).
Phá húy tế bào do sự gắn của gp120 lên tế bào CD4+ bình thường: Hiệu ứng ADCC, Các lymphocyte T độc tế bào ( CTL).
Các tác dụng ức chế miễn dịch của các phức hợp miễn dịch và các protein của virus ( gp120, gp41,Tat.)
Tác dụng độc tế bào chống lại CD4 ( gồm các tế bào CD4+ và tế bào CD8+)
Các yếu tố ức chế của tế bào CD8+
Các tự kháng thể chống lại tế bào CD4+
Sự phá hủy tế bào CD4+ do cytokine
Dịch tễ học của nhiễm trùng hiv
Hội chứng suy giảm miễn dịch tìm thấy đầu tiên năm 1981 ở những người nghiện chích thuốc. 1983 L. Montagnier ở Pháp phân lập được virus và gọi nó là LAV (lymphadenopathy-associated virus), R. Gallo ở Hoa kỳ cùng thời gian cũng đã nuôi cấy được virus từ bệnh nhân bị suy giảm miễn dịch và phân tích về sinh học phân tử của nó và đặt tên virus này là HTLV III (Human T cell leukemia virus type III), các virus này hầu như rất giống nhau. Đến 1986 Uỷ ban quốc tế về danh pháp virus thống nhất tên gọi cho các virus này là HIV ( Human immunodeficiency virus ).
Hiện nay có khoảng 30 triệu người bị nhiễm HIV trên toàn thế giới, có 2 týp virus gây bệnh là HIV1 và HIV2. HIV1 gây bệnh gặp ở khắp nơi trên thế giới, trong khi đó HIV2 chỉ gặp ở một số nơi ở Tây phi. HIV1 được chia thành các dưới týp ( subtype) từ A – J và dưới týp O và HIV2 thành dưới týp từ A – G. Nhiễm trùng HIV ở một nước hoặc một vùng địa lý thường do một vài dưới týp nổi bật.
Đường truyền bệnh của HIV1 và HIV2 hoàn toàn giống nhau
Truyền qua tiếp xúc sinh dục
Đường sinh dục là một trong các đường chính mà virus HIV truyền từ bệnh nhân bị nhiễm HIV qua người lành, những tế bào bị nhiễm virus và virus tự do ở trong dịch âm đạo và trong tinh dịch đều có khả năng truyền bệnh. Khả năng truyền phụ thuộc vào nhiều yếu tố gồm số lần tiếp xúc sinh dục với người bị nhiễm, sự có mặt của các bệnh nhiễm trùng sinh dục như giang mai, lậu, nhiễm trùng herpes, các viêm nhiễm và xây xát ở đường sinh dục…..các yếu tố này làm tăng sự lây nhiễm HIV
Truyền qua máu
Virus truyền qua máu có thể ở dạng tự do, ở trong tế bào lymphocyte, hoặc trong đại thực bào. Đường lây truyền này thường gặp do truyền máu, hoặc các sản phẩm của máu có virus, do tiêm chích, nhổ răng, hoặc các tai biến nghề nghiệp do các vật sắc nhọn như dao, kim tiêm, ống nghiệm có dính máu người bệnh. Các tổn thương nông trên da có thể là đường vào của virus khi tiếp xúc với máu bị nhiễm HIV.
Truyền từ mẹ cho co
HIV có thể truyền từ mẹ sang con trong thời kỳ mang thai, trong khi sinh và sau khi sinh. HIV thường truyền qua con trong giai đoạn sau của thai kỳ. Tuy nhiên, truyền qua thai nhi sớm khoảng 8 tuần sau khi có thai cũng được khảo sát.
Chẩn đoán phòng thí nghiệm
Các thử nghiệm dùng để chẩn đoán HIV về mặt nguyên lý không khác với chẩn đoán các virus khác: Tìm virus hoặc kháng nguyên của chúng, sau đó tìm kháng thể với virus, axit nucleic của virus cũng có thể được xác định ở các phòng thí nghiệm cao cấp. Chẩn đoán phòng thí nghiệm virus HIV không phải là các xét nghiệm khẩn cấp.
Kháng thể với các thành phần của HIV chỉ có thể xác định được ở khoảng 6-8 tuần sau khi bị nhiễm trùng HIV, do vậy chẩn đoán nhiễm trùng HIV trong giai đoạn sớm chỉ bằng cách tìm kháng nguyên hoặc axit nucleic của virus. Sơ đồ sau cho thấy động học của các dấu ấn huyết thanh học của HIV.
Hình 3. Sơ đồ biểu thị các dấu ấn huyết thanh trong chẩn đoán HIV
Xác định kháng nguyên virus
Tìm protein 24 (p24) bằng thử nghiệm ELISA dùng kháng thể đơn dòng.
Phân lập virus
Cấy lymphocyte bệnh nhân vào nuôi cấy lymphocyte bình thường, hiệu ứng tế bào bệnh lý xuất hiện sau 7- 10 ngày nuôi cấy với sự xuất hiện các hợp bào điển hình ( syncytial formation), tuy nhiên một số chủng không tạo hợp bào khi nuôi cấy.
Xác định kháng thể
Nhiều thử nghiệm được dùng để phát hiện kháng thể HIV trong huyết thanh bệnh nhân. Các thử nghiệm sau được dùng rộng rải ở các phòng thí nghiệm để xác định kháng thể với virus HIV
Thử nghiệm ELISA
Với nhiều kỷ thuật và kháng nguyên khác nhau trong đó kháng nguyên được gắn trên giếng, enzyme có thể được gắn vào kháng kháng thể (kỷ thuật ELISA gián tiếp), hoặc kháng thể gắn enzyme ( kỷ thuật ELISA cạnh tranh), hoặc kháng nguyên gắn enzyme (Kỷ thuật ELISA kiểu sandwich). Độ nhạy của thử nghiệm này từ 97,5 đến 100%, khi thử nghiệm ELISA dương tính cần phải dùng thử nghiệm Western blot để chẩn đoán khẳng định.
Hình 4. Sơ đồ minh hoạ các kiểu kỷ thuật ELISA chẩn đoán HIV
Thử nghiệm Western blot
Kỹ thuật này có thể xác định được kháng thể với các protein đặc hiệu của virus, đây là thử nghiệm có gía trị khẳng định nhiễm trùng HIV, kết quả đương tính khi có ít nhất 2 băng protein của vỏ ( gp 160, gp120, hoặc gp 41) có thể thêm các băng protein của gen gag và pol hoặc không, phản ứng âm tính khi không đủ các tiêu chuẩn trên.
Xác định axít nucleic của virus
Thử nghiệm khuếch đại chuỗi gen PCR dùng để xác định ADN hoặc ARN của virus ở trong cơ thể người bệnh, kỷ thuật này cũng cho phép định lượng virus trong máu bệnh nhân
Phòng ngừa và điều trị
Phòng ngừa
Kiểm tra người cho máu, xử lý máu trước khi chuyền để loại trừ HIV. Dụng cụ y tế đảm bảo vô trùng, bơm tiêm, kim tiêm chỉ nên dùng một lần.
Cần khuyến cáo cho nhân viên trực tiếp làm việc với bệnh nhân hoặc với máu bệnh nhân về các nội quy an toàn, tránh sự lây nhiễm do bất cẩn.
Ngăn cấm tiêm chích ma túy và tệ nạn mãi dâm, giáo dục về an toàn tình dục Hiện nay chưa có vaccine hiệu quả để phòng bệnh.
Điều trị
Việc nghiên cứu các thuốc chống virus HIV nhằm vào các khâu trong chu trình phát triển của virus: ức chế sự gắn và vùi của virus vào màng tế bào, ức chế sự cởi áo và vào bên trong tế bào của nucleocapsid, ức chế quá trình sao mã ngược, ức chế sự gắn cDNA của virus với chromosome của tế bào ( sự hình thành provirus ), ức chế quá trình sao mã mRNA, quá trình dịch mã, ức chế sự tổ hợp của virus, và quá trình đẩy virus ra khỏi tế bào. Nhiều chế phẩm sinh học như các kháng thể và các hóa chất đã được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Hiện nay hai nhóm thuốc có sẳn dùng trong điều trị nhiễm trùng HIV/AIDS là
Các thuốc ức chế enzyme reverse transcriptase (RT) như azidothymidine, dideoxycytidine, didanosine, lamuvidine…
Các thuốc ức chế enzyme protease như saquinavir, ritonavir, indinavir…
Sự phối hợp các thuốc trên làm giảm lượng virus máu nhanh, kéo dài đời sống bệnh nhân, hạn chế được các biến chủng virus kháng thuốc.
