前言

艾滋病(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS)在1981年首次發(fā)現(xiàn)于美國(guó)，隨后確定其病原體為人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV),HIV展于反轉(zhuǎn)錄病毒屬成員，是一種感染人類免疫系統(tǒng)細(xì)胞的慢病毒。病毒基因組由兩條相同的正鏈RNA組成，全長(zhǎng)9.8kb，分別編碼Gag、Pol,Env結(jié)構(gòu)蛋白及Tat、Rev、Vpu、Vpr、Vif、Nef等輔助蛋白。HIV有兩種血清型，分別是HIV-1和HTV-2，最常見的為HIV-1感染。HIV傳播途徑主要包括性傳播、血液傳播和母嬰傳播等途徑進(jìn)行傳播，感染后主要侵犯免疫細(xì)胞，包括T細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等。細(xì)胞表面表達(dá)的CD4分子是HIV受體，HIV囊膜糖蛋白gp120與細(xì)胞膜上CD4分子結(jié)合后可導(dǎo)致感染的發(fā)生，AIDS患者臨床表現(xiàn)以CD4+T淋巴細(xì)胞進(jìn)行性減少和免疫缺陷為特征，常伴有實(shí)質(zhì)器官（腦、淋巴結(jié)和肺等）的炎性疾病、神經(jīng)障礙和惡性腫瘤。自HIV被發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)家們即開始AIDS動(dòng)物模型的研究工作，小鼠、兔及非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物都曾用于AIDS動(dòng)物模型的研究。根據(jù)動(dòng)物對(duì)HIV的敏感性及造模方法，AIDS動(dòng)物模型分為非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型、轉(zhuǎn)基因小鼠模型及人源化小鼠模型。

非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)化程度高，基因序列與人高度相似，是研究HIV感染的良好動(dòng)物模型。根據(jù)病毒毒株對(duì)非入靈長(zhǎng)類動(dòng)物敏感性不同，可將HIV非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型分為以下三類：①HTV-1感染的黑猩猩、長(zhǎng)臂猿、豬尾猴；②HIV-2感染的恒河猴狒狒、食蟹猴；③SIV/SHIV感染的恒河猴或食蟹猴模型，目前以后兩者的應(yīng)用最為廣泛。

部分造模方法

使用動(dòng)物：恒河猴、食蟹猴、豬尾猴

【造模機(jī)制】：

黑猩猩(chimpanzees)的遺傳特性在眾多非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中與人類最為接近，基因組序列同源性和人有較高的相似性，因此HIV-1病毒可選擇性地感染黑猩猩免疫細(xì)胞建立HTV-1急性感染模型。猴免疫缺陷病毒(simian immunodeficiency virus,SIV)是20世紀(jì)80年代從猴子體內(nèi)分離到可引起猴AIDS樣病變的病原體，根據(jù)其自然宿主不同，SIV可分為來自于恒河猴的SIVmac、來自于白眉猴的SIVsmm及來自于豬尾猴的SIVmne。SIVsmm是三種病毒的共同祖先，SIVsmm在其宿主體內(nèi)并不致病，僅可觀察到病毒血癥，因此以SIV感染其自然宿主并不能作為致病性動(dòng)物模型使用。但如果將SIV接種到多個(gè)品種的亞洲猴（如恒河猴、豬尾猴及食蟹猴等）則可引起這些動(dòng)物產(chǎn)生AIDS樣病變。常用SIVmac251和SIVmac239毒株感染恒河猴以復(fù)制HIV動(dòng)物模型，恒河猴感染SIV成功后與人HIV-1感染過程相似，可引起疾病逆轉(zhuǎn)及CD4+T細(xì)胞進(jìn)行性下降，尤其是腸相關(guān)組織淋巴結(jié)CD4+T細(xì)胞數(shù)量下降更為明顯，但SIV感染的恒河猴AIDS病程發(fā)展進(jìn)程比人感染HIV-1要快。由于SIV與人HIV-1的差異性，SIV感染模型不能完全模擬HTV-1的致病過程，近年來研究者利用分子生物學(xué)方法構(gòu)建了一種新型重組嵌合體病毒(SHIV)，該病毒將HIV-1序列中的tat、rev、vpu及env基因插入到S1Vmac239病毒序列相對(duì)應(yīng)位置以替代原有的基因（圖10-1)。該嵌合病毒最初在恒河猴體內(nèi)致病性較差，但經(jīng)過連續(xù)多次體內(nèi)傳代后可增強(qiáng)其復(fù)制能力及毒力。用這種嵌合體病毒感染的動(dòng)物模型不僅具有HIV-1的特點(diǎn)，可誘導(dǎo)產(chǎn)生抗HIV-1env蛋白中和抗體， 而且該嵌合病毒是以SIV為骨架構(gòu)建，因此對(duì)非人靈HIV89.6P及其他高致病性SHIV毒株都長(zhǎng)類動(dòng)物較為易感。HIV-1和SIV感染時(shí)的輔助受體為CCR5，而S是以CXCR4為輔助受體，SHIV89.6P可感染CXCR4.CCR5—淋巴細(xì)胞，這些輔助受體在淋巴結(jié)和外周血中新鮮CD4+T表達(dá)量最高，這個(gè)也是SHIV89.6P毒株很容易感染動(dòng)物并很快發(fā)展為AIDS樣病變的原因。

【造模方法】：

非人靈長(zhǎng)類免疫缺陷動(dòng)物模型都是以靜脈接種方式建立。AIDS患者血漿或HIV-1病毒通過靜脈途徑接種黑猩猩或豬尾猴(pig-tailed macaque)可復(fù)制急性感染模型。恒河猴或食蟹猴以氯胺酮麻醉后，通過靜脈途徑接種1ml SIV病毒即可復(fù)制非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物免疫缺陷模型， SIVmac239病毒接種劑量為5MID100，而SIVmac251接種劑量通常為3MID100，但也有報(bào)道SIVmac251通過陰道途徑可建立黏膜感染模型。5TCID50/ml以上的SHIV病毒接種恒河猴或食蟹猴后也可復(fù)制免疫缺陷模型。同樣，HIV-2感染的恒河猴模型也可通過靜脈途徑建立。

【模型特點(diǎn)】：

感染最初大部分動(dòng)物有明顯的病毒血癥，表現(xiàn)為發(fā)熱、皮疹、腹瀉和外周淺表淋巴結(jié)腫大等類似于人感染的臨床癥狀。此時(shí)病毒在體內(nèi)大量復(fù)制，隨后感染猴體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答，血漿內(nèi)病毒水平開始下降。在潛伏期，外周血CD4+T細(xì)胞待續(xù)減少，CD4+/CD8+T細(xì)胞比值下降。至感染后期，猴外周血中CD4+T細(xì)胞逐漸下降，血漿病毒水平回升，并伴有體重下降、器官衰竭和機(jī)會(huì)感染（主要表現(xiàn)為頑固的腹瀉和肺炎）。最常見的并發(fā)癥為腹瀉，有間歇性和偶發(fā)性腹瀉，易導(dǎo)致體重下降。約有20%～30％的感染猴因缺乏有效的免疫應(yīng)答于數(shù)日內(nèi)死亡。

HIV-1病毒可感染黑猩猩，但卻不會(huì)發(fā)展為AIDS。豬尾猴對(duì)HlV-1病毒感染呈一過性表現(xiàn)，且只有高滴度病毒攻擊豬尾猴后才能發(fā)生感染。HIV-2病毒感染恒河猴和食蟹猴后，病毒在動(dòng)物體內(nèi)也是一過性表現(xiàn)，經(jīng)過多次體內(nèi)連續(xù)傳代后，HIV-2病毒多個(gè)毒株也可感染狒狒和豬尾猴，并且AIDS癥狀與人相似，如快速的CD4+T細(xì)胞數(shù)量下降和待續(xù)的病毒血癥。SIV感染動(dòng)物后可快速、大量、選擇性引起腸淋巴組織記憶性T細(xì)胞缺失，SIV不僅可在激活或增殖的T淋巴細(xì)胞中復(fù)制，而且也可在靜息T細(xì)胞中復(fù)制。SIVmac239被認(rèn)為是SIV的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)株，常用于模型復(fù)制。SIV對(duì)恒河猴和中國(guó)猴、緬甸猴的致病性不同，SIVmac25l和SIVmac239毒株對(duì)中國(guó)猴的致病性要弱于恒河猴。SIVmac239毒株感染恒河猴及食蟹猴后可表現(xiàn)出血中病毒載量上升、腹瀉、淋巴結(jié)增大及CD4+T淋巴細(xì)胞下降等急性期癥狀。SHIV是將SRV和HIV的相應(yīng)基因進(jìn)行置換而構(gòu)建出來的重組嵌合病毒，目前它主要作為攻擊毒株被廣泛應(yīng)用于SHIV/恒河猴模型的研究。SHIV感染恒河猴在2~4周內(nèi)引起CD4+T細(xì)胞數(shù)量快速下降，并可產(chǎn)生體重下降及發(fā)生機(jī)會(huì)感染，產(chǎn)生AIDS樣癥狀。該模型主要評(píng)價(jià)中和抗體的水平，然而CTL效應(yīng)卻無法用此模型評(píng)價(jià)。

圖10-1 SHIV嵌合體病毒模式圖

【模型的評(píng)估和應(yīng)用】：

由千物種的限制和動(dòng)物保護(hù)法實(shí)施，黑猩猩已不再用于HIV模型研究。目前常用于HIV模型研究的非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物為恒河猴、食蟹猴和豬尾猴等。HIV感染非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物后通過檢測(cè)外周血單核細(xì)胞及血漿中病毒載量、CD4+/CD8+比值等方法評(píng)價(jià)模型。非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型常用于HIV致病機(jī)制研究和抗HIV藥物篩選。

參考文獻(xiàn)：

1.Akkina R. New generation humanized mice for viru research: comparalive aspecls and future prospects Virology, 2013,435 (1):14-28

2.Boberg A, Bråve A,Johansson S,el al. Murine models for HIV vaccination and challenge. Expert Rev Vacci.nes, 2008, 7 (1):117-130

3.Hatziioannou T,Evans DT. Animal models for HIV/AIDS research. Nat Rev Microbiol,2012, 10 (12): 852-867

4.Hu SL. Non-human primate models for AIDS vaccine research. Curr Drug Targets Infect Disord,2005,5 (2):193-201

5.Nischang M, Gers-Huber G, Audig é A, el al. Modeling HIV infection and therapies in humanized mice. Swis Med Wkly,2012,142:wl3618

6.van Maanen M,Sutton RE. Rodent models for HIV-1 infection and disease. Curr HlV Res, 2003, 1(1):121- 130

7.Zhang L,Su L. HTV-1 immunopathogenesis in humanized mouse models. Cell Mol Immunol, 2012, 9 (3):237-244