综述:女性生殖道中的HIV潜伏库

时间:2026年5月31日
来源:American Journal of Reproductive Immunology

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抗逆转录病毒药物可阻断宿主体内复制型HIV的传播,将血浆病毒载量降至临床检测下限,并将生殖道分泌物中的病毒载量降至不可传播水平。然而,在有效的抗逆转录病毒治疗(ART)期间,具有感染性的HIV可终身持续存在——这是因为病毒会整合入宿主DNA,当受感染的宿主细胞

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抗逆转录病毒药物可阻断宿主体内复制型HIV的传播,将血浆病毒载量降至临床检测下限,并将生殖道分泌物中的病毒载量降至不可传播水平。然而,在有效的抗逆转录病毒治疗(ART)期间,具有感染性的HIV可终身持续存在——这是因为病毒会整合入宿主DNA,当受感染的宿主细胞增殖时,这些前病毒会随宿主基因组同步复制。ART治疗期间持续存在的携带感染性病毒的细胞即为HIV潜伏库,其广泛分布于全身,包括女性生殖道(FRT)。研究人员已在FRT多个位点检测到HIV感染细胞,且病毒可通过FRT分泌物脱落;但相较于体内其他部位,针对FRT潜伏库的研究仍十分有限。FRT由卵巢、输卵管、子宫、宫颈和阴道共同构成,这组异质性组织具有多项独有特征:鳞状与柱状上皮结构、激素合成与调控机制、周期性生理变化、独特的微生物组,以及性活动暴露环境。鉴于这些独有特征,不能推定FRT内的感染细胞对治愈性干预措施的反应与体内其他部位的感染细胞一致。因此,亟需深化对FRT中HIV潜伏库特征的理解。本综述汇总了FRT病毒潜伏库与病毒脱落的相关数据,并将其与HIV治愈策略的研究进展相关联。

1 引言

女性生殖道(FRT)中的HIV相关研究开展已久,随着流行病学的重大里程碑事件推进,研究重点也随时间不断迁移。早期研究聚焦于FRT在HIV传播中的作用,重点关注生殖道分泌物中的HIV RNA与DNA脱落水平与配偶及子代感染风险的关联。随着ART可将血浆HIV RNA抑制至检测下限,研究重心转向验证ART药物是否在全身各组织均达到足以抑制病毒复制的浓度——研究人员曾假设,若FRT等药物渗透不足的组织中药物浓度偏低,可能导致病毒持续复制、耐药株进化选择、感染长期存续,进而带来FRT来源的传播风险。后续研究证实,当血浆HIV RNA被ART有效抑制时,FRT中未检测到活跃病毒复制,提示该组织中药物浓度足以抑制病毒复制,治疗期间FRT病毒脱落极少或无脱落。当ART持续抑制病毒数年仍无法清除感染(与早期预期不符)后,研究人员开始探索清除或“治愈”HIV感染的干预手段。在此背景下,FRT中HIV潜伏库的共性与特性成为治愈性干预靶点研发的核心考量。本综述围绕FRT相关研究展开,旨在明确FRT中HIV潜伏库的定义,并为靶向该部位的治愈性疗法提供依据。

2 女性生殖道的HIV脱落

研究人员已通过细胞相关HIV DNA、游离HIV RNA及病毒培养三种方式检测到FRT来源的HIV脱落。未接受治疗的HIV感染者(PWH)中病毒脱落十分常见,ART期间仍有部分病例可检测到脱落,提示FRT至少在特定时段属于转录活跃的潜伏库。宫颈阴道液的病毒脱落此前已有详细综述,本部分重点将脱落研究与HIV潜伏库特征关联分析。

2.1 FRT的细胞相关HIV DNA脱落

自20世纪90年代初起,已有大量研究通过拭子、细胞刷、灌洗液采集宫颈阴道分泌物,定量检测细胞相关HIV DNA脱落。至少20项研究提供了宫颈阴道分泌物中的DNA定量数据:未接受ART的PWH中FRT的HIV DNA脱落十分普遍;ART期间多数研究中宫颈阴道分泌物中病毒DNA检出率显著降低,且检出水平极低。研究证实宫颈阴道分泌物中的HIV DNA浓度与外周血单个核细胞(PBMC)中的水平呈正相关。综上,ART治疗期间宫颈阴道分泌物中HIV DNA的检出概率极低,仅通过宫颈阴道分泌物的细胞相关HIV评估FRT潜伏库的信息十分有限。

2.2 FRT的游离HIV RNA脱落

未接受ART的PWH中FRT游离HIV RNA脱落呈间歇性发生,多项研究完成了相关定量检测。一项大样本研究显示,959次随访中524次在生殖道分泌物中检测到RNA。生殖道病毒RNA与DNA脱落水平均与血浆RNA载量呈正相关,提示血液与FRT之间存在持续的病毒交换,但局部炎症等其他因素也会参与调控,这也解释了两者相关性通常仅为中等强度的原因。
当ART实现血浆RNA持续低于检测限(通常为<50拷贝/mL)的有效抑制时,FRT的RNA脱落概率显著降低。但多项研究仍记录到ART期间的FRT病毒RNA脱落,即“不一致脱落”,且多为低水平。例如一项研究显示,17.5%的血浆病毒完全抑制者可在FRT分泌物中检测到HIV RNA;但也有大样本长期随访研究未在任意参与者的宫颈阴道灌洗液中检测到不一致脱落。不一致脱落的存在提示FRT潜伏库至少存在散在的病毒转录活动,但不一定伴随完整的复制周期。

2.3 FRT的感染型病毒脱落

与HIV DNA和RNA检测相比,针对FRT分泌物中感染型病毒水平的研究数量更少。感染型病毒的检测主要采用PBMC共培养法,以及MAGI、TZM-bl等报告细胞系法。即便在未接受完全抑制性ART的人群中,从宫颈阴道分泌物中回收感染型病毒的概率也相对较低:无完全抑制性ART的情况下,培养阳性率平均为24%(范围0%~63%)。ART可进一步降低感染型HIV的检出率,一项小样本研究显示所有参与者血浆病毒载量均<50拷贝/mL时,无标本培养阳性。现有完全抑制性ART期间的数据十分有限,仍需更多研究明确感染型病毒脱落的相关影响因素。无论是否接受ART,当同份FRT样本中可检测到HIV DNA或RNA时,感染型病毒的检出概率均显著更高。

2.4 FRT的HIV脱落相关影响因素

无完全抑制性治疗时,多种因素影响FRT的HIV脱落,包括FRT局部炎症、性传播感染、微生物组失调。病毒脱落还受月经周期调控:排卵期脱落水平最低,月经前后达峰值,与孕酮水平呈正相关,但并非所有研究都观察到这种周期依赖性。
未接受治疗人群中,任何类型的激素避孕均与生殖道脱落增加相关,口服避孕药、注射用孕激素类避孕药的关联尤为明确;但一项调整血浆病毒载量后的大样本研究未发现激素避孕与生殖道脱落的关联,该研究也纳入了部分接受ART治疗的个体。
针对ART期间不一致脱落的影响因素研究较少,现有证据显示其与阴道菌群失调、局部炎症、生殖器溃疡、非法药物使用相关。与未治疗人群不同,完全抑制性ART期间激素避孕与生殖道脱落无明确关联,仅在ART启动极早期(治疗后3个月)存在短暂关联,6个月后消失;内源性激素水平与月经周期阶段也不影响完全抑制性ART期间的HIV脱落。

3 FRT中HIV潜伏库的规模与分布

HIV潜伏库通常指感染细胞中具有复制能力的完整前病毒群体。与血液、胃肠道相比,针对FRT潜伏库的研究数量明显更少,但基于HIV DNA检测结果,已明确感染细胞存在于FRT多个部位,目前尚无研究评估治愈干预措施对FRT潜伏库的动态影响。
早在20世纪80年代末,研究人员已从未经治疗的PWH宫颈活检标本中培养出HIV,并检测到HIV DNA。近年来的研究通过ART治疗人群的活检标本量化了FRT潜伏库规模:外宫颈、宫颈管、子宫内膜中均可检测到HIV DNA。Morón-López团队开展了FRT、胃肠道与PBMC的多部位比较研究,结果显示宫颈HIV水平高于子宫内膜,与胃肠道组织水平相当;每百万总细胞中,宫颈管HIV载量高于外宫颈或子宫内膜,与肠道组织接近,但低于PBMC。由于组织中CD4+T细胞占总细胞的比例远低于PBMC,采用CD4+T细胞而非总细胞标准化后,FRT与血液的相对病毒载量会发生显著变化:以TCRα mRNA拷贝数标准化后,外宫颈潜伏库规模大于宫颈管或子宫内膜,且外宫颈水平高于PBMC,与直肠乙状结肠活检水平相当,但低于结肠或回肠。另有研究对ART治疗者的宫颈与血液CD4+T细胞进行分选检测,发现宫颈CD4+T细胞的HIV DNA水平约为血液的10倍,且主要富集于组织驻留记忆T细胞(TRM)。
采用完整前病毒检测法(IPDA)检测潜在完整HIV时,两项独立研究均显示宫颈活检的每T细胞潜在完整病毒水平略低于PBMC。总HIV DNA每T细胞水平FRT高于血液,但潜在完整病毒水平却相反,提示FRT中缺陷型病毒的比例可能高于血液。尽管上述研究未验证病毒复苏能力,但宫颈中存在潜在完整HIV仍提示该部位存在存活病毒。
综合现有小样本研究可得出核心结论:FRT是明确的HIV潜伏库,HIV水平宫颈高于子宫内膜,宫颈HIV水平与直肠乙状结肠相当;按总细胞计算,FRT潜伏库规模远低于血液,但按CD4+T细胞计算则高于血液,与肠道特征一致。此外,体外攻毒实验证实卵巢、子宫内膜、宫颈阴道等多个FRT器官均可支持HIV感染,提示除感染细胞向FRT迁移外,FRT原位细胞也可被感染,这对初始感染与潜伏库维持均有重要意义。
FRT潜伏库中CD4+T细胞的特定亚群发挥关键作用:Th17细胞因高表达HIV共受体而易感,ART期间FRT病毒DNA主要持续存在于CD4+记忆T细胞,尤其是组织驻留记忆T细胞(TRM)。宫颈组织中TRM的HIV DNA水平高于血液样本,且这类细胞不进入血液循环,提示其携带的前病毒克隆无法通过血液标本检测,可能是FRT潜伏库区室化的成因之一。
目前FRT潜伏库规模主要通过HIV DNA定量评估,而DNA水平仅为感染性病毒库的替代指标,并非直接测量。现有研究仅通过IPDA评估了潜在完整病毒水平,尚未见采用定量病毒复苏试验(QVOA)或tat/rev诱导限制性稀释试验(TILDA)直接量化FRT感染性病毒库规模的报道。综上,FRT是明确的HIV潜伏库,分布于子宫内膜、宫颈、阴道,单位细胞水平与胃肠道潜伏库规模相近,但受解剖体积限制总规模更小;FRT各组织均可被感染,Th17与TRM是核心感染细胞类型,目前关于FRT感染性病毒库的规模与整合景观研究仍十分匮乏,亟需更多探索。

4 基于FRT中HIV基因型与表型特征的推论

解析FRT与血液间的病毒交换特征、FRT潜伏库特性,对预测其对治愈干预的反应具有重要意义。研究人员已通过序列分析、耐药突变、整合位点、病毒共受体使用情况表征FRT中HIV的特征,但这些研究多基于病毒血症人群,反映的是活跃感染的病毒特征,而非完全抑制状态下的潜伏库特征。目前针对标准ART或试验性治疗期间的近全长前病毒序列、整合位点图谱、前病毒表观遗传谱的研究极少,亟需将匹配整合位点与前病毒测序(MIP-Seq)、HIV单分子实时捕获(SMRTcap)、平行HIV-1 RNA/整合位点/前病毒测序(PRIP-seq)等技术应用于FRT样本研究。
急性感染期,通过env测序与全长基因组分析均观察到阴道的病毒序列多样性高于血浆;慢性感染期则相反,阴道分泌物的病毒多样性低于血浆,这种动态变化可能与感染细胞增殖及组织间细胞迁移有关。
多数研究一致报道生殖道与血液之间存在HIV基因区室化:横断面研究显示生殖道病毒序列与血液存在差异,甚至同一感染者生殖道病毒可使用混合R5/X4共受体,而PBMC中仅存在CCR5嗜性毒株。采用成对遗传距离或最近邻分析时,感染细胞的局部增殖(表现为相同的包膜序列或整合位点)通常提示FRT与血液存在区室化;但若将同一感染者体内的相同序列合并为单一代表序列,区室化特征会显著减弱。纵向研究则显示FRT病毒区室化既有持续存在的情况,也有间歇性出现的情况,通常与FRT中存在相同序列有关,同时可观察到FRT与血液病毒之间的重组事件或跨时间的病毒交换,且高CD4计数人群中区室化更为常见。
对ART期间纵向采集的FRT不一致脱落RNA的分子分析显示两种模式:第一种模式下病毒序列随时间多样化,提示存在活跃的HIV复制;第二种模式下长时间内检测到多个相同序列,提示无病毒复制,仅为感染细胞克隆扩增后释放病毒颗粒。炎症与克隆性HIV RNA种群扩增、不一致脱落或血浆病毒学闪烁均相关,这种现象在ART启动后第一年最为常见,此时具有复制能力的病毒潜伏库规模相对较大。综上,现有研究提示HIV可在FRT内进化、感染细胞可增殖,且血液与组织之间存在广泛的病毒交换。

5 HIV治愈策略与FRT中的HIV潜伏库

如前所述,FRT是包含潜伏感染细胞的HIV潜伏库,即使血浆病毒载量完全抑制,ART期间仍存在至少散在的活跃病毒转录,且FRT特异性细胞可支持HIV感染。这意味着在分析性治疗中断的HIV治愈研究中,FRT可能成为病毒再激活与扩增的来源,因此明确FRT中HIV潜伏库是否具有独特属性至关重要。
要开发有效的治愈策略,必须充分阐明FRT中HIV潜伏库的持续存在机制。现有研究多局限于血液与淋巴组织,已知完整前病毒与潜在感染性前病毒主要整合在人类基因组的着丝粒附近、表观遗传沉默区域;但FRT潜伏库的持续驱动因素尚不清楚。FRT采样难度更高、标本体积小、感染细胞数量少,限制了可检测的前病毒数量,现有观察到的FRT与其他组织的差异也可能部分源于采样局限性。但FRT具有可及性与组织再生能力,可在单次访视中获取多个活检标本,也可重复纵向采样。
FRT与血液、淋巴组织、胃肠道存在多项环境差异,可能影响治愈策略的效果。例如,局部免疫环境的独有特征可能影响“阻断并锁定”类疗法的疗效——这类治愈策略旨在通过永久沉默病毒转录实现治愈,而FRT的激素波动、微生物组失调、性行为导致的微创伤、避孕措施、混合上皮结构等因素,可能促进潜伏期逆转而非延长前病毒静息状态。前述多项因素已被证实可调控病毒脱落水平,直接印证了局部环境因素的重要性。因此,评估HIV治愈策略的研究必须将FRT潜伏库的监测纳入设计。

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