镰刀型细胞贫血症患者感染艾滋病和疟疾的可能性更低

艾滋病(AIDS)是由HIV病毒引起的、危害性极大的传染病。由于HIV病毒可以攻击人体免疫系统,艾滋病患者往往会因免疫系统崩溃而感染上各种疾病或罹患肿瘤,因此,艾滋病患者的死亡率极高。

自1981年6月5日,美国疾病预防控制中心第一次报道艾滋病以来,目前全世界有超过3600万人感染艾滋病,死亡人数高达1200万。截至2018年,我国报告现存活艾滋病感染者近80万,近几年每年新增超过5万。但据世界卫生组织WHO估算,中国实际艾滋病感染者约为125万

更重要的是,目前尚无有效的艾滋病的疫苗,就在今年2月份,被科学界寄予厚望艾滋病候选疫苗HVTN 702临床试验的失败。由此可见,人类要实现对艾滋病的彻底防治还有很长的一段路要走。详情:迄今为止规模最大、最有希望的HIV疫苗项目宣布「彻底失败」

非洲一直是艾滋病的重灾区,统计数据表明,全世界的70%艾滋病患者都来自非洲,并且由于相对落后的医疗体系,艾滋病在非洲的扩散速度和致死率极为惊人。

全球各地区艾滋病发病率,颜色越深,发病率越高
近日,美国加州旧金山Vitalant研究所的 Shannon Kelly 及其同事在 PLOS ONE 杂志上发表了题为:Influence of sickle cell disease on susceptibility to HIV infection 的研究论文。
此项研究支持了先前的报道,即镰刀型细胞贫血症患者感染HIV的可能性更低,但后续的细胞研究并没有揭示一种机制来解释这种风险降低的具体原因。
镰刀型细胞贫血症(SCD),是一种常染色体显性遗传病,因患者的红细胞呈镰刀状而得名。该遗传病的分子机制是血红蛋白β肽链的第6位氨基酸由谷氨酸替代为缬氨酸,构成镰状血红蛋白(HbS)。
研究调查发现,在非洲地区,镰刀型细胞贫血症的等位基因频率显著高于世界的其他地区。而世界上其他地区的镰刀型细胞贫血症患者及突变基因携带者极少。
其中,很大一部分原因是疟疾在非洲地区的肆虐,疟疾的病原体疟原虫,通过雌性按蚊叮咬人类而寄生到人类红细胞中,而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞较难被疟原虫感染。
因此,在非洲地区,经过疟疾的自然选择,携带镰刀型细胞贫血症的突变基因的人反而更容易存活下来,长此以往,镰刀型细胞贫血症在非洲地区明显高于其他地区。

正常红细胞(左)与镰状细胞(右)对比

令人惊讶的是,许多流行病学报告表明,与一般人群相比,镰刀型细胞贫血症患者的HIV感染率更低,艾滋病进展较慢,且与HIV感染相关的死亡率更低。
然而,这一现象背后的具体机制仍不清楚。因此,Shannon Kelly等人对其展开了统计调查研究。
首先,研究人员对之前的一项输血安全性研究的数据进行了新的统计分析,该研究的对象包括镰刀型细胞贫血症在内的红细胞计数较低的人群。他们发现,那些患有镰刀型细胞贫血症的人确实具有更低的HIV感染率。

接下来,研究人员进行了一项免疫细胞的实验室研究,这些细胞是从患有或不患有镰刀型细胞贫血症的HIV阴性患者血液样本中分离出来的。实验室研究发现,来自镰刀型细胞贫血症患者的CD4+ T细胞的CCR5水平较低,而CCR5是参与HIV感染的关键蛋白。

除此之外,这些细胞的CCR7蛋白的表达水平较低,而与之相对,CD4蛋白的表达水平则较高。对此,Shannon Kelly等推测,镰刀型细胞贫血症患者较低的HIV感染风险可能与免疫系统细胞CD4+ T细胞的分子特征有关。
然而,进一步的实验表明,这些细胞对HIV的易感程度并不低于来自正常人群的CD4+T细胞。更耐人寻味的是,虽然镰刀型细胞贫血症患者血浆中的多种细胞因子水平更高,但与对照组相比,这并没有抑制靶细胞的HIV感染。
不管怎么说,此项研究统计分析了镰刀型细胞贫血症患者以及正常人群的血液样本数据,并发现患有镰刀型细胞贫血症的人确实具有更低的HIV感染率。然而,他们对此提出的假设机制却没有得到细胞实验的支持。因此,后续仍需要进一步的实验,以确定这一现象背后的具体机制。

论文链接:https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0218880

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