凋亡（Apoptosis）又称为I型程序性细胞死亡，是机体内一种基本的生物学过程，它的产生不伴有周围组织炎症和损伤的发生；凋亡参与胚胎的发育、激素的调节、炎症和肿瘤的产生。凋亡的异常调节能够破坏细胞增殖和死亡之间的平衡，细胞凋亡的减少可导致恶性肿瘤或自身免疫性疾病的发生；相反，细胞凋亡增加导致神经退行性病变或免疫抑制。因此，保持细胞凋亡系统的平衡在机体的生理过程中具有重要意义。
各种生理和病理生理因素可促进凋亡，凋亡是一个能量依赖的过程，它利用一系列半胱氨酸蛋白酶Caspases的激活导致凋亡信号传导路的发生。根据外界刺激因素的不同，凋亡信号分为内源性传导路（intrinsic pathway）或线粒体信号传导路（mitochondrial pathway）和外源性信号传导路（extrinsic pathway），前者设计Bcl-2蛋白家族成员和线粒体蛋白的参与；后者由细胞外刺激信号经死亡受体（Death Receptors，DR）介导。自噬（Autophagy）又称为II型程序性细胞死亡，是一个高度保守的细胞死亡机制，当细胞在饥饿状态下通过自噬作用减少损伤的细胞器或细胞内的组成成分，这种复杂的机制导致细胞生存和死亡。凋亡和自噬彼此并不相互排斥，两种细胞信号传导路的调节因子彼此相互协调。
外界抗原刺激机体免疫系统可诱导抗原特异性淋巴细胞增殖清除病原，细胞凋亡在终止获得性免疫过程中发挥重要作用，这一过程包括：Naïve T细胞在抗原刺激下增殖、分化为效应T细胞；分化的效应细胞大多数进入耗竭状态，以阻止自身免疫性疾病的发生；少数T细胞作为记忆细胞生存下来发挥作用。凋亡过程减少了激活的T细胞并终止了免疫反应，成为活化诱导的细胞死亡（activation-induced cell death，AICD）。
不同的病原通过不同的方式影响细胞死亡信号传导路，人类获得性免疫缺陷病毒（Human immunodeficiency virus，HIV）可诱导免疫细胞尤其是CD4+T细胞凋亡，本文对HIV病毒参与凋亡的机制作一综述。
1、HIV-1的结构：
HIV-1是一种反转录病毒，属于慢病毒家族成员。慢病毒感染通常表现为慢性疾病过程、长期临床潜伏、持续病毒学复制和中枢神经系统受累。猴免疫缺陷病毒（SIV）和猫免疫缺陷病毒（FIV）是慢病毒感染的典型例子。HIV-1和HIV-2在电子显微镜下极其相似，但他们的蛋白质分子量和辅助基因完全不同，HIV-2在遗传学上比HIV-1更接近于白睑猴中发现的SIV，因此，可推测HIV可能是由猴传播给人类的。HIV-1和HIV-2均可在CD4细胞中复制，均是导致感染个体发病的病原体。
HIV-1病毒颗粒直径100nm, 外面有一层脂蛋白膜包绕。每个病毒颗粒包含72个糖蛋白复合物，后者整合到脂质膜。每个糖蛋白复合物由外在的糖蛋白gp120和跨膜蛋白gp41三聚体组成。gp120和gp41结合较为疏松，在局部环境中可自发脱落，糖蛋白gp120在HIV感染者血清和淋巴组织中可检测到。在病毒出芽过程中，也会结合宿主细胞膜上不同的宿主蛋白如HLA-I或II到自身脂蛋白层，或结合粘附蛋白ICAM-I促使病毒吸附到其他靶细胞。基质蛋白p17分布在病毒脂蛋白膜内侧，p24病毒蛋白包含两个拷贝HIV-RNA；HIV-1病毒颗粒还包括病毒复制所需要的酶，如反转录酶RT、整合酶p32、蛋白酶p11。
典型的反转录病毒基因组结构主要包含5和3-长末端重复序列（LTR）、gag、pol和env基因。长末端重复序列是指病毒基因组的两个末端，不编码病毒蛋白，在病毒DNA整合到宿主细胞基因组时与宿主细胞DNA连接。Env和gag基因编码病毒胞膜糖蛋白和核衣壳；pol基因编码反转录酶和其他酶。另外，在HIV基因组中还包括6个基因，即vif、 vpu、vpr、 tat、rev和 nef。
Tat和rev蛋白是调节蛋白，在细胞核内与病毒 RNA的特定区域结合，两者分别是LTR的反式激活反应元件和病毒胞膜糖蛋白基因env的反应元件。Tat蛋白是体外培养系统病毒复制所必须的反式激活元件，是LTR启动子区域一个潜在的转录因子。细胞周期调节蛋白T1是Tat所必须的细胞辅助因子。Tat和rev蛋白能刺激HIV-1的前病毒DNA转录成RNA，启动RNA的延伸，促进HIV RNA从细胞核转运到细胞质。
Vpr蛋白是HIV病毒在非分裂细胞中复制所必须的；目前研究显示vpr蛋白可阻滞细胞周期停滞在G2期；还可转运病毒整合前复合物到细胞核内。
Nef蛋白在细胞内具有多种功能。研究显示Nef蛋白可诱导HIV-1感染细胞表面CD4和HLA-I分子表达下调。使HIV病毒可逃逸CD4+T细胞的免疫识别和CD8+CTL介导的细胞毒作用。Nef蛋白和许多信号传导路蛋白结合干扰T淋巴细胞活化。另外有研究显示Nef基因缺失可延缓病毒复制，但不能阻止艾滋病的产生。
Vpu蛋白参与HIV病毒的出芽过程，vpu基因突变导致HIV病毒颗粒停留在宿主细胞表面。Vpu参与CD4-gp120复合物在内质网的降解过程，使gp160进入再循环，形成新的HIV病毒。
Vif蛋白在HIV病毒复制过程中具有重要作用，vif缺陷的HIV病毒不能在CD4+T细胞、巨噬细胞内复制，即不能在上述“非允许”细胞内复制；而含有vif基因的野生株病毒可在上述细胞内复制。Vif缺失株病毒进入某些靶细胞后可进行反转录，但不能合成前病毒DNA。研究显示HIV复制处决于一种细胞抑制因子的出现或缺失，这种内源性的抑制因子是APOBEC3G，它属于细胞内RNA编辑酶，能使mRNA中的胞嘧啶脱氨基形成尿嘧啶，导致G和A突变体的累积，进而是病毒DNA降解，vif通过与APOBEC3G结合形成复合物阻断APOBEC3G的抑制活性。在vif缺失的情况下，APOBEC3G整合入新形成的病毒颗粒中，随后在感染靶细胞中阻断前病毒DNA的形成；在vif蛋白存在的情况下，APOBEC3G与vif蛋白结合通过泛素化系统降解，不能整合入新形成的病毒颗粒。上述结论提示APOBEC3G是细胞的自我保护机制，但vif是HIV病毒对抗APOBEC3G功能的蛋白，导致HIV病毒逃避细胞内自我清除过程。
2、HIV病毒与免疫细胞凋亡：
HIV病毒感染免疫细胞，导致CD4+T细胞逐渐减少，机体免疫功能逐渐下降，出现各种机会性感染。HIV包膜蛋白Env 和免疫细胞表面CD4分子结合，导致HIV病毒在CD4细胞内复制，致细胞最终死亡。成熟的CD4+Th细胞是抗病毒免疫反应中的关键效应细胞，过去认为HIV相关的免疫缺陷是病毒介导的CD4+T细胞被杀灭的结果，但根据目前对CD4+T细胞减少的机制的认识，认为这种观点过于简单。目前已提出了几种HIV导致CD4+T细胞减少的几种假设：其中包括胸腺内T细胞产生损伤，病毒特异性T淋巴细胞在淋巴组织中归巢，改变了CD4+T细胞的增殖平衡，导致HIV诱导的细胞凋亡。越来越多的证据表明HIV病毒导致的淋巴细胞凋亡是HIV感染致免疫系统破坏的重要原因。因为HIV病毒颗粒的持续复制，HIV感染导致体内T细胞更新的速度加快，导致T细胞繁殖加快，后者在正常生理状态下通过增加凋亡控制T细胞数量。另外，HIV在细胞内通过触发凋亡机制导致免疫逃避；HIV免疫逃避的分子机制包括病毒快速变异、下调宿主细胞MHC分子表达等。
HIV相关淋巴细胞凋亡的分子机制包括：HIV病毒对感染靶细胞的直接杀灭作用；感染细胞释放的前凋亡病毒蛋白导致的旁观者细胞死亡；HIV特异性效应细胞募集到感染的淋巴组织后被杀灭；细胞内凋亡调节分子的改变。
凋亡是细胞死亡的重要形式，它受凋亡细胞信号传导路调节，它是维持体内淋巴细胞平衡的重要方式。另外，在针对外来抗原的免疫反应中，细胞凋亡要求减少绝大多数抗原特异性的T细胞以便阻止自身免疫反应。细胞凋亡主要通过两个传导路完成：活化诱导的细胞死亡（Activation-induced cell death, AICD）和活化T细胞自身死亡（Activated T-cell autonomous death, ACAD），前者主要是由死亡受体介导（外源性信号传导路），后者由BCL-2相关蛋白介导（内源性信号传导路）。外源性凋亡信号传导路由肿瘤坏死因子家族死亡受体和其配体结合后触发；内源性凋亡信号传导路通过细胞内感受器传导信号到线粒体触发。
HIV病毒急性感染后CD4+T细胞病变结果表现为“气球样变”，形成合胞体（syncytia）及感染细胞和周围的旁观者细胞凋亡。HIV基因组胞膜糖蛋白复合物gp120-gp41是主要的凋亡诱导分子，引起感染细胞和旁观者细胞凋亡，在感染细胞胞膜表达的Env分子能够和CD4分子和辅助因子结合，导致细胞-细胞融合，产生的合胞体导致凋亡，HIV或SIV诱导合胞体、CD4细胞计数减少是导致艾滋病发病的原因。在HIV阳性个体的淋巴结中，合胞体表达早期凋亡的标记物，合胞体的凋亡不是由Fas和肿瘤坏死因子受体1传导路介导，但HIV感染的T细胞对Fas介导凋亡的传导路更敏感，这种易感性可能由HIV产物如vpu诱导产生。表达Env的感染细胞和表达CD4-CXCR4复合物的细胞融合形成合胞体，后者通过线粒体依赖的传导路诱导凋亡，这条传导路通过上调Cyclin B-CDK1信号传导路和哺乳动物拉帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin, mTOR）的细胞核定位完成。这导致mTOR介导的p53蛋白第15位丝氨酸（p53ser15）磷酸化，P53依赖的BAX蛋白表达上调及线粒体传导路活化，即BAX蛋白插入线粒体膜，释放细胞色素C，激活caspase传导路和凋亡。有研究显示HIV感染者外周血和淋巴结细胞cyclin B和mTOR分子表达增加，后者和p53蛋白第15位丝氨酸（p53ser15）磷酸化和病毒载量相关。另外，当外周血CD4+T细胞在体外大量感染HIV病毒时，细胞死亡和坏死有关，而与凋亡无关。
除了HIV病毒蛋白Env外，其他几个病毒蛋白在感染细胞和非感染细胞可触发凋亡信号传导路。内源性传导路由病毒蛋白vpr激活，后者导致线粒体膜电位快速衰减、释放细胞色素c，导致细胞凋亡。Tat蛋白通过下调BCL-2和上调caspase-8诱导凋亡。另外，HIV gp120和CD4分子结合后诱导BCL-2的下调，促进细胞色素c的释放，从而诱导凋亡。另外，HIV基因组编码的蛋白酶激活caspase-8导致BCL-2蛋白降解，导致BCL-2水平下降，从而诱导凋亡。目前研究显示HIV病毒在感染细胞和旁观者细胞中也影响凋亡外源性传导路，HIV病毒gp120和和CD4+T细胞交联激活Fas-FasL传导路；表达Nef的T细胞共表达FasL，成为表达Fas分子的未感染HIV的淋巴细胞的潜在杀手。同样，感染细胞分泌的tat蛋白上调非感染细胞中的Fas和FasL分子，增强了Fas诱导的凋亡易感性。总之，HIV病毒能控制细胞凋亡机制，导致机体免疫系统的破坏，有利于病毒的免疫学逃避。
研究显示HIV病毒感染可导致活化T细胞自身死亡（Activated T-cell autonomous death, ACAD）。HIV患者外周血T细胞在体外培养时未使用外源性刺激时出现自发凋亡，这和BCL-2表达下调有关。表达低水平BCL-2的细胞在体内具有活化的表型，这表明体内T细胞在病毒抗原的反复刺激下导致免疫激活，改变了体内活化T细胞的生理平衡，导致前凋亡BCL-2蛋白（pro-apoptotic BCL-2）家族成员活化。在大猩猩体内研究显示非致病性HIV感染缺乏免疫活化、自发T细胞凋亡水平低下、细胞内BCL-2蛋白正常表达。ACAD在正常情况下被细胞因子阻止，IL-2和IL-15在体外通过促进BCL-2的表达上调维持T细胞的生存。
HIV感染者体内的T淋巴细胞在体外用丝裂原、超抗原和TCR特异性抗体刺激后可活化诱导的细胞死亡（Activation-induced cell death, AICD）。Fas信号传导路诱导的凋亡参与AICD过程，HIV感染者体内的CD4+T和CD8+T细胞表面Fas表达增高，增加了Fas介导的凋亡易感性，这和HIV感染的疾病进展具有相关性。在血清中可检测到可溶性的Fas蛋白，其水平的高低可作为艾滋病进展的血清学预测指标。FasL蛋白在HIV感染者的CD4+T和CD8+T细胞表面和血清中高表达；巨噬细胞相关的FasL蛋白在HIV感染者的淋巴组织中高表达，这和组织凋亡水平相关。在静止的T细胞活化后凋亡抑制蛋白FLIP表达减少，因为HIV感染者体内激活的淋巴细胞经历凋亡，因此假定凋亡抑制蛋白FLIP表达减少和Fas诱导的淋巴细胞凋亡易感性相关。
在HIV 感染患者中，肿瘤坏死因子TNF信号传导路参与淋巴细胞的凋亡。尽管早期的报道显示HIV感染者外周血T细胞对TNF信号传导路诱导的凋亡具有耐受作用，但最近的报道显示CD4+T和CD8+T细胞TNFR1和TNFR2诱发的凋亡具有易感性，这种凋亡传导路和TNFR1相关的死亡域（TNFR1-associated death domain, TRADD）、受体相互作用蛋白（Receptor-interacting protein, RIP）、TNFR相关因子2（TNFR-associated factor 2,TRAF2 ）表达无关，但和BCL-2的表达下调有关。在凋亡过程中，死亡受体交联导致一系列caspase蛋白的活化，其中包括凋亡始动蛋白caspase-8和效应蛋白caspase-3的活化。在HIV感染者CD4+T和CD8+T淋巴细胞中表达上述两种活性形式的caspase蛋白，后者在体外可被多种不同的HIV病毒编码蛋白所诱导，如Tat、 Env、 Nef和Vpr；另外一种caspase蛋白ICE也可在HIV感染者的CD4+T细胞中可检测到。研究显示在HIV感染进展的患者发现增高的caspase-3活性，这表明体内 caspase的表达和HIV的发病机制具有相关性。研究显示TNFR介导的凋亡参与CD8+T细胞的凋亡，HIV病毒Env蛋白和CXCR4分子结合上调TNFR2的表达，导致CD8+T细胞的凋亡易感性。在艾滋病患者中，血清TNF水平明显升高，血清可溶性TNFR2水平可升高，后者可作为HIV疾病进展的预测标记物。TRAIL是另外一种TNF相关凋亡诱导配体，它也涉及HIV相关的T细胞凋亡，研究显示HIV感染者体内T细胞对TRAIL介导的凋亡具有易感性；当使用TRAIL抗体的拮抗TRAIL的功能可抑制活化诱导的细胞死亡。
在HIV感染的患者中，CD4+T细胞通过HIV感染和病毒蛋白如gp120、tat 和nef等上调FasL蛋白的表达，它们能变成Fas表达细胞的杀伤细胞。体外研究显示表达FasL的CD4+T细胞可杀灭表达Fas的CD8+T细胞；表达FasL的巨噬细胞也是表达Fas的T细胞的潜在的杀手，这种杀灭作用不受MHC分子的控制。值得注意的是，巨噬细胞介导的杀灭作用主要选择未感染的旁观者T细胞；HIV特异的CTL对表达Fas的活化淋巴细胞具有潜在的杀灭作用。在HIV感染者中，病毒蛋白Nef特异性的CTL能够介导穿孔素和Fas介导的细胞毒活性。因此，某些HIV特异性的效应细胞对HIV感染者的免疫系统有害，主要是感染细胞通过表达FasL，对未感染HIV的、表达Fas的淋巴细胞进行进行杀灭，这种情况在HIV感染的免疫系统中持续发生。
3、凋亡蛋白在HIV感染中的作用：
在细胞凋亡过程中，许多蛋白参与参与凋亡的发生，其中三个死亡诱导配体在凋亡的发生过程中具有重要作用，包括TNF、FasL和TRAIL。
Fas/FasL在HIV感染的免疫病理发生过程中具有重要作用。和未感染HIV的患者比较，感染患者中可溶性和胞膜连接的Fas/FasL水平明显升高，这和艾滋病疾病进展具有相关性。在HIV感染的患者中，Fas分子在CD4+T和CD8+T细胞表达增加；FasL在单核-巨噬细胞、Nk细胞表面表达增加，二者均发生在外周循环和淋巴结。基因芯片分析显示HIV感染者淋巴结发现Fas/FasL表达增高。和未感染细胞相比，HIV感染细胞对Fas介导的凋亡更敏感，但不构成体内细胞凋亡的主要部分。在HIV感染者体内，大多数循环凋亡的外周血单个核细胞并不表达Fas；HIV感染的巨噬细胞能诱导HIV感染者体内T细胞凋亡，但不能诱导非感染者体内T细胞的凋亡，这里就提出一种“旁观者”效应假说，即在HIV感染中发生的细胞凋亡涉及淋巴组织中对感染做出反应的非感染细胞。研究显示感染HIV病毒的黑猩猩的CD4+T细胞不能通过Fas/FasL结合诱发凋亡；但感染SIV病毒后黑猩猩体内的CD4+T和CD8+T细胞表达Fas分子、T细胞和B细胞 表面表达FasL增加。在非进展的HIV感染者外周血中可溶性的Fas蛋白溶度较低，淋巴细胞表达Fas/FasL分子减少，Fas分子敏感性降低。一项研究显示利用FasL的单克隆抗体阻断Fas传导路后，在SIV感染的急性期缓解了疾病的进展。
TNF-α在HIV感染和相关的并发症中的发病机制，尤其在HIV病毒复制和介导CD4+T细胞凋亡中被广泛研究。多项研究显示，通过抑制TNF-α传导路并未发现对HIV病毒产生明显的免疫学优势，相反，几个实验发现明显的副作用，包括病毒载量增加。另外，临床实验结果显示重组的TNF-α具有明显的毒副作用，不能作为清除潜伏HIV病毒一种方法。
TRAIL是TNF超家族成员，在HIV感染中介导CD4+T细胞的凋亡，在感染和非感染T细胞中通过和死亡受体DR4和DR5相互作用发挥作用。树突状细胞和巨噬细胞HIV感染导致TRAIL表达增加，这可诱导非感染的旁观者T细胞凋亡。和非感染患者相比，HIV感染者外周血TRAIL血清浓度增高，在单个核细胞死亡受体DR5表达增加。HIV感染者外周血浆细胞状树突状细胞表达TRAIL，可诱导未感染者CD4+T细胞凋亡，但不能诱导HIV感染者CD4+T细胞凋亡。在HIV感染者淋巴组织中发现TRAIL和DR5表达增加；在HAART治疗启动后发现外周血游离TRAIL水平降低，CD4+T细胞表达TRAIL和DR5表达减少。然而，在HAART治疗启动后HIV感染者淋巴组织中发现TRAIL表达减少，但DR5表达未见减少。
在体外研究显示，使用重组TRAIL蛋白处理HIV感染者巨噬细胞显示HIV病毒水平显著降低，提示重组TRAIL蛋白可能是治疗HIV感染的一种方法。目前重组TRAIL蛋白和DR4和DR5的单克隆抗体用于肿瘤治疗的I期和II期临床试验，通过诱导肿瘤细胞的凋亡达到治疗目的。从理论上讲，对HIV感染者使用重组TRAIL蛋白的免疫学治疗能够杀灭HIV感染的细胞，但旁观者CD4+T细胞也可发生凋亡；体外研究显示，使用重组TRAIL蛋白处理HIV感染者的PBL导致HIV病毒数量降低，但未发现淋巴细胞的数量和功能的改变。
机体免疫系统被新抗原刺激后，以前活化的、其他抗原特异性免疫细胞减少。其机制包括活化免疫细胞的凋亡，即活化诱导细胞死亡（Activation induced cell death, AICD）。在HIV感染过程中免疫系统的慢性活化具有下列特征：全身淋巴结肿大、B淋巴细胞 、活化的T淋巴细胞、NK细胞、抗原提呈细胞水平增高、高γ-球蛋白血症等。研究显示HIV感染过程中发生慢性免疫激活，如循环激活的单核细胞（HLA-DR+）、活化的CD8+T细胞（CD38+）和CD4+T细胞减少及HIV感染的疾病进展有关。慢性免疫刺激通过Fas依赖性和独立性机制导致CD4+T细胞 AICD。在HIV感染过程中，AICD并不局限于CD4+T细胞，也作用于CD8+T细胞的耗竭，这和HIV感染过程中活化CD8+T细胞表达程序性死亡分子1（programmed death 1, PD-1）有关。
HIV感染过程中慢性免疫刺激的来源多种多样，主要包括持续复制的病毒、循环的HIV蛋白、机会性感染病原和其他感染病原的再活化；在HIV感染的疾病进展过程中，调节T细胞绝对计数的减少和慢性免疫激活有关。最近的研究显示胃肠道CD4+T细胞的耗竭导致 微生物重新定位和微生物成分在血液循环中增加，包括内毒素、细菌DNA等，这和HIV疾病进展有关。微生物产物的全身循环导致Toll样受体信号传导路激活，促进胃肠CD4+T细胞的AICD，导致CD4+T细胞减少。微生物产物的全身循环还通过上调PD-1的表达和IL-10的产生抑制T细胞增殖和功能。
4、HIV蛋白和凋亡：
Gp120是HIV基因组表达在HIV质膜上的糖蛋白，可连接CD4受体和CXCR4或CCR5辅助受体，有利于病毒连接和进入细胞。胞膜结合的gp120和可溶性的gp120和CD4受体结合，导致感染和未感染的CD4+T细胞凋亡。研究显示多种机制参与gp120导致的CD4+T细胞凋亡：Fas、FasL和TNF-α表达上调、Fas的分子模拟物、TRAIL、DR4和DR5表达上调、诱导细胞周期停止在G2期、反应性氧自由基的产生、BCL-2表达减少、mTOR和p53蛋白 磷酸化、前凋亡蛋白PUMA表达增加、P38蛋白的激活。尽管目前并不清楚体内HIV感染过程中那个机制起主要作用，但目前已弄清楚的是gp120分子具有多能性（pluripotent），可诱导CD8+T细胞、血管内皮细胞、神经元细胞、心肌细胞、肾小管细胞、肝细胞等发生凋亡。
Tat是HIV病毒的反式激活蛋白，可促进HIV长末端重复序列转录，在CD4+T细胞的凋亡过程中具有多向性。Tat蛋白在病毒生存周期的早期产生，可被感染HIV的细胞分泌，非感染细胞通过clathrin介导的内吞作用摄入。研究显示依据使用的细胞、内源性表达载体、tat蛋白应用的剂量不同，Tat蛋白在体外可发挥凋亡和抗凋亡的作用。低剂量的tat蛋白处理未感染的Jurkat T细胞导致对TNF、Fas、TRAIL分子诱导的凋亡产生耐受，并可减少 caspase 10的表达，增加Bcl-2和c-FLIP的表达。未感染的T细胞和单个核细胞用高剂量的tat蛋白处理后可增加Fas、caspase 8、Bax和RCAS-1分子的表达，促进凋亡的发生。Tat蛋白还可连接到细胞内的微管，导致其改变和Bim介导的线粒体依赖的凋亡。目前尚未弄清楚Tat在HIV感染患者体内诱导或抑制凋亡的作用机制，tat以抗凋亡的血清浓度存在于体内；HIV感染者的单核细胞和巨噬细胞使用tat蛋白处理后导致细胞上调表达TRAIL分子，可诱导未感染的“旁观者”T细胞凋亡；但黑猩猩的T细胞使用tat蛋白处理后可拮抗tat介导的凋亡。
Vpu是HIV病毒基因组编码的辅助蛋白，可下调CD4受体的表达，阻止感染的CD4+T细胞进一步感染，并允许新产生的病毒在胞膜“出芽”。Vpu蛋白在CD4+T细胞凋亡的发生过程中具有重要作用。在Jurkat T细胞高表达Vpu蛋白导致Fas介导的凋亡敏感性增高，这与HIV感染细胞表达Vpu分子后抑制细胞内NF-κB介导的抗凋亡基因表达有关。从HIV病毒结构NL4-3中去掉Vpu成分后降低了CD4+T细胞的耗竭。研究显示从不同的HIV病毒亚型来源的Vpu蛋白具有不同的CD4+T细胞耗竭速度。
Nef蛋白是HIV病毒基因组编码的多功能蛋白，主要在病毒生存周期的早期表达，负责下调CD4受体和MHC-I分子的表达，同时增强病毒的复制能力。表达Nef蛋白的T细胞可上调Fas和FasL分子，减少Bcl-2和Bcl-XL表达，增加PD-1分子表达，通过caspase依赖和独立的途径诱导凋亡。感染的CD4+T细胞产生的Nef蛋白可引起溶酶体渗透性增高，释放cathepsin D进入胞浆，随后导致外层线粒体膜破裂。Nef分子作用于未感染的CD4+T细胞可导致凋亡，其机制尚未明了，但可能和CXCR4和 SDF-1α作用有关。
5、免疫细胞凋亡和免疫损伤：
5.1 CD4+T细胞凋亡和损伤的免疫：
CD4+T细胞通常被认为是免疫系统的辅助T细胞，有利于产生体液免疫和细胞免疫，促进产生抗体和CD8+CTL。在遭遇抗原后，T辅助细胞分化为效应性细胞，后者分泌高水平的γ-IFN、IL-4、IL-10和其他免疫调节分子。HIV病毒感染最显著的特征是在感染者体内缺乏HIV特异性的CD4+T细胞。在抗反转录病毒治疗后控制了病毒载量，出现HIV特异性的CD4+T细胞的增殖，这证实CD4+T效应细胞的重要作用；这也证实了HIV感染急性期HIV特异性的CD4+T细胞反应的迅速损失。几种机制可解释这种损失：在HIV病毒结合到归巢受体 CD62L后，HIV特异性的CD4+T细胞前体在淋巴结被破坏；当天然CD4+T细胞前体募集到感染的淋巴组织，在HIV感染的树突状细胞引导下被杀灭。因此，在HIV急性 感染过程中，快速增殖的HIV特异性CD4+T记忆细胞对HIV感染高度易感，它们比其他记忆CD4+T细胞携带有更多的病毒DNA，这表明HIV优先感染CD4+T细胞，导致随后优先被破坏；激活的HIV特异性的CD4+T效应细胞的破坏由FasL和TNF介导，二者产生持续的免疫激活，HIV编码蛋白对凋亡产生影响。HIV感染患者HIV特异性的CD4+T细胞水平低下与高水平病毒血症有关，其“无能”和外周血树突状细胞相互作用或被CD4+CD25+调节T细胞的抑制有关。
T细胞在免疫反应过程中分化为两大类：一类是Th1细胞，主要分泌γ-IFN，另外一类是Th2细胞，分泌IL-4，Th1细胞在在抗病毒CTL反应中具有重要作用。许多细胞因子影响Naïve T细胞转变为Th1细胞，如IL-12和γ-IFN，前者来源于病原激活的巨噬细胞或树突状细胞，后者来源于病原激活的NK细胞，这些细胞因子对Naïve T细胞分化具有重要作用。HIV感染可诱导细胞因子分泌模式的改变，HIV 感染病情进展伴随着外周血单个核细胞分泌IL-2、IL-12和γ-IFN减少，IL-4和IL-10分泌增加，这是CD4+T细胞减少和疾病进展的指针。HIV感染者外周血T细胞在体外经刺激后短期培养后Th1和Th2亚类分析显示分泌IL-2的T细胞明显减少，产生γ-IFN的T细胞在整个HIV感染的过程中长期存在。在不同Th1细胞亚类中，某些亚类对活化诱导的细胞死亡（Activation-induced cell death, AICD）易感，AICD通过细胞表达BCL-2蛋白来调节。产生IL-2的T细胞逐渐减少与凋亡的易感性和疾病的进展既有相关性。这些结论提示在HIV感染过程中，外周血Th细胞增高的AICD和HIV特异性的免疫损伤具有相关性。
5.2 CD8+T细胞的分化改变：
在HIV感染者体内，HIV可刺激产生强烈的CD8+CTL反应。在急性感染期，CTL反应和外周血中病毒载量的升高而升高；当CTL反应达到峰值后，病毒水平下降；在慢性感染期，发现CTL反应和病毒载量之间的负相关关系。CD8+CTL在控制HIV病毒血症过程中具有重要作用，在黑猩猩体内研究显示耗竭CD8+T细胞后感染SIV导致病毒感染的早期控制失败。CD8+T细胞耗竭也不能控制HIV感染。病毒特异性的CTL体外分析显示HIV特异性的CTL功能缺陷削弱了其控制病毒的能力。尽管HIV特异性的CD8+CTL产生抗病毒分子，如γ-IFN和CCL4，但绝大多数CTL表达低水平的穿孔素，不能有效的杀灭靶细胞。CTL分化改变和增加的凋亡有关，分化不同的CD8+CTL亚类对Fas诱导凋亡具有不同的易感性；体内不良的细胞因子环境不利于细胞的生存。另外，CTL控制HIV感染失败还和免疫调节T细胞有关，研究显示HIV 抗原能诱导调节性CD8+T细胞（Regulatory CD8+T）分泌TGF-β, 减少HIV特异性的CD8+T细胞的γ-IFN反应。因此，活化诱导的细胞死亡（Activation-induced cell death, AICD）、抑制性细胞因子是CD8+CTL的分化缺陷的重要机制。
6、T细胞凋亡和艾滋病病情进展：
在HIV感染患者和SIV病毒感染的动物模型研究显示T细胞凋亡的强度和艾滋病的进展具有相关性。首先，HIV感染长期无进展者T细胞凋亡的水平较低；其次，在西部非洲的研究显示病原性比HIV-1弱的HIV-2感染后表现出低水平的免疫激活，并减少了T细胞的凋亡；第三，当比较相似CD4+T细胞耗竭的HIV-1和HIV-2病毒感染发现，免疫激活和CD4+T细胞耗竭具有相关性；第四，当将慢病毒感染的动物模型和对照动物模型比较发现淋巴细胞凋亡发生在慢病毒感染的动物模型。在黑猩猩SIV感染的动物模型研究显示逐渐减少的CD4+T细胞和高病毒载量、高免疫激活和增加的CD4+T细胞凋亡有关。小鼠研究模型研究显示慢性免疫激活在T细胞免疫缺陷中具有重要作用。构建表达CD70分子的转基因小鼠，在抗原刺激下可持续表达CD70分子，可产生类似于HIV感染的临床特征，即Naïve T细胞逐渐转化为效应T细胞，导致Naïve T细胞池的耗竭和最终因机会性感染发生凋亡。总之，上述实验结果进一步提供了证据表明慢性免疫激活可能是CD4+T细胞功能异常和凋亡的主要原因，是艾滋病进展的主要病理分子机制。
7、凋亡的病毒学逃避：
抑制细胞凋亡有利于子代HIV病毒颗粒的产生，几个HIV病毒基因产物具有抗HIV病毒活性。Nef、gp120和Vpu蛋白有利于HIV感染细胞CD4分子表达下调，阻止了gp120-CD4分子介导的凋亡。Nef蛋白下调MHC-I分子表达、上调fasL分子表达，这种策略可保护感染细胞被CTL和NK细胞杀灭。病毒蛋白Vpr低水平表达引起BCL-2表达上调和BAX下调从而抑制凋亡。Tat蛋白减少了TP53蛋白的转录，促进细胞周期进展、抑制细胞凋亡，促使感染细胞产生大量的病毒颗粒。在HIV感染者的淋巴结中，体内凋亡主要发生在非感染的旁观者细胞中，这表明细胞凋亡的间接分子机制；也提示HIV感染者淋巴组织中存在凋亡的CD8+CTL、B细胞和树突状细胞。相反，HIV感染细胞不易发生凋亡，提示对HIV诱导的细胞杀灭作用的耐受。因此，在凋亡机制被激活导致免疫系统被破坏前，HIV病毒通过控制凋亡机制确保自身的生存。
