男性包皮感染艾滋病病毒的组织学和分子细胞生物学基础

男性生殖道是一根约13米长,由黏膜上皮构成的管状系统。不同部位的上皮,其结构和功能也有所差异。包皮,尿道口(开放的)和阴茎舟状窝是由复层扁平上皮组成,而其他部分包括阴茎、输精管、附睾、睾丸网和附属器官则由单层柱状、圆柱状或假复层上皮组成。但是,在包皮部分,内包皮黏膜组织与外包皮的很不同,外表面角质层很薄,为1.8±0.1单位(5个单位为等于或大于20μm),外包皮和龟头黏膜组织的外表面角质层较厚,分别为3.3+0.1单位和3.3+0.2单位,所以,内包皮组织比外包皮组织和龟头更容易被擦伤(下图)。

H.E染色的成年人包皮组织代表性显微照片

McCoombe和Short(2006)曾仔细研究了成年男子阴茎不同部位上皮内各种HIV-1靶细胞的密度和深度。例如,朗格汉斯细胞密度最高的依次是外包皮(85.5个细胞/mm2)、内包皮(61.3个细胞/mm2)、包皮系带(56个细胞/mm2)、龟头(41个细胞/mm2)和尿道口(14个细胞/mm2),而阴茎尿道没有发现有该细胞(下表)。由此可见,外包皮和内包皮含有高密度的对HlV-1感染易感的细胞(如朗格汉斯细胞、CD4 T细胞和巨噬细胞。

阴茎不同部位上皮内HIV-1易感细胞的平均密度(个/mm2)
细胞所表达的分子(代表性细胞) CD1a(朗格汉斯细胞) CD4(CD4 T细胞、DC细胞和巨噬细胞等) CCR5(CD4 T细胞、朗格汉斯细胞等) CXCR4(CD4 T细胞、朗格汉斯细胞等) HLA-DR(DC细胞、巨噬细胞等) DC-SIGN(DC细胞)
外包皮 85 126 33 12 103 17
内包皮 61 108 28 2 116 11
龟头 56 104 23 20 137 18
包皮系带 41 57 16 19 89 12
尿道 0 22 0 1 21 0
尿道口 14 47 7 11 43 2
资料来自:McCoombe SG, Short RV, Potential HIV-1 target cells in the human penis. AIDS ,2006 ,20:1491-1495

关于细胞的深度,朗格汉斯细胞的平均深度最浅,远比其他细胞表浅得多(61μm),而表达CD4、CCR5、CXCR4、DC-SJGN和HLA-DR等分子的其他细胞的深度分别为102μm、94μm、92μm、77μm和128μm。特别需要指出的是,朗格汉斯细胞在内包皮和包皮系带的深度分别只有23μm和34μm。

Patterson等(2002)的研究表明,成年男子内包皮黏膜含有比宫颈黏膜多得多的病毒靶细胞,包皮内CD4 T淋巴细胞、巨噬细胞和朗格汉斯细胞的平均比例分别为22. 4%、2.4%、11.5%,而女性宫颈黏膜分别为6.2%、1. 4%、1.5%。体外实验表明,内包皮吸附HIV的能力是女性宫颈组织的9倍。因此,未包皮环切时,内包皮和包皮系带成为HIV进入男性生殖道的主要门户。包皮环切后,内包皮被切除,包皮系带随之萎缩,因此,HIV就不容易通过生殖道进入体内。由此可见,男性为什么可以通过性传播途径感染上HIV,为什么男性包皮环切后会减少HIV感染的机会,都是由于男性外生殖器官具有感染HIV的细胞和分子基础。

成年男子(12号)和儿童的(8号)包皮组织内朗格汉斯细胞(CD1a)、T细胞(CD4)和巨噬细胞(CD68)的免疫组织化学染色。结果表明成年人的HIV靶细胞比儿童的多得多。组织以苏木精复染。标尺为50μm

上图:成年男子(12号)和儿童的(8号)包皮组织内朗格汉斯细胞(CD1a)、T细胞(CD4)和巨噬细胞(CD68)的免疫组织化学染色。结果表明成年人的HIV靶细胞比儿童的多得多。组织以苏木精复染。标尺为50μm。

 A.松弛(非勃起)的未经过包皮环切的阴茎;B.勃起的未经过包皮环切的阴茎,显示包皮已经后翻和HIV-1进入的位置。

 A.松弛(非勃起)的未经过包皮环切的阴茎;B.勃起的未经过包皮环切的阴茎,显示包皮已经后翻和HIV-1进入的位置。

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