跳到主要内容
访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
生物大分子。作者手稿；PMC 2010年9月14日发布。
以最终编辑形式发布为：
生物大分子。2009年9月14日；10(9): 2482–2488.
数字对象标识：10.1021/bm900344克
预防性维修识别码：PMC2768114型
NIHMSID公司：NIHMS142518标准
PMID：19711976

HIV病毒在人宫颈粘液中的运动

哈塞内·布卡里,1,* 贝达·布里查切克,1 帕梅拉·斯特拉顿,2 希拉·马奥尼,2 杰弗里·利夫森,三 列奥尼德·马戈利斯,1和拉尔夫·诺萨尔1
作者信息 版权和许可信息 PMC免责声明

摘要

使用时间分辨共焦显微镜和荧光相关光谱检查添加到人类宫颈粘液样品中的荧光标记HIV病毒（~100nm）的运动。颗粒追踪分析表明，与水溶液中相比，大多数病毒粒子的运动减少了200倍，并且不受典型扩散的驱动。相反，其系综平均均方位移的时滞与τ成正比α+v（v）2τ2，描述了异常扩散（α~0.3）和流动行为的组合，τ为滞后时间。我们将这种流动行为归因于缓慢释放的粘液基质，粘液基质在机械扰动（例如样品的拉伸和扭转）后释放。对单个病毒粒子轨迹和位移的进一步分析表明，病毒粒子之间的局部运动存在差异，包括受限运动和罕见跳跃，这可能是由于矩阵结构的突然变化所致。由于缓慢的结构变化而引起的微环境变化可能有助于病毒粒子的移动，使其能够到达上皮层。

一、引言

许多上皮组织的管腔表面覆盖着一层独特的粘液层。粘液是一种生物凝胶，主要由水（~95%）组成，含有凝胶形成粘蛋白（~3%）和不同数量的降解酶、抗体和其他大分子1-4。根据其位置，还可能含有细胞（例如鳞状细胞、细菌）、细胞碎片、病毒、DNA和脂质。粘液具有多种重要功能，包括润滑、水合，尤其是保护组织表面。几项研究表明，粘液是抵抗病原体的屏障，但具体机制尚不清楚5-7对于女性生殖道，尤其是宫颈粘液可以提供病毒防御。更好地了解宫颈粘液的性质可能会导致制定新的保护措施，特别是防止艾滋病毒传播8,9。

在这项研究中，我们关注HIV病毒在人类宫颈粘液中的运动，后者与其他阴道分泌物一起，形成了病毒在异性传播过程中必须穿透的生物层10我们使用了健康捐赠者提供的未经处理的粗宫颈粘液，并分别测量了每个样本中HIV病毒的转运。虽然粘液在月经周期中会发生变化，但在排卵时会变得更薄更水，在月经周期后期粘液会变得更厚更不易渗透11,12，我们的目标是尽可能多地再现病毒粒子在通过每个样本时所遇到的条件，尤其是结构微环境。

荧光相关光谱的光学技术13-15（FCS）和时间分辨荧光共焦显微镜（TRFCM）16,17用于探测人类宫颈粘液样本中荧光标记的HIV病毒和其他荧光纳米粒子（即Alexa 488、藻红蛋白蛋白、聚苯乙烯珠）的动力学。FCS基于辐照体积中荧光纳米粒子数量的波动，可用于获取小体积（~飞秒）中快速移动的小纳米粒子扩散和结合的信息。相反，TRFCM提供了对相对较大和/或较慢的纳米颗粒的空间分布和运动的见解。此外，可以生成三维共焦图像来捕获纳米粒子（聚苯乙烯乳胶珠和HIV病毒粒子）的空间分布，从而获得宿主黏液微观结构的信息。

在本文所报道的工作中，在体外将HIV病毒粒子添加到粘液样本中，单独跟踪病毒粒子的运动，并计算每个病毒粒子的均方位移（MSD）作为时间的函数。然后计算给定样本中检测到的所有病毒的群平均MSD，并将其与单个病毒的MSD进行比较。很明显，任何特定的粘液样品在结构上都是非常不均匀的，但至少在这里研究的条件下，病毒粒子要么被捕获，要么移动得很慢，在后一种情况下，显示出异常扩散和流动运动的结合。

二、。样品和方法

二、 1个样品

粘液样本

使用子宫内膜吸引刮匙（Unimar Pipelle，CooperSurgical，Shelton，CT）从非HIV感染、一般健康的女性捐赠者处通过抽吸收集宫颈粘液样本。研究参与者为绝经前患者，没有生殖道感染的证据。记录所有受试者的患者年龄、周期日、激素和药物使用情况。如果样本带有血迹，就会被丢弃。样品放在冰上，储存在4°C下，通常在采集后48小时内进行研究。

我们通过轻轻拉伸来定性评估样品的弹性，并测量其pH值。在我们的研究中，我们只使用了在月经中期采集的样品。所有样品都显示出相似的弹性特性，回弹到原来的形状，pH值接近中性，与之前公布的数据一致18无需进一步操作，将粘液标本放置在样品架上（见下文），并将温度从生理温度变化到室温（约20°C）。由于存在细胞（例如鳞状细胞）和其他大型散射体，一些样品呈现光学混浊，但我们能够找到相对清晰的斑点进行成像。我们详细分析了四个样本，这足以建立方法并证明某些特征行为。每个样品至少处理五个单独的显微镜视野，平均每个视野有十个病毒粒子。为了进行分析，跟踪了近50种不同的病毒颗粒。

标记的HIV病毒

将HIV-1病毒（病毒株MN）灭活，并用NEM类似物Alexa Fluor 488 C5马来酰亚胺（荧光探针、Invitrogen、Eugene、OR）进行内部标记，以烷基化HIV-1核衣壳蛋白锌指的半胱氨酸19由于包膜糖蛋白的二硫键半胱氨酸不受影响，病毒包膜的功能特性得以保留。将纯化的Alexa Fluor 488标记病毒粒子储存在−80°C的PBS缓冲液中。使用时，将病毒粒子解冻，轻轻混合，并在Eppendorf 5415C微型离心机中以14000rpm（约16000 g）离心3分钟，以去除储存过程中形成的任何聚集体。

荧光纳米探针

通过共焦显微镜和荧光相关光谱研究了几种荧光探针与宫颈粘液的相互作用，包括Alexa Fluor 488分子（分子量≈885 Da）和藻红蛋白蛋白（分子量约240 kDa，直径约11 nm），这两种探针均来自Invitrogen。通过添加绿色荧光标记的聚苯乙烯珠，可以识别粘液的结构特征20（直径：2851纳米）购自杜克科学公司（现为马萨诸塞州沃尔瑟姆的赛默飞世尔科学公司）。

显微镜样品的制备

样品架由两个玻璃标准盖玻片（尺寸：A）组成，盖玻片由一个约200μm厚的橡胶垫片隔开，橡胶垫片上有一个直径为5mm的孔。为了尽量减少与病毒的相互作用，使用Sigmacote（Sigma-Aldrich，Saint-Louis，MO，USA）处理盖玻片，该盖玻片与玻璃表面的硅醇基团反应，生成中性疏水薄膜。为了清除反应残留物，用甲醇多次清洗盖玻片，然后用水浸泡至少30分钟。

使用移液管，将少量粘液样品（约20μl）置于样品架中，然后添加1-2μl等分的HIV病毒浓缩溶液。通过轻轻缓慢地将移液管尖端插入样本，将病毒粒子引入粘液中，以减少使用搅拌技术可能出现的粘液结构扭曲。

二、 2实验技术和数据分析

荧光相关光谱（FCS）

FCS的基本原理已在前面描述13-15使用聚焦激光束激发目标纳米颗粒的荧光，并测量小体积（~飞秒）发射的信号随时间的变化。由于纳米粒子在这个小体积中的进出运动或纳米粒子的光动力学变化，发射的荧光信号会波动。对时间强度-强度相关函数的分析得出了表观扩散时间，它表征了纳米粒子在检测到的小体积中的运动，更有趣的是，它与纳米粒子的总体尺寸和形状有关15,21。

FCS测量是使用Hamamatsu（美国新泽西州Bridgewater）销售的便携式装置进行的。该装置（C9413型）配备了473 nm LD泵浦固体激光器、低余脉高灵敏度光电倍增管、用于共焦检测的25μm直径针孔、浸水物镜（Olympus UApo 40X W/340；NA=1.15），以及用于关联照片计数时间序列的内置数字代码。在大多数测量中，1 mW输入激光束衰减为3μW，高频发射滤波器的截止波长设置为495 nm。使用由滨松开发并随仪器提供的软件包，对测量的相关函数进行拟合，并计算光电计数直方图。

时间分辨荧光共聚焦显微镜（TRFCM）

使用定制的共焦显微镜系统检查病毒颗粒和聚苯乙烯胶乳球，该系统由IX70倒置显微镜（美国宾夕法尼亚州中心谷奥林巴斯）、共焦旋转圆盘分析仪（加利福尼亚州弗里蒙特珀金埃默）和冷却的512X512 CCD相机（美国新泽西州布里奇沃特哈马松C9100型）组成，带有两条基本激励线（488 nm和568 nm）的风冷离子氩激光器（美国加利福尼亚州卡尔斯巴德市梅莱斯·格里奥）、用于物镜z定位的压电驱动装置（德国卡尔斯鲁厄/帕尔巴赫Physik Instrumente）和二维XY-Proscan工作台（美国马萨诸塞州罗克兰市普赖尔）。

该系统设置在低振动绝缘台上（美国加利福尼亚州欧文市纽波特）。大多数图像是用60X，NA=1.2水奥林巴斯物镜收集的。IPLab™软件（BD Biosciences，Rockville，MD，USA）用于控制各种设备，并采集和分析图像。

图像分析和粒子跟踪

在488-nm激发下拍摄荧光共焦图像。在本报告中，我们描述了从粘液样品中采集的图像，其中嵌入了荧光聚苯乙烯珠（28-nm）或荧光HIV病毒。这里，在20至40μm高度的1μm台阶处收集图像的z堆栈，并进一步处理以创建样品的三维图像。通过计算图像的傅里叶变换，我们能够评估图像中荧光特征的可能对齐和方向。

为了分析HIV病毒在粘液中的运动，我们收集了15秒内100张图像的时间序列（曝光时间为100 ms，图像之间的延迟时间约为50 ms）。观察到的焦平面始终与底盖玻片表面保持50μm的距离，以避免边界效应。根据荧光探针的亮度，每张图像的曝光时间通常设置在50到100毫秒之间。通过切换到连续的亮白色透射照明，我们检查了成像区域是否没有大的特征，例如细胞或未知碎片。在512X512数字图像中，荧光病毒粒子以亮点的形式出现，每张图像的平均数量约为10个。使用MatLab软件编码的定制算法，我们同时跟踪这些病毒粒子，并确定每个病毒粒子的强度分布重心（质心）的空间坐标（X（t）、Y（t））随时间的变化。基于光子计数直方图，我们只考虑平均荧光强度至少是背景两倍的峰值。

量化病毒粒子的运动，并遵循Qian等人描述的方法。16，我们计算了每个病毒颗粒的均方位移（MSD）：MSD（τ）=<[X（t+τ）-X（t）]2>+<[Y（t+τ）-Y（t）]2>t和τ分别表示时间和“滞后时间”。此外，我们计算了系综平均值16,17所有病毒粒子的MSD（总共41个病毒粒子），无论其各自的动力学行为如何。

三、 结果

三、 1聚苯乙烯珠与粘液结合

在图1a，用荧光28-nm聚苯乙烯珠装饰粘液样品的图像清楚地证明了丝状束的存在。通过对图像进行快速傅里叶变换，突出了灯丝的角度方向（参见图1b)，确认多个线束的对齐。在电子显微镜下固定的未拉伸粘液样品中，先前在局部水平上观察到类似的带状原纤维结构22虽然珠子有可能导致宏观捆绑20束的定性外观不受珠子大小的影响（数据未显示）；此外，即使没有珠子，黏液中的HIV病毒似乎也会沿着给定的方向相互定向，这表明黏液的内在结构排列(图1c，参见下文）。

保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms-142518-f0001.jpg
保存图片、插图等的外部文件。对象名称为nihms-142518-f0002.jpg
保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms-142518-f0003.jpg

一幅512×512数字图像的粗人宫颈粘液样本：(一)黏液上结合的28-nm荧光聚苯乙烯微球在黏液中显示丝状束；(b）图1a中图像的傅里叶变换证实了束的对齐；(c（c）)嵌入黏液中的HIV病毒图像的傅里叶变换表明病毒粒子排列，很可能沿着丝状束排列，如图1a所示。

三、 2个小纳米探针在粘液中扩散

根据FCS测量，Alexa488荧光团和藻红蛋白在宫颈粘液样本中似乎是可移动的。与各自在水中的扩散相比，Alexa488荧光团在基质中畅通无阻地移动，而藻红蛋白（~10.2nm）的速度减慢了大约三倍。

三、 3艾滋病毒病毒沿着丝状粘液束排列

通过对水中稀释的HIV病毒样本进行FCS测量，我们根据Stokes-Einstein关系估计HIV病毒的大小为100-120 nm，与冷冻电子显微镜估计的公布值一致23,24当混合到宫颈粘液样品中并在488nm处照射时，病毒粒子在共焦图像中显示为亮点。在实验期间（1-2小时），病毒粒子在粘液中几乎没有扩散，反而倾向于定位在粘液的某些区域，这与它们在水中的行为不同，在水中，病毒粒子很容易扩散。共聚焦图像的z堆叠表明，病毒粒子是三维分布的。当我们将这些图像的三维堆栈投影到单个二维图像中时，傅里叶变换显示病毒粒子的排列(图1c)可能反映了它们与宿主粘液结构中观察到的丝状束的相互作用(图1a和图1b）

三、 4株HIV病毒呈现异常扩散和流动运动

数字​图2，2,​,3三和​和44说明三种不同病毒在同一视野中的二维运动。它们表现出不同的动态行为：图2a从坐标波动缺乏或弱的时间依赖性推断，似乎受到限制，只有场地内的局部运动(图2b). 相比之下图3a除局部波动外，还显示出整体单向漂移（也可见于图3b). 病毒粒子图4a经历了局部运动和漂移的组合，其间不时有从一个地点到另一个地点的突然跳跃（另请参阅图4b).

保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms-142518-f0004.jpg

（a） ：嵌入宫颈粘液样本中的HIV病毒XY轨迹显示运动受限。（a）中的插图显示了病毒粒子均方位移的时间依赖性（见正文）。（b） ：病毒粒子坐标之一的时滞证实了局部位移。

保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms-142518-f0005.jpg

（a） ：嵌入宫颈粘液样本中的HIV病毒的XY轨迹显示局部运动和漂移。（a）中的插图显示了病毒粒子均方位移的时间依赖性（见正文）。（b） ：其中一个坐标的时滞证实了病毒粒子的系统位移。

保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms-142518-f0006.jpg

（a） ：嵌入宫颈粘液样本中的HIV病毒的XY轨迹显示局部运动、漂移和突然跳跃。（a）中的插图显示了病毒粒子均方位移的时间依赖性（见正文）。（b） ：其中一个坐标的时滞证实了病毒粒子跳跃和系统位移的存在。

图中的插图。​图2a，2a个,​，3a中，3a年、和​和4a4a类显示相应MSD的延时。正如预期的那样，受限病毒粒子的MSD(图2a)对滞后时间的依赖性很弱，而图中病毒粒子的MSD。​图3a3a年和​和4a4a类显示出正曲率，表明可能存在异常扩散和流动运动等运动机制的组合。后者与粘液微观结构在应力作用下的局部取向一致22，根据推断在体外精子在扁管中运动的研究25精子穿透子宫颈26一份报告中对宫颈粘液范围内的孔隙尺寸进行了估计20，来自卡.20至加利福尼亚州.200 nm，另一个22，来自加利福尼亚州. 102到加利福尼亚州. 10三纳米。

在图5，我们绘制了5个不同场的病毒粒子群平均MSD随时间的变化曲线（总病毒粒子数=41）。我们推测病毒粒子的运动受两种机制控制：与幂律（~τ）成正比的反常扩散α)与τ成正比的流动行为α如果这两种机制没有耦合，病毒粒子的MSD可以用以下表达式描述：

<MSD>=Γτα+v（v）2τ2, 
(1)

其中<..>表示系综平均值，α表示反常扩散，Γ为常数，v表示视速度。对于α=1，该表达式描述了纯扩散流动动力学（参见Qian等人的讨论。16). 当我们用上述表达式拟合数据时，我们确定了以下参数值：α=0.3，Γ=0.023μm2/秒0.3v=0.03μm/s，表明病毒粒子的潜在缓慢运动。与在水中的扩散相比，病毒粒子的速度减慢了约200倍（估计为τ=1秒）。

保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms-142518-f0007.jpg

将HIV病毒粒子（共41个）的系综平均均方位移绘制为滞后时间的函数。实线是与标度函数（aτ）的拟合α+v（v）2τ2; 见正文），表示异常扩散和流动行为。

四、 讨论

异性传播是世界范围内艾滋病毒/艾滋病流行的一个主要因素，在成年人中，女性占所有新增病例的一半以上27-29存在多种生物屏障，可抑制潜在宿主的病毒感染6,30包括覆盖女性生殖道的粘液，形成一层保护层，防止艾滋病毒入侵。HIV病毒通过人类宫颈粘液的运动机制是本报告的重点。我们的研究证实，正如其他人所观察到的那样，宫颈粘液是非常异质的5,20,31-33聚苯乙烯珠与粘液紧密结合，显示出丝状结构。虽然小荧光团似乎可以在粘液中畅通无阻地移动，但较大的分子，如中等大小的蛋白质，与它们在水中的移动相比，速度减慢了几倍。与水溶液中的病毒粒子相比，粘液阻碍了荧光HIV的运动，约200倍。尽管并非完全静止，但至少在观察期（~15s）内，病毒粒子似乎被粘液困住，这与Maher等人的发现类似5我们分析了多个病毒粒子的运动轨迹，这些轨迹是从几个嵌入荧光病毒的黏液样品上采集的时间序列图像中得出的。此外，遵循Qian等人描述的方法。16我们计算了每个病毒粒子MSD的时间依赖性以及所有病毒粒子（共41个）的系综平均MSD（平均值）。详细分析显示了两种运动机制的结合：异常扩散和流动运动。

光漂白后荧光恢复（FRAP）和时间分辨显微镜也被用于研究各种生物相关大分子（如免疫球蛋白）和不同病毒在宫颈粘液样本中的运动20,31-33与HIV一样，单纯疱疹病毒（180 nm）悬浮在粘液制剂中时速度减慢20相关研究表明，根据表面化学，100nm纳米聚苯乙烯微球在粘液中的运动比水慢200-2400倍20,33然而，纳米颗粒的大小仅部分解释了这种减缓，因为聚乙二醇涂层的较大聚苯乙烯珠（200和500 nm）的运动受到4到6倍因子的抑制33因此，我们推断病毒粒子的其他性质，例如其表面的电荷，可能会影响其在粘液中的运动。

使用集合平均法有助于消除病毒运动中的差异，这种差异可能是由于局部黏液微环境或病毒粒子的结构特征造成的。在图6，绘制的单个病毒的MSD都属于同一视野。然而，一些病毒粒子在很长一段时间内表现出异常扩散，其MSD的比例τα含~0.07-0.37，其他显示异常扩散和流动运动的组合（MSD=Γτα+v（v）2τ2). 在对嵌入纠缠F-actin网络中的聚苯乙烯微球的类似研究中，Wong等人观察到其探针的异常扩散（MSD~τα;α<1）当珠子尺寸接近晶格网格尺寸时20此外，他们还表明，这种异常扩散是由从一个微观位置到另一个微观区域的离散快速移动造成的；如果没有这些跳跃，探针就会受到限制，从而产生与时间无关的MSD。同样，跳跃可能是本研究中观察到的异常扩散的潜在机制。

保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms-142518-f0008.jpg

绘制了在同一视场中观察到的几种HIV病毒的均方位移随时间的变化曲线。请注意病毒粒子运动的差异，这可能反映了它们的结构以及局部黏液微环境的差异。

虽然观察到的异常扩散可归因于粘液的热波动和局部动力学，但类似流动行为背后的机制尚不清楚。显微镜装置中的系统机械漂移可能会将纳米粒子拖向特定方向。然而，当我们比较同一视野中不同病毒的XY-运动时，这在我们的病例中并不明显。第二个可能的流动行为原因可能是粘液干燥。虽然很难评估水的缓慢蒸发，但我们怀疑这是病毒粒子移动的原因，因为我们将样品室密封得很严。我们认为，流状运动与粘液处理后的结构重排和/或松弛有关。例如，在加载到样品架期间可能发生拉伸等机械扰动后，粘液可能会经历缓慢的结构松弛。当紧张的粘液放松时，它会拖曳被夹住的病毒。这些松弛可能是集体的，因为粘液结构通常看起来是纤维网络34。可能会发生类似的行为体内，因为很可能在性交时粘液被拉长。

图像的傅里叶分析表明病毒粒子排列整齐（参见图1c)，类似于聚苯乙烯珠装饰粘液丝状束时观察到的模式图1a这些观察结果与粘蛋白细丝形成的束的电镜图像一致三,20,34,35。

虽然我们的结果表明HIV病毒与粘液相互作用，但这些相互作用的分子机制尚未阐明。尽管进行了大量研究，但对于宫颈粘液（以及一般粘液）的结构，无论是纳米级还是毫米级，目前尚不清楚。由于处理和样品制备会影响粘液结构，这项任务变得复杂。此外，天然宫颈粘液含有不同数量的粘液、水、细胞、细胞碎片以及月经周期中的变化。如上所述，在样品和方法中，我们这里只研究了中期粘液。为了更好地控制样品的性质，一些研究人员重点研究了用纯化粘蛋白（主要凝胶形成大分子）制备的溶液。班西尔和特纳三将粘蛋白描述为具有交替聚电解质结构域的多嵌段共聚物，具有疏水性和亲水性区域，能够形成氢键，并且含有可以进入静电相互作用的带正电和带负电的部分。在特定的溶液条件下，观察到有序结构36这可能与本研究中观察到的束有关。尽管在将纯粘液溶液的性质推断为当前工作中使用的新鲜天然粘液的性质时应该谨慎36,37可以推断，粘液中的粘液结构可能在吸引和捕获HIV病毒以及更普遍的其他病原体方面起着核心作用。此外，纳米粒子的表面化学可以显著影响其在宿主介质中的动力学33,39对HIV-1病毒的分析表明其表面电荷有显著变化40,41有人建议，操纵电荷或许可以用来预防感染42,43然而，除了病毒粒子标称电荷的这种可变性外，有效电荷可能取决于宿主介质的特性，例如pH值和盐浓度。这里所展示的方法可以用于系统研究这些因素和其他因素对病毒-粘膜相互作用的影响，包括那些与月经周期有关的因素35此类研究可能具有重要的临床意义，尤其是在杀微生物剂的设计方面44粘液与天然抗病毒蛋白在适当的生理条件下可选择性抑制HIV-1病毒的传播30。

最后，我们要强调的是，尽管各种类型的粘液在许多生理过程中以及在维护人类健康中具有重要意义，但对这些材料的物理特性知之甚少。当考虑到与真正粘液相关的并发症时，这一点尤其正确。在这个问题上还有很多工作要做。例如，Celli等人。36用动态光散射研究解决猪胃粘蛋白（有趣的是，拉伸指数表征了一些数据，尽管与我们的研究中指出的指数不同-参见等式1，ff）；类似的技术可用于研究宫颈粘液的局部晶格运动。此外，虽然超出了本研究的范围，但“固定化”病毒的运动可以通过“广义Stokes-Einstein方程”进行分析，以提供粘液粘弹性的信息45基于含Levy噪声的Langevin方程的理论46或障碍波动（半马尔可夫）模型47可以将观察到的病毒跳跃的频率和幅度与晶格的弛豫联系起来，从而设计出实验，在进行显微镜测量之前，对粘液样品施加控制量的单轴应力。

五、结论

HIV病毒在完整宫颈粘液中的转移速度比在水溶液中慢了两个数量级。通过时间分辨共焦显微镜观察到的对单个病毒粒子轨迹的分析表明，病毒粒子大多被困在粘液中，局限于较小的区域，并表现出抽搐运动，就像是随着聚合物晶格运动一样。这种运动偶尔会被跳跃到几个病毒长度以外的位置所打断，这种运动可能与之前受力的粘液亚稳区域的机械松弛有关。当病毒粒子的系综平均均方位移（MSD）被绘制为时间的函数时，人们发现它们的运动可以在数学上表征为表示异常扩散的项的总和，与具有非积分幂律依赖性的时间变量成比例（~τα;α=0.3），以及一个表示可能的流动行为的项（~τ2). 然而，单个病毒的MSD显示不同的α值，这可能与病毒表面特性的变化和/或粘液结构的异质性有关

致谢

我们感谢与Richard Cone、Rama Bansil和Dan Sackett进行的富有成果的讨论，并感谢Allie Muthukumar和Nadia Ouhib在我们实验室的夏季实习期间提供的帮助。我们还感谢艾滋病和癌症病毒项目的朱利安·贝斯（Julian Bess，Jr.）和埃琳娜·切尔托娃（Elena Chertova）、SAIC弗雷德里克公司（SAIC Frederick Inc.）、NCI弗雷德里克（NCI Frederick）以及NICHD妇科咨询服务部的维恩·范德霍夫（Vien Vanderhoof）和芭芭拉·斯特格曼（Barbara Stegmann）准备并鉴定了标记的HIV病毒。这项工作得到了尤妮斯·肯尼迪·施莱弗国家儿童健康和人类发展研究所、国家卫生研究所的内部资金支持。

五、参考文献

[1]Carlstedt I、Lindgren H、Sheehan JK、Ulmsten U、Wingerup L。生物化学。J。1983;211:13–22. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[2]Sheehan JK，Carlstedt I。生物化学J。1987;245(3):757–762. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[3]Bansil R，Turner理学学士。胶体与界面科学的最新观点。2006年；11(23):164–170. [谷歌学者]
[4]Shaw JLV、Smith CR、Diamandis EP。蛋白质组研究杂志。2007;6(7):2859–2865.[公共医学][谷歌学者]
[5]Maher D、Wu X、Schacker T、Horbul J、Southern P。美国国家科学院。2005;102:11505. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[6]Hladik F、Hope TJ、。当前艾滋病毒/艾滋病报告。2009;6:20–28.[公共医学][谷歌学者]
[7]Fox Canale AM、Hope TJ、Martinson J、Lurain JR、Rademaker AW、Bremer JW、Landay A、Spear GT、Lurain NS。病毒学。2007;369:55–68. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[8]Kasse PJ、Shattock R、Moore JP。医学年鉴。2008;59:455–471.[公共医学][谷歌学者]
[9]瓦伦塔·C。高级药物交付审查。2005;57:692–1712.[公共医学][谷歌学者]
[10]Broliden K、Haase AT、Ahuja SK、Shearer GM、Andersson J。J.实习生。医学。2008;265:5–17.[公共医学][谷歌学者]
[11]奥德布拉德E。障碍学报。妇科。扫描。1968;47：57–79。[公共医学][谷歌学者]
[12]Wolf DP、Sokoloski J、Khan MA、Litt M。费蒂尔。斯特里尔。1977;28:47–52.[公共医学][谷歌学者]
[13]Webb全球。申请。光学。2001;40:3969–3983.[公共医学][谷歌学者]
[14]Chen Y、Müller JD、Berland KM、Gratton E。方法。1999;19:234–252.[公共医学][谷歌学者]
[15]Boukari H、Sackett DL。在：生物学家的生物物理工具：第1卷细胞生物学中的体外技术方法84。Correia JJ，Detrich HW III，编辑。爱思唯尔学术出版社。；加利福尼亚州：2008年。第659-678页。[谷歌学者]
[16]Qian H，Sheetz议员，Elson EL。生物物理学。J。1991;60:910–921. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[17]Wong IY、Gardel ML、Reichman DR、Weeks ER、Valentine MT、Bausch AR、Weitz DA。物理学。修订稿。2004;92:178101.[公共医学][谷歌学者]
[18]Correa CHM、Mattos ALG、Ferrari AN。钎焊。医学生物学杂志。物件。2001;34：767–770。[公共医学][谷歌学者]
[19]Morcock DR、Thomas JA、Gagliardi TD、Gorelick RJ、Roser JD、Chertova EN、Bess JW，Jr、Ott DE、Sattentau QJ、Frank I、Pope M、Lifson JD、Henderson LE、Crise BJ。《病毒学杂志》。2005;79:1533–1542. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[20]Olmstead SS、Padgett JL、Yudin AI、Whaley KJ、Moench TR、Cone RA。生物物理学。J。2001;81:1930–1937. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[21]Boukari H、Nossal R、Sackett DL。生物化学。2003;42:1292–1300.[公共医学][谷歌学者]
[22]Yudin AI、Hanson FW、Katz DF。生物再现。1989;40：661–671。[公共医学][谷歌学者]
[23]Zhu P、Liu J、Bess J、Jr、Chertova E、Lifson JD、GriséH、Ofek GA、Taylor KA、Roux KH。自然。2006年；441:847–851.[公共医学][谷歌学者]
[24]Liu J、Bartesaghi A、Borgnia MJ、Sapiro G、Subramaniam S。自然。2008;455:109–113. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[25]Katz DF，Overstreet JW，Hanson FW。费蒂尔。斯特里尔。1980;33:179–86.[公共医学][谷歌学者]
[26]Mattner PE公司。自然。1966;212:1479–1480.[公共医学][谷歌学者]
[27]Galvin SR、Cohen MS。《自然评论》：微生物学。2004;2:33–42.[公共医学][谷歌学者]
[28]Hladik F、McElrath MJ。自然评论：免疫学。2008;8(6):447–457. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[29]宾夕法尼亚州科兹洛夫斯基，Neutra先生。现代分子医学。2003;三:217–228.[公共医学][谷歌学者]
[30]Margolis L，Shattock R。自然修订版微生物。2006年；4:312–317.[公共医学][谷歌学者]
[31]Saltzman WM、Radomsky ML、Whaley KJ、Cone RA。生物物理学。J。1994;66:508–515. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[32]Shen H、Hu Y、Saltzman WM。生物物理学。J。2006年；91:639–644. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[33]Lai SK、O'Hanlon DE、Harrold S、Man ST、Wang YY、Cone R、Hanes J。美国国家科学院。2007;104:1482–1487. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[34]Ceric F、Silva D、Vigil P。J.电子显微镜。2005;54(5):479–484.[公共医学][谷歌学者]
[35]Gipson IK、Moccia R、Spurr-Michaud S、Argüeso P、Gargiulo AR、Hill JA、3rd、Offner GD、Keutmann HT。临床内分泌代谢杂志。2001;86(2):594–600.[公共医学][谷歌学者]
[36]Celli JP、Turner BS、Afdhal NH、Ewoldt RH、Randy GH、McKinley GH、Bansil R、Erramili S。生物大分子。2007;8(5):1580–1586.[公共医学][谷歌学者]
[37]Raynal BDE、Hardingham TE、Thornton DJ、Sheehan JK。生物化学。J。2002年；362:289–296. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[38]Habte HH、de Beer C、Lotz ZE、Tyler MG、Schoeman L、Kahn D、Mall AS。病毒学杂志。2008;5(59):1–10. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[39]Valentine MT、Perlman ZE、Gardel ML、Shin JH、Matsudaira P、Mitchison TJ、Weitz DA。生物物理学。J。2004;86：4004–4014。 [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[40]Clevestig P、Pramanik L、Leitner T、Ehrnst A。《病毒遗传学杂志》。2006年；87:607–612.[公共医学][谷歌学者]
[41]Repits J、Sterjovski J、Badia-Martinez D、Mild M、Gray L、Churchill MJ、Purcell DFJ、Karlsson A、Albert J、Fenyo EM、Achour A、Gorry PR、Jansson M。病毒学。2008;379:125–134.[公共医学][谷歌学者]
[42]Beljaars L、Floris R、Berkhout B、Smit C、Meijer DKF、Molema G。生物化学。药理学。2002年；63:1663–1673.[公共医学][谷歌学者]
[43]Ahn K-S、Ou W、Silver J。病毒学。2004;330:50–61.[公共医学][谷歌学者]
[44]Geonnotti AR，Katz DF。生物物理学杂志。2006年；91:2121–2130. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
[45]梅森TG。聚乙二醇。《学报》。2000年；39:371–378. [谷歌学者]
[46]Jespersen S、Metzler R、Fogedby HC。物理学。版次。1999;59:2736–2745. [谷歌学者]
[47]Chvosta P、Reineker P。《物理学杂志》。A（数学与遗传学）1997年；30：L307–L312。 [谷歌学者]