Инфицирование человека ВИЧ происходит путем его попадания в кровь или на поврежденные слизистые оболочки. Возбудитель обладает уникальной способностью поражать разные типы дифференцированных клеток, в первую очередь Т4-лимфоциты (хелперы), а также моноциты/макрофаги и большое количество других чувствительных к нему клеток органов и тканей: фолликулярные дендритные клетки лимфатических узлов, клетки олигодендроглии и астроциты головного мозга, альвеолярные макрофаги легких, эпителиальные клетки кишечника и шейки матки, клетки Лангерганса. Проникновение вируса внутрь клетки осуществляется связыванием его со специфическим рецептором клеточной оболочки (молекулярной СД4) путем эндоцитоза или прямым внедрением через плазматическую мембрану.
Внутри клетки генетическая информация с вирусной РНК переходит на ДНК с помощью обратной транскриптазы. Однонитевая структура ДНК достраивается второй ее нитью, а промежуточная форма ДНК сливается с ядром клетки и интегрируется с ее ДНК, становясь ДНК-провирусом. С этого момента наступает стадия латентной инфекции, которая длительное время не проявляется никакими симптомами болезни, и человек находится в состоянии вирусоносительства. Главным вопросом механизма патогенеза ВИЧ-инфекции является выяснение причин активации провируса. Допускают, что активация латентной инфекции может происходить под влиянием различных антигенов, цитокинов, собственных клеточных и гетерологичных транскрипционных факторов и других причин. Активация транскрипции и синтез белков-предшественников вируса принимает иногда взрывообразный характер, когда происходит завершающая сборка частиц вируса и выход его из клетки, следствием чего является ее прямая деструкция и цитолиз (цитонекроз), который дополняется образованием синцитиев с другими клетками, пораженными вирусом и не пораженными им, но имеющими на наружной мембране авидитентные молекулы СД4.
