HIV/AIDS

Retrovirusuri

• 1911 - Peyton Rous descoperă virusul sarcomului la păsări (ulterior denumit virusul sarcomului Rous); premiul Nobel 60 de ani mai tîrziu.

• Ulterior este descoperită RT: Temin şi Mizutani, în 1970, simultan cu Baltimore.

Clasificare

• După implicaţii clinice: • Oncovirinae (grupează virusuri oncogene dar şi

neoncogene); HTLV I şi HTLV II; mai fac parte: Bovine Lukemia Viruses (BLV) şi Simian T cells leukemia viruses (STLV);

• Lentivirinae: grupează agenţi ai unor afecţiuni lent degenerative ale SNC (aici este inclus HIV1 şi HIV2 dar şi SIV – simian immunodeficiency virus);

• Spumavirinae: produc infecţii persistente asimptomatice

Clasificare

• După particularităţile de replicare: v. oncogene rapide şi lente;

• După prezenţa receptorilor membranari la suprafaţa celulei ţinta:

• Ecotrope: se replică numai în celule speciei de la care au fost izolate

• Xenotrope: se replică numai în celule altei specii decît cea originară

• Amfotrope: se replică în celulele speciilor homo- şi heterologe.

Istoric

• Primele cazuri de SIDA au fost descrise în 1981 în SUA fiind asociate cu infecţiile severe cu oportunişti, şi anume pneumonia cu Pneumocystis carinii, infecţii care indicau alterarea profundă a imunităţii celulare în absenţa altor cauze.

• Cînd sindromul a fost asociat cu virusul imunodeficienţei umane (HIV: Human Immunodeficiency Virus) a devenit clar că infecţiile severe cu oportunişti şi neoplasmele rare reprezintă stadii terminale ale bolii.

Pandemia HIV/SIDA

• dec 1996: 22.6 mil (HIV + SIDA) (42% femei şi 830.000 copii)

• 36.1 mil infectaţi (la finele 2000, dintre care 5.3 mil infectaţi în acest an);

• la 25.11. 2000: 2.312.860 – persoane cu SIDA• decese de la începutul pandemiei: 21.8 mil (3 mil

doar în 2000)• Romania: peste 9000 de infectaţi (dintre care

“doar” 1000 sunt adulţi, restul copii!!!).

Pandemia HIV/SIDA

• Decembrie 2002 : 42 mil

- 38.6 mil adulti (19.2 femei)

- 3.2 copii < 15 ani.

- In 2002 - 5 mil cazuri noi.

- Numar decese in 2002: 3.1 mil

- Nov. 2002: cazuri SIDA - 2.822.111

Pandemia HIV/SIDA

• Decembrie 2003– 40 mil cazuri

• 3 mil decese in 2003 (dintre care 250.000 copii)

• 2/3 dintre decese – Africa sub-Sahariana.

Romania

• Martie 2000: 6089 SIDA

• Iunie 2003:

- 5722 HIV infectati (4414 copii)

- 8250 cazuri SIDA

- TOTAL: 13972 cazuri

- Tratament: 5232

HIV - ME

HIV - ME (detaliu)

Taxonomie

• Familia Retroviridae • Genul Lentivirinae. • Retrovirusurile sunt virusuri ARN cu

polaritate pozitivă, învelite, care prezintă o RT (sintetizează ADN pe matriţă ARN). Revestranscripţia este un fenomen unic în biologie (ADN este de regulă decriptat prin transcriere enzimatică în ARN).

Structura

• Virion sferic, de 80 - 130 nm cu un • miez sub formă de con. • Are simetrie icosaedrică şi 72 de spicului externi

formaţi din proteinele majore ale învelişului viral: gp 120 şi gp transmembranară 41 (cu g.m. de 41000 Da)

• Virionul are un strat bilipidic presărat cu proteine ale gazdei (ex: antigene MHC de clasa I şi II) obţinute prin “înmugurirea” virusului.

Structura

• Matricea proteică, aşezată între înveliş şi miez (“core”) este alcătuită din proteina de

• membrană (p 17) dar conţine şi protează virală.

HIV - schematic

Structura

• Miezul central este format din 2 molecule ARN şi proteine:

• proteina majoră internă (p 24); • proteina internă asociată ARN-ului (p 15)

care este disociată în cele două subunităţi: • p9 şi p 7. • Miezul mai conţine şi enzimele virale: RT

şi integraza.

Structura

• Mantaua nucleocapsidei este formată în cea mai mare parte din polipeptidul fosforilat p24 (proteina internă majoră);

• proteina internă p17 este asociată cu suprafaţa internă a stratului bilipidic, servind la stabilizarea componentelor externe şi interne a miezului.

Tipuri

• HIV există sub forma a 2 tipuri: HIV1 şi HIV2, care diferă prin secvenţele genomice (peste 50% diferenţe).

HIV - schematic

Genomul şi funcţiile genelor structurale şi nestructurale

• HIV conţine un genom diploid alcătuit din 2 molecule de ARN identice cu polaritate (+), asamblate printr-o legătură de hidrogen (70S).

• Genomul (de aprox 9.7 kbaze) este flancat de 2 secvenţe repetitive LTR (Long Terminal Repeats) cu rol în integrarea HIV şi transcripţie.

HIV 1 genomul schematic

Organizarea genomului

• Genomul conţine gene care codifică proteinele structurale (gag, pol şi env în acestă ordine dinspre capătul 5’) comune pentru toate retrovirusurile.

• Gena gag (grup antigenic) codifică sinteza proteinelor de miez (p24, p17, p7);

• gena pol (polimeraza): sinteza enzimelor (p66/51, p32, p11;

• gena env (envelope) codifică sinteza proteinelor de învelis (precursorul gp120 şi gp41 este gp160).

Gene reglatorii

• tat: important activator transcripţional;

• rev: regulator al expresiei genelor structurale deci activator al producţiei de virus;

• nef: factor de reglare negativă a producţiei de virus

Gene de maturare

• Neesenţiale in vitro în culturi de celule dar importante in vivo:

• vif: promotor al infectivităţii virusului;

• vpr: slab activator transcripţional ; unii autori nu confirmă acest rol

• vpu: creşte proporţia particulelor virale extracelulare.

HIV schematic

HIV1 genomul şi virionul matur

HIV 1 genomul schematic

Clasificare:

• HIV1 este împărţit în trei grupuri:• M (major) cu 10 subtipuri (de la A la J); în

Romania predomină tipul F (probabil importat din Brazilia); în Europa de Vest şi SUA, tipul B, iar în Asia tipul E.

• O (outlier - deviat) – doar 300 de pacienţi în lume; iniţial izolat în Camerun;

• N (non-M- non-O)

HIV1 şi HIV2 genom (comparativ)

HIV2

• HIV2 , asemănător în proporţie de 80% cu SIV (Simian Immunodeficiency Virus);

• izolat mai tîrziu (1986) din Africa de Vest, prezintă omologii genetice cu HIV1 de 50% (seamănă mai mult cu SIV decît cu HIV1).

Diferenţe între HIV1 şi HIV2:

• epidemiologic: HIV1 este răspîndit în toată lumea iar HIV2 doar în Africa de Vest;

• originea: HIV2 derivă de la mangabeu (sooty mangabey) iar HIV1 de la cimpanzeu

• HIV2 nu are gena vpu ci vpx.

Diferenţe între HIV 1 şi HIV2:

• patogenetic: HIV1 este mai virulent, inducînd SIDA într-un interval de timp de aproximativ doua ori mai scurt;

• terapeutic: HIV2 este natural rezistent la inhibitorii non-nucleozidici de RT-ază.

Tropism celular

• In principal limfocite T (CD4 pozitive)

• Altele: limfocite B, M, cel NK, megacariocite, celule dentritice, promielocite, celule stem, celule timice epiteliale, celule dentritice foliculare, etc.

HIV - tropism celular

Tropismul celular

• Variază în funcţie de tipul infecţiei: primară sau tardivă:

• In infecţia primară predomină tulpinile cu tropism pentru M (macrofagotrope sau M-trope) şi nesinciţizante;

• ele utilizează pentru ataşare coreceptorul pentru beta-chemochine (CCR5)

Tropismul celular

• In infecţia tardivă tulpinile au tropism pentru limfocite T (T-trope) şi sunt sinciţizante.

• Nu sunt influenţate de beta-chemochine;

• utilizează drept coreceptor fuzina (CXCR4).

Activarea limfocitelor B

HIV - tropism celular

Replicarea

• Atasare la receptori CD4 (limf T helper si M)

• Interacţiunea între domeniul de fuziune ale HIV (gp41) cu receptorul de fuziune al celulei gazdă (este o fuziune dependentă de pH-ul membranei celulei gazdă);

• Situsul de fixare la molecula CD4 se află în regiunea conservată a gp120.

HIV ataşare-penetrare

HIV ataşare-penetrare

Replicarea

• ARN, rol de matrita – RT – DNA mc – DNA d.c.

• DNA proviral – transportat la nucleu – integrat in nucleul gazdei (proces controlat de integraza virala).

• Limf T in repaus nu replica virus.

HIV forma imatură (schematic)

Replicarea

• In limf T activate, factorii transcriptionali de activare (ex citokinele) pot declansa replicarea virala prin intermediul secventelor care interactioneaza cu LTR.

• Activarea unei infectii latente: co-infectia cu alte virusuri (VCM, VH 6, 7, 8, VEB, HTLV).

HIV - replicarea (schematic)

HIV - replicare (schematic)

Replicare

• Integrarea DNA – infectie lenta.

• Transcriptia genomului viral in ARNm se realizeaza printr-o polimeraza a gazdei.

• Primii ARNm transcrisi codifica genele reglatoare tat, rev si nef.

• 2 tipuri de ARNm dicteaza sinteza proteinelor structurale.

HIV - replicare

HIV - replicare

HIV - ataşare

HIV - ataşare

HIV - invazie

Celule care au reprodus HIV

Replicarea

• La sfarsitul replicarii, virusurile sunt eliberate prin inmugurire, imature.

• Maturarea extracelulara este realizata de catre proteaza virala.

HIV - replicare

HIV forma matură (schematic)

HIV forma matură (schematic)

Rezistenta la agenti fizico-chimici

• Suspensii > 10 5 unitati infectante HIV, dupa 10 minute, sunt imediat distruse de:

- Etanol 50%

- Isopropanol 30%

- Lizol 0.5%

- Peroxid de hidrogen 0.3%

- Hipoclorit de sodiu 0.5%

Rezistenta la agenti fizico-chimici

• Poate fi inactivat in 30 min la 56º C, caldura umeda, chiar in prezenta serului uman (10%);

• Este protejat de materialul proteic uscat.

Patogenie

• Transmitere pe cale parenterala, sexuala, mama- fat.

• Infectie primara:

- Simptome ale perioadei acute: limfadenopatie, rash macular, febră, mialgii, artralgii, cefalee, diaree, disfagie şi manifestări neurologice.

Patogenie

- Perioada infectiei asimptomatice – 10 ani (50% dintre indivizi); exceptii: forme rapid evolutive si “supravietuitorii de lunga durata”

- Unii pacienti prezinta limfadenopatie persistenta generalizata

• SIDA

Infectia primara

• Atasare via CD4 in principal limfocite T

• Replicare activa

• Viremie decelabila dupa 8 – 12 saptamini

• Limf T scad de la 1200 – 1000 la 500/μL

• Ac: detectabili dupa 1- 3 luni; in paralel viremia scade, afectand doar 10 3 – 10 4 celule iar limf T4 tind sa se normalizeze.

Variatia antigenica

• Raspunsul in Ac eficient• Variatia antigenica a gp120 – eludeaza

imunitatea• Persistenta virusului la nivelul limfocitelor

(unde replicarea continua)• Evolutia bolii influentata de echilibrul

dintre factorii inductori endogeni si exogeni.

Mecanisme patogenetice în HIV infecţie

HIV - patogenie

Inductori exogeni

• Activarea limfocitelor prin infectiile cu oportunisti determina activarea limfocitelor, respectiv replicarea activa a HIV.

• Activatori eficienti: infectiile cu M. tuberculosis, vaccinarile (contraindicate mai ales vaccinarile cu germeni vii atenuati).

Factori inductori endogeni

• Citokinele proinflamatorii: TNFα, IL- 6,

IL- 1β.

Factori supresori

• Limf CD8 si M – surse de factori supresori

• Probabil β-chemokinele au rol inhibitor.

HIV infecţie - clinica

HIV - istoria naturală a infecţiei

HIV - markeri virologici şi imunologici

HIV - markeri virologici şi imunologici

HIV - evoluţia clinică şi a markerilor virologici şi imunologici

Infecţii asociate imunodeficienţei induse de HIV

Simptome clinice predictive pentru progresia spre SIDA:

• infecţie persistentă cu herpes zoster;

• candidoză orală;

• leukoplazie păroasă;

• simptome constituţionale: pierdere în greutate, oboseală, transpiraţii nocturne, diaree persistentă.

Tablou clinic

• Unele dintre aceste sindroame au fost descrise în cadrul ARC: AIDS related complex.

• Infecţia cu herpes-zoster este un semn precoce de progresie, candidoza şi leukoplazia apar ceva mai tîrziu iar semnele constituţionale persistente sînt foarte preţioase pentru a indica progresia spre SIDA.

• Limfadenopatia generalizată persistentă , care apare frecvent în timpul infecţiei se consideră predictivă pentru progresia spre SIDA la homosexuali.

Simptome predictive

• Recent CDC Atlanta a extins lista simptomelor predictive pentru evoluţia spre SIDA incluzîndu-le şi pe cele observate la femei:

• candidoza vulvo-vaginală;

• displazie cervicală moderată sau severă;

• boli inflamatorii pelvine.

SIDA

• Numar CD 4< 200/μL

• Ac antip24 – dispar

• Reaparitia Ag p24

• Infectii cu oportunisti/cancere

Infectii cu oportunisti

• Boli şi simptome definitorii pentru SIDA sînt: sarcomul Kaposi, pneumonia cu P. carinii, diaree cronică (frecvent determinată de criptosporidii) meningită cu Criptosporidium, toxoplasmoză, encefalopatie şi demenţă, retinită cu CMV, candidoză esofagiană, carcinom ano-rectal, limfoame cu limfocite B.

Criterii CDC - 1993

• Din 1993 această listă a fost extinsă şi include şi alte condiţii clinice:

• tuberculoză pulmonară, pneumonii recurente şi cancerul cervical invaziv.

• In plus, clasificarea CDC include şi pacienţii asimptomatici adolescenţi şi adulţi care au limfocitele CD4 < 200 /μl sau, în procente (mai corect estimat după procentul CD4) sub 14%.

Sarcom Kaposi

Sarcom Kaposi - cutanat

Sarcom Kaposi - forma severă

Cancer cu celule scuamoase

Retinită cu VCM

Corioretinită (toxoplasmoză)

Conjunctivită (sarcom Kaposi - vasculariuaţie violacee)

Herpes (vechi de o lună)

Leucoplazie “păroasă”- celule vacuolare şi asocierea infecţiei cu VEB

Diagnostic

• Diagnostic serologic- Teste rapide (pe memnbrana, tip Immuno dot sau latex-

aglutinare)- ELISA- Confirmare (WB, IF)

• Diagnostic direct: - Izolarea HIV (prin cocultivare)- PCR (detectare de ADN proviral in limfocite sau

evidentierea de ARN plasmatic).- Ag p 24 (ELISA)

Produse patologice

• Sange integral (ser sau plasma)

• Altele: LCR, saliva, secretii vaginale, probe biopsice, lapte, urina, etc.

• Congelarea probelor: - 30 – 70º C

• Izolarea de virus impune conservarea in azot lichid.

Diagnostic serologic

• Teste rapide tip screening efectuate prin aglutinare: teste de latex aglutinare: bile de latex coafate cu antigene obţinute sintetic. Se testează sînge integral sau ser pe un suport al trusei.

• După cîteva minute rezultatul testului este evaluat, comparativ cu martorul (-) al trusei.

• Teste pe membrana (principiu asemanator ELISA)

Teste rapide

• Avantaje: uşor de realizat şi fără echipament electric;

• Dezavantaj: sensibilitatea metodei variază în limite foarte largi: între 71 şi 99% , iar specificitatea sa variază între 93 şi 99%.

• In plus, rezultatele (+) sau (-) diferă în medie cu 20%, diferenţa explicată prin dificulatea de interpretare a probelor “slab pozitive”.

• De aici rezultă si obligativitatea confirmării prin ELISA.

HIV diagnostic (teste rapide)

Teste pe membrana: in paralel, HIV si VHC

ELISA

• Indirect sau competitiv• Rez. fals (-) se obţin • cînd testul se efectuează înaintea

seroconversiei• la pacienţi imunosupresaţi;• şi uneori, tardiv în stadiul de SIDA.• In plus, unele teste imaginate ptr a detecta

anti-HIV1 nu pot detecta şi anti-HIV2.

ELISA

• Rezultate eronate care ridica probleme clinicienilor sînt generate de unele grupe de pacienţi: hemodializaţi, boli autoimune, mielom multiplu, hemofilicii.

• Se mai adaugă surse de eroare ce ţin de cel ce execută testul sau variaţii în sensibilitatea şi specificitatea truselor.

ELISA - schematic

ELISA

ELISA - Ag p 24

Western Blot

• Proteinele virale (antigenele) sînt separate prin electroforeză în gel de poliacrilamidă şi apoi transferate pe benzi de nitroceluloză ce vor reprezenta faza fixă la care vor adera anticorpii eventual prezenţi în probă.

• Astfel obţinem profilul serologic complet , pe categorii de anticorpi fată de structuri antigenice diferite (ale genelor : gag, env şi pol) scăzînd riscul rezultatelor fals pozitive (care se reduce la 0.05%).

HIV - Western Blot

HIV -WB

HIV WB

HIV -WB

HIV - WB

WB - criterii de interpretare

HIV - criterii interpretare

Criterii de interpretare WB

• EX: 2 categorii de Ac (env) +/- gag +/- pol

• O singura categorie de Ac – “indeterminat”

• Se apeleaza la o noua testare sau /si IF

• Daca IF nu clarifica rezultatul se apeleaza la PCR.

HIV- WB

HIV - IF

Polymerase chain reaction (PCR)

• Calitativ: initial (mai sensibil decit testul cantitativ)

• Cantitativ: monitorizarea terapiei

HIV - PCR

HIV - PCR

Markeri pentru aprecierea prognosticului

• Viremia (“incarcatura plasmatica”)

• Valoarea CD4

• Prezenta Ag p 24 sau Ac anti-p24

Alti markeri utili

• Β2 microglobulina

• neopterina

Nivel CD 4, comparatativ viremia

Terapie

• Analogi nucleozidici (inhibitori de RT):

- Zidovudina (AZT)

- Didanozina (ddI)

- Zalcitabina (ddc)

- Stavudina (d4T)

- Intarzie dezvoltarea infectiilor cu oportunisti si prelungesc supravietuirea.

Analogi nucleozidici

• Eficienta relativ scazuta; se adminstreaza asociat pentru a creste eficienta si, mai ales, pentru a preveni selectia de tulpini rezistente.

• Toxice (neutropenie, anemie, mielopatie – zidovudina; pancreatita – didanozina; neutropenie periferica: zalcitabina, stavudina).

Alte antiretrovirale• Inhibitori noncompetitivi de RT:

nevirapina, delavirdina (activi pe HIV1 dar nu si asupra HIV2)

• Inhibitori de proteaza: saquinavir, indinavir, ritonavir (peptide sintetice, inhibititori competitivi pentru proteaza HIV, inhibând procesarea poliproteinelor; astfel celula gazdă acumulează precursori neclivaţi de poliproteină gag, care sunt toxici).

Replicarea HIV ţinte terapeutice

Tratament - “ţinte”

Principiile terapiei

• Se incepe când CD4 sunt 500 /μL

• Eficienta terapiei: functie de numarul CD4, absenta Ag p24, nivelul scazut al viremiei.

• Rezistenta la antiretrovirale: scad CD4, scaderea in greutate, semnele constitutive caracteristice SIDA, infectiile cu oportunisti.

Principiile terapiei

• Adminstrarea zidovudinei la gravide (sapt 14 – 34) scade riscul transmiterii transplacentare.

Pandemia HIV

Epidemiologie

• Transmitere: ca la VHB (parenteral, sexual, mamă-făt).

• Risc crescut: de la barbat la femeie (prezenta unor co-infectii ce determina leziuni ale colului); contact anal

• Risc prin ace contaminate: 1/250

• Mamă – făt: 30 – 50%.

Grupe de risc

• Femei: 1985: 7%; 1994: 13%; 2002: 49.7%• Creste in acest fel si numarul de cazuri la

copii!!!• Femeile se prezinta mai tarziu la medic (ar

rezulta evolutia mai rapida la femei spre SIDA; fals)

• Complicatii ginecologice (prin infectii asociate).

Profilaxia

• Nu exista vaccin

• Nu exista chimioprofilaxie eficienta

• Masuri nespecifice: sex protejat, obiecte personale de toaleta, controlul serologic anterior sarcinii, etc.

• Educatie sanitara