Classificação e Caracterização do HIV

Classificação e

Caracterização do HIV

Joao Goncalves Professor Associado

Faculdade de Farmácia da Universidade Lisboa

Instituto de Medicina Molecular

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Sumário

• O que é o HIV?

• O que é SIDA?

• Pandemia do HIV

• Transmissão do HIV

• Patogenia do HIV

• Estadios da doença

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O que é o HIV?

• H umano: Infecta humanos

• I munodeficiência: Diminui ou reduz a capacidade do corpo de combater as infecções

• V irus: Agente infeccioso com a

capacidade de replicar dentro da célula

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O que é a SIDA?

• A dquirida: Estar em posse de algo novo. Não é inato

• I ^muno D eficiencia: Diminuição ou

incapacidade do organismo para lutar contra as infecções

• S índrome: Grupo de sinais e sintomas que ocorrem em conjunto e caracterizam uma

patologia

SIDA é estadio final de uma doença causada por

uma infecção viral pelo HIV.

Imunodeficiências

Primárias

Ausência ou falha do normal funcionamento de um mais elementos

do Sistema Imune

- Células B - Células T

- Complemento - Fagócitos

- Fármacos imunomoduladores - Esteróides

- Má-nutrição

- SIDA Defeitos

intrínsecos do Sistema Imune, na sua maior parte geneticamente determinados

Secundárias

Imunodeficiências

EPIDEMIOLOGIA

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Adultos e Crianças com HIV/SIDA : 41 – 52 milhões

Western Europe 520 000 – 680 000

North Africa & Middle East

470 000 – 730 000 Sub-Saharan Africa 25.0 – 28.2 million

Eastern Europe

& Central Asia 1.2 – 1.8 million

South

& South-East Asia 4.6 – 8.2 million

Australia

& New Zealand

12 000 – 18 000

North America

790 000 – 1.2 million

Caribbean

350 000 – 590 000 Latin America 1.3 – 1.9 million

East Asia & Pacific 700 000 – 1.3 million

HIV: Pandemia Global

Portugal, 2010

Distribuição por idades, da infecção

Países de elevado rendimento

• 1.46 milhões de pessoas infectadas no Oeste da Europa e na América do Norte

• Prevalência está a aumentar modestamente - Prevenção

• Diminuição da taxa de mortalidade - Terapia anti-retrovirica

• Terapia anti-retrovirica - maior número de comportamentos de risco sobretudo em relações homossexuais – optimismo acerca dos

tratamentos e práticas de risco

•HIV/SIDA nas minorias étnicas e populações mais pobres - a incidência aumenta mais

rapidamente

América do Norte

920,000 Oeste da Europa 540,000

Australia e Nova Zelandia

15,000 HIV/SIDA

2000

Epidemiologia Mundial

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Epidemia na Africa Sub-Sariana

Toxicodependentes:

• 50% do total de casos notificados em 2011

• Categoria com maior número de casos notificados.

• A proporção de casos tem diminuído desde 2008.

Heterossexuais:

• 28.8% do total de casos notificados em 2011.

• A proporção de casos tem vindo a aumentar desde 2005.

Homossexuais:

• 14.8% do total dos casos notificados em 2011.

Total:

• Decréscimo do número de casos diagnosticados desde 1996 até 2011.

Epidemiologia em Portugal

Transmissão Sexual

- Heterossexual - modo mais comum de infecção no mundo (sobretudo nos países em desenvolvimento) - Homossexual

Transmissão por sangue e Hemoderivados

- Hemotransfusões (Hemofílicos: menos de 1% dos casos) - Hemoderivados (+/- 1% dos casos)

- Transplantes

- Compartilhar utensílios de injecção - Toxicodependentes (+/- 25% dos casos)

Transmissão Materno - Fetal/Infantil - in utero - via transplacentária - durante o parto

- ingestão de leite materno contaminado

+ comuns

Transmissão

Mortes pela infecção do HIV vs Morte por infecção com SIDA

*For comparison with data for 1999 and later years, data in the bottom (orange) line for 1987−1998 were modified to account for ICD-10 rules instead of ICD-9 rules.

Mortes por HIV entre género (1987−2010)

Note: For comparison with data for 1999 and later years, data for 1987−1998 were modified to account for ICD-10 rules instead of ICD-9 rules.

*Standard: age distribution of 2000 US population

Mortes por HIV entre idades (1987−2010)

Note: For comparison with data for 1999 and later years, data for 1987−1998 were modified to account for ICD-10 rules instead of ICD-9 rules.

BIOLOGIA DO HIV

• Membro da família dos retrovírus humanos e do género dos lentivírus

• Transferência do HIV dos símios para os humanos  alteração na virulência - mais relacionada com a resposta imune do hospedeiro do que com as propriedades do vírus.

• HIV-1

- Causa mais comum de doença pelo HIV em todo o Mundo - Compreende vários subtipos

Biologia do HIV

• HIV-2

- Originalmente restringido à África Oriental.

- Mais relacionado, filogeneticamente, com o SIV (vírus da Imunodeficiência Símia).

- Parece ser menos patogénico - Síndrome mais brando e com evolução mais lenta

- Causa mais frequentemente Encefalopatias

Biologia do HIV

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Source: UNAIDS, 2006

Disseminação do HIV em Africa (1990-2010)

• 2 cópias de RNA

• 3 enzimas:

- Protease

- Transcriptase reversa - Integrase

• p7/p9 - nucleocápside

•p24 - capsídeo - Ag mais

facilmente detectado: diagnóstico

• p17 - proteína da matriz que rodeia o core

• gp120 (externa) e gp 41 (transmembranar) - invólucro - fundamentais para a infecção.

Estrutura do Vírus

Estrutura genética do Vírus

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Células CD4+

Linfócitos T-helper Monócitos/

Macrófagos Células Dendríticas

Extensa replicação viral

Reservatório



Transporte para o cérebro Extensa

replicação viral Lise

 Infecções oportunísticas e

neoplasias

As celulas de Langerhans capturam o vírus e transportam-no para os gg linfáticos onde infectam as

células T CD4+

Reservatório

após activação

Ciclo de Replicação

1) Infecção de Células

Robbins, 2010

28

HIV Receptors HIV Receptors

HIV and Cellular Receptors

2) Integração

Robbins, 2010

Provírus integrado pode permanecer em infecção latente durante meses a anos.

Para completar o ciclo de vida é necessário que ocorra:

activação celular

estimulação antigénica

citoquinas citoquinas

LINFÓCITOS T CD4+ MACRÓFAGOS

por

TRANSCRIÇÃO DO DNA PROVIRAL

PRODUÇÃO DE VIRIÕES

FUNÇÃO T

DIMINUÍDA LISE DAS CÉLULAS T

Ciclo de Replicação

3) Ativação da Replicação

Robbins, 2010

4) Produção e Libertação

Robbins, 2010

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Saída do HIV dos linfócitos CD4+

Courtesy of CDC

Ciclo de Replicação

Ligam o HIV pelos receptores DC-SIGN



Levam dos pontos de entrada das mucosas para os gg linfáticos - infecção de linfócitos

Célula Dendritica HIV

DC-SIGN

MIGRAÇÃO PARA OS GANGLIOS LINFÁTICOS

Ciclo de Replicação

Celula dendrítica na apresentação do vírus às céls. T CD4+

Expansão no organismo

- Imunodeficência

- Reservatório

Expansão no organismo

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Células infectadas pelo HIV

 Cérebro: macrófagos e células gliais

 Gânglios linfáticos e timo: linfócitos e células dendríticas

 Sangue, sémen, fluidos vaginais: macrófagos

 Medula óssea: linfócitos

 Pele: Células de Langerhans

 Cólon, duodeno, recto: células cromafins

 Pulmão: macrofagos alveolares

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Transmissão

 Tropismo viral

 Os Vírus transmitidos normalmente têm tropismo para os macrófagos

 Tipicamente utilizam o receptor de quimiocinas CCR5 para ajudar à entrada na célula (juntamente com o

CD4)

 Os pacientes homozigóticos para a mutação delta32

CCR5 são relativamente resistentes à transmissão

Não progressores impedem replicação do HIV

43

O GRAU DE DIVERSIDADE GENOMICA QUE O HIV ORIGINA NUM ÚNICO INDIVÍDUO PODE SER MAIOR QUE A DIVERSADE MUNDIAL DO VÍRUS

INFLUENZA DURANTE UMA EPIDEMIA.

Diversidade

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Dinâmica Virus-Hospedeiro

 10 mil milhões de viriões são produzidos diariamente

 Tempo de vida médio de um virião de HIV no plasma é de ~ 6 horas

 Tempo de vida médio de um linfócito CD4+ infectado pelo HIV é ~ 1,6 dias

 HIV pode permanecer latente dentro de uma célula,

durante muitos anos, especialmente em células T CD4+

HIV-1

- Grupo M (major) - Responsável pela maioria das infecções no Mundo

- Grupo O (outlier) - Raro. Encontrado originalmente na República dos Camarões, Gabão e França.

- Grupo N - Identificado pela primeira vez numa mulher oriunda da República dos Camarões.

Diversidade

HIV-1

Grupo M

8 subtipos ou clades

( A, B, C, D, F, G, H e J)

4 formas circulantes recombinantes (CRF)

(principais)

• AE - Sudoeste Asiático

• AG - África Oriental e Central

• AGI - Chipre e Grécia

• AB - Rússia

• B - Predominante nos EUA, Canadá, América do Sul e Europa Ocidental e Austrália.

• C - Mais comum no mundo

inteiro. Predominante em África e na Índia.

• E- Predomina no Sudeste Asiático

Diversidade

HIV-1 → necessidade do uso de co-receptores para a infecção da cél. alvo

Diversidade

Co- receptor (citocinas)

Tropismo Indução de

sincícios Designações

Fase da infecção em que predomina

CCR5 Macrófagos Não R5

M-tropic Inicial

CXCR4 Céls T CD4+ Sim X4

T-tropic Final

diferentes estirpes

Diversidade Genética



Selecção Natural

Drogas anti-retrovíricas

em resposta a

Resposta Imune

Problema do desenvolvimento de uma vacina Passagem do HIV para novos terrenos do corpo

humano e da população humana

quando

USO DE NOVOS CO-RECEPTORES

ALTERAÇÃO DO TROPISMO DA CÉLULA

ESCAPE À NEUTRALIZAÇÃO

MUTAÇÃO

Diversidade

QUÃO CONSERVADO É O FENÓTIPO DO HIV?

?

ALTERAÇÃO DO MODO DE TRANSMISSÃO

Diversidade

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Como é que o HIV é transmitido?

• Contacto sexual

desprotegido com um parceiro infectado

• Exposição de pele ferida a sangue infecado ou fluídos corporais

• Transfusão com sangue infectado pelo HIV

• Injecção com objectos contaminados

• Transmissão mãe-filho durante a gravidez,

nascimento ou

aleitamento

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Progressão da doença

• Gravidade da doença é determinada pela

quantidade de vírus em circulação (carga viral) e o grau de imunosupressão (decréscimo da contagem de linfócitos T CD4+).

• À medida que a contagem de linfócitos T CD4+

diminue, a função imunitária também decresce.

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História Natural do HIV

Fauci As, 1996

• Fase aguda

• Fase crónica

– assintomática prolongada

• Fase de crise

– doença sintomática

Apresentação clínica

• Ocorre 3 a 6 semanas após a infecção primária

• Síndrome típica de um síndrome viral agudo:

– Gerais

• Febre

• Faringite

• Linfadenopatia

• Cefaleias

• Letargia

• Anorexia

• Vómitos/náuseas/

diarreia

– Neurológicos

• Meningite

• Encefalite

• Neuropatia periférica

– Cutâneos

• Exantema maculopapuloso

• Úlceras cutâneo-mucosas

Fase aguda

• Pico de viremia

• Anormalidades imunológicas:

– Diminuição do nº de linfócitos CD4+

– Inversão da razão CD4+/CD8+ por elevação de CD8+ e manutenção da depressão CD4+.

• 3/17 semanas após a exposição:

– seroconversão

– produção de céls T CD8+ específicas que vão

“conter” a infecção e diminuir HIV plasmático

Fase aguda

• Estado assintomático prolongado - latência – 7 a 10 anos em doentes sem tratamento

• Diminuição da viremia

– Continuação da replicação do HIV nos

macrófagos e céls T CD4+ (níveis de RNA-HIV por PCR – implicação no prognóstico)

– Perda contínua de céls T CD4+ compensada por regeneração manutenção dos níveis plasmáticos periféricos (50/µl por ano)

• Até ao aparecimento dos 1º ^s sintomas constitutivos...

Fase crónica

• Descompensação do sistema imune:

– Diminuição do nº de céls T CD4+

– Aumento da proporção de céls T CD4+ infectadas que sobrevivem

– Aumento da viremia

• Linfadenopatia persistente

• Sintomas constitutivos significativos

• SIDA - o espectro das doenças observadas muda à medida que a contagem de células T CD4+ cai.

Fase de crise

• Diagnóstico de SIDA:

– Infecção por HIV

– Células T CD4+ <200/µl

– Alteração nas reacções de hipersensibilidade – Neoplasias secundárias

– Ocorrência de infecções oportunistas

• Candida albicans

• Pneumocystis carinii

• Cytomegalovirus

• Cryptococcus

• Mycobacterium tuberculosis

• Mycobacterium avium-intracelulare

Fase de crise

Mecanismos de

deplecção T-CD4+

Diminuição súbita e acentuada do nº de linfócitos T CD4+

Há uma proliferação de linfócitos que procura compensar a

sua destruição aumentada

O nº de linfócitos

T CD4+ atinge

valores <200

células /µL

Depleção de células T CD4+

Produção deficiente

Destruição aumentada

Diminuição de células T CD4+

circulantes Redistribuição

do espaço intravascular para os

orgãos linfóides

HIV

Directamente indirectamente

Inversão da razão CD4+/CD8+ no sangue:

de 2 passa para <0,5 nos doentes com SIDA

Possíveis causas para a depleção de

células T CD4+

Resposta imune

celular – Linfócitos

CD8+

• Resposta celular aguda exuberante: 10% das CTL CD8+

envolvidas

• Viremia diminui assim que a resposta CTL CD8+ atinge o seu máximo

• Resposta oligoclonal

• Dependência antigénica

Infecção aguda por HIV

• CTL HIV-específicas mantêm-se em elevadas concentrações

• 1-2% das CTL CD8+ circulantes e dos gânglios são específicas para o epítopo dominante

• Dependência antigénica

Infecção crónica por HIV

A resposta celular imune ao HIV é exuberante mas falha completamente o controlo da infecção.

% CTL CD8+ que contem perforina Menos de 15% das CTL

HIV- específicas

50% das CTL CMV- específicas

Baixos níveis de perforina  Menor actividade citotóxica

As CTL CD8+ HIV-específicas têm menor

actividade citotóxica que as CTL CMV-específicas!

Porque é que a resposta celular imune ao HIV falha?

Resposta celular imune ao HIV

Papel das células T Helper CD4+ HIV-

específicas na resposta celular T CD8+

• A perda das células T Helper CD4+ é fulcral na patogénese da infecção por HIV e parece ser determinante no insucesso da resposta celular T CD8+

• Doentes com níveis elevados de células T Helper CD4+ apresentam baixa carga viral o que revela uma resposta celular mais eficaz e melhor controlo imune da infecção por HIV

Tratamento anti-retroviral (HAART- Highly Active Antiretroviral Therapy) permite a manutenção de níveis mais elevados de células T Helper

CD4+.

Papel das células T Helper CD4+ HIV-

específicas na resposta celular T CD8+

Infecção das cél. CD4+

Deplecção das cél.TH CD4+

Desregulação da resposta celular

< actividade citotóxicas das CTL

Selecção dos HIV mutantes

Latência vírica

Replicação virica

Imunodeficicência progressiva

Infecções oportunistas SIDA

Conclusão

Obrigado!

joao.goncalves@ff.ul.pt