MALATTIE MORTALI A LENTA PROGRESSIONE HIV-1 HIV-2 DIFFERENZE GENOMICHE E DI ANTIGENICITA. omologia 40% AFRICA OVEST EUROPA AFRICA CENTRALE

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1 Descritta inizi anni 80 EZIOLOGIA: RETROVIRALE = LENTIVIRUS HIV = HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS retrovirus non trasformante, simile a quello dell immunodeficienza felina e delle scimmie EFFETTO CITOPATICO A BREVE TERMINE INFEZIONI A LUNGO TERMINE MALATTIE MORTALI A LENTA PROGRESSIONE HIV-1 HIV-2 DIFFERENZE omologia 40% GENOMICHE E DI ANTIGENICITA USA EUROPA AFRICA CENTRALE AFRICA OVEST

2 HIV infection is spreading on all continents. The number of HIV-infected individuals is large (data are numbers of adults and children living with HIV/AIDS at the end of 1999, as estimated by the World Health Organization) and is increasing rapidly, especially in developing countries. It is estimated that 5.6 million individuals were newly infected with HIV during Gruppi a rischio: 1. Maschi omosessuali o bisessuali (60%) 2. Consumatori droghe via endovena (25%) 3. Emofiliaci (prima 1985) 4. Trasfusi o tratttati con componenti del sangue 5. Eterosessuali infettati da contatti con membri gruppi a rischio 2% popolazione pediatrica = 90% trasmissione materna

3 TRASMISSIONE: VIA LIQUIDI BIOLOGICI PER VIRUS LIBERO IN SPERMA, LIQUIDO VAGINALE, SANGUE, LATTE SESSUALE (75%) infezioni cellule dendritiche inoculazione diretta nei vasi traumatizzati MODALITA ETEROSESSUALE ( partner di tossico-dipendneti) PARENTERALE (TOSSICO-DIPENDENTI, EMOFILIACI, TRASFUSI) MADRE-FIGLIO = IN UTERO PER DIFFUSIONE TRANSPLACENTALE DURANTE IL PARTO ALLATTAMENTO NO TRASMISSIONE PER CONTATTI PERSONALI CASUALI

4 CARATTERISTICHE DELLA MALATTIA: IMMUNODEPRESSIONE INFEZIONI OPPORTUNISTICHE NEOPLASIE SECONDARIE MANIFESTAZIONI NEUROLOGICHE CELLULE INFETTATE: LINFOCITI T CD4+ MACROFAGI CELLULE DENDRITICHE VIRIONE HIV-1: 2 ELICHE DI RNA CORE = nucleo proteine virali ENVELOPE = involucro lipidico (da membrana cellula ospite + proteine genoma virale GEMOMA HIV-1: LTR (long terminal repeat) integrazione virusospite espressione geni virali

5 gag proteine strutturali core e della matrice env glicoproteine envelop = gp120 + CD4+; gp41 pol enzimi = trascrittasi inversa endonucleasi proteasi Gag, pol, env = grande poli-peptide precursore su cui agisce PROTEASI + 6 GENI: tat: transattivatore replicazione (anche 1000 volte) rev: regolazione post-trascrizionale trasporto trascritti fuori nucleo vpu: fuoriuscita dalla cellula vif: capacità infettante vpr: infezione macrofagi, arresto G2/M attività LTR nef: espressione FASL apoptosi CTL MHC uccisione cellule infettate Variabilita nelle regioni che codificano per GLICOPROTEINE INVOLUCRO PROBLEMI PER VACCINO 2 GRUPPI: M (major) = + COMUNI (SOTTOTIPI A-J; B, Europa + USA; E, tailandia) modalità trasmissione diversa O (outlier) IN HIV-2 NO vpu vpx

6 CORE: p24 : capside, Ag evidenziabile (ELISA) p7/p9 : nucleocapside p17 : proteina della matrice (sotto involucro) gp120 e gp41 : infettività

7 PRINCIPALE BERSAGLIO CELLULARE: LINFOCITI T CD4+ = TROPISMO SELETTIVO CD4 FUNZIONA DA RECETTORE PER HIV RIDUZIONE NUMERO + FUNZIONALITA ALTERATA DEFICIENZA A CARICO DELL IMMUNITA CELLULO- MEDIATA Altri bersagli: macrofagi, cellule dendritiche

8 LEGAME GP120 + CD4 (linfociti, macrofagi, cellule dendritiche) LEGAME CON ALTRE MOLECOLE SUPERFICIE CELLULE BERSAGLIO = CO-RECETTORI CXCR4 (recettore per α- chemochine) CCR5 (recettore per β- chemochine) VARIAZIONI CONFORMAZIONALI gp41 = peptide apicale capace di INDURRE FUSIONE CELLULARE CORE VIRALE IN CITOPLASMA CELLULA BERSAGLIO CEPPI T-TROPI LINFOCITI CD4+ via CXCR4 CEPPI M-TROPI MACROFAGI + LINFOCITI CD4+ via CCR5 via mutazioni geni gp120

9 DEGRADAZIONE CORE VIRIONE TRASCRIZIONE INVERSA cdna (doppia elica) integrasi (virale) NUCLEO INSERIMENTO GENOMA OSPITE = PROVIRUS forma silente (mesi, anni) LATENZA INFEZIONE DI CELLULE QUIESCENTI MA TRASCRIZIONE GENI HIV IN LINFOCITI SOLO IN SEGUITO AD ATTIVAZIONE FISIOLOGICA DA PARTE DI Ag O CHITOCHINE

10 MECCANISMI DI PERDITA CELLULARE LISI DIRETTA: FORMAZIONE DI VIRIONI COMPLETI GEMMAZIONE VIA MEMBRANA AUMENTO PERMEABILITA Ca 2+ H 2 O FUSIONE MEMBRANA CELLULE INFETTE + CELLULE NON INFETTE CD4+ (via gp120) CELLULE GIGANTI MULTINUCLEATE RIGONFIAMENTO MORTE DNA VIRALE NON INTEGRATO (in grandi quantità) PUO RISULTARE CITOTOSSICO SINTESI VIRIONI INTERFERENZA CON NORMALE SINTESI CELLULARE MORTE CELLULARE APOPTOSI DI CD4+ NON INFETTI INDOTTA DA LEGAME TRA GP120 SOLUBILE E CD4+

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12 OLTRE A DIMINUZIONE QUANTITATIVA, I CD4+ PRESENTANO ANCHE ALTERAZIONI QUALITATIVE RIDOTTA PROLIFERAZIONE DOPO STIMOLAZIONE ANTIGENICA PERDITA DELLE CELLULE DELLA MEMORIA (alti livelli di CCR5) PER PATOGENESI : Probabile f(x): IMPORTANTE INFEZIONE DEI MACROFAGI NEI TESSUTI, NON NEL SANGUE REGOLATORIA/SERBATOI SONO INFETTABILI, CONSENTONO REPLICAZIONE, MA SONO RESISTENTI ALL EFFETTO CITOLITICO MEZZO DI TRASPORTO IN DIVERSI DISTRETTI CORPOREI, SOPRATTUTTO S.N.C. ALTRE CELLULE BERSAGLIO: CELLULE DENDRITICHE DELLE MUCOSE E FOLLICOLARI delle mucose trasporto a linfonodi regionali infezione CD4+ follicolari serbatoi su processi dendritici (virioni ricoperti di Ab ancora infettivi)

13 MECCANISMI CHE DETERMINANO FINE DELLA LATENZA ATTIVAZIONE CD4+ ASSOCIATA A SINTESI IL-2 E IL-2R VIA NFkB MA LTR CONTENGONO SITI CONSENSO PER NFkB ATTIVAZIONE LTR TRASCRIZIONE GENOMA VIRALE LISI CELLULARE NEI MACROFAGI ATTIVAZIONE TRASCRIZIONALE ANCHE MEDIATA DA: TNFα, TNFβ, IFNγ, IL-6, GM-CSF IL-10 PRODUZIONE HIV (via diminuzione citochine proinfiammatorie) LINFOCITI B = ALTERAZIONI FUNZIONALI IPERGAMMAGLOBULINEMIA + IMMUNOCOMPLESSI CIRCOLANTI PER ATTIVAZIONE POLICLONALE (citomegalovirus, ebv) NO RISPOSTA ANTICORPALE vs NUOVO ANTIGENE PROTEICO (per mancanza T H )

14 NO RISPOSTA VERSO Ag TIMO-INDIPENDENTI RIPETUTE INFEZIONI DISSEMINATE SOSTENUTE DA BATTERI CAPSULATI (h. influenzae; s. pneumoniae) NEI PAZIENTI SIEROPOSITIVI RISPOSTA UMORALE RISPOSTA CELLULARE vs QUASI TUTTI I COSTITUENTI HIV MA RISPOSTA INEFFICACE PER: PERDITA CELLULARE VARIABILITA VIRUS*** *** regione ipervariabile V3LOOP = cambia nello stesso individuo in fasi diverse Molecole più immunogene: gp120 e gp41 (elevati Ab) p24 trascrittasi inversa gag-pol CD8+ ristretti per MHC di classe I verso gag, pol, env NK vs cellule infettate da HIV

15 Figure The immune response to HIV. Infectious virus is present at relatively low levels in the peripheral blood of infected individuals during a prolonged asymptomatic phase, during which the virus is replicated persistently in lymphoid tissues. During this period, CD4 T-cell counts gradually decline, although antibodies and CD8 cytotoxic T cells directed against the virus remain at high levels. Two different antibody responses are shown in the figure, one to the envelope protein (Env) of HIV, and one to the core protein p24. Eventually, the levels of antibody and HIV-specific cytotoxic T lymphocytes (CTLs) also decline, and there is a progressive increase of infectious HIV in the peripheral blood.

16 SULLA BASE DELL INTERAZIONE VIRUS-OSPITE 3 FASI: ACUTA INIZIALE (SINDROME ACUTA) INTERMEDIA CRONICA DI CRISI TERMINALE ACUTA INIZIALE Costituisce RISPOSTA DI INDIVIDUO ADULTO IMMUNOCOMPETENTE ELEVATA PRODUZIONE DI VIRIONI VIREMIA DIFFUSIONE TESSUTI LINFATICI FASE CONTROLLATA DA RISPOSTA ANTIVIRALE = SIERO CONVERSIONE MALATTIA ACUTA AUTOLIMITANTESI (circa 70% infettati) Da pdv clinico: SINTOMI NON SPECIFICI: dopo 2-6 settimane MAL DI GOLA, FEBBRE, PERDITA PESO, AFFATICAMENTO, DOLORI NUSCOLARI ERUZIONI CUTANEE DIARREA, VOMITO RISOLUZIONE SPONTANEA DOPO ALTRE 2-4 SETTIMANE

17 INTERMEDIA CRONICA (DI LATENZA, 7-10 anni) SISTEMA IMMUNITARIO NON ALTERATO SIGNIFICATIVAMENTE MA CONTINUA REPLICAZIONE VIRALE IN TESSUTI LINFOIDI VIREMIA STABILE, CON VALORE PREDITTIVO PER PROGRESSIONE MALATTIA (copie RNA > = 60% AIDS in 5 anni) Pazienti: ASINTOMATICI LINFOADENOPATIA GENERALIZZATA PERSISTENTE INFEZIONI OPPORTUNISTE MINORI (herpes zoster, mughetto, candidosi orale, leucoplachia mucose) FEBBRE PERSISTENTE SUDORAZIONE NOTTURNA PERDITA PESO DIARREA COMPLESSO CORRELATO ALL AIDS

18 FASE FINALE O DI CRISI CD4+ < 500/µl DIMINUZIONE DRASTICA DIFESE OSPITE AUMENTO [VIRUS] NEL PLASMA FEBBRE, PESO, DIARREA INFEZIONI OPPORTUNISTE AIDS NEOPLASIE SECONDARIE COMPROMISSIONE NEUROLOGICA Meno frequenti: PAZIENTI A DECORSO RAPIDO (2-3 anni) PAZIENTI A DECORSO MOLTO LENTO (oltre 10 anni) delezioni o mutazioni in Nef = importante per progressione alti livelli CD8+ AFFETTO DA AIDS = < 200 CD4+/µl > CAUSA DI MORTE (80%) PROTOZOI/ ELMINTI PNEUMOCYSTI CARINII POLMONITE + comune (50-75%), correlazione con CD4+ < 200/µl TOXOPLASMA GONDII POLMONITI + ENCEFALITI CRIPTOSPORIDIUM ENTERITI

19 BATTERI M. AVIUM ENTERITI M. TUBERCOLOSI POLMONARE + EXTRA SALMONELLA DIARREA FUNGHI CANDIDA MUGHETTO (C. ORALE) CRIPTOCOCCOSI S.N.C. CD4+ < 50 CITOMEGALOVIRUS corioretiniti gastroenteriti H. SIMPLEX ulcerazioni bocca, esofago, genitali SARCOMA DI KAPOSI = TUMORE VASCOLARE (prima anche 40%) Proliferazione cellule mesenchimali regolata da: CITOCHIME + FATTORI CRESCITA DERIVATE DA CELLULE INFETTE Diverso da forma sporadica: DISSEMINATO (cute, mucose, linfonodi, t. gastro.intestinale, polmoni) + AGGRESSIVO

20 LINFOMI NON-HODKIN (6%) FATTORE PREDISPONENTE: IMMUNODEFICIENZA (correlazione con CD4+ < 50/µl) SISTEMICI 1^ S.N.C. CAVITA SIEROSE a cellule B linfonodi (80%) S.N.C. 20% (1000 volte + ν) + raro C. Pleuriche C. Peritonea C. Cardiaca Hp: PROLUNGATA ATTIVAZIONE POLICLONALE POPOLAZIONI MONO-/OLIGO-CLONALI TRASFOMAZIONE NEOPLASTICA CARCINOMA CERVICE UTERINA per ELEVATA FREQUENZA INFEZIONI DA PAPILLOMAVIRUS DISPLASIA CARCINOMA IN SITU

21 Table Tumor Types with Increased Incidence in HIV Disease Definite Kaposi sarcoma Non-Hodgkin lymphoma Squamous cell neoplasia Hodgkin disease Leiomyosarcoma (in children) Plasmacytoma Possible Seminoma

22 QUASI TOTALITA = ALTERAZIONI 50% = DISFUNZIONI NEUROLOGICHE S.N.C. = BERSAGLIO PREFERENZIALE HIV = C. MICROGLIA NEURONI NON INFETTATI, VEICOLO = MONOCITI INFETTI (soprattutto ceppi M-tropi) COMPROMISSIONE DOVUTA A: PRODOTTI VIRALI CITOCHINE (IL-1, IL-6, TNFα) NO (gp41) DANNO DIRETTO DA gp120 SOLUBILE EFFETTO SU: CANALI IONICI Ca 2+ ENCEFALOPATIA PROGRESSIVA = COMPLESSO DELLA DEMENZA DA AIDS

23 FARMACOLOGICO (1,2) O GENICO (4) 1) INIBIZIONE DEL LEGAME CON CD4 scd4 competizione per gp120 2) INIBIZIONE DEGLI ENZIMI TRASCRITTASI INVERSA a) analoghi nucleosidi = (competitivi) AZT (azido-desosssi-timidina) usati come cocktail b) non nucleosidici (non competitivi) INTEGRASI PROTEASI (efficacia transiente) 3) OLIGONUCLEOTIDI ANTISENSO (trascrittasi, integrasi) 4) TERAPIA GENICA = ANTIRETROVIRALE mutanti dominanti negativi (Rev) o ribozimi anti-hiv