Human Immunodeficiency Virus (HIV)

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1 Human Immunodeficiency Virus (HIV)

2 Virus appartenenti alla famiglia Retroviridae Genoma a RNA I RETROVIRUS Caratterizzati dalla presenza dell enzima TRASCRITTASI INVERSA Sottoclasse Ospite naturale Retrovirus umani Spumavirus Uomo Altri Mammiferi Virus schiumoso Oncovirus Lentivirus Uomo Altri Mammiferi Uccelli Rettili Uomo Altri primati Ovini Equini Felini HTLV-1 HTLV-2 HIV-1 HIV-2

3 HIV: HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS IL VIRUS HIV: generalità Scoperto agli inizi degli anni 80 da R. Gallo e L. Montagnier Causa della PANDEMIA mondiale di AIDS (Acquired ImmunoDeficiency Syndrome) 39,4 milioni di persone infettate da HIV alla fine del 2004 Esistono 2 virus HIV: HIV1 e HIV2 che si trasmettono con le stesse modalità. HIV-1 è diffuso in tutto il mondo ed è responsabile della maggior parte dei casi di AIDS. HIV-2 è prevalente in Africa ed in America Latina

4 IL VIRUS HIV: struttura del virione (tronco di cono) p24 p17 Nel core : 2 molecole di RNA a singolo filamento a polarità + 2 molecole di TRASCRITTASI INVERSA 2 molecole di integrasi e proteasi

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6 IL CICLO REPLICATIVO DI HIV a a:adsorbimento il virus prende contatto con la cellula ospite mediante un legame specifico tra l antirecettore virale (gp120) ed il recettore cellulare (molecola CD4). Solo le cellule che esprimono la molecola CD4 possono essere infettate dal virus: LINFOCITI T HELPER (CD4+) E MACROFAGI I LINFOCITI T CD4+ svolgono un ruolo centrale nel sistema immunitario producono citochine che rappresentano fattori di crescita per altri linfociti T Th1:producono citochine che attivano i macrofagi protezione dai batteri patogeni intracellulari producono citochine che rappresentano fattori di crescita per le cellule NK, coinvolte nella lisi di cellule tumorali Th2:producono citochine che attivano i linfociti B regolazione della produzione di Ac

7 b: PENETRAZIONE: fusione dell involucro virale con la membrana della cellula ospite ed entrata del nucleocapside. La fusione è mediata dalla proteina gp41. c: SCAPSIDAZIONE: l RNA virale e gli enzimi associati al virione vengono liberati nel citoplasma della cellula d: sintesi del DNA a doppio filamento e: penetrazione del DNA virale nel nucleo f: integrazione del DNA virale nel DNA cellulare (provirus) RNA (+) IBRIDO RNA-DNA TRASCRIPTASI INVERSA DNA a DOPPIO FILAMENTO INTEGRAZIONE NEL GENOMA DELL OSPITE INTEGRASI

8 g: Espressione dei geni virali: l RNA-POLIMERASI CELLULARE trascrive i geni virali in mrna virale; vengono prodotti due tipi di RNA virale: RNA lunghi (genomici) (J): che vengono trasportati nel citoplasma e rappresentano il genoma delle nuove particelle virali. RNA corti (subgenomici) (h): che verranno trasportati nel citoplasma e tradotti in molte proteine virali (i)

9 IL GENOMA DI HIV 3 geni principali gag, pol, env (come in tutti i Retrovirus) Numerosi altri geni (almeno 6), variamente sovrapposti, che codificano per proteine regolatorie che promuovono o rallentano la trascrizione dei geni virali vif vpr rev rev Geni gag pol tat vpu env nef Trascrizione Traduzione in poliproteine proteine mature proteine del core: p24; p17 Taglio proteolitico da parte di PROTEASI proteine enzimatiche: RT,IN,PR proteine dell involucro: gp41, gp120

10 l: MONTAGGIO del virus: l RNA genomico si associa con le proteine del capside mediante un processo spontaneo (ASSEMBLAGGIO) m: GEMMAZIONE: il virus fuoriesce dalla cellula dando luogo alla formazione di una gemma cioè di una estroflessione della membrana citoplasmatica della cellula che circonda il virione.il virus può anche essere rilasciato per lisi della cellula ospite.

11 LA STORIA NATURALE DELL AIDS: dall infezione alla grave immunodeficienza

12 A) TRASMISSIONE DEL VIRUS 1) Via parenterale: inoculazione di sangue infetto Modalità: trasfusioni (rischio molto ridotto, 1-2/ ) puntura accidentale con siringa infetta scambio di siringhe strumenti chirurgici tatuaggi, piercing Soggetti/comportamenti a rischio: emofilici, politrasfusi personale medico e paramedico tossicodipendenti 2) Via sessuale: il virus è presente nel liquido vaginale e seminale 3) Via verticale: dalla madre infetta al bambino Modalità rapporti eterosessuali rapporti omosessuali Modalità via transplacentare via perinatale (parto) allattamento Soggetti/comportamenti a rischio: partner multipli rapporti non protetti Circa il 20% dei bambini che nascono da madre sieropositiva sono infettati; tutti i bambini sono sieropositivi alla nascita per passaggio passivo di Ac dalla madre al feto.

13 4) Altre vie di trasmissione ipotizzate, ma non definitivamente dimostrate: - tramite saliva il genoma di HIV può essere rilevato nella saliva di soggetti infetti con tecniche sensibili di amplificazione molecolare. Quantità non trascurabili di sangue possono trovarsi frammiste alla saliva - tramite lacrime HIV è stato raramente isolato da lacrime - tramite urine HIV è stato raramente isolato da urine - tramite rapporti interpersonali in ambito familiare o comunitario Mai riportati casi di contagio in studi compiuti su soggetti conviventi in ambiente familiare, scolastico o lavorativo con soggetti sieropositivi

14 Infezione acuta: può essere asintomatica o presentarsi con sintomi aspecifici (1-12 settimane dopo il contagio) B) I MARCATORI SIERICI AIDS: gravi infezioni opportunistiche e rare forme di tumore Periodo finestra: 1-3 mesi dal contagio (fino a 6 mesi); periodo che intercorre tra il contagio e la comparsa di Ac contro il virus Sieropositività: lungo periodo asintomatico; il soggetto è INFETTO e CONTAGIANTE; lento declino dei CD4

15 C) LE INFEZIONI OPPORTUNISTICHE IN AIDS PROTOZOI FUNGHI VIRUS BATTERI RARE NEOPLASIE Toxoplasma gondii (toxoplasmosi cerebrale Criptosporidium (criptosporidiosi con diarrea Candida albicans (candidosi dell esofago, della trachea e dei polmoni) Pneumocystis carinii (polmonite) Hystoplasma capsulatum (istoplasmosi disseminata) Virus herpes simplex Citomegalovirus Virus di Epstein-Barr Mycobacterium avium (infezioni disseminate) Micobatteri atipici (infezioni disseminate) Mycobacterium tubercolosi (tubercolosi extrapolmonare Salmonella (setticemia) Batteri piogeni Sarcoma di Kaposi Linfoma primario cerebrale Altri linfomi non-hodgkin

16 DIAGNOSI DI LABORATORIO DI INFEZIONE DA HIV RICERCA DI ANTICORPI ANTI-HIV: la presenza di Ac nel siero del paziente non indica uno stato di immunizzazione, ma che c è stato un contatto con il virus TEST ELISA Test di screening TEST WESTERN BLOT: NEGATIVO: Nessuna evidenza di infezione da HIV POSITIVO: si esegue un test di conferma NEGATIVO: Early infection. Richiedere un nuovo campione di sangue per ulteriori test POSITIVO: il soggetto è contagiato RICERCA DI HIV O DEGLI ANTIGENI VIRALI: ISOLAMENTO DEL VIRUS: Su colture primarie di CD4+ o linee cellulari RICERCA DEL GENOMA VIRALE: Tecniche di amplificazione molecolare (PCR) RICERCA DELL Ag p24: Test ELISA Compare prima degli Ac anti-hiv, può risultare utile per: Diagnosi precoce (non molto sensibile) Indice prognostico nel corso dell infezione Monitoraggio dell efficacia di terapie antiretrovirali Diagnosi di infezione in neonati da madre sieropositiva

17 E quello comunemente utilizzato per accertare l'infezione; TEST ELISA (Enzime Linked Immuno Sorbent Assay) Siero del paziente Non indica la presenza del virus ma degli anticorpi specifici che il nostro sistema immunitario ha sviluppato dopo il contatto col virus HIV. Il periodo che intercorre dal momento del contagio alla rilevabilità di anticorpi da parte del test è detto periodo finestra, e può durare in alcuni casi fino a sei mesi. Un persona che risulta positiva al test ELISA, viene sottoposta al test di conferma chiamato Western Blot. es: Ag p24 Anticorpo marcato con un enzima anti immunoglobuline umane

18 TEST WESTERN BLOT Le proteine del virus vengono separate mediante elettroforesi in base al peso molecolare e trasferite su un filtro di nitrocellulosa. Il filtro viene incubato con il siero del paziente. Le proteine p24 e gp41 sono proteine di rivestimento del virus e la presenza di Ac contro di esse è indice di infezione. 1: siero di controllo + di un pz. con AIDS; 2:siero di controllo di un volontario sano; 3: forte positività; 4: debole positività; 5: bianco per determinare il grado di aspecificità

19 CENNI DI TERAPIA ANTI-RETROVIRALE

20 Gruppi di farmaci antiretrovirali e loro siti di azione Inibitori nucleosidici della Trascriptasi inversa es: AZT Si legano al sito catalitico dell enzima e vengono incorporati nel DNA virale alterandone la conformazione Inibitori della fusione: Sono analoghi peptidici della proteina di adsorbimento (gp120) Inibitori non nucleosidici della Trascrptasi inversa es: nevirapina: Si legano in maniera irreversibile all enzima, in un sito diverso da quello catalitico, bloccando la produzione di DNA virale a partire da RNA Inibitori della proteasi es: ritonavir, saquinavir, indinavir Si legano in maniera irreversibile alla proteasi virale impedendo la produzione di proteine virali mature

21 Highly Active Antiretroviral Therapy (HAART) E la terapia antiretrovirale attualmente somministrata ai pazienti HIV+; Consiste nella somministrazione combinata di tre farmaci (INIBITORI NICLEOSIDICI DELLA TRASC. INVERSA, INIBITORI NON NUCLEOSODICI DELLA TRASCR. INVERSA, INIBITORI DELLA PROTEASI VIRALE; Comporta in molti pazienti una parziale ricostituzione dei linfociti T CD4+, una riduzione delle infezioni opportunistiche ed un aumento dell aspettativa di vita; Difficoltà: aderenza o compliance alla terapia; necessità di rispettare le dosi ed i tempi di assunzione dei farmaci anche in relazione alla dieta. Ogni volta che il paziente dimentica o ritarda l assunzione dei farmaci il virus ha la la possibilità di riprodursi più velocemente e di accumulare sufficienti mutazioni da acquisire resistenza alla terapia.

22 IL VACCINO ANTI-HIV???? Ad oggi non esiste un vaccino anti-hiv Difficoltà nell allestire un vaccino anti-hiv: dovute alla estrema variabilità del virus per errori compiuti dalla Trasciptasi inversa nel processo di sintesi del DNA (1 errore/2000 paia di basi- 5 errori/genoma di HIV). L instabilità genetica di HIV genera nuovi ceppi virali durante il decorso della malattia di un paziente. 1987: primo trial clinico di un vaccino candidato Ad oggi ci sono più di 40 trial clinici in tutto il mondo per testare vari vaccini basati su diverse strategie vaccinali

23 Ortomyxoviridae Virus dell influenza

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25 Virus dell influenza (ortomixovirus) Virus di forma sferica, provvisti di envelope RNA a filamento singolo, segmentato, polarità negativa

26 Orthomyxoviridae Rilevanti per l uomo

27 Virioni pleomorfi Dalla superficie si proiettano 2 tipi di proteine glicosilate: Neuraminidasi (N) e Emagglutinina (H) Il genoma a RNA localizzato in un nucleocapside a simmetria elicoidale, è composto da otto distinti segmenti di RNA. Ciascun segmento del nucleocapside contiene RNA e 4 proteine coinvolte nella sintesi e replicazione dell RNA virale.

28 SOTTOTIPI (solo per i virus di tipo A) La clasificazione in sottotipi dipende dagli antigeni associate alle proteine virali esterne: Neuraminidasi (N) e Emagglutinina (H) Sono stati descritti 16 sottotipi H e 9 sottotipi N (fra i virus umani solo 3 sottotipi H e 2 sottotipi N; es. H1N1, H2N2, H3N2,...)

29 ADSORBIMENTO Antirecettore emaglutinina si lega ai residui di acido sialico delle glicoproteine/glicolipidi della cellula ospite

30 PENETRAZIONE Virus rivestito REPLICAZIONE Come avviene per gli altri virus a RNA a polarità negativo l RNA genomico serve da stampo per la sintesi degli mrna virali. Ciascuno degli otto segmenti genomici dirige la sintesi di un mrna a filamento positivo. ECCEZIONE! La sintesi avviene nel nucleo della cellula ospite

31 GEMMAZIONE (virus rivestiti)

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33 LA MALATTIA (Influenza/Flu Flu) Nell uomo, la trasmissione dell influenza avviene attraverso le goccioline emesse con il respiro e contatto (le mani, fomiti) con le secrezioni L influenza interessa le vie respiratorie Raramente: polmonite primaria (virus-esito fatale)

34 I SINTOMI (Influenza/Flu) Inizio acuto con brividi seguiti da un elevato rialzo termico (IL-1), dolori muscolari (citochine circolanti-interferon), cefalea, astenia intensa, tosse secca DECORSO: 4-5 giorni COMPLICAZIONI: Polmonite secondaria (S. pneumoniae, H. influenzae), sindrome di Reye (bambini-no aspirina (ASA))

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36 VARIABILITA ANTIGENICA Una marcata variazione delle proprietà antigeniche delle proteine H e N La deriva antigenica (drift) -tipo A, B, C-: variazioni antigeniche minori delle proteine H e N che si verificano ogni anno, senza coinvolgere un cambiamento nel sottotipo virale mutazioni puntiformi che avvengono in modo casuale nell RNA virale (singole o rare sostituzioni nele proteine N e H) La deviazione antigenica (shift) -solo tipo A-: Un cambiamento maggiore nelle proprietà antigeniche delle proteine N e H che si verifica raramente -ogni anni- e causa un cambiamento del sottotipo (es. da H1N1 a H3N2)

37 Antigenic drift

38 Antigenic shift

39 Deviazione antigenica (shift)

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42 Serbatoio animale

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44 Rates of Influenza Associated Hospitalization Among Healthy Persons by Age Group (Western countries) 600 Rate 100,000 population m 1-2y 3-4y 5-14y 15-44y 45-64y 65+y Age Group

45 Rates of Influenza Associated Deaths by Age Group Death Rate 100,000 population Age Group (MMWR, 2004)

46 Antiviral Drugs Block Neuraminidase Zanamivir (Relenza) Oseltamivir (Tamiflu)

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48 Licensed Inactivated Influenza Vaccines Some split and subunit vaccines were initially adjuvanted with alum

49 Priority Groups For Influenza Vaccination Children 6-23 months of age Adults 65 years and older Persons aged 2-64 years of age with underlying chronic medical conditions Women who will be pregnant during influenza season MMWR 2005

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52 Test diagnostici per virus dell influenza Ricerca di antigeni virali Nucleoproteina, Proteina della matrice Isolamento su linee sensibili Nucleoproteina, Proteina della matrice Ricerca e tipizzazione di genomi virali Titolazione di anticorpi antivirali