Alterata regolazione del ciclo cellulare: un nuovo meccanismo patologico coinvolto nella deplezione delle cellule T CD4+ nell infezione da HIV

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1 Alterata regolazione del ciclo cellulare: un nuovo meccanismo patologico coinvolto nella deplezione delle cellule T CD4+ nell infezione da HIV

2 ADULTS AND CHILDREN ESTIMATED TO BE LIVING WITH HIV/AIDS, END 2004

3 ESTIMATED NUMBER OF ADULTS AND CHILDREN NEWLY INFECTED WITH HIV DURING 2004

4 ESTIMATED ADULT AND CHILD DEATHS DUE TO HIV/AIDS DURING 2004

5 April 23, 1984 We hope to have such a vaccine ready for testing in approximately two years, Robert Gallo and HHS Secretary Margaret Heckler

6 Il ciclo vitale di HIV HIV e un lentivirus ad RNA che ha come bersagli i linfociti T e ii macrofagi, cellule del sistema immunitario che presentano in superficie il recettore CD4. HIV si lega al recettore CD4 attraverso la proteina gp120 e tramite la proteina gp41 penetra all interno della cellula. Il virus perde il rivestimento proteico e attraverso la transcriptasi inversa il suo RNA viene trascritto in DNA permettendo al virus di integrarsi con il DNA della cellule ospite sotto forma di provirus Il provirus viene replicato insieme al DNA della cellula ospite dando origine a molecole di RNA e a nuove proteine virali che si associano a formare virioni maturi che fuoriescono dalla cellula

7 Modello Patogenico Numero di CD4 + declino iniziale dei CD4+ durante la fase acuta dell infezione Progressiva perdita dei CD4 + Viremia Acuta Cronica AIDS L infezione da HIV risulta in una malattia cronica e progressiva, il cui decorso e caratterizzato da un aumento della replicazione virale e da una deplezione dei linfociti CD4+: questo processo porta alla progressiva distruzione del sistema immunitario.

8 Produzione delle cellule T dal midollo osseo e dai precursori del timo Proliferazione delle cellule T mature Popolazione dei CD4+ Controlli sani Apoptosi fisiologica delle cellule T

9 Produzione delle cellule T dal midollo osseo e dai precursori del timo Proliferazione delle cellule T mature Popolazione dei CD4+ HIV Effetti indiretti Effetti citopatici diretti dell infezione da HIV Aumentata apoptosi delle cellule T bystander (non infette)

10 Regolazione del ciclo cellulare Cellule resting Ciclina B p34 cdc2 = MPF M G 0 Ciclina D-cdk 4,6 G 2 DNA = 4n DNA = 2n G 1 RB/E2F DNA 2-4 n Ciclina E-cdk2 S Danni nel DNA Ciclina A and F

11 Regolazione del ciclo cellulare in pazienti HIV infetti e controlli sani 1. Analisi delle proteine ciclo cellulare dipendenti (Western blot, citofluorimetro) 2. Analisi della struttura nucleolare tramite colorazione della Regione Organizzatrice del Nucleolo (AgNOR): - sono presenti come singolo dot nelle cellule resting, e aumentano in numero e area di distribuzione nella progressione attraverso le diverse fasi del ciclo cellulare - la colorazione AgNOR correla con altri markers di proliferazione cellulare (Ki67, BrdU) nei tumori umani - la colorazione AgNOR non e mai stata utilizzata per analizzare il turnover delle cellule T nell infezione da HIV

12 Aumentata espressione della Ciclina B in pazienti HIV infetti Unscheduled cyclin B expression and p34 cdc2 activation in lymphocytes from HIV-infected patients. Piedimonte G et al. AIDS Ciclina B1 HIV controlli % ctrl HIV

13 Alterata struttura nucleare in pazienti HIV infetti Abnormal intracellular kinetics of cell-cycle-dependent proteins in lymphocytes from patients infected with HIV: a novel biologic link between immune activation, accelerated T-cell turnover, and high levels of apoptosis Piedimonte G et al. Blood Controllo HIV

14 Effetti della terapia sul Cell Cycle Disease % valore iniziale viremia ciclina B1 cellule CD % CD giorni di terapia

15 Effetti della terapia sul Cell Cycle Disease No HAART 6 m dopo HAART viremia < 500 numero c di ellule AgNOR area 1.67 ± 0.02 µm ± 0.08 µm numero di cellule ± 0.03 µm 2 AgNOR area 0.69 ± 0.03 µm numero AgNORs numero AgNORs

16 Risposta discordante alla terapia nei pazienti HIV infetti: sono pazienti nei quali il numero di CD4+ non correlano con la viremia possono rappresentare fino al 20% dei pazienti I meccanismi indiretti di immunodeficienza possono giocare un ruolo importante in questi pazienti CD4+ T aumentano di 50/cmm SI NO VL diminuisce di >1 log SI Complete responders (60-70%) Immunological non-responders (10-20%) NO Virological non- Responders (5-10%) Non-responders (10-25%)

17 Early correction of cell cycle perturbations predicts the immunological response to therapy in HIV-infected patients. Paiardini M et al. AIDS 2004 HIV-infetti Controllo Immunological non responders Complete responders Ciclina B1 AgNOR Le anormalita del ciclo cellulare sono corrette solamente nei pazienti che mostrano una risposta immunologica (recupero delle cellule T CD4+)

18 Il complesso Ciclina B/p34 cdc2 G1 S G2 M wee 1 cdc25c MITOSI

19 The HIV-Associated CCD: defining a Molecular Mechanism Cyclin B HIV Control p34 activity HIV Control Nucleolar abnormality HIV Control 13,100 6,000 Nucleolin Involved in ribosome assembly, chromatin structure, cell proliferation, and apoptosis. 10% of nucleolar proteins, and 70% of AgNOR. Phosphorylated in Thr by p34 in G2/M phase.

20 Livelli di fosforilazione in thr della nucleolina Specific Changes in the Posttranslational Regulation of Nucleolin in Lymphocytes from Patients Infected with HIV. Paiardini M et al. The Journal of Infectious Diseases IP: anti nucleolin antibody Ctrl HIV 105 kda IgG (H) 58 kda Ctrl HIV 33 kda 33 kda 29 kda 29 kda IB: anti nucleolin IB: anti p-threonine

21 Aumentati livelli di fosforilazione inducono frammentazione della nucleolina

22 Aumentati livelli di fosforilazione inducono localizzazione extranucleare della nucleolina e apoptosi!!!

23 HAART L infezione da HIV: ruolo patologico del Cell Cycle Disease Infezione da HIV Aumento della attivazione e turnover delle cellule T Morte delle cellule CD4+ infette Overespressione della ciclina B1 e inappropriata attivazione della p34 cdc2 Alterata struttura nucleolare Cell cycle disease IL-2 AIDS APOPTOSI delle cellule non infette Disfunzione dei linfociti (?)

24 Modello Patogenico Numero di CD4 + declino iniziale dei CD4+ durante la fase acuta dell infezione Progressiva perdita dei CD4 + per iperimmunoattivazione e apoptosi bystander. Viremia Acuta Cronica AIDS L infezione da HIV risulta in una malattia cronica e progressiva, il cui decorso e caratterizzato da un aumento della replicazione virale e da una deplezione dei linfociti CD4+: questo processo porta alla progressiva distruzione del sistema immunitario.

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