Tema 24: Lentivirus y VIH
Familia Retroviridae
Género Lentivirus
PROPIEDADES IMPORTANTES DE LOS LENTIVIRUS VIRION: Esférico, 80-100 nm en diámetro, core cilíndrico. GENOMA: ARN de cadena única, lineal, sentido positivo, 9-10 kb, diploide, más complejo que otros otros retrovirus retrovirus oncogénicos, oncogénicos, contiene hasta seis genes de replicación adicionales.
PROTEÍNAS: glicoproteína de la envoltura (variación antigénica), enzima transcriptasa reversa contenida dentro de los viriones, proteasa requerida para la producción de virus infecciosos.
ENVOLTURA: presente. REPLICACIÓN: la transcriptasa reversa hace copias de ADN del ARN genómico formando un provirus provirus de de ADN. común.
La variabilidad variabilidad genética genética es
MADURACIÓN: las partículas brotan desde la membrana plasmática.
Familia Retroviridae
Género Lentivirus
PROPIEDADES IMPORTANTES DE LOS LENTIVIRUS VIRION: Esférico, 80-100 nm en diámetro, core cilíndrico. GENOMA: ARN de cadena única, lineal, sentido positivo, 9-10 kb, diploide, más complejo que otros otros retrovirus retrovirus oncogénicos, oncogénicos, contiene hasta seis genes de replicación adicionales.
PROTEÍNAS: glicoproteína de la envoltura (variación antigénica), enzima transcriptasa reversa contenida dentro de los viriones, proteasa requerida para la producción de virus infecciosos.
ENVOLTURA: presente. REPLICACIÓN: la transcriptasa reversa hace copias de ADN del ARN genómico formando un provirus provirus de de ADN. común.
La variabilidad variabilidad genética genética es
MADURACIÓN: las partículas brotan desde la membrana plasmática.
PROPIEDADES IMPORTANTES DE LOS LENTIVIRUS CARACTERÍSTICAS SOBRESALIENTES: Los miembros no son oncogénicos y pueden ser se r citocidas. Infectan Infectan células del sistema inmunitario. Los provirus permanecen asociados permanentemente con las células. La expresión viral está restringida en algunas células in vivo. Ocasionan enfermedades crónicas, lentamente progresivas. La replicación es usualmente específica de especie. • • •
• • •
La característica morfológica propia del VIH es un nucleoide cilíndrico en el virión maduro.
Micrografía electrónica de linfocitos infectados por el VIH, mostrando una gran acumulación de virus producidos en la superficie celular.
Virus recientemente formados brotando de la membrana citoplasmática.
Dos viriones a punto de salir de la superficie celular.
El genoma de ARN de los lentivirus es más complejo que el de los retrovirus transformadores. El virus contiene cuatro genes de replicación: gag, pro, pol y env. Se requieren hasta seis genes adicionales que regulan la expresión viral y son importantes en la patogénesis de la enfermedad in vivo. •
• •
Proteína Tat: transactivación. Proteína Rev: expresión de proteínas estructurales virales. Proteína Nef: incrementa la infectividad viral. Proteína Vpr: incrementa el transporte de complejos de preintegración viral en el núcleo. Proteína Vif: promueve la infectividad viral. • • • •
•
SECCIÓN TRANSVERSAL DEL VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMANA. Los viriones con envoltura contienen dos cadenas de ARN idénticas, una polimerasa de ARN, una integrasa y dos ARN de transferencia (ARNt) con las bases emparejadas con el genoma del centro proteico. Este está rodeado por proteínas y por una doble capa de lípidos. Las puntas de la envoltura son la glucoproteína de adhesión/superficie SU (gpl20) y la proteína de fusión/transmembrana TM gp41.
Producto SU del gen env que contiene los dominios de unión responsables de la fijación del virus a las moléculas CD4 y correceptores. Determina el tropismo por linfocitos y macrófagos. Transporta los determinantes antigénicos principales que inducen la formación de anticuerpos neutralizantes. Tiene 5 regiones variables que divergen entre los aislados con una región V3 importante en la neutralización.
Producto TM del env que contiene dos dominios: uno transmembrana que ancla la glicoproteína viral de envoltura y un dominio fusión que facilita la penetración del virus dentro de la célula blanco. La divergencia en la envoltura del VIH complica los esfuerzos de desarrollar una vacuna efectiva para el SIDA.
Los lentivirus son virus completamente exógenos. A diferencia de los retrovirus transformadores, el genoma de los lentivirus no contiene ningún gen celular conservado. Los individuos se infectan mediante la introducción del virus desde una fuente externa.
Secuencias del gen env
VIH-1 GRUPOS M (A-J), NyO
SUBTIPOS DE VIH-2 (A-E) Entre cada subtipo existe extensa variabilidad
El VIH en humanos se originó de infecciones cruzadas entre especies, ocasionadas por virus de simios en África rural, probablemente debido al contacto humano directo con sangre de primates infectados. La evidencia actual es que las contrapartes de primates del VIH-1 y VIH-2 fueron transmitidas al humano en diferentes ocasiones (al menos siete).
Según los análisis de evolución de secuencias, la introducción del SIV cpz en los humanos, que dio origen a los Grupo M de VIH-1 tuvo lugar cerca de 1930. Presumiblemente, tales transmisiones ocurrieron repetidamente a través del tiempo, pero los cambios particulares sociales, económicos y de comportamiento que ocurrieron a mitad del siglo 20 originaron circunstancias que permitieron la expansión y establecimiento de estas infecciones virales en humanos con proporciones pandémicas.
El VIH es inactivado completamente (≥ 105 unidades de infectividad) por tratamiento durante 10 min a T° ambiente con cualquiera de los siguientes agentes: Hipoclorito de sodio 10% Etanol 50% Isopropanol 35% Paraformaldehido 0,5% Peróxido de hidrógeno 0,3%
El virus es también inactivado por pH extremos (1.0, 13.0). Sin embargo cuando el VIH se encuentra en sangre coagulada en una aguja o inyectadora, se requiere para su inactivación al menos 30 seg. de exposición con desinfectantes no diluidos. El VIH es rápidamente inactivado en líquidos o suero al 10% mediante calentamiento a 56°C por 10 min, pero el material proteico seco ofrece marcada protección. Productos sanguíneos liofilizados requieren calentamiento a 68°C durante 72 horas.
Los patrones de enfermedad natural de los Lentivirus varían entre especies, pero se reconocen ciertas características comunes: 1) Los virus son transmitidos por intercambio de fluidos corporales
2) Los virus persisten indefinidamente en hospedadores infectados, presentes en muy bajos niveles.
Los virus tienen 3
altas tasas de mutación y se seleccionan diferentes mutantes bajo condiciones diferentes (factores del hospedador, respuesta inmunitaria, tipos de tejidos).
La infección viral progresa lentamente a través de fases específicas.
4
Lleva años para desarrollarse la enfermedad.
5
FACTORES DEL HOSPEDADOR QUE SON IMPORTANTES EN LA PATOGÉNESIS DE LA ENFERMEDAD edad, stress, genética e infecciones concurrentes.
1
Molécula CD4
Todos los Lentivirus primates utilizan como receptor la molécula CD4, la cual se expresa en macrófagos y linfocitos T.
Tomado de Jawetz, Melnick y Adelberg
2
Receptores Quimiocinas
Son requeridos para la fusión del virus con la membrana celular. El virus primero se une a la molécula CD4 y luego entonces al co-receptor.
Estas interacciones ocasionan cambios conformacionales en la envoltura viral, activando la fusión del péptido de fusión gp41 a la membrana.
Tomado
de
Microbiología
Médica
de
2 Los receptores quimiocinas utilizados por el VIH para entrar en las células se encuentran en linfocitos, macrófagos y timocitos, así como también en neuronas y células de colon y cuello.
Receptores Quimiocinas
Los individuos que poseen deleción homocigota en CCR5 y producen formas mutantes de la proteína pueden protegerse de la infección por el VIH-1. Mutaciones en el gen promotor CCR5 retrasan la progresión de la enfermedad. Coreceptores quimiocinas Blanco de estrategias terapeúticas antivirales (2003). Lecitina específica de células dendríticas (DC-SIGN) une el VIH-1 pero no media la entrada en la célula facilitan el transporte del VIH por las células dendríticas a los órganos linfoides e incrementa la infección de las células T.
Tomado de Introducción a la Microbiología de Tortora. 2010.
CICLO VITAL DEL VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMANA (VIH). El VIH se une a los receptores CD4 y correceptores de quimiocina, y entra por fusión. El genoma se somete a un proceso de transcripción inversa para formar ADN en el citoplasma y se integra en el ADN del núcleo. La transcripción y la introducción del genoma se realizan de forma similar a la del virus linfotropoT humano (VLTH-1). El virus se ensambla en la membrana plasmática y madura después de salir por gemación de la célula. Tomado
de
Microbiología
Médica
de
INFECCIONES POR VIH EN HUMANOS Patogénesis y patología Prevención, tratamiento y control
Hallazgos clínicos
Epidemiología
Inmunidad Diagnóstico de laboratorio
Patogénesis y patología
Infecciones por VIH en humanos CURSO DE LA INFECCIÓN POR VIH
1. Infección primaria 2. Diseminación del virus a los órganos linfoides 3. Latencia clínica 4. Expresión elevada del VIH 5. Enfermedad clínica 6. Muerte
Infecciones por VIH en humanos
Patogénesis y patología
CURSO DE LA INFECCIÓN POR VIH
Infección primaria
Período de 4 a 11 días entre infección de las mucosas y viremia inicial (detectada entre 8-12 semanas)
Diseminación amplia del virus a través del cuerpo
Síndrome mononucleosis 5075% 3-6 semanas después de la infección primaria
Latencia clínica 10 años con alto nivel de replicación viral en curso
Infecciones por VIH en humanos
Patogénesis y patología
CURSO DE LA INFECCIÓN POR VIH
Se estima que 10 billones de partículas de VIH son producidas y destruidas cada día
La vida media del virus en plasma es de 6 horas y el ciclo de vida viral (desde la infección de una célula a la producción de nueva progenie que infecta a la nueva célula) es en promedio de 2,6 días
Síntomas constitucionales y enfermedad clínica aparente (infecciones oportunistas o neoplasias)
Cepas más virulentas y citopáticas
EVOLUCIÓN CRONOLÓGICA Y ESTADIOS DE LA ENFERMEDAD PRODUCIDA POR EL VIH
Tras un período de latencia clínica prolongado aparecen los síntomas iniciales semejantes a los de una mononucleosis. La reducción progresiva del número de linfocitos T CD4, incluso durante el período de latencia, permite que aparezcan infecciones oportunistas. Los estadios de la infección por VIH están definidos por la concentración de linfocitos T CD4 y la aparición de enfermedades oportunistas. ARC, complejo relacionado con el síndrome de inmunodeficiencia adquirida.
Tomado de Microbiología Médica de Murray, 2008.
Patogénesis y patología
Infecciones por VIH en humanos
LINFOCITOS T CD4 Y CÉLULAS DE MEMORIA La característica principal de la infección por VIH es la disminución de la cantidad de linfocitos T helper-inducer, resultado de la replicación del VIH en esta población de linfocitos, así como también la muerte por mecanismo indirecto de células T no infectadas. Las células T expresan el CD4 en su superficie como receptor del VIH y como coreceptor del virus el CXCR4. Las consecuencias de la disfunción de células T CD4 ocasionada por la infección del VIH son devastadoras, debido a que los linfocitos T CD4 juegan un rol crítico en la respuesta inmunitaria humana, ya que son responsables de la inducción directa o indirecta de un amplio rango de funciones de células linfoides y no linfoides.
Tomado de Microbiología Murray, 2008.
Médica
Los linfocitos T CD4 tienen un papel crítico en la regulación de la respuesta inmunitaria humana al mediar la secreción de factores solubles y la respuesta de hipersensibilidad de tipo retardado (DTH) frente a los patógenos intracelulares. La pérdida de linfocitos T CD4 inducida por el virus de la inmunodeficiencia humana provoca una pérdida de las funciones mostradas, especialmente las respuestas DTH y el control de la respuesta inmunitaria por parte de las linfocinas.
de
Patogénesis y patología
Infecciones por VIH en humanos MONOCITOS Y MACRÓFAGOS
Los monocitos y macrófagos juegan un rol principal en la diseminación y patogénesis de la infección por el VIH. Ciertos monocitos expresan antígenos de superficie CD4, por lo que se unen a la envoltura del VIH. El coreceptor del VIH en monocitos y macrófagos es el receptor quimiocina CCR5. Las cepas de VIH con tropismo por macrófagos predominan al inicio de la infección y esas cepas son las responsables de las infecciones iniciales. Se cree que los monocitos y macrófagos sirven como reservorios principales del VIH en el cuerpo.
Patogénesis y patología
Infecciones por VIH en humanos
Los órganos linfoides juegan un rol central en la infección por el VIH. Las anormalidades neurológicas son comunes en la fase tardía de la infección y son una condición que define el SIDA. Coinfecciones virales: M. tuberculosis, EB virus, VHC, dos cepas de VIH.
PATOGENIA DEL VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMANA (VIH). El VIH provoca una infección lítica y latente de los linfocitos T CD4, una infección persistente de las células de la familia de los monocitosmacrófagos y destruye las neuronas. Los resultados de estas acciones son inmunodeficiencia y demencia asociada al síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). DTH, hipersensibilidad retardado. Tomado
de
Microbiología
de
tipo
Médica
de
INFECCIÓN DEL VIH EN MACRÓFAGOS
INFECCIÓN DEL VIH EN MACRÓFAGOS
Tomado
de
Microbiología
Médica
de
Tomado
de
Microbiología
Médica
de
Infecciones por VIH en humanos
Hallazgos clínicos
Carga viral plasmática
SIDA pediátrico
Cáncer
Infecciones oportunistas
Enfermedad neurológica
Hallazgos clínicos
Infecciones por VIH en humanos CARGA VIRAL PLASMÁTICA
La cantidad de VIH en sangre (carga viral) es de significativo valor pronóstico . Este nivel refleja el número total de células productivamente infectadas. Una única medición de la carga viral cerca de 6 meses después de la infección es capaz de predecir el riesgo subsecuente de desarrollo de SIDA en los hombres durante varios años más tarde.
Hallazgos clínicos
Infecciones por VIH en humanos CARGA VIRAL PLASMÁTICA
Sin embargo, en las mujeres la carga viral puede ser menos predictiva de la progresión de SIDA. El contaje de linfocitos CD4 es el mejor predictor de riesgo a corto plazo de desarrollo de infecciones oportunistas.
La medición de la carga viral plasmática es un elemento crítico en el aseguramiento de la efectividad de la terapia antiretroviral.
Hallazgos clínicos
Infecciones por VIH en humanos CARGA VIRAL PLASMÁTICA
VALOR PRONÓSTICO DE LOS NIVELES DE ARN DEL VIH EN PLASMA (CARGA VIRAL)
Hallazgos clínicos
Infecciones por VIH en humanos
Las respuestas de neonatos infectados son diferentes de aquellas observadas en adultos infectados por VIH. En el SIDA pediátrico, adquirido de madres infectadas, usualmente se presentan síntomas clínicos alrededor de los 2 años de edad y la muerte después de 2 años. El neonato es susceptible a los efectos del VIH debido a que el sistema inmunitario no se ha desarrollado al momento de la infección primaria.
Hallazgos clínicos
Infecciones por VIH en humanos
HALLAZGOS CLÍNICOS….. Neumonitis intersticial linfoide. Neumonía. Candidiasis oral severa. Encefalopatía
Linfadenopatía generalizada Sepsis
bacteriana Hepatoesplenomegalia Diarrea Retardo en el crecimiento
La carga de ARN viral es generalmente baja al nacimiento, elevándose rápidamente los primeros dos meses de vida, con un descenso lento hasta los 24 meses, sugiriendo que el sistema inmunitario inmaduro tiene dificultad conteniendo la infección. Un pequeño % de niños (≤ 5%) pueden eliminar el virus.
Hallazgos clínicos
Infecciones por VIH en humanos ENFERMEDAD NEUROLÓGICA
40-90% de pacientes tiene síntomas neurológicos y anormalidad neuropatológicas. o
Encefalitis, mielopatía vacuolar, meningitis aséptica y neuropatía periférica. o
COMPLEJO DE DEMENCIA DEL SIDA manifestación tardía (25-65%) caracterizada por memoria pobre, falta de concentración, apatía, retardo sicomotor y cambios de comportamiento. o
Otras enfermedades neurológicas linfoma primario del SNC. o
Toxoplasmosis, cryptococosis,
Hallazgos clínicos
Infecciones por VIH en humanos INFECCIONES INFECCIONES OPORTUNISTAS OPORTUNISTAS
Son la causa predominante de morbi-mortalidad entre pacientes con infección en fase tardía por VIH, por ejm, infecciones severas inducidas por agentes que rara vez ocasionan enfermedad en individuos inmuno competentes.
o
Usualmente no ocurren en pacientes con VIH hasta que el contaje de linfocitos TCD4 alcanza de su nivel normal ≈ 1000 células/µL a menos de 200 células/µL. o
Protozoarios
Toxoplasma gondii, Isospora belli, Cryptosporidium
Hongos
Candida albicans, Cryptococcus, Histoplasma, Histoplasma, Pneumocystis.
Bacterias
Mycobacterium, Listeria, Nocardia, Salmonella y Streptococcus.
Virus
CMV, Herpes simplex virus, Varicella-zoster virus, Adenovirus, VHB y VHC.
Coccidioides,
Hallazgos clínicos
Infecciones por VIH en humanos
CÁNCER Los pacientes con SIDA exhiben una marcada predisposición al desarrollo de cáncer, otra consecuencia de la supresión inmunitaria. o
Ejm: linfoma no Hodgkin, Sarcoma de Kaposi, Cáncer cervical y anogenital. o
Infecciones por VIH en humanos Inmunidad
Las personas infectadas con VIH desarrollan tanto respuesta humoral como mediada por células frente a los antígenos del VIH. La mayoría de los individuos infectados forman anticuerpos neutralizantes contra el VIH (frente a las glicoproteínas de la envoltura), sin embargo el nivel de estos anticuerpos es bajo.
Infecciones por VIH en humanos Inmunidad
PRINCIPALES PRODUCTOS DE GENES DE VIH UTILIZADOS EN EL DIAGNÓSTICO DE LA INFECCIÓN
Diagnóstico de laboratorio
Aislamiento viral
Serología
Patrón de respuesta de anticuerpos frente al VIH durante el curso de la infección
Tomado de Jawetz, Melnick y Adelberg Microbiología Médica 25ª edición, 2010.
Detección del ácido nucleíco viral o antígenos
Diagnóstico de laboratorio
Para el control habitual se utilizan inmunoanálisis de absorción ligados a enzimas (ELISA) o pruebas de hemaglutinación. Sin embargo, la prueba de ELISA puede dar resultados falsos positivos y no detectar una infección reciente. En consecuencia, para confirmar los resultados seropositivos se utilizan procedimientos más específicos, como el análisis de transferencia de Western, que determina la presencia de anticuerpos frente a antígenos víricos (p24 y p31) y glucoproteínas (gp41 y gpl20/160). Los anticuerpos frente al VIH pueden desarrollarse lentamente, tardando en la mayoría de pacientes de 4 a 8 semanas en aparecer; sin embargo, hasta en el 5% de los infectados pueden llegar a tardar 6 meses.
Epidemiología
RUTAS DE TRANSMISIÓN
La presencia del VIH en sangre, semen y secreciones vaginales de los individuos infectados y el prolongado período de infección asintomático son los factores que han favorecido la diseminación de la enfermedad por contacto sexual y contagio con sangre y hemoderivados. El virus también se puede transmitir a nivel perinatal a los recién nacidos. Sin embargo, el VIH NO SE TRANSMITE por contacto casual, a través de las manos, abrazos, besos, tos, estornudos, picaduras de insectos, agua, alimentos, utensilios, retretes, piscinas o baños públicos.
Tomado
de
Microbiología
Médica
de
SIDA. Estadísticas de EE.UU. hasta diciembre de 2003. Los porcentajes de casos de SIDA se presentan por categoría de exposición: hombres, mujeres y niños menores de 13 años. En EE.UU., a diferencia de África y muchas otras partes del mundo, los homosexuales masculinos son la categoría de exposición más amplia. Sin embargo, los adictos a drogas por vía parenteral y las parejas heterosexuales son cada vez más frecuentes.
Tomado
de
Microbiología
Médica
de
Adultos y niños con VIH/SIDA por continentes o regiones (Diciembre 2007). Se ha calculado que a nivel mundial en ese año fallecieron 2 millones de personas por VIH/SIDA en 2007 (Datos obtenidos del Programa Conjunto de las Naciones Unidas sobre VIH/SIDA).
ANTIVIRALES En todo el mundo se ha iniciado un intenso esfuerzo para elaborar fármacos antivíricos y vacunas eficaces frente al VIH. •
MEDICAMENTOS: inhibidores nucleósidos y no nucleósidos de la transcriptasa reversa e inhibidores de la proteasa del virus. •
Zidovudina (azidotimidina, AZT) disminuye significativamente la transmisión de VIH de la madre a su hijo (65-75%). Sin embargo, la elevada de cifra de transmisión del virus por el amamantamiento puede anular los beneficios de la farmacoterapia perinatal de la madre. •
VACUNAS CONTRA EL VIH Las vacunas hechas de virus típicamente son preventivas, se aplican a personas no infectadas para evitar la infección o la enfermedad. Sin embargo, todas las vacunas en evaluación contra VIH hasta 2009 resultaron ineficaces para tales fines.
La obtención de la vacuna es difícil, porque el VIH muestra mutación rápida, no se expresa en todas las células infectadas y no es eliminado del todo por la respuesta inmunitaria del hospedador después de infección primaria.
MICROBICIDAS TÓPICOS Están en marcha intentos para sintetizar microbicidas tópicos seguros y eficaces para evitar la transmisión sexual del virus. Hasta la fecha, ninguno de los compuestos en estudio ha sido eficaz en investigaciones en seres humanos.
MEDIDAS DE CONTROL La
única forma de evitar la propagación epidémica de VIH es seguir un modo de vida que lleve al mínimo o elimine los factores de alto riesgo. Hasta la fecha no se ha corroborado que surja la enfermedad por exposición común (estornudar, toser, compartir comidas u otros contactos casuales) La vía principal de control de la infección por VIH es la educación de la población respecto a los métodos de transmisión y las medidas que pueden impedir la transmisión del virus.
ENSEÑANZA ORIENTADA A LA SALUD Es importante utilizar preservativo como protección en todas
las relaciones sexuales (fuera de relaciones monógamas en que no se detecten anticuerpos contra VIH). No se compartirán agujas o jeringas no estériles. Toda mujer que pudiera estar expuesta debe solicitar la identificación de anticuerpos contra VIH antes de embarazarse y si la prueba es positiva, evitar el embarazo. Si
se cuenta con otras posibilidades seguras de alimentación, las mujeres infectadas por VIH no amamantarán a su hijo para aminorar la transmisión del virus a su prole.
