Núcleo de Doenças Infecciosas & Depto de Patologia CCS/UFES

Transcrição

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2 História Natural do HIV-1 Rodrigo Ribeiro Rodrigues, PhD Núcleo de Doenças Infecciosas & Depto de Patologia CCS/UFES

3 1981 uma nova síndrome descrita pelo Dr Michael Gottlieb Gottlieb M.S., Schroff R., Schanker H.M., et al. (1981) 'Pneumocystis carinii pneumonia and mucosal candidiasis in previously healthy homosexual men: evidence of a new acquired cellular immunodeficiency', The New England Journal of Medicine 305: Kaposi-sarcoma (KS) Pneumocystis carinii Pneumonia (PCP)

4 1982 Iniciada a busca pelo agente etiológico da AIDS Durante uma reunião realizada, no final de 1982, no Instituto Pasteur, Rozenbaum, Brun-Vezinet, Rouzioux, Montagnier, Chermann e Barré-Sinoussi prepararam a estratégia: Paciente no início da doença, com céls CD4 ainda detectáveis Amostra de linfonodo Busca por um vírus cujo alvo fosse células CD4 Primeiras amostras chegam em janeiro de 1983

5 LAV é isolado Sexta-Feira, 4 de Fevereiro de 1983, às 5:45pm

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7 Tabela 1 - Ensaios de Imunofluorescência utilizando anticorpos específicos para os Ags p19 & p24 do HTLV-1 e amostra de soro do paciente 1.

8 Figura 3 - Imunoprecipitação das proteínas marcadas com [ 35 S]-metionina

9 HTLV-I HTLV-II LAV Abs LAV-específico

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11 Detecção do HTLV-III em amostras de sangue e semên IFI EM The demonstration of HTLV-III in the semen of an asymptomatic individual who is at risk for AIDS supports epidemiologic data suggesting that AIDS can be sexually transmitted. It is unknown why one HTLV-III carrier remains well while another develops AIDS...

12 Infecção experimental pelo HTLV-III em chimpanzés

13 Importância do receptor CD4 anti-hla anti-nk anti-cd4

14 Importância do receptor CD4 (cont.)

15 Isolamento de HTLV-III/LAV do Macaco Verde Africano

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17 HIV: ORIGEM??? Mitos Lendas Teorias de Conspirações

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19 HIV Família Retroviridae Subfamília LENTIVIRINAE Genoma composto por 2 cópias de RNA fita simples SIV é a provavel origem do HIV Infecta células CD4 + : Linfócitos T helper; linhagens monocitárias (Dendríticas, Langerhans, Microglia, etc.) Gag, Pol, Env

20 Estrutura do genoma do HIV-1 vpr rev rev gag vif tat vpu tat nef pol env LTR LTR Aproximadamente nucleotídeos

21 Como surgem as Mutações no HIV? 1. Vírus com alto índice replicativo partículas virais/dia. 2. Taxa de mutação = (~2,7 x 10-5 mut./nt/ciclo replicativo) 3. TR não possui atividade de reparo de DNA 4. Genoma (RNA) de ~10 4 nucleotídeos Todas as possibilidades de mutações em um único dia... PERELSON et al., 1996

22 ORIGEM Kanki et al. - Isolamento de HTLV-III/LAV do Macaco Verde Africano Paul Sharp (Nottingham University) & Beatrice Hanh (U. of Alabama) identificaram um isolado de SIVcpz idêntico ao HIV Bailes et al (Nature) (Viral Sex) SIVcpz= (SIVrcm + SIVsmn)

23 HIV-like virus found in wild chimps. Discovery supports theory that human HIV pandemic came from African apes! Keele, BF et al., Science: 25 May 2006 Beatrice Hahn (University of Alabama at Birmingham) Fezes de chimpanzés Pan troglodytes troglodytes coletadas na Republica dos Camarões. Presença de anticorpos contra human-like-siv e traços material genético, em cerca de 30-35% dos chimpanzés. Confirmando a teoria que esses animais seriam os reservatórios naturais do vírus na natureza.

24 Evidência Molecular

25 Mangabey (Cercocebus agile)

26 Como o SIV tornou-se HIV?

27 Teoria do Caçador Mais aceita! Caçadores teriam entrado em contato com chimpanzés infectados pelo SIV e após infecção o SIV tornou-se HIV-1 Wolfe et al (Lancet, 2004) - 1% de 1099 caçadores em Camarões infectados pelo SFV (Simian Foamy Virus) até então encontrado apenas em primatas não-humanos

28 Adultos e Crianças Vivendo com HIV em 2011 North America 1.4 milhões [ milhões] Caribbean [ ] Latin America 1.7 milhões [ milhões] Western & Central Europe [ ] North Africa & Middle East [ ] Sub-Saharan Africa 24.7 milhões [ milhões] Eastern Europe & Central Asia 1.7 milhões [ milhões] East Asia [ milhões] South & South-East Asia 7.8 milhões [ milhões] Oceania [ ] Total: 39.5 ( ) milhões

29 Impacto na estimativa de vida em alguns países africanos com alta prevalência de infecção pelo HIV, Expectativa média de vida ao nascimento, in anos Botswana Zimbabwe Zambia Uganda Malawi Fonte: United Nations Population Division, E-23 1 Dezembro 1999 World Health Organization

30 Distribuição dos Subtipos de HIV no Mundo (B,C,F e CRFs)

31 Distribuição dos Subtipos Encontrados nas Amostras Estudadas. n= % 3.1% 6.2% 6.2% Benv/Bgag Fenv/Fgag Cenv/Cgag Benv/Fgag Fenv/Bgag 75.2%

32 ONDE O HIV É ENCONTRADO? Sangue Plasma Líquor Colostro Sec. Cervicais Sêmen Saliva Linfa PBMC

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34 Transmissão Sexual do HIV Responsável por 75% dos casos de AIDS Fatores envolvidos: - Número de parceiros - Determinadas práticas específicas - Infectividade do parceiro-fonte - Suscetibilidade do parceiro receptor - Cepas virais envolvidas - Presença de DSTs Probabilidade de infecção: 0, ,00028/coito

35 Multiple mechanisms for HIV-1 sexual transmission Shattock RJ, Moore JP Nat Rev Microbiol 1,

36 Transmissão do HIV Transmissão Perinatal Risco de transmissão: 20-40% Protocolo ACTG-076

37 Transmissão do HIV PARENTERAL: Usuários de drogas Transfusão de sangue e hemoderivados Acidente perfuro-cortante

38 HIV: ESTRUTURA

39 gp120 gp41 p17 Dupla camada de lipídeos p24 Material genético e enzimas

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41 Ligação e Fusão do HIV Alvos para Inibição Ligação ao CD4 Ligação aos Co-receptores Fusão Vírus-Célula gp41 gp120 V3 loop CD4 Cell Membrane CCR5/CXCR4 (R5/X4) Moore JP, et al. PNAS. 2003;100:

42 Mudança no tropismo viral ao longo da progressão de infecção

43 Nature Reviews Immunology 3; (2003)

44 Mutação no gene CCR5 e Infecção pelo HIV

45 32 inhibition of co-receptor-mediated entry 32 CCR5 WT CCR5 < 1.5% < 20% ~ 80% (Essentially) no progression Delayed progression Normal progression % AIDS free n = 39 n = 110 Genotype +/+ Genotype +/ Years since seroconversion Lui R, et al. Cell 1996; 86: Samson M, et al. Nature 1996; 382: Dean M, et al. Science 1996; 273: Huang Y, et al. Nature Med 1996; 2: Michael NL, et al. Nature Med 1997; 3: Eugen-Olsen J, et al. AIDS 1997; 11:

46 Partícula viral Brotamento CD4 Membrana plasmática Receptor de quimiocina Penetração Saída do envelope Proteínas estruturais Montagem Transcrição reversa Complexo Pré-integração DNA viral linear DNA viral circular RNA viral Tradução Proteínas regulatórias DNA viral integrado Transcrição

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48 Relação entre carga viral plasmática e progressão da doença

49 CD4 Cell Counts among Long-term Survivors and Progressors Long-term Survivors Progressors CD4+ cell counts (cells/µl) CD4+ cell counts (cells/µl) Months Months

50 Linfócitos CD4+ de memória em estado latente (pós-integração) t 1/2 =?? D. D. Ho, Science 280:1866, 1998 Linfócitos CD4+ com infecção latente (pré-integração) t 1/2 ~ 8,5 dias 93-99% Linfócitos CD4+ com infecção produtiva t 1/2 ~ 1 dia HIV-1 t 1/2 < 6h 1-7% Linfócitos CD4+ não infectados Linfócitos CD4+ ativados não infectados Linfócitos CD4+ infectados com virions defeituosos Células de longa meia-vida t 1/2 ~ 145 dias t 1/2 ~ 14 dias

51 Vida média estimada dos compartimentos celulares e extracelulares onde é encontrado o HIV-1 Vírus livre Linfócitos CD4+ com infecção produtiva Linfócitos CD4+ com infecção latente (pré-integração) Vírus em células dendríticas Macrófagos infectados Linfócitos CD4+ infectados com virions defeituosos ? Vida média (em dias) Linfócitos CD4+ de memória em estado latente (pós-integração) Adaptado de D. Finzi & R. F. Siliciano, Cell 93:665, 1998

52 HISTÓRIA NATURAL DA INFECÇÃO PELO HIV Contagem CD4+ (céls/µl) Infecção Aguda pelo HIV Linfócitos CD4+ LATÊNCIA CLÍNICA Assintomático Carga Viral AIDS Meses Anos após a infecção

53 Mecanismos de controle da replicação de HIV

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55 Expressão de RNA do HIV em linfonodos

56 Correlação entre Carga Viral Plasmática e Seminal CD4 >? 500 / µl 500 > CD4 >? 200 / µl Log10 Carga Viral Seminal (Cópias/ml) y = x R 2 = y = x R 2 = y = 0,1818x + 3,5992 R 2 = 0, CD4 < 200 / µl Log 10 Carga Viral Plasmática (Cópias/ml)

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58 CD4 T CELL peptide + MHC class I Resposta imune humoral ATIVAÇÃO CD4 TCR MHC II Moléculas ativadoras de Linfócitos B IL-4 IL-5 CD40 ligand Outras IL-3 GM-CSF IL-10 TGF-β LINFÓCITO B

59 Como o HIV escapa dos anticorpos neutralizadores

60 Resposta Imunológica em Pacientes Infectados pelo HIV-1 Resposta humoral Não há uma região de neutralização comum altamente imunogênica Altos títulos de anticorpos de ligação estão presentes Porém, baixos títulos de anticorpos neutralizantes Anticorpos neutralizantes são detectados tardiamente Anticorpos neutralizantes são fundamentais na limitação da infecção, porém só são detectados tardiamente

61 Resposta imune celular Célula Alvo CD8 MHC I TCR Ativação da Célula T Antígeno Célula T Sinal Específico

62 CÉLULA T CD8+ peptídeo + MHC classe I Resposta citotóxica APOPTOSE CD8 TCR MHC I Citotoxinas Granzima A Granzima B Perforina Receptores de Membrana Fas - FasL TNF-α - TNFR-I Apo3 - Apo3L CÉLULA INFECTADA POR VÍRUS

63 MHC classe I (HLA-A2) Epitopo do gene Gag, cepa LAI (aa da proteína p17) S L Y N Pontos de ancoragem T V A T L α 2 α 1

64 Effect of a single amino acid change in MHC class I molecules on the rate of progression to AIDS. Gao et al. N Engl J Med 344:1668, 2001 MHC classe I (HLA-B*35) Pontos de ancoragem X P Y α 2 α 1

65 Brancos (N=559) Negros (N=210) Proporção de pacientes sem AIDS p<0.001 p=0.02 Ausência do alelo B*35 Heterozigoto para o alelo B*35-PY Heterozigoto para o alelo B*35-Px Anos após a soroconversão Effect of a single amino acid change in MHC class I molecules on the rate of progression to AIDS. Gao et al. N Engl J Med :1668

66 Resposta imune celular APC MHC II CD4 TCR Ativação da Célula T Antígeno Célula T Sinal Específico

67 CÉLULA T CD4+ peptídeo + MHC classe II Resposta céls. T helper ATIVAÇÃO CD4 TCR MHC II Moléculas ativadoras de Macrófagos Outras IFN-γ GM-CSF TNF-α CD40 ligand Fas ligand IL-3 TNF-β IL2 MACRÓFAGO

68 TIMO MATURAÇÃO Seleção Positiva CD3 hi CD4 lo CD8 + CD69 + CD3 +hi CD8 + CD34 + CD3 - CD4 - CD8 - CD34 + CD3 - CD4 lo CD8 - CD3 -/low CD4 + CD8 + CD3 med CD4 + CD8 + MORTE CELULAR CD3 -/low CD4 + CD8 + Seleção Negativa CD3 med CD4 + CD8 + CD3 hi CD4 + CD8 lo CD69 + CD3 +hi CD4 + G.N. Gaulton et al., AIDS 11:403, 1997

69 HIV

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71 Soroconversão Assimptomático AIDS 10 7 CD4 RNA (copias/ml) RNA (carga viral) Anticorpos anti-envelope [Ag] ou [Ab] 10 3 Anticorpos anti-p24 Ag p Dias > 10 anos Set-Point

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73 Estrutura Simplificada do HIV

74 Preparação de Antígenos para Métodos Diagnósticos Imunológicos. gp 160 gp 120 gp 41 p55 p31 p24 p17

75 Purificação de Antígenos.

76 Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay ELISA

77 Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay

78 Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay

79 Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay

80 Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay Anti-HIV ELISA (delta) Cut-off (> 1.0 = HIV+) Patients (HIV +)

81 WESTERN BLOT

82 WESTERN BLOT

83 WESTERN BLOT

84 IMUNOCROMATOGRAFIA DE FLUXO LATERAL TESTE RÁPIDO

85 HIV RAPID CHECK

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