HIV/AIDS. Luciana J. Costa Departamento de Virologia IMPPG UFRJ

Transcrição

1 HIV/AIDS Luciana J. Costa Departamento de Virologia IMPPG UFRJ

2 SIDA / AIDS Sindrome da Imunodeficiência Adquirida Doença causada por um agente infeccioso: um retrovírus

3 Um agente infeccioso Los Angeles , somente dois casos de pneumonia porpneumocystiscarinii casos Todos eram Homossexuais

4 Um agente infeccioso Até 1981: 5 casos de sarcoma de Kaposi Até aquele momento: raros Sarcoma de Kaposi casos de sarcoma de Kaposi Jovens San Francisco e New York Todos homossexuais

5 HIV e AIDS O Quadro Celular Perda de um tipo celular com o avanço da doença CD4+ células T4 helper Queda de células CD4+ sempre precede a doença Pode ocorrer a perda de um outro tipo de célula células T CD8+ citotóxicas Indicando um agente infeccioso Um vírus?

6 AIDS: Definição AIDS é definida como a presença, em indivíduos HIV positivos, de alguma condição clínica* que indique imunosupressão severa ou Infecção por HIV em um indivíduo com contagem de células CD4+ <200 células por mm cúbico de sangue AIDS é dessa forma o ponto final de uma infecção que é contínua, progressiva e patogênica

7 *Infecções Oportunistas mais comuns: candidíase oral (eritematosa e pseudomembranosa) pneumonia por pneumocystis sarcoma de kaposi criptosporidose herpes simples toxoplasmose cryptococose infecções com o complexo mycobacterium avium microsporidium citomegalovírus

8 AIDS: Definição AIDS é definida como a presença, em indivíduos HIV positivos, de alguma condição clínica* que indique imunosupressão severa ou Infecção por HIV em um indivíduo com contagem de células CD4+ <200 células por mm cúbico de sangue AIDS é dessa forma o ponto final de uma infecção que é contínua, progressiva e patogênica

9 AIDS: Definição AIDS é dessa forma o ponto final de uma infecção que é contínua, progressiva e patogênica

10 RETROVIRIDAE Temin e Baltimore (1970): quebra do dogma central da biologia

11 HISTÓRICO Luc Montagnier, 1983 (retrovírus e AIDS) Luc Montagnier e Robert Gallo, 1984 (HIV-agente etiológico da SIDA) J. Levy, 1984 (isolamento do vírus) Alizon e Montagnier, 1984 (sequenciamento do genoma) Isolamento e identificação do SIV, Isolamento e identificação do HIV-2 em indivíduos do oeste da África, anos de descoberta Charlie Dauguet: Friday, 4 February 1983, at 5:45 p.m. Pasteur Institute

12 Nobel de Medicina/Fisiologia 2009 HPV HIV

13 A DESCOBERTA DO HIV-2

14 A DESCOBERTA DO HIV-2

15 A DESCOBERTA DO HIV-2

16 AIDS = Zoonose

17 Locais de ocorrência de subespécies de chimpazé e isolamento de SIVcpz

18 Relações Evolutivas entre o SIVcpz e o HIV-1 (ML phylogenetic analyses of env protein sequences)

19 Relações filogenéticas entre os diferentes tipos de SIV e HIV

20 Filogeografia do SIVcpz SIVcpzPtt SIVcpzPts

21 SIVcpz = Recombinante

22 SIDA Epidemiologia Charlie Dauguet: Friday, 4 February 1983, at 5:45 p.m. Pasteur Institute

23 Vias de Transmissão Contato com Sangue Contaminado (transfusão de sangue/hemoderivados, compartilhamento de agulhas contaminadas, inoculção acidental por objetos perfuro-cortantes contaminados). Contato sexual (vírus presente no sêmem e secreções vaginais; exposição mucosas retais, genitais e orais). Transmissão Vertical (materno-fetal: transplacentária ou durante o parto. E por amamentação)

24 Panorama Global Número de pessoas infectadas 39 milhões

25 DISTRIBUIÇÃO GLOBAL Nature Medicine, 2003

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32 Primeiros casos de AIDS no Brasil: : 36,3 casos por cem mil habitantes (próxima à dos países europeus mais afetados ) São Paulo e Rio de Janeiro tinham as maiores taxas acumuladas: 93,4/100 mil e 62,4/100 mil com incidência de Aids comparável a países como a Zâmbia.

33 SIDA O agente infeccioso Charlie Dauguet: Friday, 4 February 1983, at 5:45 p.m. Pasteur Institute

34 Vírus da Imunodeficência Humana - HIV Família: Retroviridae (presença da enzima transcriptase reversa RT) Genêro: Lentívirus (vírus envelopados com cápsídeo em forma de cone) gp120 gp 41 matrix envelope Capsídeo RNA viral proteínas

35 O GENOMA DO HIV-1 Genoma duas moléculas de vrna (DIS) Proteínas sintetizadas como poliproteínas precursoras Proteínas essenciais: Gag, Pol e Env Proteínas regulatórias: Tat, Rev e Nef Proteínas acessórias: Vpr, Vpu e Vif Processamento (splicing alternativo) 5 LTR 3 LTR ~ 9 kb ~ 9 kb gag MA CA NC P6 vif rev nef pol PRO RT INT tat vpr env nef vpr vpu SU TM

36 SIDA Biossíntese Charlie Dauguet: Friday, 4 February 1983, at 5:45 p.m. Pasteur Institute

37 CICLO REPLICATIVO Adsorção Entrada Desencapsidação parcial Transcrição reversa Integração

38 Hepatite B

39 Células T4 (CD4+) são os maiores alvos Célula Humana Célula Humana apresentando CD4 NÃO INFECTADA INFECTADA

40 quimiocina CD4 CCR5 CD4 CCR5 CD4 macrófago

41 antigeno CD4 Co-receptor célula CD4+ HIV gp120 liga-se ao CD4 / co-receptor

42 antigeno CD4 Co-receptor célula CD4+

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48 CICLO REPLICATIVO Transcrição e Processamento Tradução Tradução Env Direcionamento Brotamento Maduro Imaturo

49 Processamento diferencial

50 gag gag gag-pol stop CAP - gag pol env - Poli A CAP - gag pol env - Poli A RNA unspliced Ribosomal frameshifting Precursor Gag Precursor GaPol

51 Formação e Maturação do HIV

52 Replicação viral

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54 HIV Diversidade Genética Charlie Dauguet: Friday, 4 February 1983, at 5:45 p.m. Pasteur Institute

55 HIV-1 1 e HIV-2 HIV-1 Epidemia Global 3 grupos geneticamente distintos Grupo M (Majoritário) Group O Camarões, Gabão, Guine Equatorial Group N Camarões HIV-2 Menos patogênico? Taxa de transmissão mais baixa (Dewhurst, 2001)

56 Transcriptase Reversa DNA polimerase Holoenzima heterodimérica Possui 2 subunidades p51 e p66 Subunidade p66 possui RNase-H Catalisa a reação RNA cdna DNA

57 DIVERSIDADE GENÉTICA EM HIV ATIVIDADE DA RT mutações RECOMBINAÇÃO (saltos da RT) inserções e deleções RNA POLIMERASE II CELULAR??? (O Neil e cols., 2002) DNA POLIMERASE CELULAR

58 TRANSCRIPTASE REVERSA - RT Ausência de atividade revisora Taxa de mutação da RT: ~ 2,5 x 10-5 mut / nt / ciclo replicativo Geração de partículas: 10 9 a virus/dia. 1 o salto da RT RNase H degrada RNA, exceto PPT RT utiliza PPT como primer fita + 2 o salto da RT

59 Taxa: 3 pulos por genoma/ciclo de replicação Seis regiões hot spots de recombinação: U5, R, Gag, Pol e Env CRF01_AE CRF03_AB CRF06_cpx

60 Difusão estimada dos subtipos de HIV-1 por região

61 Formas recombinantes circulantes (CRFs)

62 SIDA Patogênese e Patologia Charlie Dauguet: Friday, 4 February 1983, at 5:45 p.m. Pasteur Institute

63 Patogênese Infecção Primária ria Infecção Crônica Assintomática tica Síndrome da Imunodeficiência Adquirida

64 Patogênese Cruzamento da mucosa Propagação da infecção Disseminação Nature Medicine v.9 (2000)

65 Patogênese Infecção primária Célula Dendritica Estabelecimento da Infecção no tecido linfoide Resposte Imune específica Viremia massiva Disseminção para os orgãos linfoides Estabelecimento de infecção crônica persistente Fauci, A. Nature Medicine v.9 (2000) Controle parcial da replicação pelo SI Ativação Imune mediada por citocinas e transdução de sinal aberrante mediada pelas proteínas do envelope viral Replicação viral acelerada Destruição do Sistema Imune Rápido turnover de células T CD4+

66 Patogênese Estágios da doença Aguda Inicial Intermediária Tardia Viremia

67 Patogênese

68 Patogênese células CD4+: CCR5: Não indutores de sincícios (NSI) CXCR4: Indutores de sincícios (SI)

69 História Natural da Infecção pelo HIV

70 Patogênese Reservatórios cérebro Nódulos Linfáticos Sistema RetículoEndotelial pele Sangue periférico Medula óssea Células Gastro- Intestinais

71 SIDA Diagnóstico Charlie Dauguet: Friday, 4 February 1983, at 5:45 p.m. Pasteur Institute

72 Marcadores para o HIV-1 durante a Infecção Aguda HIV RNA plasma Anticorpos Anti-HIV viremia (infectividade) exposição HIV DNA Ag p dias Fonte: Busch et al, Am. J. Med, 1997

73 SIDA Tratamento e Prevenção Charlie Dauguet: Friday, 4 February 1983, at 5:45 p.m. Pasteur Institute

74 ALVOS DE DROGAS ANTIRETROVIRAIS INIBIDORES DE FUSÃO INIBIDORES DE PROTEASE INIBIDORES NRT DE RT INIBIDORES NNRT NNRT DE DE RT RT

75 TERAPIA ANTIRETROVIRAL

76 Change in HIV-1 RNA From Baseline (log 10 copies/ml) Monotherapy Dual-NRTI combinations HAART Monoterapia 3 CD4+ RNA Change in CD4+ Cell Count From Baseline (cells/mm 3 ) Acknowledgement: Cohen C. J. Years

77 Change in HIV-1 RNA From Baseline (log 10 copies/ml) Monotherapy Dual-NRTI combinations HAART Dupla-terapia 3 CD4+ RNA Change in CD4+ Cell Count From Baseline (cells/mm 3 ) Acknowledgement: Cohen C. J. Years

78 Change in HIV-1 RNA From Baseline (log 10 copies/ml) Monotherapy Dual-NRTI combinations HAART HAART 2 3 CD4+ RNA Change in CD4+ Cell Count From Baseline (cells/mm 3 ) Acknowledgement: Cohen C. J. Years

79 Pré TARV Pós TARV Evolução ARV AZT ddi ddc d4t 3TC SQV RTV IDV NVP NFV DLV BIO FTV EFV ABV APV LPV-r ddi-ec TZV TDF T20 ATZ FTC F-APV 2005 TPV ITRN IP ITRNN IF 5 ARV - 8a 10 ARV - 4a 10 ARV - 6a

80 Desenvolvimento de Novos ARVs IPs INNTR Inibidores de entrada (ex, anti-gp120, CCR5) Inibidores de integrase MK-0518 GS-9137 CXCR4 inhibitors Inibidores de maturação CCR5 inhibitors PA Darunavir Etravirine TMC278 Brecanavir CROI I2008

81 TARV TRATAMENTO Objetivos do tratamento inicial Manifestações clínicas Melhora na qualidade de vida Reduzir morbidade e mortalidade pelo HIV e infecções oportunistas Supressão virológica máxima e duradoura Manter carga viral indetectável < 50 cópias Preservação ou reconstituição imune Elevação da contagem das células CD4+

82 Eficácia terapêutica

83 Dinâmica Viral População majoritária Várias populações minoritárias

84 FALHA TERAPÊUTICA E RESISTÊNCIA VIRAL HIV I Variantes resistentes Pré-existentes Transmitidos Polimorfismo Selecionados Níveis sub-inibitórios das drogas ARV Má absorção CP-450 (CYP3A4) MDR-1, MDR-4 Santuários replicativos NÃO ADESÃO Falha imunológica do hospedeiro Resposta oligoclonal Baixo CTL, NK Replicação persistente do HIV Evolução para resistência Falha terapêutica

85 Fontes virais HIV Plasma HIV-1 RNA (copies/ml) 1,000, ,000 10, Ongoing replication Release from stable reservoirs Time (Years) Limit of detection (50 copies/ ml)

86 Impacto do tratamento e os reservatórios virais Plasma HIV-1 RNA (copies/ml) 100, WT Start TARV Release from stable reservoirs Time on TARV (Years) Delay in time to rebound Resistant Limit of detection Release point

87 DNA POLIMERASE ENZIMA RESPONSÁVEL PELA SÍNTESE DE DNA Deoxirribonucleotídeo trifosfatado Acrescenta deoxirribonucleotídeos trifosfatados Fita filha Fita molde Fita molde Direção crescimento 5 3 Fita filha Fita molde DNA polimerase Fita filha

88 Características das DNA polimerases 4. Remoção de nucleotídeos: atividade endonucleolítica (5 3 ) replicação, reparo de mutações atividade exonucleolítica (3 5 ) revisão 5 3

89 Inibidores da Transcriptase Reversa

90 Inibidores Nucleosídicos da RT (INTR) Terminadores de cadeia Inibidores não-nucleosídicos da RT (INNTR)

91 INRTs zidovudina, Retrovir, ZDV, AZT lamivudina, Epivir, 3TC estavudina, Zerit, d4t didanosina, Videx, ddi zalcitabina, Hivid, ddc abacavir, Ziagen, Abc tenofovir, Viread,TFV

92 Terminadores de cadeia

93 Mutações na RT associadas a resistência aos NRTIs Droga(s) Abacavir Didanosine Lamivudine Stavudine Tenofovir DF Zalcitabine Zidovudine Thymidine analogue mutations (TAMs) Multinucleoside resistance Mutações comuns na TR K65R, L74V, Y115F, M184V K65R, L74V E44A/D, V118I, M184I/V M41L, E44A/D, D67N, K70R, V118I, L210W, T215Y/F, K219Q/E K65R K65R, T69D, L74V, M184V M41L, E44A/D, D67N, K70R, V118I, L210W, T215Y/F, K219Q/E M41L, D67N, K70R, L210W, T215Y/F, and K219Q Q151M resistance complex: A62V, V75I, F77L, F116Y, Q151M 69XXX insertion: Usually seen with TAMs

94 Mutações de HIV TR Resistentes a Nucleosídeos

95 INNRTs nevirapina, Viramune, NVP efavirenz, Sustiva, EFV delavirdina, Rescriptor, DLV

96 RT do HIV-1 RT Ligada ao RNA molde e DNA primer Nucleotideo p66 Centro ativo p51

97 RT do HIV-1 Ligada a Nevirapina (ITRNN) Centro ativo Nevirapina

98 RT do HIV-1 Ligada a Nevirapina e Rodeada de Mutações de Resistência aos INNTR Centro ativo Mutações de Resistência Nevirapina

99 PROTEASE

100 Mecanismo de hidrólise pela HIV PR HO HO HO H R N H H O Asp 25 N O H O H O O O O R' Asp 25 ' R H N N H O OH H O H O Asp 25 O O O R' Asp 25 ' R H O N H O H O H O Asp 25 NH R' O O O Asp 25 '

101 Clivagem pela protease

102 Sítios de processamento de gag

103 Inibidores da HIV protease

104 AÇÃO DOS INIBIDORES DA PROTEASE

105 Maduro Imaturo

106 Protease do HIV-1 ligada ao Indinavir Fenda do substrato Indinavir Centro ativo

107 Protease do HIV-1 Contendo Mutações de Resistência às Drogas Ligada ao Indinavir Mutações primárias Indinavir Fenda do substrato Mutações secundárias Centro ativo

108 RELAÇÃO ENTRE PROGRESSÃO CLÍNICA E MARCADORES LABORATORIAIS Desenvolvimento da AIDS Carga Viral = Velocidade do Trem Contagem de CD4 = Distância até o abismo Contagem de Células T-CD4+ Carga Viral

109 Lipodistrofia

110 Prevenção Vacina: AINDA NÃO SATISFATÓRIA Monitoramento bancos de sangue Capanhas educativas estimulando o uso de preservativos Não compartlhamento de agulhas Tratamento de gestantes com terapia combinada (ITRN + ITRNN) Desenvolvimento de Microbicidas (GRANDE ESPERANÇA Trans. Heterosexual)