Classificação e Caracterização do HIV

Classificação e Caracterização do HIV Joao Goncalves Professor Associado Faculdade de Farmácia da Universidade Lisboa Instituto de Medicina Molecular

Sumário O que é o HIV? O que é SIDA? Pandemia do HIV Transmissão do HIV Patogenia do HIV Estadios da doença 2

O que é o HIV? Humano: Infecta humanos Imunodeficiência: Diminui ou reduz a capacidade do corpo de combater as infecções Virus: Agente infeccioso com a capacidade de replicar dentro da célula 3

O que é a SIDA? Adquirida: Estar em posse de algo novo. Não é inato Imuno Deficiencia: Diminuição ou incapacidade do organismo para lutar contra as infecções Síndrome: Grupo de sinais e sintomas que ocorrem em conjunto e caracterizam uma patologia SIDA é estadio final de uma doença causada por uma infecção viral pelo HIV. 4

Imunodeficiências Imunodeficiências Ausência ou falha do normal funcionamento de um mais elementos do Sistema Imune Primárias Defeitos intrínsecos do Sistema Imune, na sua maior parte geneticamente determinados Secundárias - Células B - Células T - Complemento - Fagócitos - Fármacos imunomoduladores - Esteróides - Má-nutrição (proteínas, Fe, Zn, Se, Cu, vitaminas A, B6, C, E...) - SIDA

EPIDEMIOLOGIA

HIV: Pandemia Global Western Europe 1.2 1.8 million North America 520 000 680 000 790 000 1.2 million North Africa & Middle East 470 000 730 000 Caribbean 350 000 590 000 Latin America 1.3 1.9 million Sub-Saharan Africa 25.0 28.2 million Eastern Europe & Central Asia East Asia & Pacific 700 000 1.3 million South & South-East Asia 4.6 8.2 million Australia & New Zealand 12 000 18 000 Adultos e Crianças com HIV/SIDA : 41 52 milhões 7

Distribuição por idades, da infecção Portugal, 2010

Epidemiologia Mundial Países de elevado rendimento 1.46 milhões de pessoas infectadas no Oeste da Europa e na América do Norte Prevalência está a aumentar modestamente - Prevenção Diminuição da taxa de mortalidade - Terapia anti-retrovirica Terapia anti-retrovirica - maior número de comportamentos de risco sobretudo em relações homossexuais optimismo acerca dos tratamentos e práticas de risco HIV/SIDA nas minorias étnicas e populações mais pobres - a incidência aumenta mais rapidamente América do Norte 920,000 Oeste da Europa 540,000 HIV/SIDA 2000 Australia e Nova Zelandia 15,000

Epidemia na Africa Sub-Sariana 11

Epidemiologia em Portugal Toxicodependentes: 50% do total de casos notificados em 2011 Categoria com maior número de casos notificados. A proporção de casos tem diminuído desde 2008. Heterossexuais: 28.8% do total de casos notificados em 2011. A proporção de casos tem vindo a aumentar desde 2005. Homossexuais: 14.8% do total dos casos notificados em 2011. Total: Decréscimo do número de casos diagnosticados desde 1996 até 2011.

Transmissão Transmissão Sexual - Heterossexual - modo mais comum de infecção no mundo (sobretudo nos países em desenvolvimento) - Homossexual Transmissão por sangue e Hemoderivados - Hemotransfusões (Hemofílicos: menos de 1% dos casos) - Hemoderivados (+/- 1% dos casos) - Transplantes - Compartilhar utensílios de injecção - Toxicodependentes (+/- 25% dos casos) Transmissão Materno - Fetal/Infantil - in utero - via transplacentária - durante o parto - ingestão de leite materno contaminado + comuns

Mortes pela infecção do HIV vs Morte por infecção com SIDA * For comparison with data for 1999 and later years, data in the bottom (orange) line for 1987 1998 were modified to account for ICD-10 rules instead of ICD-9 rules.

Mortes por HIV entre género (1987 2010) Note: For comparison with data for 1999 and later years, data for 1987 1998 were modified to account for ICD-10 rules instead of ICD-9 rules. *Standard: age distribution of 2000 US population

Mortes por HIV entre idades (1987 2010) Note: For comparison with data for 1999 and later years, data for 1987 1998 were modified to account for ICD-10 rules instead of ICD-9 rules.

BIOLOGIA DO HIV

Biologia do HIV Membro da família dos retrovírus humanos e do género dos lentivírus Transferência do HIV dos símios para os humanos alteração na virulência - mais relacionada com a resposta imune do hospedeiro do que com as propriedades do vírus. HIV-1 - Causa mais comum de doença pelo HIV em todo o Mundo - Compreende vários subtipos

Biologia do HIV HIV-2 - Originalmente restringido à África Oriental. - Mais relacionado, filogeneticamente, com o SIV (vírus da Imunodeficiência Símia). - Parece ser menos patogénico - Síndrome mais brando e com evolução mais lenta - Causa mais frequentemente Encefalopatias

Disseminação do HIV em Africa (1990-2010) Source: UNAIDS, 2006 21

Estrutura do Vírus 2 cópias de RNA 3 enzimas: - Protease - Transcriptase reversa - Integrase p7/p9 - nucleocápside p24 - capsídeo - Ag mais facilmente detectado: diagnóstico p17 - proteína da matriz que rodeia o core gp120 (externa) e gp 41 (transmembranar) - invólucro - fundamentais para a infecção.

Estrutura genética do Vírus

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Ciclo de Replicação Células CD4+ Linfócitos T-helper após activação Monócitos/ Macrófagos Células Dendríticas Extensa replicação viral Lise Infecções oportunísticas e neoplasias Extensa replicação viral Reservatório Transporte para o cérebro As celulas de Langerhans capturam o vírus e transportam-no para os gg linfáticos onde infectam as células T CD4+ Reservatório

1) Infecção de Células Robbins, 2010

HIV Receptors HIV Receptors HIV and Cellular Receptors 28

2) Integração Robbins, 2010

Ciclo de Replicação Provírus integrado pode permanecer em infecção latente durante meses a anos. Para completar o ciclo de vida é necessário que ocorra: activação celular por LINFÓCITOS T CD4+ MACRÓFAGOS estimulação antigénica citoquinas citoquinas TRANSCRIÇÃO DO DNA PROVIRAL FUNÇÃO T DIMINUÍDA LISE DAS CÉLULAS T PRODUÇÃO DE VIRIÕES

3) Ativação da Replicação Robbins, 2010

4) Produção e Libertação Robbins, 2010

Saída do HIV dos linfócitos CD4+ Courtesy of CDC 34

Ciclo de Replicação

Ciclo de Replicação HIV DC-SIGN Ligam o HIV pelos receptores DC-SIGN MIGRAÇÃO PARA OS GANGLIOS LINFÁTICOS Célula Dendritica Levam dos pontos de entrada das mucosas para os gg linfáticos - infecção de linfócitos

Expansão no organismo Celula dendrítica na apresentação do vírus às céls. T CD4+

Expansão no organismo - Imunodeficência - Reservatório

Células infectadas pelo HIV Cérebro: macrófagos e células gliais Gânglios linfáticos e timo: linfócitos e células dendríticas Sangue, sémen, fluidos vaginais: macrófagos Medula óssea: linfócitos Pele: Células de Langerhans Cólon, duodeno, recto: células cromafins Pulmão: macrofagos alveolares 41

Transmissão Tropismo viral Os Vírus transmitidos normalmente têm tropismo para os macrófagos Tipicamente utilizam o receptor de quimiocinas CCR5 para ajudar à entrada na célula (juntamente com o CD4) Os pacientes homozigóticos para a mutação delta32 CCR5 são relativamente resistentes à transmissão 42

Não progressores impedem replicação do HIV 43

Diversidade O GRAU DE DIVERSIDADE GENOMICA QUE O HIV ORIGINA NUM ÚNICO INDIVÍDUO PODE SER MAIOR QUE A DIVERSADE MUNDIAL DO VÍRUS INFLUENZA DURANTE UMA EPIDEMIA.

Dinâmica Virus-Hospedeiro 10 mil milhões de viriões são produzidos diariamente Tempo de vida médio de um virião de HIV no plasma é de ~ 6 horas Tempo de vida médio de um linfócito CD4+ infectado pelo HIV é ~ 1,6 dias HIV pode permanecer latente dentro de uma célula, durante muitos anos, especialmente em células T CD4+ 45

Diversidade HIV-1 - Grupo M (major) - Responsável pela maioria das infecções no Mundo - Grupo O (outlier) - Raro. Encontrado originalmente na República dos Camarões, Gabão e França. - Grupo N - Identificado pela primeira vez numa mulher oriunda da República dos Camarões.

Diversidade 8 subtipos ou clades ( A, B, C, D, F, G, H e J) HIV-1 Grupo M 4 formas circulantes recombinantes (CRF) (principais) B - Predominante nos EUA, Canadá, América do Sul e Europa Ocidental e Austrália. C - Mais comum no mundo inteiro. Predominante em África e na Índia. E- Predomina no Sudeste Asiático AE - Sudoeste Asiático AG - África Oriental e Central AGI - Chipre e Grécia AB - Rússia

Diversidade HIV-1 necessidade do uso de co-receptores para a infecção da cél. alvo diferentes estirpes Coreceptor (citocinas) Tropismo Indução de sincícios Designações Fase da infecção em que predomina CCR5 Macrófagos Não CXCR4 Céls T CD4+ Sim R5 M-tropic X4 T-tropic Inicial Final

Diversidade Passagem do HIV para novos terrenos do corpo humano e da população humana Diversidade Genética Selecção Natural em resposta a quando MUTAÇÃO USO DE NOVOS CO-RECEPTORES ALTERAÇÃO DO TROPISMO DA CÉLULA ESCAPE À NEUTRALIZAÇÃO Drogas anti-retrovíricas Resposta Imune Problema do desenvolvimento de uma vacina

Diversidade QUÃO CONSERVADO É O FENÓTIPO DO HIV?? ALTERAÇÃO DO MODO DE TRANSMISSÃO

Como é que o HIV é transmitido? Contacto sexual desprotegido com um parceiro infectado Exposição de pele ferida a sangue infecado ou fluídos corporais Transfusão com sangue infectado pelo HIV Injecção com objectos contaminados Transmissão mãe-filho durante a gravidez, nascimento ou aleitamento 51

Progressão da doença Gravidade da doença é determinada pela quantidade de vírus em circulação (carga viral) e o grau de imunosupressão (decréscimo da contagem de linfócitos T CD4+). À medida que a contagem de linfócitos T CD4+ diminue, a função imunitária também decresce. 52

História Natural do HIV Fauci As, 1996 53

Apresentação clínica Fase aguda Fase crónica assintomática prolongada Fase de crise doença sintomática

Fase aguda Ocorre 3 a 6 semanas após a infecção primária Síndrome típica de um síndrome viral agudo: Gerais Febre Faringite Linfadenopatia Cefaleias Letargia Anorexia Vómitos/náuseas/ diarreia Neurológicos Meningite Encefalite Neuropatia periférica Cutâneos Exantema maculopapuloso Úlceras cutâneo-mucosas

Fase aguda Pico de viremia Anormalidades imunológicas: Diminuição do nº de linfócitos CD4+ Inversão da razão CD4+/CD8+ por elevação de CD8+ e manutenção da depressão CD4+. 3/17 semanas após a exposição: seroconversão produção de céls T CD8+ específicas que vão conter a infecção e diminuir HIV plasmático

Fase crónica Estado assintomático prolongado - latência 7 a 10 anos em doentes sem tratamento Diminuição da viremia Continuação da replicação do HIV nos macrófagos e céls T CD4+ (níveis de RNA-HIV por PCR implicação no prognóstico) Perda contínua de céls T CD4+ compensada por regeneração manutenção dos níveis plasmáticos periféricos (50/µl por ano) Até ao aparecimento dos 1º s sintomas constitutivos...

Fase de crise Descompensação do sistema imune: Diminuição do nº de céls T CD4+ Aumento da proporção de céls T CD4+ infectadas que sobrevivem Aumento da viremia Linfadenopatia persistente Sintomas constitutivos significativos SIDA - o espectro das doenças observadas muda à medida que a contagem de células T CD4+ cai.

Fase de crise Diagnóstico de SIDA: Infecção por HIV Células T CD4+ <200/µl Alteração nas reacções de hipersensibilidade Neoplasias secundárias Ocorrência de infecções oportunistas Candida albicans Pneumocystis carinii Cytomegalovirus Cryptococcus Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium avium-intracelulare

Mecanismos de deplecção T-CD4+

Diminuição súbita e acentuada do nº de linfócitos T CD4+ Há uma proliferação de linfócitos que procura compensar a sua destruição aumentada O nº de linfócitos T CD4+ atinge valores <200 células /µl

Possíveis causas para a depleção de células T CD4+ Depleção de células T CD4+ Produção deficiente Destruição aumentada HIV Directamente indirectamente Redistribuição do espaço intravascular para os orgãos linfóides Diminuição de células T CD4+ circulantes Inversão da razão CD4+/CD8+ no sangue: de 2 passa para <0,5 nos doentes com SIDA

Resposta imune celular Linfócitos CD8+

Infecção aguda por HIV Resposta celular aguda exuberante: 10% das CTL CD8+ envolvidas Viremia diminui assim que a resposta CTL CD8+ atinge o seu máximo Resposta oligoclonal Dependência antigénica

Infecção crónica por HIV CTL HIV-específicas mantêm-se em elevadas concentrações 1-2% das CTL CD8+ circulantes e dos gânglios são específicas para o epítopo dominante Dependência antigénica

Resposta celular imune ao HIV A resposta celular imune ao HIV é exuberante mas falha completamente o controlo da infecção. Porque é que a resposta celular imune ao HIV falha? % CTL CD8+ que contem perforina Menos de 15% das CTL HIV- específicas 50% das CTL CMVespecíficas Baixos níveis de perforina Menor actividade citotóxica As CTL CD8+ HIV-específicas têm menor actividade citotóxica que as CTL CMV-específicas!

Papel das células T Helper CD4+ HIVespecíficas na resposta celular T CD8+

Papel das células T Helper CD4+ HIVespecíficas na resposta celular T CD8+ A perda das células T Helper CD4+ é fulcral na patogénese da infecção por HIV e parece ser determinante no insucesso da resposta celular T CD8+ Doentes com níveis elevados de células T Helper CD4+ apresentam baixa carga viral o que revela uma resposta celular mais eficaz e melhor controlo imune da infecção por HIV Tratamento anti-retroviral (HAART- Highly Active Antiretroviral Therapy) permite a manutenção de níveis mais elevados de células T Helper CD4+.

Conclusão Infecção das cél. CD4+ Deplecção das cél.th CD4+ Desregulação da resposta celular < actividade citotóxicas das CTL Selecção dos HIV mutantes Latência vírica Replicação virica Imunodeficicência progressiva Infecções oportunistas SIDA

Obrigado! joao.goncalves@ff.ul.pt