HIV Le origini dell'HIV (Human Immunodeficiency Virus)

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1 HIV Le origini dell'HIV (Human Immunodeficiency Virus)
E’ ormai considerata vera l’ipotesi che l'HIV si è formato attraverso un processo di evoluzione naturale. La teoria che ha trovato maggiori consensi circa l'origine dell'HIV sostiene infatti che questo virus sia derivato da mutazioni genetiche di un virus che colpisce alcune specie di scimpanzé africani, il SIV (Scimmian Immunodeficiency Virus); tramite studi di biologia molecolare è stato possibile stabilire una relazione fra l'HIV ed il SIV, identificando una omologia genetica del 98% tra questi due virus, ed arrivando a costruire un vero e proprio albero genealogico virale. Il SIV sarebbe passato dal serbatoio animale a quello umano tramite contatti tra l'uomo ed il sangue degli animali L'origine dell'HIV sembra sia avvenuta all'incirca verso la fine degli anni ’30. Vendita carne di primati nell’ Africa centro occidentale Esposizione a sangue di primati durante la macellazione

2 (Comparsa di gravi Infezioni )
HIV - AIDS Che cos’è l’AIDS ? È uno stato patologico in cui si ha la riduzione delle funzioni del sistema immunitario la cui causa non è congenita ma dipende da cause esterne. Il virus H.I.V. è la causa dell’immunodeficienza acquisita Sindrome (da) : insieme di segni e sintomi di malattia ImmunoDeficienza : danno al sistema immunitario, che diventa incapace di difendersi dalle infezioni Acquisita : per distinguerla dalle I.D. congenite Danno al Sistema Immunitario Immunodeficienza (Comparsa di gravi Infezioni ) A.I.D.S.

3 HIV Epidemiologia Numero di persone con HIV nel mondo 35 milioni
Nel mondo si stimano 2,3 milioni di nuovi casi / anno ( dati 2013) Per quanto riguarda la diffusione geografica, l’Africa si conferma come il continente più colpito dall’HIV, con 25 milioni di persone infette, cioè il 4,7% della popolazione adulta, mentre 3,9 milioni di malati si trovano in Asia. Nel Nord America vivono 1,3 milioni di persone con HIV, lo 0,5% della popolazione adulta, mentre in Europa occidentale persone, lo 0,2% della popolazione adulta. In italia nel si sono registrati 6,5 nuovi casi per residenti - 5,0 per italiani residenti - 22,3 per stranieri residenti

4 Caratteristiche del virus
L'HIV è un virus con genoma ad RNA appartenente alla famiglia dei Retrovirus, I virioni ( ossia le particelle virali) dei Retrovirus contengono una DNA polimerasi RNA-dipendente, o Trascrittasi Inversa, che permette la sintesi di DNA a partire da RNA Sono stati identificati due tipi di HIV (HIV-1 e HIV-2). HIV-1 è diffuso in tututto il mondo ed è responsabile della grande maggioranza dei casi delle infezioni. HIV-2 ha determinato una epidemia ristretta all’Africa occidentale Come molti altri tipi di virus, l'HIV è composto schematicamente da tre parti: 1-Envelope , 2-Matrice, 3-Core

5 1- Envelope è il rivestimento esterno, formato da una membrana lipidica e da "proiezioni" proteiche, costituite da due glicoproteine denominate gp120 e gp41: la gp41 forma la base di queste proiezioni, mentre la gp120 forma la parte più esterna Queste strutture sono importanti per i meccanismi che permettono al virus di legarsi alle cellule bersaglio. 2- Matrice: strato proteico situato all'interno dell'envelope, che circonda la parte centrale del virus. Contribuisce alla stabilità strutturale della particella virale. 3- Core :  circondato dalla matrice, il core contiene le parti vitali del virus: il materiale genetico, costituito da due copie di RNA a polarità positiva, e gli  enzimi fondamentali per i processi di replicazione virale, quali la transcriptasi inversa (p51), l'integrasi (p32) e la proteasi (p11). L'RNA contiene tre geni principali che codificano la sintesi di importanti componenti strutturali e funzionali del virus: env:  codifica la produzione della glicoproteina gp160, la quale poi si scinde a formare la glicoproteina di superficie gp120 e la glicoproteina transmembrana gp41, entrambe presenti nell'envelope; - pol:  codifica la sintesi degli enzimi transcriptasi inversa, integrasi e proteasi; - gag:  codifica la sintesi della proteina nucleocapsidica p24. Sono poi presenti altri geni, tat, nef, rev, ecc., responsabili della regolazione delle diverse fasi del ciclo replicativo del virus.

6 Il Ciclo Replicativo dell'HIV
Le fasi del ciclo replicativo dell'HIV (in rosso); in verde i componenti virali.

7 1. Adesione Per poter penetrare nella cellula bersaglio l'HIV deve prima di tutto legarsi ad essa;  il virus si può legare a cellule che abbiano sulla loro superficie uno specifico recettore, denominato CD4, al quale aderisce tramite una specifica porzione dell'envelope, costituita da due glicoproteine: la gp120, più esterna, e la gp 41, situata più internamente. Il primo legame avviene quindi tra la gp120 ed il recettore CD4; è necessario però anche un secondo legame, che avviene tra la gp120 ed un corecettore presente sulla superficie della cellula (il principale di questi corecettori è stato denominato CCR5 )

8 2. Fusione Una volta avvenuto anche questo secondo legame con il corecettore, la gp120 subisce una variazione della propria struttura ed una modifica della posizione, permettendo così l'esposizione della gp 41; questa è in grado di fondersi con la membrana cellulare, aprendo la porta all'ingresso del virus nella cellula. 3. Penetrazione nella cellula Avvenuta la fusione il virus penetra nella cellula Soltanto il core virale entra però all'interno della cellula, mentre il rivestimento glicoproteico dell'envelope rimane all'esterno della cellula.

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10 4. Uncoating  Una volta penetrato nella cellula, il core perde il proprio rivestimento proteico che viene degradato in un processo chiamato uncoating (svestimento); in questo modo si libera la parte centrale del virus che contiene il genoma ad RNA e gli enzimi virali.

11 5. Trascrizione inversa E’ il processo con il quale le informazioni genetiche del virus contenute in una singola catena di RNA vengono copiate in una doppia catena di DNA. Questo processo, che avviene nel citoplasma della cellula nelle prime ore successive all'infezione, necessita dell'intervento di uno specifico enzima virale, la transcriptasi inversa La trascrizione inversa si svolge in tre fasi: a) sintesi di una catena di DNA complementare all'RNA virale; b) degradazione della catena di RNA originaria; c) costruzione della seconda catena di DNA complementare alla prima. Il risultato è quello di ottenere un DNA a doppia catena contenente tutte le informazioni genetiche che erano presenti nel genoma originario ad RNA. Questa nuova molecola di DNA virale prende il nome di Provirus.

12 6. Integrazione Il Provirus viene trasportato nel nucleo della cellula. In questa sede, grazie all'intervento di un altro enzima virale, l'integrasi, viene inserito nel genoma cellulare, dove rimane per tutta la vita della cellula (l'unico modo per eliminare il Provirus è quello di uccidere la cellula) A questo punto l'HIV, sotto forma di Provirus, può rimanere in fase di latenza anche per lunghi periodi di tempo, duplicandosi solo con la replicazione della cellula stessa.

13 7. Trascrizione del Provirus e sintesi proteine virali
Ad un certo momento il virus può attivarsi: in questo caso il DNA virale "ordina" alla cellula la produzione di propri componenti, quali le proteine strutturali, gli enzimi e l'RNA genomico. Il Provirus, come il resto del cromosoma della cellula, è in grado di utilizzare l'RNA polimerasi cellulare per trascrivere il proprio DNA in RNA. Trascrizione del Provirus: l'RNA polimerasi della cellula trascrive il provirus producendo RNA virale. [ L'input che dà l'avvio alla trascrizione del genoma virale si suppone sia costituito dall'insieme di stimoli che possono attivare la cellula infetta: antigeni, citochine o anche infezioni da parte di altri virus.] Completata la trascrizione, il nuovo RNA virale esce dal nucleo della cellula e viene trasportato nel citoplasma. In questa sede l'intervento dei ribosomi cellulari porta alla sintesi delle nuove proteine virali Sintesi proteine virali: i ribosomi della cellula sintetizzano le proteine virali.

14 8. Intervento della Proteasi
Subito dopo la loro "costruzione" le proteine virali non sono ancora in grado di funzionare adeguatamente; è necessario l'intervento di un altro enzima virale, la proteasi, il quale agisce modificando la struttura delle proteine in modo da renderle perfettamente funzionanti: si formano così gli enzimi e le proteine strutturali del virus. Intervento della proteasi virale: le proteine virali vengono rese funzionanti. [ Il gene env è tradotto inizialmente inizialmente in una poliproteina (p88) che viene glicosilata (gp160) e scissa nelle due glicoproteine gp41 e gp120 ]

15 9. Assemblaggio I componenti virali neoprodotti (proteine e genoma) vengono quindi trasportati alla periferia della cellula dove vengono assemblati tra loro dando origine al core del nuovo Assemblaggio: le proteine e l'RNA virali si uniscono a formare un nuovo core.

16 10. Gemmazione Si chiama così il processo di fuoriuscita delle nuove particelle virali dalla cellula infetta: il core del nuovo virus si avvicina alla membrana cellulare e la attraversa per fuoriuscire dalla cellula stessa; durante questo passaggio viene rivestito dell'involucro glicolipidico, l'envelope. A questo punto la nuova particella virale (virione) è completata, ed è così in grado di andare ad infettare un'altra cellula bersaglio e di dare inizio ad un nuovo ciclo replicativo. Gemmazione: le nuove particelle virali fuoriescono dalla cellula. Gemmazione di una particella virale da una cellula infetta Nella parte inferiore il virus è completamente fuoriuscito dalla cellula.

17 Cellule bersaglio Cellule con recettori CD4 Linfociti T Macrofagi
Cellule nervose

18 Infezione La probabilità che dopo l'ingresso del virus nell'organismo l'infezione si instauri effettivamente dipende principalmente da due fattori: la carica infettante, cioè il numero di particelle virali penetrate (più la carica virale è alta maggiore è il rischio di infezione), ed il numero di cellule recettive (cioè suscettibili di essere infettate) presenti nella sede di ingresso del virus . L'HIV è in grado di infettare le cellule che presentano sulla loro superficie il recettore CD4; molti tipi di cellule dell'organismo umano possiedono questo recettore, tuttavia il bersaglio principale del virus è il linfocita T Helper (o linfocita CD4+). Il linfocita CD4 costituisce il cardine principale di tutto il sistema immunitario, essendo in grado di regolare, come un direttore d'orchestra, l'attività di tutte le altre cellule responsabili della difesa immunitaria dell'organismo Altre cellule che possono essere infettate dal virus sono i monociti, un tipo di globuli bianchi, ed i macrofagi, cellule di difesa presenti nei tessuti

19 Una volta che l'infezione si è stabilita, il virus, dalla sede di ingresso, entra nel torrente circolatorio e si diffonde a tutto l'organismo. Le localizzazioni del virus avvengono principalmente negli organi e nei tessuti maggiormente popolati da cellule recettive, quali linfonodi, milza, fegato e midollo osseo (organi del sistema emo-linfopoietico). L’infezione da HIV è un processo dinamico e complesso: la replicazione virale avviene nelle cellule T CD4+ ( cellule T CD4+ attivate) che generalmente muoiono rapidamente, ma non tutte; alcune di esse sopravvivono abbastanza a lungo e diventano Cellule T memoria ( cellule T CD4+ memoria) infettate cronicamente con provirus; in queste ultime l’infezione dell’HIV è latente e non è permissiva per la replicazione virale. ( I linfociti CD4+ di memoria hanno una vita molto lunga, e quando nel corso della loro vita incontrano l'antigene per il quale sono "programmate", ritornano alla fase attiva, durante la quale possono permettere al virus di replicarsi). L’HIV latente non è aggredito dal sistema immune e neppure dai farmaci antivirali.

20 Meccanismo di infezione
Nel corso dell'infezione si stabiliscono due diversi "compartimenti virologici" un compartimento attivo, in cui virus si replica attivamente un compartimento di latenza (reservoirs), in cui il virus è allo stato di latenza tra questi due compartimenti c’è una comunicazione continua Il compartimento attivo gioca un ruolo importante nel danneggiare il sistema immunitario; Il compartimento di latenza è il principale responsabile della mancata eradicazione del virus dall'organismo.

21 Modalità di trasmissione dell’HIV
L'HIV è stato isolato in tutti i tessuti ed i liquidi biologici di un soggetto sieropositivo. Tuttavia la semplice presenza del virus non significa che il contatto con il materiale rappresenti un evento efficace per la trasmissione Perchè ciò avvenga è importante soprattutto la quantità di virus presente. Urine No Lacrime No Saliva No Sudore No Feci No Presenza di HIV Trasmissione accertata Sangue Si Liquido seminale Si Secreto vaginale Si Latte materno Si

22 Concentrazione dell’HIV in diversi liquidi biologici
Sangue 100 % Liquido seminale 75 % Secreto vaginale 50 % Saliva Urine Sudore Lacrime < 1 %

23 Fattori necessari per la trasmissione dell'HIV

24 Trasmissione dell’infezione
La trasmissione dell’infezione da HIV avviene principalmente nei seguenti modi: - per via sessuale ( eterosessuale e omosessule-MSM ) per via ematica (scambio di siringhe in tossicodipendenti-IDU, esposizione a sangue di mucose o lesioni cutanee) per via verticale (dalla madre al figlio durante la gravidanza, al momento del parto o durante l'allattamento) Distribuzione percentuale delle nuove diagnosi di infezione da HIV, per modalità di trasmissione e anno di diagnosi

25 HIV: come NON si trasmette
I comuni contatti sociali NON sono idonei alla trasmissione del virus; se così fosse le caratteristiche epidemiologiche dell'infezione sarebbero completamente diverse da quelle attuali. Un semplice bacio NON è a rischio per la trasmissione dell'HIV. L'unico ipotetico rischio è riferito al bacio profondo in presenza di lesioni sanguinanti del cavo orale. Una persona sieropositiva che ha dei colpi di tosse o degli starnuti NON è in grado di trasmettere l'infezione. Gli oggetti casalinghi quali le stoviglie NON sono idonei alla trasmissione del virus. NON c'è rischio di contrarre l'infezione frequentando piscine o bagni comuni. Il cloro uccide l'HIV, e la diluizione rende estremamente bassa la concentrazione del virus. Gli animali domestici NON trasmettono l'HIV; questo infatti è un virus che colpisce solo la specie umana. Le zanzare NON possono trasmettere il virus; se così fosse l'andamento dell'epidemia sarebbe stato molto diverso.  L'HIV non è in poi grado di sopravvivere all'interno dell'insetto, ed inoltre la zanzare succhia il sangue, non lo inietta. Non trasmissibile per via aerea Non è documentato contagio per l'uso in comune di piatti, bicchieri ed utensili da cucina, servizi igienici e piscine Probabilità di contagio per conviventi, non partner sessuali, di soggetti infetti praticamente nulle.

26 Dopo quanto tempo si sviluppa l’AIDS
In assenza di terapia antivirale

27 L'Infezione da HIV - Quadri Clinici
Il decorso dell'infezione da HIV è caratterizzato da diverse fasi cliniche, la cui evoluzione è molto variabile potendo essere influenzata da svariati fattori, primo fra tutti l'impiego di una adeguata terapia antiretrovirale. Si possono schematicamente distinguere 3 distinte fasi cliniche, partendo dal momento del contagio fino allo sviluppo della malattia conclamata, cioè l'AIDS. 1- Infezione acuta primaria 2- Infezione asintomatica 3- Stato di Malattia (AIDS)

28 Infezione acuta primaria
L'infezione acuta decorre spesso in modo del tutto asintomatico, anche se si stima che nel 50-90% dei casi in realtà siano presenti dei sintomi clinici, che sono però il più delle volte aspecifici, per cui non vengono messi in relazione con l'infezione da HIV; si possono infatti presentare dei quadri clinici simili a quelli di una influenza o di una mononucleosi (malattia infettiva benigna provocata dal virus di Epstein-Barr), caratterizzati da febbre, mal di gola, malessere generale, stanchezza, sudorazioni, ingrossamento delle ghiandole linfatiche, e a volte vi può essere anche un esantema tipo orticarioide. Più raramente, in alcuni pazienti si possono presentare dei quadri clinici più importanti, come per esempio una meningite a liquor limpido o manifestazioni quali la candidosi orale.    La sintomatologia della infezione primaria da HIV, quando presenti, si manifestano mediamente dopo 2-6 settimane dopo il contagio, e normalmente si risolve spontaneamente in circa 15 giorni; in questa fase si riscontrano i valori più elevati di HIV-RNA, e nella maggior parte dei casi gli anticorpi specifici non si sono ancora formati, per cui il test per la diagnosi di sieropositività risulta ancora negativo. La risoluzione dei sintomi coincide quindi con la riduzione della replicazione virale e con la formazione degli anticorpi specifici anti-HIV.     Un precoce inquadramento di una infezione acuta da HIV può essere molto importante, in quanto è dimostrato che se viene iniziata al più presto in questa fase la terapia antiretrovirale si ottengono ottime risposte in termini di riduzione della carica virale e quindi della futura evoluzione dell'infezione.

29 Infezione asintomatica
L'infezione da HIV è caratterizzata da un lungo periodo di latenza clinica, durante il quale non si ha alcun sintomo o segno di malattia. Durante questa fase la replicazione del virus nelle cellule del sangue è assente o molto bassa, mentre invece si mantiene sempre attiva a livello delle ghiandole linfonodali. Non si ha quindi una latenza biologica dell'infezione; infatti la persistenza di replicazione negli organi linfoidi provoca una lenta ma graduale perdita di linfociti CD4+: ogni giorno circa il 5% dell'intero comparto dei CD4+ viene distrutto dal virus, ma per lungo tempo le cellule eliminate vengono rimpiazzate pressoché integralmente. Una persona sieropositiva in questa fase non può certamente essere riconosciuta come tale in base all'aspetto, e se non è a conoscenza del proprio stato può inconsapevolmente trasmettere l'infezione ad altri.    La durata di questa fase è molto variabile, e può essere influenzata da vari fattori, tra i quali soprattutto l'impiego di una terapia antiretrovirale. In assenza di trattamento la maggior parte dei pazienti evolve verso la malattia in un periodo medio di circa 8-10 anni; una quota minore ha una evoluzione più rapida, in circa 4-6 anni, mentre un 10-12% circa di soggetti sieropositivi hanno la tendenza a non ammalarsi anche dopo 12 anni e oltre di infezione; questi ultimi vengono definiti long term non-progressors. La spiegazione di questa lenta progressione potrebbe essere attribuita a fattori genetici che influenzano la capacità del sistema immunitario di contrastare l'infezione virale.    Lo sviluppo di una sintomatologia clinica evolve parallelamente alla compromissione delle difese immunitarie, evidenziate dal calo dei linfociti CD4+, e all'aumento della replicazione virale. L'andamento di questi valori influenza in modo determinante il rischio di progressione dell'infezione.

30 Stato di Malattia Col progredire del danno al sistema immunitario, evidenziato dalla marcata riduzione dei linfociti CD4+, l'organismo viene esposto al rischio di sviluppare determinate patologie, di tipo infettivo e neoplastico, definite opportunistiche. Le infezioni opportunistiche sono provocate da microrganismi abitualmente presenti nell'ambiente, che non sono patogeni per soggetti con integrità delle difese immunitarie ma che possono provocare malattie anche gravi in pazienti che abbiano una situazione di immunodeficienza. Si considera che il rischio di sviluppare queste infezioni sia presente quando i linfociti CD4+ sono inferiori ai 200/mmc, mentre è molto elevato per valori inferiori a 100/mmc. La fase di malattia conclamata, definita con il termine di AIDS (Sindrome da ImmunoDeficienza Acquisita), inizia proprio quando compare una di queste patologie: Infezioni fungine: Candidosi (esofagea, bronco-polmonare, disseminata), Criptococcosi extrapolmonare, Istoplasmosi Coccidioidomicosi Infezioni virali:Citomegalovirosi disseminata o retinica, Herpes Simplex disseminato o cronico, LEMP (LeucoEncefalite Multifocale Progressiva) Infezioni protozoarie:PCP (Polmonite da Pneumocystis carinii), Toxoplasmosi cerebrale,Criptosporidiosi intestinale , Isosporiasi intestinale Infezioni batteriche:Polmoniti batteriche ricorrenti , Sepsi da Salmonella recidivanti , Micobatteriosi atipiche, Tubercolosi Neoplasie: Sarcoma di Kaposi , Linfomi Non-Hodgkin, Linfoma cerebrale primitivo,Carcinoma invasivo della cervice uterina

31 Eventi che intercorrono dalla infezione primaria con HIV-1, all’inizio della fase di latenza clinica

32 In un organismo infetto ogni giorno si producono:
     Sviluppo della Immunodeficienza In un organismo infetto ogni giorno si producono: linfociti CD4+                             nuove particelle virali

33 Andamento della viremia e del numero dei linfociti T-helper (CD4+) durante la progressione dell’infezione da HIV-1.

34 La diagnosi di infezione da HIV
L’ infezione da HIV, una volta verificatasi, si mantiene costantemente attiva Sieropositività = diagnosi di infezione "in atto"

35 TEST DI LABORATORIO Profilo sierologico dei markers di infezione
La fase dell’infezione che precede la positività del test sierologico di screening la cosiddetta ”fase finestra”. Il periodo finestra può durare settimane (ma in rari casi anche 6 mesi) Nel periodo finestra il soggetto è infettivo Giorni dall’esposizione TEST DI LABORATORIO PER LA DIAGNOSI L’algoritmo diagnostico per la diagnosi sierologia di infezione da HIV prevede attualmente, in prima fase, un test di screening, in grado di evidenziare gli anticorpi (anti-HIV1 e anti-HIV) e contemporaneamente l’antigene p24 (test di quarta generazione, o combinati). Se positivo: test di conferma presenza anticorpale con Western Blotting - RNA qualitativo (PCR): nei bambini di madri HIV+, nel sospetto di infezione acuta PER LA VALUTAZIONE PROGNOSTICA - RNA quantitativo - Conta CD4

36 TERAPIA ANTI-HIV VACCINI ????
Farmaci antiretrovirali: Inibitori dell’ingresso, Antagonisti dei corecettori, Analoghi nucleosidici inibitori della RT, Inibitori non-nucleosidici, Inibitori dell’integrazione, Inibitori della proteasi La Terapia HAART (Highly Active Anti-Retroviral Therapy: terapia antiretrovirale altamente attiva) Veniva iniziata: quando i linfociti CD4+ scendono al di sotto di 350/mmc e/o quando la concentrazione plasmatica di HIV-RNA è > copie/ml Secondo le ultime linee guida, i criteri sono stati rivisti tenendo conto dello stato complessivo del paziente, in modo da instaurare una terapia individualizzata anche sulla base di segni clinici di malattia riconducibili all’infezione da HIV, della tossicità, delle resistenze, della “compliance/adherence”,etc. La terapia in genere composta da più farmaci antiretrovirali, permettono di ridurre la carica virale e migliorare la situazione immunitaria. le attuali strategie terapeutiche non consentono la guarigione dall'infezione, ma permettono di tenerla sotto controllo La variabilità dell’informazione genetica costituisce però un limite ben noto alla messa a punto di una terapia efficace contro l’HIV capace di impedire la formazione di varianti virali resistenti. PROFILASSI: Informazione e conseguente adeguamento dei comportamenti individuali VACCINI ????