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História Natural do HIV-1
Rodrigo Ribeiro Rodrigues, PhD
Núcleo de Doenças Infecciosas
& Depto de Patologia
CCS/UFES
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 305:1425-31.
Kaposi-sarcoma (KS)
Pneumocystis carinii Pneumonia (PCP)
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
1983 - LAV é isolado
Sexta-Feira, 4 de Fevereiro de 1983, às 5:45pm
Tabela 1 - Ensaios de Imunofluorescência utilizando anticorpos específicos para os Ags p19
& p24 do HTLV-1 e amostra de soro do paciente 1.
Figura 3 - Imunoprecipitação das proteínas marcadas com [35S]-metionina
1984 - Abs LAV-específico
HTLV-I HTLV-II LAV
1984 - 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...”
1984 - Infecção experimental pelo
HTLV-III em chimpanzés
1984 - Importância do receptor CD4
anti-HLA
anti-NK
anti-CD4
1984 - Importância do receptor CD4
(cont.)
1985 - Isolamento de HTLV-III/LAV do
Macaco Verde Africano
HIV: ORIGEM???
• Mitos
• Lendas
• Teorias de Conspirações
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
Estrutura do genoma do HIV-1
vpr
gag
rev
vif tat vpu
pol
rev
tat
nef
env
LTR
LTR
Aproximadamente 10.000 nucleotídeos
Como surgem as Mutações no
HIV?
1. Vírus com alto índice replicativo- 1010 partículas virais/dia.
2. Taxa de mutação = (~2,7 x 10-5mut./nt/ciclo replicativo)
3. TR não possui atividade de reparo de DNA
4. Genoma (RNA) de ~104 nucleotídeos
Todas as possibilidades de mutações em um único dia...
PERELSON et al., 1996
ORIGEM
1985 - Kanki et al. - Isolamento de HTLV-III/LAV do
Macaco Verde Africano
1999 - Paul Sharp (Nottingham University) & Beatrice
Hanh (U. of Alabama) identificaram um isolado
de SIVcpz idêntico ao HIV-1.
2003 - Bailes et al (Nature) (Viral Sex)
SIVcpz= (SIVrcm + SIVsmn)
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.
Evidência Molecular
Mangabey (Cercocebus agile)
Como o SIV tornou-se HIV ?
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
Adultos e Crianças Vivendo com
HIV em 2011
Western & Central Eastern Europe
& Central Asia
Europe
North America
740 000
1.4 milhões
[580 000 – 970 000]
[880.000 – 2.2 milhões]
Caribbean
1.7 milhões
[1.2 – 2.6 milhões] East Asia
North Africa & Middle East
250 000
[190 000 – 320 000]
460 000
[270 000 – 760.000]
Sub-Saharan Africa
Latin America
1.7 milhões
[1.3 – 2.5 milhões]
24.7 milhões
[21.8 – 27.7 milhões]
750.000
[460 000 – 1.2 milhões]
South & South-East Asia
7.8 milhões
[5.2 – 12. milhões]
Oceania
81 000
[50 000 – 170 000]
Total: 39.5 (34.1 – 47.1) milhões
Impacto na estimativa de vida em alguns países africanos
com alta prevalência de infecção pelo HIV, 1995–2000
65 Expectativa médiade vida ao nascimento, in anos
60
55
Botswana
Zimbabwe
50
45
Zambia
Uganda
Malawi
40
35
1955
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
Fonte: United Nations Population Division, 1996
98036-E-23 – 1 Dezembro 1999
World
WorldHealth
Health
Organization
Organization
Distribuição dos Subtipos de HIV no Mundo
(B,C,F e CRFs)
Distribuição dos Subtipos Encontrados
nas Amostras Estudadas.
6.2%
n=100
6.2%
3.1%
Benv/Bgag
Fenv/Fgag
9.3%
Cenv/Cgag
Benv/Fgag
Fenv/Bgag
75.2%
ONDE O HIV É ENCONTRADO?
Sangue
Plasma
Líquor
Colostro
Sec. Cervicais
Sêmen
Saliva
Linfa
PBMC
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: 0,00007 - 0,00028/coito
Multiple mechanisms for HIV-1 sexual transmission
Shattock RJ, Moore JP. 2003. Nat Rev Microbiol 1, 25-34.
Transmissão do HIV
Transmissão Perinatal
• Risco de transmissão: 20-40%
• Protocolo ACTG-076
Transmissão do HIV
PARENTERAL:
• Usuários de drogas
• Transfusão de sangue e hemoderivados
• Acidente perfuro-cortante
HIV: ESTRUTURA
gp120
gp41
p17
Dupla camada
de lipídeos
p24
Material genético e enzimas
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;100:10598-10602.
Mudança no tropismo viral ao longo
da progressão de infecção
Nature Reviews Immunology 3; 343-348 (2003)
Mutação no gene CCR5 e Infecção pelo HIV
∆32 inhibition of co-receptor-mediated
entry
∆ 32 CCR5
< 1.5%
(Essentially) no progression
WT CCR5
< 20%
~ 80%
Delayed progression
Normal progression
% AIDS free
100
80
Genotype +/+
Genotype +/∆32
60
40
n = 39
20
0
n = 110
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Years since seroconversion
Lui R, et al. Cell 1996; 86:367–377.
Samson M, et al. Nature 1996; 382:722–725.
Dean M, et al. Science 1996; 273:1856–1862.
18
20
Huang Y, et al. Nature Med 1996; 2:1240–1243.
Michael NL, et al. Nature Med 1997; 3:1160–1162.
Eugen-Olsen J, et al. AIDS 1997; 11:305–310.
Partícula
viral
Brotamento
CD4
Membrana plasmática
Receptor de
quimiocina
Penetração
Montagem
Proteínas
estruturais
Saída do envelope
Transcrição
reversa
Tradução
Proteínas
regulatórias
DNA viral linear
RNA viral
DNA viral
circular
Complexo
Pré-integração
DNA viral
integrado
Transcrição
Relação entre carga viral plasmática
e progressão da doença
CD4 Cell Counts among Long-term
Survivors and Progressors
Long-term Survivors
Progressors
1000
CD4+ cell counts (cells/µl)
CD4+ cell counts (cells/µl)
1200
1000
800
600
400
200
0
800
600
400
200
0
0
50
100
Months
150
200
0
50
100
Months
150
200
Linfócitos CD4+ de memória
em estado latente (pós-integração)
D. D. Ho, Science 280:1866, 1998
t1/2 = ??
Linfócitos CD4+ com
infecção latente
(pré-integração)
t1/2 ~ 8,5 dias
93-99%
Linfócitos CD4+
com infecção produtiva
t1/2 ~ 1 dia
HIV-1
t1/2 < 6h
Linfócitos CD4+
não infectados
1-7%
Linfócitos CD4+ ativados
não infectados
Linfócitos CD4+
infectados com
t1/2 ~ 14 dias
virions defeituosos
Células de longa meia-vida t1/2 ~ 145 dias
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
0
30
60
90
120
150
Vida média (em dias)
Adaptado de D. Finzi & R. F. Siliciano , Cell 93:665, 1998
?
180
Linfócitos CD4+ de
memória em estado
latente (pós-integração)
HISTÓRIA NATURAL DA INFECÇÃO PELO HIV
1000
Carga Viral
900
Linfócitos CD4+
Contagem CD4+ (céls/µl)
800
700
600
500
Infecção
Aguda pelo
HIV
LATÊNCIA
CLÍNICA
400
300
Assintomático
AIDS
200
100
0
0 1 2 3 4 5
Meses
1
2
3
4
5
6
Anos após a infecção
7
8
9
10
11
Mecanismos
de controle
da replicação
de HIV
Expressão de RNA do HIV em
linfonodos
Correlação
Correlação entre
entre Carga
Carga Viral
Viral Plasmática
Plasmática ee Seminal
Seminal
Log10 Carga Viral Seminal (Cópias/ml)
CD4
CD4 >? 500 / µl
500
500 >> CD4
CD4 >? 200 / µl
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
y = 1.5422x - 2.5183
3.0
2
R = 0.5466
2.5
2.0
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
3.0
y = 0.8958x - 0.0545
2
R = 0.2901
4.0
5.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
CD4
CD4 << 200 / µl
3.0
2.5
2.0
3.0
6.0
y = 0,1818x + 3,5992
2
R = 0,0169
4.0
5.0
6.0
7.0
Log
Carga Viral Plasmática (Cópias/ml)
Log10
10 Carga Viral
Resposta imune humoral
CD4 T CELL
peptide + MHC class I
ATIVAÇÃO
CD4
TCR
Moléculas
ativadoras de
Linfócitos B
MHC II
IL-4
IL-5
CD40 ligand
LINFÓCITO B
Outras
IL-3
GM-CSF
IL-10
TGF-β
Como o HIV escapa dos anticorpos
neutralizadores
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…
Resposta imune celular
Célula
Alvo
CD8
Ativação
da Célula T
MHC I
TCR
Antígeno
Sinal Específico
Célula T
Resposta citotóxica
CÉLULA T CD8+
peptídeo + MHC classe I
CD8
APOPTOSE
TCR
Citotoxinas
MHC I
Granzima A
Granzima B
Perforina
CÉLULA INFECTADA
POR VÍRUS
Receptores
de Membrana
Fas - FasL
TNF-α - TNFR-I
Apo3 - Apo3L
MHC classe I
(HLA-A2)
Epitopo do gene Gag,
cepa LAI (aa 77-85 da
proteína p17)
S
L Y
α2
Pontos de
ancoragem
N T V A
T L
α1
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)
X
Pontos de
ancoragem
P
α2
Y
α1
Proporção de pacientes sem AIDS
Brancos (N=559)
Negros (N=210)
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 2001 344:1668
Resposta imune celular
APC
CD4
Ativação
da Célula T
MHC II
TCR
Antígeno
Sinal Específico
Célula T
Resposta céls. T helper
CÉLULA T CD4+
peptídeo + MHC classe II
ATIVAÇÃO
CD4
TCR
MHC II
Moléculas
ativadoras de
Macrófagos
IFN-γ
GM-CSF
TNF-α
CD40 ligand
Fas ligand
MACRÓFAGO
Outras
IL-3
TNF-β
IL2
TIMO
MATURAÇÃO
Seleção Positiva
CD3hi
CD4loCD8+
CD69+
CD3+hi
CD8+
MORTE CELULAR
CD34+CD3- CD34+CD3- CD3-/low
CD3med
CD4-CD8- CD4loCD8- CD4+CD8+ CD4+CD8+
Seleção
Negativa
CD3-/low
CD4+CD8+
G.N. Gaulton et al. , AIDS 11:403, 1997
CD3med
CD4+CD8+
CD3hi
CD4+CD8lo
CD69+
CD3+hi
CD4+
HIV
Soroconversão
Assimptomático
AIDS
107
106
[Ag] ou [Ab]
RNA (copias/ml)
CD4
RNA (carga viral)
105
Anticorpos anti-Envelope
104
Anticorpos anti-p24
103
Ag p24
10
50
Dias
150
> 10 anos
Set-Point
Estrutura Simplificada do HIV
Preparação de Antígenos para Métodos
Diagnósticos Imunológicos.
• gp 160
• gp 120
• gp 41
• p55
• p31
• p24
• p17
Purificação de Antígenos.
Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay
ELISA
Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay
Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay
Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay
Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay
60
Anti-HIV ELISA (delta)
50
40
30
20
10
Cut-off (> 1.0 = HIV+)
0
0
50
100
Patients (HIV +)
150
WESTERN BLOT
WESTERN BLOT
WESTERN BLOT
IMUNOCROMATOGRAFIA DE FLUXO LATERAL
TESTE RÁPIDO
HIV RAPID CHECK®