Retrovirus - Microbiologia TorVergata

Retrovirus
Classificazione:
La famiglia Retroviridae viene tradizionalmente suddivisa in 3 sottofamiglie
Basandosi sulla patogenicità:
• Oncovirus che causano trasformazione cellulare in vitro e in vivo
• Spumavirus che causano effetti citopatici in vitro ma non ancora associati ad
alcuna patologia
• Lentivirus che inducono lentamente progressive compromissioni del sistema
immunitario e neurologiche
Recentemente sottodivisi in 7 generi, molto diffusi nel regno animale, con tropismo
per diversi tessuti e associati a patologie talvolta molto diverse
Isolati e caratterizzati due retrovirus patogeni per l’uomo:
HIV human immunodeficiency virus (un lentivirus): due sierotipi HIV-1 e HIV-2
HTLV human T Lymphotropic virus (un oncovirus): due sierotipi HTLV-1 e HTLV-2
Ultima classificazione taxonomica della famiglia dei Retrovirus
Genus
Example isolates
Comments
Avian-leukosis-sarcoma (s) Rous sarcoma vir us (RSV)
Rous associa ted vir us 0
Rous associa ted vir us 1 to 50
exogenous, oncogene-containing
endogenous, benign
exogenous, cause B-lymphoma, and
other diseases
Mamm alian C-type (s)
exogenous, causes T-cell lymphoma,
immu nodefic iency and other
diseases
exogenous, oncogene-containing
Feline leukemia virus
Simian sarcoma vir us
B-Type vir uses (s)
Mouse mamm ary tumor virus
endogenous and exogenous, causes
mostly mamm ary carcinoma
D-Type viruses (s)
Mason-Pfizer monkey virus
exogenous, unknown pathogenicity
HTLV-BLV viruses (c)
Human T-cell le ukemi a vir us
(HTLV)-1 and -2
exogenous, causes T-cell lymphoma
and neurologica l disorders
Lentiviruses (c)
Equine infec tious virus (EIAV)
exogenous, causes autoimmu ne
hemolytic ane mia
Vis na/maedi vir us
causes encephalopathy and lung
disease in sheep
Caprine arthritis-encephalitis vir us
causes encephalopathy and
(CAEV)
immu ne defic iency
Bovine immu nodeficie ncy vir us (BIV) causes lymphadenopathy and
neurological d isorders
Feline imm unodefic iency virus (FIV) causes imm une deficie ncy
Simian imm unodefic iency virus (SIV)
Spumaviruses (c)
Human imm unodefic iency virus
(HIV)- 1 and -2
causes imm une deficie ncy
and ence phalopathy
causes imm une deficie ncy
and ence phalopathy
Simian foamy vir us (SFV)
Human foamy vir us
exogenous, apparently benign
exogenous, apparently benign
Table 1.1 Retroviruses Genera. (s) Indicate simple and (c) complex retroviruses.
Retrovirus
Caratteristica:
Il virione, grossolanamente sferico, con diametro di 100-120 nm,
contiene due catene identiche di RNA genomico ss a polarità
positiva, un enzima DNA polimerasi RNA dipendente, la trascrittasi
inversa, che retrotrascive l’RNA virale in DNA, che viene poi
integrato nel genoma della cellula ospite a opera dell’integrasi
virale.
Tutti presentano 3 geni: gag, pol, env
Human endogenous retroviruses (I)
•Around 8% of the human genome is derived from sequences with
similarity to infectious retroviruses, which can be easily recognized
because all infectious retroviruses contain at least all three genes,
including gag, pol and env as well as long terminal repeats (LTRs).
•These sequences,
human endogenous retroviruses (HERVs),
represent the remnants of ancestral retroviral infections that became
fixed in the germline DNA.
•Subsequent retrotransposition events amplified these elements to a
high load within genome, during early Old World primate radiation.
STRUTTURA DEI RETROVIRUS
- Membrana lipidica
- Involucro (ENVELOPE) glicoproteico
- ŅCOREÓvirale interno costituito da diverse proteine
- RNA virale a singola elica (circa 10 kb) in due copie identiche tra loro
- Trascrittasi inversa
- Altre proteine funzionali e regolatorie virali.
TRASCRITTASI INVERSA (RT/RNAseH)
Enzima virale essenziale per la replicazione con 3 funzioni:
-DNA-Polimerasi RNA-Dipendente
-DNA-Polimerasi DNA-Dipendente (simile alle DNA-Polimerasi cellulari).
-RNAsi H (simile alle RNAsi cellulari).
Circa 30 molecole per virione.
DNA-polimerasi ad alta percentuale di errore (1000/10.000 volte superiore alla
DNA-Polimerasi cellulari). Ciò spiega, almeno in parte, la frequente insorgenza
di mutanti.
Leggendo il filamento di RNA-transfer (primer) costruisce un filamento di DNA
virale (Minus Strand analogo all’RNA virale) utilizzando le basi puriniche e
pirimidiniche trifosforilate dagli enzimi cellulari.
Per la sua peculiarità è il principale bersaglio dei farmaci anti-HIV.
L’alta percentuale di errori rende le particelle virali antigenicamente
disomogenee, e ciò rende conto della difficoltà di identificare vaccini efficaci
contro i diversi ceppi virali.
CICLO REPLICATIVO DEI RETROVIRUS
- Adesione e penetrazione nella cellula
- “UNCOATING” e liberazione del genoma virale nel citoplasma.
- Retrotrascrizione (via RT) del genoma a RNA singola elica in DNA a
doppia elica.
- Digestione (via RNAsi H) dell’RNA genomico-virale.
- Circolarizzazione del DNA virale e penetrazione nel nucleo.
- Integrazione (via integrasi) nel DNA cellulare random.
- Stato di quiescienza (durata variabile).
- Trascrizione di RNA messaggero dal DNA virale.
-Scissione enzimatica (via proteasi virali) delle poliproteine in proteine
mature.
- Glicosilazione delle proteine.
-Assemblaggio delle proteine con l’RNA virale genomico neoformato.
-Formazione di particelle virali complete.
-Fuoriuscita della cellula con meccanismo di “BUDDING”.
Schema del ciclo replicativo dei retrovirus
Relazioni filogenetiche all’interno della famiglia dei Retrovirus
Modello di retrotrascrizione ad opera della RT
PBS
Primer binding site
Innesco per la RT e 3’del tRNA lisina
Per la sintesi di DNA -
PPT
Poypurine tract
Innesco per la RT per la sintesi del DNA +
DNA -
LTR
DNA +
LTR
Integrazione del DNA virale nel DNA della cellula ospite
con formazione del provirus integrato
The full-length linear DNA (top) is processed by the viral integrase by the endonucleolytic removal of dinucleotides at
the 3´ termini. The resulting DNA is then used in a strand transfer reaction in which the 3´ OH ends make staggered
breaks in the two strands of the target site DNA. The resulting gapped intermediate is presumably repaired by host
enzymes.
Gli ultimi stadi del ciclo replicativo dei retrovirus
Schema del processo di assemblaggio dei retrovirus
Electron micrographs of representative virion particles. The diameters
of all the particles are approximately 100 nm.
Panel A: Type A particles. Intracisternal A particles in the
endoplasmic reticulum.
Panel B: Betaretrovirus. Mouse mammary tumor
virus (MMTV), type B morphology (top, intracytoplasmic particles;
middle, budding particles; bottom, mature extracellular particles).
Panel C: Gammaretrovirus. Murine leukemia virus (MLV) type C
morphology (top, budding; bottom, mature extracellular particles).
Panel D: Alpharetrovirus. Avian leukosis virus, type C morphology
(top, budding; bottom, mature extracellular particles). Panel E:
Betaretrovirus. Mason Pfizer monkey virus (MPMV), type D
morphology (top, intracytoplasmic A-type particles; middle, budding;
bottom, mature extracellular particles). Panel F: Deltaretrovirus.
Bovine leukemia virus (BLV) (top, budding; bottom, mature
extracellular particles). Panel G: Lentivirus. Bovine
immunodeficiency virus (top, budding; bottom, mature extracellular
particles).
Panel H: Spumavirus. Bovine syncytial virus (top, intracytoplasmic
particles; middle, budding; bottom, mature extracellular particles).
Panel I: Betaretrovirus. Mouse mammary tumor virus, type B
morphology, visualized by negative staining with phosphotungstic
acid.
Panel J: Gammaretrovirus, visualized as pseudoreplica stained with
uranyl acetate. Panel K: Lentivirus. Purified cone-shaped cores
of equine infectious anemia virus (top, cores visualized by shadow
casting technique; bottom, cores visualized by negative staining
with phosphotungstic acid). Panel L: Budding retroviral particles
visualized by scanning electron microscopy. (Micrographs are
courtesy of Dr. Matthew Gonda and reproduced from ref. 708, with
permission.)
HIV
Agente eziologico della sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS)
1981- Descrizione della sindrome in uomini omosessuali
caratterizzata da
• infezioni opportunistiche
• Sarcoma di Kaposi
• Linfomi e altri tumori
1983- Isolamento dell’HIV-1
1985- Sequenziamento del genoma
1987- Isolamento dell’ HIV-2
HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS (HIV):
The causative agent of
acquired immunodeficiency syndrome (AIDS)
25 anni
?
10 anni
SIVcpz (Simian Immunodeficiency Virus of chimpazees) immediate precursor of HIV-1
The circumstances leading to the cross-species transfer cpz-human are still unknown
HIV-1
GRUPPI M (major ) con 9 sottotipi: A, B, C, D, F, G, H, J, K
e > 40 forme circolanti ricombinanti (CRFs)
O (outlier)
N (non M-non O)
Variazione tra cladi 20-30%
Variazione intraclade 10-15%
Wainberg M.A
Non-B subtypes account
for 88% of HIV infections
Osmanov et al., 2002
HIV-1 subtypes differ in disease progression
Kanki et al., 1999. J Infect Dis
HIV-1
retrovirus caratterizzato da un genoma alquanto complesso se
paragonato a quello degli altri retrovirus: 9 geni diversi.
- ciclo replicativo e’ relativamente complesso.
- Ha effetto citopatico, ossia uccide, di norma, le cellule che
infetta. L’effetto citopatico, tuttavia, richiede alcuni giorni
prima di manifestarsi (alcuni virus, es. a RNA, richiedono
solo poche ore).
- Il suo ciclo replicativo nei linfociti CD4 infettati e’ tanto
piu’ rapido quanto piu’ i linfociti sono attivati.
GAG
POL
ENV
Fig. 1.2 HIV-1 mature virion structure. Modified from WebPath resource collection (Klatt,
2000). Typical lentivirus particles are spherical, about 80-110 nm in d iameter, and cons ist of a
lipid bilayer membrane surrounding a conical core. The two identical single-stranded RNA
(ssRNA) molecules, of about 9.2kB each, are associated with the nucleocapsid proteins p7gag
(NC). They are packed into the core along with virally encoded enzymes: reverse transcriptase
(RT), integrase (IN), and protease (PR). P24gag comprises the inner part of the core, the capsid
(CA). The p17gag protein constitutes the matrix (MA) which is located between the
nucleocapsid and the virion envelope. The viral envelope is produced by the cellular plasma
membrane and contains the protruding viral Env glycoproteins: gp120 su rface gly coprotein (SU)
and gp41 transmembrane protein (TM). A mong the accessory proteins encoded by HIV-1,
certainly Vpr and perhaps Nef and Vif are packaged into virions, although the precise location
have not yet been e lucidated. Neither the other accessory protein Vpu nor the regulatory proteins
Tat and Rev have been detected in virion particles.
HIV
HIV - Life History
Entry into the cell
T4 (CD4+) cells are major target
Human HeLa
Cell
NOT INFECTED
Human HeLa Cell
transfected with CD4
antigen
INFECTED
HIV - Life History
HIV
chemokine
CD4
CD4
CCR5
CCR5
macrophage
CD4
Mutant
CCR5
HIV
INGRESSO VIRALE
HIV entry
3) Conformational change
1) HIV near to target cell
2) Binding between CD4 receptor
and viral gp120
gp120-co-receptor binding
4) membrane fusion
Co-receptor Is Required for Viral Entry
• The chemokine receptors CXCR4 and CCR5 are members of
the G protein-coupled receptor superfamily and have been
identified as the principal co-receptors for HIV-1.
CCR5
CCR5
Q Y D M - NH2
SV
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K -197
N -258
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N -57
D -125
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Acidic
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CXCR4
CXCR-4
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39- I
D -97 110- K
D -262
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MLV
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L
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G Y -65 75- K
154- K
224- S
K -239 308- A G
D -133
K
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A QHA
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Cytoplasmic K
L
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KT
L
L S
K
K
M
T
LR S
L H
A
G
R
S RS V S
K
I
K
LS
SK
GH Q
R
K
VH
G KRG
ATN SQRP
I
K
L S
G
H
S
S S S ES
F
ET VS
= Predicted G-protein binding domains
S
H
S S -352
R
V S S A
*
P
E
E I S
V G L - COOH
352
Ser/Thr
rich
HIV
ASSEMBLY
Main steps of virus replication
Recognition and binding:
Env
Fusion and entry:
Env
chemokine receptor
Uncoating
Viral ssRNA
Reverse transcription:
RT
Viral dsDNA
Nuclear translocation of PIC:
Vpr, MA
Integration:
IN
Nucleus
Provirus
Transcriptional
activation:
Tat
Unspliced mRNA (9kb)
Singly spliced mRNA (4kb)
mRNA Export:
Rev
Late Phase:
Gag
Pol
Env
Vif
Vpr
Vpu
Fully splicedmRNA (2kb)
mRNA Export
Early Phase:
Translation
Genomic RNA
Tat
Rev
Nef
Capsid assembly:
Vif, Vpu
Cell membrane
Budding:
Vpu
Maturation:
PR
The Genome of HIV
Small non-structural proteins
mRNAs made by multiple splicing of genomic RNA
(c.f. mRNA for structural proteins)
EARLY
TAT: TransActivator of Transcription
REV: Regulator of Virion Protein Expression
NEF: Negative Regulatory Factor
LATE
VIF: Virion Infectivity Factor
VPU: Viral Protein U
VPR: Viral Protein R
TAT and REV
are essential for
HIV replication
TAT
RNA Pol II
U3
R U5
U3
R
U5
TAR
TAT
When TAT
All proteins (ENV, POL, GAG, TAT, REV etc)
REV
REV modulates splicing
REV
level
REV regulates ratio of structural to control proteins
DNA
U3
R
U5
High
U3
R
U5
Genomic RNA
GAG/GAG-POL proteins
High
single
splice
Low
Multiple
splices
ENV glycoprotein
Mini-proteins (TAT, REV)
LTR (long terminal repeat): Sequenze laterali del genoma di HIV che controllano e attivano la
replicazione virale, attraverso una fine regolazione dell’espressione dei geni dell'HIV, e una
interazione con i geni e le proteine della cellula ospite.
Geni codificanti per proteine strutturali
GAG = Gene codificante per le proteine di struttura: p17 matrice, p24 capside, p7
nucleocapside
POL= Gene codificante per gli enzimi:
- Transcrittasi inversa: DNA polimerasi RNA dipendente, sintetizza DNA da RNA e DNA
(genera errori:priva di attività di correzione di bozze)-Ribonucleasi H: degrada RNA di
ibridi RNA/DNA
- Integrasi : integra il DNA virale nel genoma della cellula ospite (provirus)
- Proteasi: scinde in modo specifico le poliproteine virali Gag/Gag-Pol in proteine mature
e funzionali del virus
ENV = Gene codificante per le proteine dell’envelope:
- gp 120 : Glicoproteina che lega il recettore CD4 sulla superficie cellulare, e
permette l’inizio del ciclo replicativo. Tramite il legame gp120-CD4 si formano
sincizi cellula-cellula
- gp 41 : Glicoproteina che regola l’ancoraggio e la fusione del virus con la
membrana cellulare
Geni codificanti per proteine regolatrici
TAT : Proteina essenziale RNA-binding che incrementa la trascrizione e la produzione di
mRNA virale e quindi la sintesi delle proteine virali.
REV : Proteina essenziale RNA-binding che incrementa la stabilità e la fuoriuscita
nucleare dell'RNA virale contenente introni, favorendo la produzione delle proteine virali
tardive.
Geni codificanti per proteine accessorie
NEF : Proteina che regola l’infettivita’ virale. Ceppi virali privi di nef non sono infettanti.
Aumenta la replicazione virale; coinvolta nella diminuzione di espressione di CD4 e
MHC I sulla superficie delle cellule infette. Ruolo nella patogenesi.
VIF : Proteina che incrementa l'infettività virale (APOBEC).
VPR : Proteina che incrementa l’infezione virale e/o la replicazione (entrata nucleare del
PIC, attivazione della trascrizione virale, blocco ciclo cellulare G2, induzione di apoptosi)
ruolo nell’infezione dei macrofagi.
VPU : Proteina che incrementa la produzione di particelle virali e degradazione del CD4.
Retrovirus splicing patterns
Retrovirus splicing patterns. In contrast to murine leukemia virus (MuLV), which generates only two discrete mRNA species (the unspliced
gag/pol and the singly spliced env), HIV-1 produces several alternatively spliced mRNAs ranging from the unspliced gag/pol to the multiply
spliced tat, rev, and nef RNA transcripts. The genomic organization of the proviral DNA, the location of protein coding sequences, and the
position of the Rev-responsive element (RRE) in intron-containing mRNAs encoding viral structural proteins are indicated. The dashed lines
connect the major splice donor to a downstream splice acceptor; alternative forms of tat, rev, vpu/env, and nef mRNAs, some of which contain
short upstream noncoding exons, are not shown.
Figure 59-6
Cis-acting elements present in the HIV-1 genome. Elements associated with HIV-1 genomic RNA include the methyl capped terminal G
residue at the 5´ terminus of viral RNA (mG); the Tat-responsive stem-bulge-loop structure (TAR); the binding site for the tRNALys primer
(pbs); the major splice donor (MSD); the major RNA packaging site (y); the frameshifting motif (FS); RNA instability/nuclear retention
elements (INS); the central polypurine tract (PPTc); splice acceptors (arrowheads); internal splice donors (small arrows); the Rev-responsive
element (RRE); the canonical 3´ polypurine tract (PPT); and the polyadenylation signal (PA). A: The putative secondary structure at the 5´
terminus of HIV-1 mRNAs. The positions of the TAR stem-loop, the poly(A) stem-loop and the boxed poly(A) addition signal, the pbs, the
dimerization initiation sequence (DIS), the major splice donor (MSD), and the translation initiation AUG codon for Gag are indicated.
(Adapted from ref. 98, with permission.) B: The self-complementary DIS sequences, located at the crown of stem-loop 1, participate in the
formation of “kissing loop” intermediates, an initial step in the RNA dimerization reaction. C: RNA stem-loop structure downstream of the
UUUUUUA HIV-1 frameshifting sequence.
Vif: proteina chiave per l’ infettività di HIV-1 e una nuova
speranza per lo sviluppo di innovativi farmaci antiretrovirali
•Vif è una proteina di HIV-1 la cui funzione
è stata recentemente compresa.
•Risulta fondamentale per la produzione di
progenie virale infettante
•Lega una proteina cellulare coinvolta
nell’immunità innata contro i virus :
APOBEC3G, una citidina deaminasi che
introduce mutazioni all’interno di DNA a
singola elica esogeno (Virus)
•Vif induce la poliubiquitinazione di
APOBEC3G e la conseguente degradazione.
•La degradazione di APOBEC3G
consente
l’efficiente produzione di
progenie virale al virus HIV-1
La funzione di Vif: legame e inattivazione di APOBEC3G
•Virus vif-deleti non riescono a
indurre
la
degradazione
di
APOBEC3G che viene incorporata
nei virioni prodotti
•APOBEC3G introduce mutazioni
nel DNA (-) prodotto durante la
retrotrascrizione, compromettendo il
ciclo replicativo del virus (tasso di
mutazione superiore al limite di
distruzione)
•La presenza di Vif permette il
legame di APOBEC3G e la sua
conseguente degradazione
• La progenie virale non incorpora
APOBEC3G e la replicazione del
genoma avviene in modo efficiente
(tasso di mutazione entro il limite di
distruzione)
Impedire il legame Vif-APOBEC3G o la degradazione di APOBEC3G sono nuove
promettenti strategie per lo sviluppo di antiretrovirali di nuova generazione
Ciclo di replicazione
sulla superficie cellulare
- Legame di gp120 con il recettore cellulare CD4 in congiunzione con un recettore per le
chemochine: CXCR4 (virus linfocitotropi), CCR5 (virus monocitotropi)
- Fusione dell'envelope virale (gp41) con la membrana cellulare.
- Entrata del virus nella cellula.
nel citoplasma
-Uncoating (scapsidamento) dell'RNA virale (tramite la fusione con i lisosomi).
-Costituzione del Provirus, DNA bicatenario del corredo genetico virale, da parte
della trascrittasi inversa virale
-retrotrascizione di DNA con formazione di un ibrido RNA-DNA,
-degradazione dell'RNA da Rnasi H,
-sintesi di un secondo filamento di DNA.
- Entrata del DNA virale nel nucleo.
nel nucleo
integrazione (più o meno abbondante) nel DNA cellulare durante la duplicazione della
cellula mediata dall'integrasi virale
- (LATENZA).
nel nucleo
- Attivazione con trascrizione del provirus in RNAm virale da parte di RNA polimerasi
cellulare.
•Fase precoce: espressione di Tat, Rev e Nef (nel citoplasma)
Tat e Rev entrano nel nucleo
Tat trans-attiva la trascrizione virale
Rev media la fuoriuscita di RNAm virale contenente introni (RNA genomico e RNA
codificante proteine strutturali)
nel citoplasma
•Fase tardiva: espressione di Gag, Pol, Env,Vif, Vpr, Vpu (Rev-dipendente)
- Traslazione (sintesi proteica) nei ribosomi e sintesi di poliproteine virali immature.
- Modificazione delle proteine (glicosilazione, miristilazione).
- Assemblamento delle componenti virali sotto la membrana citoplasmatica.
- Fuoriuscita della particella virale dalla cellula tramite gemmazione ("budding")
- Maturazione delle proteine virali tramite la proteasi di HIV
- Reinfezione di nuove cellule tramite contatto cellula-cellula (durante il budding) o
contatto cellula-virus libero.
Ciclo di replicazione di HIV e
target farmacologici
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Binding &
fusion
Entry
Uncoating
Reverse
transcription
Integration
Transcription
Translation
Assembly &
budding
Maturation
1 Fusion inhibitor
(FIs)
T20
9 Protease
inhibitors
(PIs)
SQV,IDV,
RTV,NFV,
APV,LPV,
ATV,TPV,
DRV
8 Nucleoside reverse
transcriptase inhibitors
(NRTIs)
AZT, ddI, ddC, d4T,
3TC, ABC, TDF, FTC
4 Non-nucleoside reverse
transcriptase inhibitors
(NNRTIs)
EFV, NVP, DLV, ETV
Ciclo di replicazione di HIV e
2 Entry inhibitors
target farmacologici
Maraviroc
Vicriviroc
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
2 Integrase
inhibitors (INIs)
Binding & fusion
Entry
Uncoating
Reverse
transcription
Integration
Transcription
Translation
Assembly &
budding
Maturation
RAL, EVG
9 Protease
inhibitors
(PIs)
SQV, IDV,
RTV, NFV,
fAPV, LPV,
ATV, TPV,
DRV
1 Fusion inhibitor
(FIs)
T20
8 Nucleoside reverse
transcriptase inhibitors
(NRTIs)
AZT, ddI, ddC, d4T,
3TC, ABC, TDF,FTC
4 Non-nucleoside reverse
transcriptase inhibitors
(NNRTIs)
EFV, NVP, DLV, ETR
HIV and AIDS
Factors influencing long-term viral
suppression
Patient
Durability
=
Adherence
Convenience
and
tolerability
Drugs
+
Drug Levels
+
Genetic
Barrier
Virus
–
Height and
Number and
duration of drug
type of
exposure
mutations
required for
Adverse effects
resistance
Baseline
Mutations
Number of
mutations
present at
start of
therapy
Subtype
Inexorable decline of CD4+ T4 cells
Why do all of
the T4 cells
disappear?
At early stages
of infection
only 1 in 10,000
cells is infected
Late 1 in 40
Of great importance to therapeutic strategy
HIV
LISI CELLULARE
HIV
SYNCYTIA
HIV
LISI MEDIATA DAI CTL
Why do all CD8+ killer cells disappear?
At a late stage of HIV infection, the cytotoxic T
cells disappear very rapidly
These cells do not have CD4 antigen
They are not infected by HIV
There is a correlation of control of virus and
presence of CD8+ cells
HIV subtypes present in late infection cause mass
apoptosis of CD8+ cells
Cytotoxic T cells do have CXCR4 co-receptor. HIV
binds but does not enter cells
Signal from binding prompts mass suicide of
CD8+/CXCR4+ cells
CD8 cell
(no CD4 antigen)
HIV
Macrophage
gp120
chemokine
CXCR4
G protein
signal
?
?
Binding to CXCR4
results in
expression of TNFalpha receptor II
Binding to
CXCR4 results in
expression of
TNF-alpha on the
cell surface
Apoptosis of T cells
CD8 cell
Macrophage
CXCR4
Death
CD8 T cell
apoptotic
bodies
Macrophage ingests CD8 cell
apoptotic bodies
Immune responses against HIV
CELLULE BERSAGLIO DI HIV
HIV infetta soprattutto cellule del sistema immunitario (cellule dendritiche,
macrofagi, linfociti T) e cellule endoteliali.
Causa effetti citopatici nelle ce llule permissive: come sincizi, morte cellular e per
apopto si o necrosi.
- Macrofag i (incluse le cellule microgl iali del sistema nervoso centrale) e
linfociti CD4 sono i l principale bersaglio d i HIV in vivo. La loro in fezione eÕ
in gr ado di spiegare pratica mente tutte le alterazioni causate dal virus nei
pazienti.
- Altre cellule potenzialmente infettabili da HIV :
- Tutte le cellule umane aventi il recettore virale (CD4) sulla membrana
Ma anche cellule CD4 - come cellule del SNC (astrociti, oligod endrociti)
Alterazioni immunolog iche indotte da H IV:
- Deplezione lenta e progressiva di linfociti CD4 (cellule chiave per lÕattivazione
di corrette risposte immuni d ellÕorganismo) per uccisione diretta, formazione di
sinciz i, mediata da cellule killer, da morte programmata, ecc
- Produ zione elevata di immunoglobu line non specifiche per nessun agente
patogeno (risposta immune non efficace)
- Alterazione della funzione dei linfociti killer (mancata risposta a infezioni
virali e a tumori)
- Disfunzione dei macrofagi, con mancato in izio d ella risposta immune per
alterata presentazione dellÕantigene, ridotta fagocitosi dei microorganismi
(p.es. a livello po lmonare)
Alterazioni neurologiche indotte da H IV
- Disfunzione e morte neuronale per produ zione e rilascio, d a parte dei
macrofagi cerebrali infettati, di sostanze tossiche cellulari e virali.
An overview of viral reservoirs and their relative contribution to
plasma viremia
M. Stevenson Nature Medicine, 2003
Viral replication patterns in different host cells
M. Stevenson Nature Medicine, 2003
Macrophages may be infected
by two routes
HIV
gp120
CD4
HIV gp120 binds to
macrophage CD4 antigen
Fc receptor
Anti-gp120
HIV
Virus is opsonized by anti
gp120 antibodies which
bind to macrophage Fc
receptors - an enhancing
antibody
Cytokine networks that regulate
human immunodeficiency virus
(HIV) replication.
3 Typical cytopathic effect of human immunodeficiency virus
(HIV)-1 in cell culture; syncytium
formation with multinucleated giant cells is shown in a
culture of CD4+ T cells.
What is Tropism?

Tropism refers to the “affinity” of a virus, or the preferred
pathway a virus uses to enter a certain cell type.

Specifically for the HIV-1 virus, the type of tropism refers to
which co-receptor the patient’s virus uses to enter the cells.
The
tropism is based upon the presence of selected
aminoacids in gp120 (within V3 loop, but not only). They
can confer greater affinity to CCR5 or CXCR4.
16 V3 loop residues
are associated
with co-receptor usage
CXCR4 usage is strongly associated
with the presence of mutations
S11R and H13Y
Residues in red are determinant for the
co-receptor choice.
Sing et al., 2006
Chemochine e recettori specifci per l’entrata e l’inibizione
dell’entrata di HIV
Oggi sono in via di sperimentazione clinica 2 farmaci inibitori di CCR5
HIV co-receptor usage
R5 Virus
• They use only CCR5 co-receptor
• They are predominant at trasmission
and in early stages of infection
X4 Virus
• They use only CXCR4 co-receptor
• They emerge in late stages of infection
• They are associated with a more
rapid decline of CD4+ T cell and
disease progression
Dual tropic Virus
•They use either CCR5 or CXCR4
Viral mixed
tropic
population
Stato di latenza di HIV in cellule T prima dell’integrazione e
dopo l’integrazione genomica
CARATTERISTICHE DI HIV
- E’ un virus scarsamente resist ente all’ambiente
esterno (in paragone ad altri virus, come il vi rus
dell’epatite B).
- Sopravvive per poco tempo (ore o giorni, a
seconda della temperatura, umidita’, ecc) in
ambiente esterno.
- E’ inattivato rapidamente da:
- Calore (56°C per 10 minuti)
- Perossido di idrogeno
- Ipoclorito di sodio al 10%
- Alcool etili co 40%
- Paraformaldeide
- Raggi ultravioletti
EPIDEMIOLOGIA DI HIV
Tempo di latenza per la sieroconve rsione (dal
momento del contatto con il virus): 6 settimane
(media)
Tempo di latenza dalla sier oconv ersione alla malattia
(senza terapia):
2 mesi
15 e piu Õanni.
La sieroconversione ¸ d efinitiva, con lÕeccezione di
alcuni bambini d i madre sieropositiva
Numero di sieropositivi che andranno incontro alla
malattia (in assenza di terapia) = >80 %
Tutti i sie ro po sitivi, anche se asintomatici, sono
portatori del virus , e quindi potenzia lmente
infettanti.
VIE DI TRASMISSIONE DELLA MALATTIA
- Antigeni di HIV, o anche particelle virali complete, sono riscontrabili praticamente in tutti i
fluidi e secrezioni dell’organismo. Tuttavia, HIV e’ infettante solo in alcuni di essi:
- Sangue
- Liquido seminale
- Secrezione vaginale
- Latte materno
- Saliva
- Lacrime
- Sudore
- Urine
- Liquor cerebrospinale
- Fluido alveoli polmonari
- Derivati del sangue che:
Trasmettono il virus
- Sangue intero
- Cellule ematiche
- Plasma
- Fattori della coagulazione
Infettivita’
++++
++++
+++
+
? (probabilmente -)
? (probabilmente -)
? (probabilmente -)
?
?
Non trasmettono il virus (in linea di massima)
- Immunoglobuline
- Albumina
- Alcune frazioni plasmatiche
- Fattori della coagulazione di sintesi
Non è stato segnalato nessun caso di infezione tramite punture di insetti, o legata alla
condivisione di oggetti potenzialmente infetti (posate, bicchieri, lenzuola, ecc.)
TRASMISSIONE EMATICA E PARENTERALE DI HIV
- Circa l’80% degli emofiliaci trattati con fattori della coagulazione estratti dal sangue
sono sieropositivi per HIV.
- La percentuale di tossicodipendenti sieropositivi non e’ nota con sicurezza, ma si ritiene
che superi il 50%.
- Politrasfusi hanno un rischio attuale di infezione molto modesto (inferiore a 1 sacca su
100.000 trasfuse).
- L’infezione del ricevente e’ piu’ probabile se il donatore di sangue infetto e’ anche
sintomatico.
- Rischio di trasmissione da organo da sieropositivo (circa il 100%)
- In nessun caso il donatore di sangue puo’ infettarsi.
- Dose minima infettante di virus: non nota.
- In caso di contaminazione parenterale (puntura accidentale), il rischio di infezione
(sieroconversione) e’ largamente inferiore all’1%, confrontato con quello da virus
dell’epatite B (superiore al 12%). La possibilita’ di acquisire il virus per puntura
accidentale e’ comunque maggiore se la quantita’ di sangue inoculato era notevole, e se la
ferita era profonda
TRASMISSIONE PERINATALE DI HIV
- Rischio globale di infezione del bambino da madre sieropositiva (portatrice del virus):
circa il 30-40% (in assenza di terapia)
- Vie di infezione del bambino :
- Intrauterina (intorno alla 12-16 settimana, tramite la placenta)
- Durante il parto (contatto sangue materno-sangue fetale, ingestione di fluidi infetti)
- Allattamento
- Tutti i bambini di madri sieropositive sono a loro volta sieropositivi, in quanto hanno nel
sangue gli anticorpi anti-HIV materni.
- Falsi sieropositivi: Il titolo anticorpale cala con il tempo, per scomparire tra il secondo e il
diciottesimo mese dopo la nascita. Sono tutte IgG. E’ impossibile isolare il virus dal sangue.
Bambini non infettati
- Veri sieropositivi: Il titolo anticorpale resta invariato o addirittura aumenta. Sono presenti,
nelle prime settimane, IgM. E’ possibile isolare il virus dal sangue. Bambini infettati
- Il decorso della malattia nei bambini portatori del virus e’ solitamente più rapido che
nell'adulto. In alcuni casi, fortunatamente, e’ possibile arrivare alla pubertà ancora in fase
asintomatica.
I soggetti infettati perdono progressivamente negli anni
gran parte del loro patrimonio di Linfociti helper e
diventano suscettibili a numerose infezioni
"opportunistiche",
specialmente fungine (candidosi, aspergillosi,
criptococcosi), protozoarie (toxoplasmosi, pneumocistosi)
e virali (infezione da Herpes e Cytomegalovirus);
anche la suscettibilità a particolari tipi di tumori (sarcoma
di Kaposi, linfoma non-Hodgkin) è notevolmente
aumentata.
HIV, AIDS and Pneumocystis carinii
With giemsa stain intracystic
bodies of Pneumocystis
carinii in lung are seen in this
cytologic preparation from a
bronchoalveolar lavage
dissemination to extrapulmonary
sites, Pneumocystis carinii tends to
produce foci with prominent
calcification, as seen in the kidney
here grossly.
HIV and AIDS
an infectious agent – Kaposi’s Sarcoma
HIV and AIDS
Candida infections are common with AIDS,
but most often appear as oral thrush, which i
a nuisance but not life-threatening.
Disseminated infections are uncommon, but
here is a rare Candida pneumonia, which
resembles a bacterial bronchopneumonia.
AIDS Statistics
Approximately 8500 new HIV infections occur daily around the world
Over 90% of these are in developing countries
1000 are in children less than 15 years of age.
Worldwide
• Current estimates are that in 2007, 33.2 million people have HIV infection
USA
As of June 2000, 753,907Americans reported with AIDS. At least 438,795 of them have died.
Sub-Saharan Africa
• About 1 million new cases of AIDS per year
• 22.5 million people with HIV infection
• Several countries in sub-Saharan Africa report infection rates of 20-25%
South and East Asia
• In south and east Asia there are more than 200,000 new cases per year and 7.3
million people with HIV
The cellular and immunological picture - The course of the disease
Perdita di CD4+T4 cellule helper
Malattia con CD4+ < 250
cells/mm3
Malattia avanzata
Perdita di CD4+T4
e
CD8+cellule killer
Natural history of human
immunodeficiency virus (HIV)
infection.
HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS
PATOGENESI
Perdita T cellule CD4+
sviluppo di disfunzione immunitaria
e infezioni opportunistiche
Corso: 8-10 anni
Corso più lungo per l’HIV-2
Infezione primaria
107 particelle virali/ml
sintomi di tipo inluenzale
risoluzione in poche settimane
controllo attraverso immunità umorale e cellulare
plateau: 103-105 copie RNA/ml
>105 copie RNA/ml progressone rapida
Prima
PRIMA fase
FASE
- Vie di entrata di HIV nellÕorganismo:
- Sangue (tossicodipe ndenti, trasfusi, ecc)
- Organi genitali (contatti omo- eterosessuali)
- Retto (contatti omo- eterosessuali)
- Cute (punture accidentali, ferite, ecc)
- Mucose (contaminazioni, ecc)
- Organi (trapianti)
- Infezione delle cellule locoregionali
- Macrofagi
- Cellule dendritic he
- Linfociti CD4 helper
Fase clinicamente latente: puoÕdurare da un minimo di 4-6 settimane a
solita mente non piuÕdi 6 mesi.
- Rapida e abbondante replicazio ne virale
produzione anticorpale contro HIV assente : soggetto infettato ma sieronegativo
(periodo finestra).
Seconda fase
Fase acuta o infezione primaria
Sintomi aspecifici (simil mononucleosici o similinfluenzali)
Comparsa di anticorpi anti HIV (sieropositività)
Carica virale elevatissima (oltre un milione di copie di RNA virale/ml)
Deplezione abbondante di CD4
Risoluzione in poche settimane
Controllo attraverso immunità cellulare e umorale
Plateau: 103-105 copie RNA/ml
se > 105 copie RNA/ml -> progressione rapida
Terza fase
Periodo asintomatico
Latenza clinica. Da pochi mesi a 15 anni
Assenza di segni clinici della malattia.
Replicazione virale continua e abbondante : circa 10 miliardi di
particelle/die prodotte ed eliminate ogni giorno
Carica virale: 10.000-100.000 copie RNA/ml
Deplezione linfocitaria: Un miliardo di linfociti CD4 uccisi ogni
giorno, controbilanciati dalla neoproduzione di linfociti da parte
del timo
Alterazione dei linfonodi
• t 1/2 virioni = 6 ore
• t 1/2 cellule = 2 giorni
Quarta fase
Fase sintomatica
Carica virale ancor più elevata: oltre 100.000 copie RNA/ml
50% dei casi varianti virali più citopatiche
Fino a 1 milione di diverse varianti virali genetiche
- Linfociti CD4 < 300/mmc
Comparsa dei primi sintomi: candida, herpes, deperimento
organico, primi segni di alterazioni neurologiche.
-Linfociti CD4 < 200/mmc
Comparsa di infezioni da germi opportunisti (pneumocystis
carinii, cytomegalovirus, micobatteri atipici, toxoplasma, ecc)
- tumori rapidamente letali (linfomi, carcinomi)
- sarcoma di Kaposi
- AIDS-dementia complex
Fattori che possono influenzare l'evoluzione della malattia
(accelerandone il decorso):
- Defedamento
- Immunocompromissione
- Inoculo ripetuto nel tempo di HIV
- Inoculo massivo (anche se unico) di HIV
- Attivazione linfocitaria:
- Da antigeni
- Da patogeni opportunisti o meno : CMV, HBV, HCV, HSV
- Allogenica : Liquido seminale, sangue
HIV and AIDS
Good correlation between
number of HIV particles
measured by PCR and
progression to disease
Polymorphism population
RT has a high error rate 1:2,000-10,000
HIV genome 9749 nucleotides
Therefore EVERY new virus has at least one mutation!
Every possible single mutation arises daily
The viral population in an infected person is highly heterogeneous
vaccine problem
Population Polymorphism
• Initial infecting virus is macrophage-tropic (has CCR5 as co-
receptor)
• These are non-syncytium-inducing strains
(Note: most vaccines have been made against syncytiuminducing T4 cell tropic strains)
• As virus mutates, it changes subtypes of cells that it infects
as the ability to bind different co-receptors changes
Population Polymorphism
Early in infection:
• Macrophage-tropic
• Non-syncytium-inducing
• Slowly replicating
Late in infection
•T4 cell tropic
• Syncytium-inducing
• High titer virus
Anti-HIV Strategies
• Education
Sexually transmitted
Not highly infectious
• Chemotherapy
Mutation selection
Resistance
but
Suppress replication
No capacity for mutation
HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS
DIAGNOSI
Test sierologici antigeni o anticorpi
Ricerca diretta virus o sequenze genomiche
virali
Test sierologici
Anticorpi rilevabili dalle 6-12 settimane dall’infezione
e presenti in tutti i pazienti entro i 6 mesi
Campioni positivi sono rivalutati con test di conferma
Anticorpi contro p17, p 24, p55 precoci e
diminuiscono
Anticorpi contro gp160 e gp120 più tardivi e
persistenti
Positività di un numero variabile di bande
- ELISA e Western blot specificità intorno al 100%
Test per la rilevazione di antigeni
ELISA per p24
Infezione primaria prima sieroconversione, neo nati
Screening trasfusioni
Coltura virale in vitro
Plasma o PBMC
- Sensibilità : 95%
Ricerca sequenze nucleotidiche
DNA provirale nei PBMC
RNA virale nel siero o plasma
Gene gag o pol
- Sensibilità del 99% solo se almeno 10 copie
genomiche virali presenti
RETROVIRIDAE
Oncovirus
Genus
Example isolates
Comments
Avi an-leukosis-sarcoma (s) Rous sarcoma vir us (RSV)
Rous associa ted vir us 0
Rous associa ted vir us 1 to 50
exogenous, oncogene-containing
endogenous, benign
exogenous, cause B-lymphoma, and
other diseases
Mamm alian C-type (s)
exogenous, causes T-cell lymphoma,
immu nodefic iency and other
diseases
exogenous, oncogene-containing
Feline leukemia virus
Simi an sarcoma vir us
B-Type vir uses (s)
Mouse mamm ary tumor virus
endogenous and exogenous, causes
mostly mamm ary carcinoma
D-Type viruses (s)
Mason-Pfizer monkey virus
exogenous, unknown pathogenicity
HTLV-BLV viruses (c)
Human T-cell le ukemi a vir us
(HTLV)-1 and -2
exogenous, causes T-cell lymphoma
and ne urologica l disorders
Lentiviruses (c)
Equine infec tious virus (EIAV)
exogenous, causes autoimmu ne
hemolytic ane mi a
Vis na/maedi vir us
causes encephalopathy and lung
disease in sheep
Caprine
arthritis-encephalitis
vir ussarcoma
causes
and
1911
scoperta
del virus del
diencephalopathy
Rous
(CAEV)
immu ne defic iency
Bovine immu nodeficie ncy vir us (BIV) causes lymp ha denopathy and
neur ological d isorders
HTLV: Leucemia
linfoma
a
cellule
T
dell'adulto
(ATLL)
Feline imm unodefic iency virus (FIV)
causes
imm une deficie
ncy
BIOLOGIA DEI RETROVIRUS
- Possono essere trasformanti (es. Murine leukemia virus, HTLV-I ecc.) citopatici
(es. Lentiviruses, HIV), o entrambi, a seconda delle condizioni (es. Feline
leukemia virus).
- Sequenze retrovirali sono comunemente integrate nel genoma umano normale.
- I retrovirus, sopratutto i trasformanti, agiscono con diversi meccanismi, a volte
legati all’attivazione di oncogeni (sequenze geniche di origine cellulare spesso in
gioco nella trasformazione tumorale) o ai protooncogeni (sequenze geniche
cellulari normali la cui iperattivazione, dovuta ad esempio a retrovirus, può portare
a trasformazione tumorale).
- Durante la replicazione i retrovirus possono:
A - Inserire nel proprio genoma uno o più geni cellulari (oncogeni) senza
perdere alcun gene virale (es. virus del Sarcoma di Rous). In questo caso i
virioni sono replicazione-competenti, e la amplificazione dell’oncogene
causa tumori a rapida crescita (sarcomi).
B-
Inserire nel proprio genoma uno o più oncogeni, perdendo un gene virale.
Tali virus sono defettivi (necessitano per la replicazione un virus helper
che presti le sue funzioni) ma replicano rapidamente il proprio oncogene
causando tumori a rapida crescita (sarcomi).
C-
Mantenere intatto il proprio genoma inserendosi nel genoma cellulare in
prossimità di protooncogeni. Tali virus sono replicazione-competenti, e,
attivando il protooncogene cellulare determinano la trasformazione
cellulare (leucemie).
D-
Integrarsi a Random nel genoma cellulare, mantenere intatto il proprio
patrimonio genetico, non inserire alcun oncogene nel proprio genoma,
essi invece producono proteine virali regolatrici che da un lato attivano la
replicazione virale, e dall’altro attivano alcuni “promoter” cellulari posti
anche lontano dal sito di integrazione del virus. Tali promoter cellulari, a
loro volta, innescano la trasformazione cellulare. Questi virus (es. HTLVI e HTLV-II) sono replicazione-competenti e inducono leucemie
nell’uomo.
STRUTTURA DELVIRIONE DI HTLV-1
•Diametro del virione: 100 nm
•Nucleocapside icosaedrico centrale
•Envelope con glicoproteine gp46 (di superficie)
e gp21(transmembrana)
•2 copie identiche di RNA a singolo filamento
di polarità positiva
•p24:capside
•p15:nucleocapside
•p62/p32: trascrittasi inversa
•p19: matrice
GENOMA DI HTLV (I)
GENI CODIFICANTI PER PROTEINE STRUTTURALI
Proteina p19 (matrice)
GENE gag codifica per
Proteina p24 (capside)
Proteina p15 (nucleocapside)
trascrittasi inversa
GENE pol codifica per
RNAsi
integrasi
gp46
GENE env codifica per
gp21
La loro funzione è quella di legarsi al
recettore cellulare,
innescando l’infezione
della cellula bersaglio e il
ciclo di replicazione virale
GENOMA DI HTLV (II)
GENI CODIFICANTI PER PROTEINE REGOLATRICI/ACCESSORIE
Presenza di 4 ORF (opening reading frame o sequenza trascrivibile):
ORF I:codifica per una piccola proteina di 12Kd (p12) in grado di alterare il rilascio di calcio dalle
cellule infette, di attivare la trascrizione di fattori nucleari e il recettore per IL-2. E’ localizzata a
livello del RE e del Golgi.
Non è necessaria per la replicazione virale, ma attiva la proliferazione cellulare e contribuisce
all’infettività virale
ORF II:codifica per una proteina di 30Kd (p30), che si localizza nel nucleo e nel nucleolo e sembra
avere una funzione di regolazione negativa della replicazione virale, riducendo il livello di p40
(tax) e p27 (rex) nelle cellule infette, agendo a livello post-trascrizionale
Tax: Capacità di trans-attivare i geni cellulari che codificano fattori di crescita:
IL-2 (e IL-2Rec), GM-CSF, & protooncogeni: C-fos e C-erg
ASSEMBLAGGIO DEL VIRIONE E GEMMAZIONE
Avvenuto l’assemblaggio del virione, la progenie virale fuoriesce dalla cellula mediante gemmazione.
La diffusione successiva dei virioni liberi (scarsamente infettanti) sembra avvenire efficacemente solo
attraverso un complesso processo di adesione cellulare.
GEMMAZIONE
Gli HTLV sono dei
virus scarsamente
replicativi e in vivo
l’amplificazione
dell’infezione
sembra
fondamentalmente
avvenire mediante
espansione
policlonale delle
cellule infette
(sinapsi virale)
INFETTIVITA’
•Infezione in coltura solo per contatto cellulare
•Cellule T, cellule cordone ombelicale
•Cellule midollari immature, EBV+B cellule
•HTLV-I 99% T linfociti CD4+
•HTLV-II T linfociti CD8+
Il virus è presente sotto forma di provirus nelle cellule tumorali dell’ospite,
ma non nelle cellule non trasformate
•Immortalizzazione
•Integrazione policlonale
•Oligoclonale
•Cellule trasformate
•Produzione di linfochine
•Alterata espressone di markers di superficie
Linfocita T infettato con HTLV-1 (in verde)
Immagine: Dennis Kunkel Microscopy
TRASMISSIONE
• MADRE-FIGLIO
Allattamento
20% neonati allattati
sieroconversione nei primi 2 anni
carica virale materna
2-5% infezaioni totali
anticorpi anti-tax e anti-env (determinanti epitopi) – aumento trasmissione
aumentato rischio di ATL
anche HTLV-2
• TRASMISSIONE SESSUALE
Uomo-donna più efficiente (10 volte superiore)
numero dei partners
prostituzione
documentata anche per HTLV-2
• TRASMISSIONE PARENTERALE
trasfusioni
solo componenti cellulari
tossicodipendenza
soprattutto HTLV-2
EPIDEMIOLOGIA
HTLV-1 è trasmesso e acquisito attraverso le stesse vie di HIV.
• Zone endemiche a basso livello socio-economico
SUD del GIAPPONE, CARAIBI,
AFRICA CENTRALE e tra gli AMERICANI AFRICANI nel SUD-EST degli STATI UNITI
10-20 MILIONI DI PERSONE INFETTE IN TUTTO IL MONDO
DI CUI > 1 MILIONE SOLO IN GIAPPONE
INCREMENTO DELLE INFEZIONI IN EUROPA E AMERICA
• Età
Bassa incidenza nell’infanzia
Aumento incidenza adolescenza
Maggior incidenza oltre i 60 anni
• Trasmissione
Donne
Uomo-donna
Sieropositivi in declino
HTLV-2 sebbene molto raro
• Trasmissione
popolazioni dei NATIVI AMERICANI
Tossicodipendenti
Uguale nei 2 sessi
PATOGENESI
Malattie in <1% portatori
•Età
•Immunocompetenza
•Sieroconversione 1-2 mesi
•Periodo di incubazione della malattia molto lungo (15-20
anni)
Infezione piccolo numero di cellule
Espansione oligoclonale e clonale
•5-60 Cloni (portatori, pazienti)
Infezione cellule T attivate
HTLV-1 induce proliferazione spontanea di linfociti (tax)
Deregolazione di altri markers
Risposta immunitaria
Anticorpale
Cellulo-mediata
Leucemia - linfoma a cellule T dell'adulto (ATLL)
Individuata in Giappone agli inizi degli anni ’70 del secolo scorso.
Insorge dopo un periodo di latenza estremamente lungo (più di 20 anni)
Può presentarsi in due forme:
- Fulminante, che porta morte in breve tempo
- Più lieve, con tempo di sopravvivenza di anni
In entrambi i casi possono riscontrarsi
•paraparesi spastica cronica
•debolezza degli arti inferiori con iperflessia
•segno di Babinski positivo
•linfoadenopatia
•epatosplenomegalia
LA PATOGENESI E’ DA RICONDURSI
•ipercalcemia
•lesioni cutanee
FONDAMENTALMENTE ALLA
•diffusa linfoadenopatia
PROTEINA CODIFICATA DA TAX
•infezioni opportunistiche
•manifestazioni nel SNC
TIPICA MORFOLOGIA DI CELLULE
AFFETTE DA ATLL
MARCATA EOSINOFILIA
LESIONI DELLA PELLE IN UN PAZIENTE CON ATLL ACUTO
Mielopatia HTLV-associata/paraparesi spastica tropicale (HAM/TPS)
Identificata per la prima volta nel 1985 e caratterizzata da:
•sindrome demielinizzante progressiva
•astenia
•rigidità
•ottundimento
•parestesie degli arti inferiori
•poliuria
•incontinenza
•danno cellulare a livello del SNC causato da
linfociti T citotossici HTLV-specifici e
dall’attivazione di numerose citochine e da p40Tax
Corda spinale normale (a sinistra) confrontata con una
corda spinale di un paziente affetto da HAM/TPS
DIAGNOSI DI LABORATORIO
•Ricerca degli anticorpi mediante reazioni immuno-enzimatiche
(ELISA e IB-immunoblotting)
La sieropositività viene stabilita quando sono presenti anticorpi nei confronti di
proteine codificate da gag (p19, p24) e da env (gp46 e gp21)
•Test di biologia molecolare (PCR-reazione a catena della polimerasi) che
permettono l’amplificazione di specifiche e peculiari sequenze nucleotidiche
nelle cellule mononucleate del sangue periferico. La PCR viene anche utilizzata
per evidenziare la presenza del genoma virale (DNA provirale) nel liquor e/o nei
tessuti tumorali provenienti da pazienti con ATLL
TERAPIA
E’ stata utilizzata, ma senza successo, la combinazione:
-AZT (zidovudina, farmaco anti HIV, che causa la terminazione di catena) e
-INF-α (interferone-alfa,che ha effetto anti-proliferatico sulle cellule ed è utilizzato per la
cura di altre leucemie)
Dal momento che nessun trattamento farmacologico è risultato al
momento efficace per le forme aggressive di ATLL,
lo sviluppo di un vaccino risulterebbe cruciale, ma nonostante la stabilità del
genoma e la presenza accertata di anticorpi neutralizzanti nei soggetti
sieropositivi, la mancanza di un appropriato modello animale rappresenta un
ostacolo per lo sviluppo di un vaccino efficace
Sono al momento allo studio vaccini che utilizzino frazioni
di gp46 e frazioni di p40tax sulle scimmie