Inmunopatología de la Infección por VIH-1

Transcripción

1 Universidad Central de Venezuela Facultad de Medicina Escuela de Medicina José María Vargas Cátedra de Inmunología Inmunopatología de la Infección por VIH-1 Tema Prof. Edwin Escobar

2 Recuento Histórico Primeros Reportes Grupos de Riesgo Vías de Transmisión Aislamiento del Virus Epidemiología Global Latinoamérica Venezuela El Virus Proceso de Invasión Celular Células Susceptibles a la Infección Ciclo de Replicación Tratamiento Cuasiespecies Inmunopatología de la Infección por VIH-1 Aspectos Clínicos Curso Clínico de la Infección Diagnóstico ELISA Western Blot Seguimiento Carga Viral Subpoblaciones de Linfocitos T Inmunopatogénesis Afección del Sistema Inmunitario Resultados en Nuestros Pacientes

3 Infección por VIH-1 RECUENTO HISTÓRICO

4 1er. Reporte de la Inmunodeficiencia 5 de Junio de 1981 Gottlieb et al; Mor Mrt Wkly Rep 1981; 30(21):

5 Grupos de Riesgo Pacientes Homosexuales Masculinos

6 Grupos de Riesgo Adictos a Drogas Intravenosas An outbreak of community-acquired Pneumocystis carinii pneumonia: initial manifestation of cellular immune dysfunction Masur et al, N Engl J Med 1981 Dec 10; 305(24):1431-8

7 Grupos de Riesgo Receptores de Derivados Sanguíneos Pneumocystis carinii Pneumonia among Persons with Hemophilia A CDC, MMWR Morb Mortal Wkly Rep 1982 Jul 16; 31(27): Possible Transfusion-Associated Acquired Immune Deficiency Syndrome (AIDS) - California CDC, MMWR Morb Mortal Wkly Rep 1982 Dec 10; 31(48):652-4.

8 Grupos de Riesgo Mujeres Parejas Sexuales de Hombres en Riesgo Opportunistic infection in previously healthy women. Initial manifestations of a community-acquired cellular immunodeficiency Masur H et al; Ann Intern Med 1982 Oct; 97(4):533-9 Immunodeficiency among Female Sexual Partners of Males with Acquired Immune Deficiency Syndrome (AIDS) - New York CDC, MMWR Morb Mortal Wkly Rep 1983 Jan 7; 31(52):697-8

9 Grupos de Riesgo Recién Nacidos: Hijos de Madres en Grupos de Riesgo Unexplained Immunodeficiency and Opportunistic Infections in Infants - New York, New Jersey, California CDC, MMWR Morb Mortal Wkly Rep 1982 Dec 17; 31(49):665-7

10 Grupos de Riesgo África: Población Heterosexual Promiscua Adquired immune deficiency syndrome in Black Africans Clumeck et al, Lancet 1983 Mar 19; 1(8325):642 Adquired immune deficiency syndrome in a heterosexual population in Zaire Piot et al, Lancet 1984 Jul 14; 2(8394):65-69

11 Grupos de Riesgo y Vías de Trasmisión Vía Sexual Población Heterosexual Promiscua Pacientes Homosexuales Masculinos Sexuales Mujeres, Parejas Sexuales de Hombres en Riesgo Vía Sanguínea Receptores de Derivados Sanguíneos Adictos a Drogas Intravenosas Trasmisión Vertical Relaciones Presente en Sangre De Madre a Feto Recién Nacidos, Hijos de Madres en Grupos de Riesgo

12 20 de Mayo de er. Reporte del Aislamiento del Virus Isolation of a T-Lymphotropic Retrovirus from a Patient at Risk for Acquired Immune Deficiency Syndrome (AIDS) Barré-Sinoussi et al, Science 1983; 220:

13 Hallazgos confirmatorios VIH-1: Agente Causal del SIDA Frequent detection and isolation of cytopathic retroviruses (HTLV-III) from patients with AIDS and at risk of AIDS Gallo et al, Science 1984; 224(4648): Isolation of lymphocytopathic retroviruses from San Francisco patients with AIDS Hoffman et al, Science 1984; 225(4664):

14 4 de Mayo de 1984 Determinación de Anticuerpos Específicos Pruebas Diagnósticas (ELISA, Western Blot) Antibodies reactive with Human T-Lymphotropic Retroviruses (HTLV-III) in serum of patients with AIDS Sarngadharan et al, Science 1984; 224(4648): Serological analysis of a subgroup of Human T- Lymphotropic Retroviruses (HTLV-III) associated with AIDS Shupbach et al, Science 1984; 224(4648):

15 Infección por VIH-1 EPIDEMIOLOGÍA

16 Epidemia del SIDA millones [ millones] Personas Infectadas

17 Personas Infectadas con VIH Global Adultos y Niños Infectados con VIH-1 (estimación) Rango de Incertidumbre

18 Nuevas Infecciones por VIH Global Nuevas Infecciones por VIH-1 en Adultos y Niños (estimación) Rango de Incertidumbre

19 Muertes Asociadas con el VIH Global Muertes Asociadas al VIH-1 en Adultos y Niños (estimación) Rango de Incertidumbre

20 Personas Infectadas Nuevas Infecciones Muertes Relacionadas con el VIH-1 Epidemia del SIDA 2017 Global: 36,7 millones Latinoamérica: 1,8 millones Venezuela: Global: 1,8 millones Latinoamérica: Venezuela: Global: 1,0 millón Latinoamérica: Venezuela: (30,8 42,9 millones) (1,4 2,1 millones) ( ) (1,6 2,1 millones) ( ) ( ) ( ,2 millones) ( ) ( )

21 Población en Mayor Riesgo de Infección por VIH-1 A Nivel Mundial Excluyendo a África Sub-Sahariana Resto de La Población Trabajadores Sexuales Adictos a Drogas Intravenosas Parejas Sexuales De Grupos en Riesgo Transgénero Contacto Homosexual Masculino

22 Infección por VIH-1 EL VIRUS

23 Estructura del VIH-1 Familia: Retroviridae Subfamilia: Lentivirinae Género: Lentivirus

24 Organización Genética del VIH-1 Proteínas Estructurales Gag: nucleocápside (p7), cápside (p24), matriz (p17) Pol: transcriptasa inversa, integrasa, proteasa Env: glicoproteínas de envoltura (gp120, gp41) Proteínas Reguladoras Tat: trans-activador viral de transcripción Rev: regulador de expresión de proteínas virales Proteínas Accesorias Nef: factor negativo Vif: factor viral de infectividad Vpr: proteína viral r Vpu: proteína viral u Emerman M; Current Biology 1996; 6(9):

25 Proceso de Invasión Viral Membrana Viral Receptor CD4 Correceptores CCR5, CXCR4 Membrana Célula Blanco

26 Infección por VIH-1 Células Susceptibles Interacción Virus-Célula Blanco Molécula Receptora: CD4 Moléculas Co-receptoras: CCR5, CXCR4 Células Susceptibles Linfocitos T CD4+ Monocitos/Macrófagos Células Dendríticas

27 Ciclo de Replicación del VIH-1 CD4 CCR5 CXCR4 Barré-Sinoussi F et al.; Nat Rev Microbiol 2013; 11:

28 Variabilidad Genética del VIH-1 Cuasiespecies Microbio Mol Biol Rev 2012; 76(2): Secuencia Consenso Secuencia Consenso Secuencia Consenso Ciclo de Replicación Ciclo de Replicación

29 Variabilidad Genética del VIH-1 Cuasiespecies Microbio Mol Biol Rev 2012; 76(2): Variante Viral Predominante (Fitness) Enorme Reto Sistema Inmunitario: Evasión de la respuesta Tratamiento Anti-Retroviral: Resistencia

30 Infección por VIH-1 ASPECTOS CLÍNICOS

31 Curso Clínico de la Infección por VIH-1 Modificado de: Fauci AS et al.: Harrison: Principios de Medicina Interna, 17ª Edición

32 Infección por VIH-1 Diagnóstico y Seguimiento Diagnóstico: confirmar la infección por VIH-1 Detección de Anticuerpos* Específicos ELISA (1ra, 2da, 3ra y 4ta Generación): *4ta. también detecta Ag virales (p24) Western Blot (Prueba Confirmatoria, hacia el desuso) Seguimiento: evaluar la progresión de la infección Carga Viral: cantidad de virus en circulación PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa): cuantificación de ARN Viral Subpoblaciones de Linfocitos T: determinación de Linfocitos T CD4+ y T CD8+ Citometría de Flujo Clínica: evaluación general, signos y síntomas del paciente

33 Diagnóstico de la Infección por VIH-1 ELISA

34 Infección por VIH-1 Infección Aguda ARN de VIH-1 p24 de VIH-1 Infección Crónica Anticuerpos anti-vih-1 Ventana de Seroconversión Período de Eclipse Infección por VIH-1 Días de Infección

35 Diagnóstico de Infección por VIH-1 ELISA de 1ra. Generación Fase de Captura Marcador Identificado Fase de Detección Revelado Ag de VIH-1 Lisado Viral (Cultivo Celular) IgG anti-vih-1 Anticuerpos en Sangre del Paciente Anti-IgG Conjugados a Enzima Reacción de Color Sustrato Apropiado Sensibilidad Limitada Proteínas Celulares Contaminantes Reactividad Cruzada

36 Diagnóstico de la Infección por VIH-1 Infección Aguda ARN de VIH-1 ARN de VIH-1 p24 de VIH-1 Infección Crónica Anticuerpos Anticuerpos anti-vih-1 anti-vih-1 Ventana de Seroconversión Período de Eclipse Infección por VIH-1 ELISA 1G IgG anti-vih-1 Días de Infección

37 Diagnóstico de Infección por VIH-1 ELISA de 2da. Generación Fase de Captura Marcador Identificado Fase de Detección Revelado Ag de VIH-1/VIH-2 Péptidos Sintéticos Proteínas Recombinantes IgG anti-vih-1/vih-2 Anticuerpos en Sangre del Paciente Anti-IgG Proteína A Conjugados a Enzima VIH-1, VIH-2 Mejora Sensibilidad No Proteínas Celulares Contaminantes Mejora Especificidad Reacción de Color Sustrato Apropiado

38 Diagnóstico de la Infección por VIH-1 Infección Aguda ARN de VIH-1 ARN de VIH-1 p24 de VIH-1 Infección Crónica Anticuerpos Anticuerpos anti-vih-1 anti-vih-1 Ventana de Seroconversión Período de Eclipse Infección por VIH-1 ELISA 2G ELISA 1G IgG anti-vih-1 / VIH-2 IgG anti-vih-1 Días de Infección

39 Diagnóstico de Infección por VIH-1 ELISA de 3ra. Generación Fase de Captura Marcador Identificado Fase de Detección Revelado Ag de VIH-1/VIH-2 Péptidos Sintéticos Proteínas Recombinantes IgM e IgG anti-vih-1/vih-2 Anticuerpos en Sangre del Paciente Ag Virales Conjugados a Enzima Reacción de Color Sustrato Apropiado VIH-1, VIH-2 Detecta IgM e IgG Detección más Temprana

40 Diagnóstico de la Infección por VIH-1 Infección Aguda ARN de VIH-1 ARN de VIH-1 p24 de VIH-1 Infección Crónica Anticuerpos Anticuerpos anti-vih-1 anti-vih-1 Ventana de Seroconversión Período de Eclipse Infección por VIH-1 ELISA 3G ELISA 2G ELISA 1G IgG anti-vih-1 / VIH-2 IgM / IgG anti-vih-1 / VIH-2 IgG anti-vih-1 Días de Infección

41 Diagnóstico de Infección por VIH-1 ELISA de 4ta. Generación Fase de Captura Marcador Identificado Fase de Detección Revelado E Anti-p24 Ag de VIH-1/VIH-2 Péptidos Sintéticos Proteínas Recombinantes Ag p24 IgM e IgG anti-vih-1/vih-2 Ac y Ag en Sangre del Paciente Anti-p24 Ag Virales Conjugados a Enzima Reacción de Color Sustrato Apropiado VIH-1, VIH-2 Detecta Antígeno Viral (p24) Detecta IgM e IgG Detección más Temprana

42 Diagnóstico de la Infección por VIH-1 Infección Aguda ARN de VIH-1 ARN de VIH-1 p24 de VIH-1 Infección Crónica Anticuerpos Anticuerpos anti-vih-1 anti-vih-1 Ventana de Seroconversión Período de Eclipse Infección por VIH-1 PCR Carga Viral Neonatos de madres infectadas ELISA 3G ELISA 4G ELISA 2G ELISA 1G Acs: IgG anti-vih-1 / VIH-2 Acs: IgM / IgG anti-vih-1 / VIH-2 Acs: IgM / IgG anti-vih-1 / VIH-2; Ags: p24 Acs: IgG anti-vih-1 Días de Infección

43 Diagnóstico de la Infección por VIH-1 WESTERN BLOT

44

45 Diagnóstico de la Infección por VIH-1 Algoritmo Recomendado CDC

46 Seguimiento de la Infección por VIH-1 CARGA VIRAL

47 Seguimiento de la Infección por VIH-1 Determinación de la Carga Viral Cuantificación del virus presente (Copias de ARN de VIH-1) PCR Cuantitativo (<2 x x 10 6 ) Más sensible para bajos valores de Carga viral Requiere 200 ul de muestra ADN de Cadena Ramificada (<5 x x 10 6 ) Más preciso para altos valores de Carga Viral Requiere 2 ul de muestra NASBA (Nucleic Acid Sequence Based Amplification) (<4 x x 10 6 ) Interpretación Clínica Tomar en cuenta el tipo de ensayo utilizado Diferencias inter-ensayo de hasta 0,5 Log

48 Seguimiento de la Infección por VIH-1 SUBPOBLACIONES DE LINFOCITOS T CITOMETRÍA DE FLUJO

49 Citometría de Flujo Laser (Fuente de Luz) SSC FSC Población de Leucocitos Sangre Periférica Granulocitos m Monocito Monocitos Dreamstime.com FSC Linfocitos

50 Análisis de Datos Selección de Regiones

51 Análisis de Datos Intensidad de Fluorescencia Histograma Células Positivas para FL-1 (CD3) Linfocitos T 72% Intensidad de Fluorescencia (FL1 Log) CD3

52 Análisis de Datos Intensidad de Fluorescencia Gráficos de Dos Parámetros CD4 Vs. CD3 CD8 Vs. CD3

53 Subpoblaciones de Linfocitos T Porcentaje (%) Recuento (Cél./µL) Valores de Referencia Leucocitos Linfocitos Totales Linfocitos T Totales Linfocitos T CD Linfocitos T CD Relación CD4/CD

54 Infección por VIH-1 INMUNOPATOGÉNESIS Cómo el Virus Causa la Inmunodeficiencia

55 VIH-1 afecta al Linfocito T Activación Celular HLA-DR, CD38 Producción de Citoquinas IFN-, IL-2 Proliferación Celular Linfocitos T Funcionalidad Apoptosis CD95 Coestimulación Negativa PD-1 Funciones Efectoras Perforina Virgen / Memoria CD45RA / CD45RO Señales de Supervivencia IL-7Rα

56 Inmunopatología de la Infección por VIH-1 Destrucción de Células por Efectos Citopáticos Destrucción Masiva de Linfocitos T CD4+ en Mucosas (CCR5+, Memoria Efectora) Disminución de la Vida Media de Linfocitos T (Turnover) Menor Producción de Linfocitos T (Timo, M.O., Ganglios) Aumento de Apoptosis (CD95) Menos Receptores de Supervivencia (IL-7, IL-7Rα) Aumento de Co-estimulación Negativa (PD-1) Activación Crónica (CD38, HLA-DR) Estimulación Antigénica Persistente Daño a la mucosa intestinal LPS Bacteriano Proteínas Virales (gp120, gp41) Agotamiento Funcional / Desacoplamiento Linf. T CD4 / T CD8

57 Diferentes Respuestas a Infecciones Virales Boasso & Shearer; Clin Immunol 2008; 126(3):

58 Producción de Citoquinas in vitro Estudio de la funcionalidad de los linfocitos T en pacientes infectados con el VIH-1

59 Población Estudiada Producción de Citoquinas in vitro Diseño Experimental Grupo Control (C): individuos no infectados con VIH-1, asintomáticos (n=14) Pacientes: infectados con VIH-1, sin tratamiento anti-retroviral PA: Recuento de Linfocitos T CD4+ >350/μL (n=13) PB/C: Recuento de Linfocitos T CD4+ <350/μL (n=19) Muestra: Células Mononucleares de Sangre Periférica Condiciones de Cultivo: 72 horas Medio: Condiciones basales, sin estimulación PHA (Fitohemaglutinina): estimulación policlonal Env (gp41): estimulación específica con antígeno viral Determinaciones: IL-6, IL-10, TNF-α, IFN-γ

60 Concentración de IL-6 (pg/ml) Producción de IL-6 (CMSP Cultivadas por 72 Horas) p<0.05: : vs. Medio : vs. C C (VIH-) (n=14) PA (VIH+; CD4>350/uL) (n= 13) PB/C (VIH+; CD4<350/uL) (n=19) 0 Medio PHA Condiciones de Cultivo (Estímulos) Env IL-6 Citoquina Pro-Inflamatoria

61 Concentración de TNF- (pg/ml) Producción de TNF- (CMSP Cultivadas por 72 Horas) p<0.05: : vs. Medio : vs. C C (VIH-) (n=12) PA (VIH+; CD4>350/uL) (n=9) PB/C (VIH+; CS4<350/uL) (n=17) 0 Medio PHA Condiciones de Cultivo (Estímulos) Env TNF-α Citoquina Pro-Inflamatoria

62 Concentración de IFN- (pg/ml) Medio Producción de IFN- (CMSP Cultivadas por 72 Horas) PHA Condiciones de Cultivo (Estímulos) C (VIH-) (n=12) PA (VIH+; CD4>350/uL) (n=11) PB/C (VIH+; CD4<350/uL) (n=17) Env IFN-γ Respuesta Citotóxica Antiviral p<0.05: : vs. Medio : vs. C : vs. PA

63 Concentración de IL-10 (pg/ml) 2000 C (VIH-) (n=10) PA (VIH+; CD4>350/uL) (n=10) PB/C (VIH+; CD4<350/uL) (n=17) p<0.05: : vs. Medio : vs. C : vs. PA Producción de IL-10 (CMSP Cultivadas por 72 Horas) 0 Medio PHA Condiciones de Cultivo (Estímulos) IL-10 Citoquina Inmunomoduladora Env

64 Producción de Citoquinas Conclusiones Estimulación Policlonal Producción Espontánea Estimulación Específica Pacientes tienen capacidad de Producir IL-6, IL-10, TNF-α, IFN-γ Es posible recuperar la Respuesta Antiviral? TNF-α: Efecto Pro-Inflamatorio Activación Crónica? IL-10 : Efecto Inmunomodulador Inhibición de la Respuesta Antiviral? TNF-α, IL-6 e IL-10: Efectos Antagónicos IFN-γ: No hay producción Respuesta Antiviral Comprometida la Respuesta Antiviral

65 Producción de Citoquinas in vitro Una compleja combinación de citoquinas en la respuesta anti-vih-1 en pacientes puede asociarse a: Un ambiente pro-inflamatorio que podría relacionarse con el estado de activación crónico del sistema inmunitario observado en pacientes Una respuesta antiviral no eficiente para controlar la progresión de la infección Es relevante que los pacientes mantienen la capacidad funcional de producción de citoquinas, lo cual abre la posibilidad de intervención terapéutica para generar una respuesta anti-vih-1 efectiva

66 Reconocimientos Laboratorio de Inmunofisiología Celular - Escuela JM Vargas, UCV Dr. Miguel Alfonzo (Investigador Principal, Director de la Tesis) Miembros del Laboratorio: Alexandra Díaz Josibel Camacho Riward Campelo Alexandra Díaz Laboratorio de Fisiopatología IVIC Dra. Mercedes Fernández (Tutora de la Tesis) Servicio de Infectología - Hospital José Ignacio Baldó, El Algodonal Dra. Yhajaira Roldán: pacientes referidos Servicio de Inmunología - Instituto de Medicina Tropical, UCV Dra. Belkisyolé Alarcón de Noya: pacientes referidos Laboratorio Clinifar Escuela JM Vargas, UCV Dra. Mélida Bermúdez: citómetro de flujo Gustavo Rico Ydelys Fuentes José Abelardo Carrero Wolfgang Vivas Eduardo Navarro