Zespół nabytego upośledzenia odporności

Wstęp

Zespół nabytego upośledzenia odporności (AIDS - acquired immune deficiency syndrome) rozpoznawany jest od lat 1981 - 1982 → określenie związku między ciężkiego stopnia upośledzeniem odporności i zwiększonej częstości zakażeń oportunistycznych oraz mięsaka Kaposiego u homoseksualistów.

Badanie surowic przechowywanych w bankach krwi ujawniło obecność pierwszych przypadków wśród ludzi w latach pięćdziesiątych; choroba wywodzi się z Afryki, rozszerzyła się na Europę i Stany Zjednoczone

Czynnik etiologiczny

• Retrowirus - początkowo nazwany: ludzki wirus T-limfotropowy (HTLT-III - human T-lymphotropic virus) lub wirus związany z limfadenopatią (LAV - lymphadenopathy-associated virus), a obecnie zwany ludzkim wirusem upośledzenia odporności (HIV - human immunodeficiecy virus).

• Pierwotnie odkryty wirus HIV nazwano HIV-1, drugi wirus odkryty w Afryce określono HIV-2

• HIV-2 jest mniej wirulentny, rzadko wywołuje pełnoobjawowy AIDS i być może nie szerzy się tak szeroko i szybko jak wirus HIV-1

Budowa cząsteczki wirusa HIV

• Retrowirusy zaliczane do rodziny Lentiviridae

• Zawierają dwie takie same nici RNA o dodatniej polarności

• Związane z białkami matrycowymi

• Podwójny płaszcz białkowy

• Lipidowa osłonka z wystającymi z niej glikoproteinami

Genom wirusa HIV**

• Gen zlokalizowany na pograniczu gag i pol (odczytywany w innej ramce niż geny białek strukturalnych) koduje proteazę (uwalniającą się z większego łańcucha polipeptydowego), która rozszczepia pozostałe prekursory poliproteinowe na kilka innych białek i peptydów

• Gen env koduje glikoproteiny osłonki

Genom wirusa HIV - geny regulacyjne

• Gen tat (transactivator of transcription) koduje białko [p16], które wiąże się z końcem nowo powstającej nici wirusowego RNA pobudzającym transkrypcję tej nici; pobudza transkrypcję białek komórkowych

• Gen rev (regulator of expression of viral proteins) koduje drugie białko [p19] pobudzające ekspresję strukturalnych białek wirusa HIV-1

• Gen vif (virion infectivity factor) koduje białko [p23] pobudzające ekspresję wirusa; wirus pozbawiony vif jest niezakaźny

• Gen nef (negative expression factor) koduje białko mogące osłabić ekspresję wirusa. W niektórych liniach komórkowych może nastąpić pobudzenie replikacji

Białka strukturalne - systemy klasyfikacyjne

• System oparty na chemicznej strukturze i ciężarze cząsteczkowym z użyciem „p” (protein) lub „gp” (glycoprotein) oraz liczby wskazującej ciężar w kilodaltonach (p24, gp160)

• System oparty na topografii białka stosuje skróty MA - matrycowe (matrix), CA - kapsydowe (capsid), SU - powierzchniowe (surface), TM - przezbłonowe (transmembrane) wraz liczbami wskazującymi ciężar cząsteczkowy (MA17)

Główne białka strukturalne*

• Glikoproteina gp160 złożona z przezbłonowego segmentu (gp41) niekowalentnie związanego z zewnętrzną glikoproteiną (gp120)

• Gp120 jest wysoce immunogenna - zawiera stałe i bardzo zmienne regiony oraz region wiążący się z cząsteczką CD4 limfocytów T

• Gp41 - odpowiednik białek paramiksowirusów wywołujących fuzję.

Penetracja komórek przez wirus może obejmować przyleganie gp120 do CD4 i fuzję, w której bierze udział gp41.

Główne białka strukturalne**

• Białko kapsydowe rdzenia wewnętrznego (p24 lub CA24) - tworzy kapsyd

• Białko matrycowe (p17 lub MA17) - stanowi warstwę między rdzeniem wirusa a zewnętrzną osłonką

• Białko wiążące kwas nukleinowy (p6, p7)

• Enzymy - odwrotna transkryptaza (dimer p66 i p51) oraz endonukleaza (p31)

Epidemiologia

• 1993 rok ponad 600 000 przypadków AIDS zgłoszono do WHO; wg szacunków liczba rzeczywista wynosiła 2,5 mln

• 1995 rok 6,4 mln

• 80 - 90% przypadków w krajach rozwijających się: Ameryka Południowa, Indie, Afryka (na południe od Sahary), Azja Południowo-Wschodnia

• 1994 rok Stany Zjednoczone 231 000 zakażonych HIV - połowa z objawami AIDS; 2% poniżej 13 roku życia

Drogi zakażenia

• Kontakt płciowy: mężczyzna → mężczyzna > mężczyzna → kobieta > kobieta → mężczyzna

• Ryzyko↑ : stosunek analny, stosunek z osobą używającą dożylnie narkotyki, obecność owrzodzeń na narządach, liczni partnerzy

• Wspólne używanie igieł i strzykawek - narkomani

• Szerzenie się przez łożysko: matka → dziecko

• Krew i produkty krwiopochodne (mało prawdopodobne)

• Sztuczne zapłodnienie i mleko kobiece?

Grupy ryzykownych zachowań

• Mężczyźni homoseksualni lub biseksualni (43%)

• Heteroseksualne osoby stosujące dożylnie narkotyki (26%)

• Homoseksualne lub biseksualne osoby stosujące dożylnie narkotyki (5%)

• Osoby heteroseksualne (10%)

• Dzieci (1%)

• Biorcy krwi, produktów krwiopochodnych lub przeszczepów narządów (2%)

• Chorzy na hemofilię (1%)

• Osoby u których czynniki ryzyka nie zostały podane lub nie są ustalone (6%)

Epidemiologia - cechy szczególne

• Najszybsze tempo wzrostu liczby nowych zakażeń cechuje młodzież, kobiety

• Dzieci zakażone wirusem HIV - w 90% od matki zakażonej lub narażonej na zakażenie (ryzyko zakażenia od matki około 30%); pozostałe dzieci (10%) przetoczenia czynników krzepnięcia

Patogeneza - populacje zakażonych komórek*

• Wirus → krwiobieg → zakażenie aktywowanych limfocytów T CD4⁺ (pomocnicze)

• Zakażania monocytów, makrofagów i komórek pokrewnych mających cząsteczki typu CD4. Monocyty i makrofagi - zakażenie przez pobieranie kompleksów wirus-przeciwciało przez receptory Fc. Zakażenie produktywne, lecz nie cytotoksyczne - zakażone komórki źródłem przetrwałego zakażenia wirusowego

• Tkanka limfatyczna - główny rezerwuar wirusa u zakażonych. Wirus namnaża się stale, nawet we wczesnych stadiach bezobjawowego zakażenia

Patogeneza - populacje zakażonych komórek**

• Komórki mikrogleju pochodzenia monocytowo-makrofagowego w ośrodkowym układzie nerwowym. Znaczenie zakażenia ośrodkowego układu nerwowego w patogenezie demencji AIDS jest nieznane

• Komórki błony śluzowej jelit - zakażone przez nieznany receptor. Konsekwencją - niektóre postacie przewlekłej biegunki związanej z AIDS

Patogeneza - wczesna faza wiremii

• Przejściowy spadek całkowitej liczby limfocytów CD4⁺ narastanie limfocytów CD4⁺ zakażonych wirusem HIV

• Obecność rozpuszczalnego antygenu p24 stwierdza się 5 - 10 dni po zakażeniu

• Krążący, zakaźny wirus wykrywalny jest od ukazania się białka p24, osiąga szczyt w 10 - 20 dni po zakażeniu i utrzymuje się do pojawienia się wolnych przeciwciał anty-HIV (serokonwersja)

• Po serokonwersji wolne i zintegrowane genomy wirusowe wykrywane są metodą PCR

Czas przeżycia po zakażeniu HIV

• Osobnicze czynniki genetyczne. Różnice w genach głównego układu zgodności tkankowej (MHC - major histocompatibility complex) i białkach związanych z transportem

• Rodzaj ekspozycji na wirusa. Ekspozycja błony śluzowej na małe ilości wirusa - pobudzanie ochronnej odporności komórkowej na poziomie błony śluzowej → ujemny wynik serologiczny mimo powtarzających się ekspozycji

• Szczepy o obniżonej patogenności - mniej wydajna replikacja wirusa - zakażenie mniejszą liczbą cząstek wirusa

Stwierdzenie obecności małych ilości wirusa (PCR) rokuje dłuższe przeżycie

Patogeneza - faza bezobjawowa*

Osoby zakażone pozostają bez objawów nawet 10 - 15 lat. Wirus namnaża się lecz jest kontrolowany przez odporność humoralną i komórkową

Humoralna odpowiedź na wirus HIV

Przeciwciała neutralizujące (przeciw gp120 i gp41) in vitro hamują zakaźność wolnego wirusa

• Tempo rozwoju AIDS i umieralność - znacznie wyższe u osób nie mających neutralizyn

• Neutralizyny nie chronią zakażonych przed rozwojem AIDS

Przeciwciała wspomagające komórkową cytotoksyczność zależną od przeciwciał (ADCC - antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity) reagują z gp160 wyrażoną na błonie zakażonych komórek

Przeciwciała wzmagające reagują z przeciwciałami przeciw gp41 i wzmacniają zakaźność wirusa w sposób dotąd nieznany

Patogeneza - faza bezobjawowa**

Osoby zakażone pozostają bez objawów nawet 10 - 15 lat. Wirus namnaża się lecz jest kontrolowany przez odporność humoralną i komórkową

Odporność komórkowa może powodować hamowanie zakażenia lub zapobiegać powstawaniu produktywnego zakażenia. Limfocyty T CD8⁺ z udziałem MHC-I rozpoznają różne epitopy w białkach gag, env, nef i pol.

• Cytotoksyczne reakcje wydają się dominować u zakażonych wirusem HIV, u których faza bezobjawowa ulega znacznemu wydłużeniu w czasie

• Dowód na swoistą toksyczność anty-HIV znaleziono w grupie prostytutek w Nairobi, które nie zostawały zakażone (częstość wśród prostytutek w Kenii - 90%)

Patogeneza - immunosupresja*

Aktywacja limfocytów T i postępujący spadek limfocytów CD4⁺ → utrata immunologicznych mechanizmów obronnych → rozwój AIDS.

Aktywacja limfocytów T sprzyja wzmożonej replikacji zintegrowanego wirusa HIV

• Współistniejące zakażenia (przenoszone drogą płciową lub inne)

• Superantygeny - niektóre składniki wirusowe

• Aktywacja komórek dendrytycznych wiążących wirus HIV

• Używanie kokainy - wzmaganie replikacji w hodowlach komórkowych in vitro

• Czynnik martwicy nowotworów [TNF-α] i interleukina 6 [IL-6] → wzmaganie replikacji wirusa w monocytach, a TNF-α → pobudzanie replikacji w zakażonych limfocytach T

Patogeneza - immunosupresja**

Wiremia - wzmożona replikacja → druga fala wiremii - nawet 14 miesięcy przed pojawieniem się klinicznych objawów AIDS; obniżenie poziomu przeciwciał (szczególnie przeciw p24)

Spadek liczby limfocytów T

• Bezpośrednia cytotoksyczność - efekt replikacji wirusa

• Apoptoza - zakażone limfocyty eksponują glikoproteinę gp120 na błonie komórkowej; wiązanie się CD4 i gp120 może wzmagać apoptozę

• Tworzenie zespólni - wyrażenie gp120 na powierzchni zakażonych limfocytów T wzmaga zlewanie się błon zakażonych z niezakażonymi limfocytami → bezpośrednie szerzenie się wirusa z komórki do komórki

Patogeneza - immunosupresja***

Spadek liczby limfocytów T

• Odpowiedź immunologiczna - ekspresja wirusowych glikoprotein na powierzchni limfocytów T → niszczenie limfocytów przez przeciwciała jako „obcych”

• Jednoczesne współ-zakażenie - CMV, Mycoplasma - efekt synergiczny sprzyjający replikacji wirusa HIV

• Akumulacja niezitegrowanego DNA w cytoplazmie zakażonych komórek → śmierć komórki

• Zakażenie komórek prekursorowych - grasica i szpik → brak regeneracji zmniejszającej się puli limfocytów CD4

Ucieczka wirusa HIV przed odpowiedzią immunologiczną - mechanizmy

• Integracja wirusowego genomu z DNA komórki gospodarza - minimalna ekspresja genów wirusowych

• Istnieje wiele podtypów wirusa, znacznie szybsze mutacje niż u innych wirusów (odwrotna transkryptaza jest podatna na błędy i brak mechanizmów naprawczych). Mutacje w obrębie epitopów gp120 pozwalają uniknąć rozpoznania przez wcześniej wytworzone przeciwciała

• Odpowiedź humoralna → niszczenie zakażonych komórek mniej skuteczne w porównaniu z odpowiedzią komórkową. Za kontrolę procesu zakażenia odpowiada odporność typu komórkowego, lecz jej skuteczność in vivo jest ograniczona

Kliniczne fazy zakażenia wirusem HIV - ostra choroba związana z serokonwesją*

• Okres wylęgania 2 - 4 tygodnie; w tym czasie wiremia; możliwość przeniesienia na inną osobę przed wykryciem obecności przeciwciał

• Klinicznie jak mononukleoza lub grypa: gorączka, ból gardła, bóle mięśni, ból głowy, złe samopoczucie i plamisto-grudkowa wysypka. Mimo iż 53 - 93% zgłasza takie dolegliwości, z racji braku objawów swoistych następują pomyłki diagnostyczne. U większości chorych ostre objawy zakażenia zanikają; może utrzymywać się ból głowy, powiększenie węzłów chłonnych

• W okresie latentnym [zakażenie ↔ wykrywalny poziom przeciwciał] infekcję można rozpoznać wykrywając wirusa lub antygeny wirusowe - hodowla wirusa i wykrycie RNA metodą PCR lub antygen p24 (niska czułość)

Kliniczne fazy zakażenia wirusem HIV - ostra choroba związana z serokonwesją**

• Testy serologiczne (6 tygodni) przeciwciała dla gp120 i gp41, później p24

• Osoba ujemna serologicznie, grupy wysokiego ryzyka, powtórne badanie po 6 tygodniach - wyniki badań serologicznych podczas objawowego zakażenia pierwotnego są zwykle ujemne

• W rzadkich przypadkach - serokonwersja po roku lub później od momentu zakażenia

Kliniczne fazy zakażenia wirusem HIV - zaawansowana postać choroby

Gdy limfocytów CD4⁺ spada poniżej 50/mm³ układ odpornościowy jest głęboko upośledzony i wzrasta ryzyko śmierci. W tym stadium choroby mogą pojawiać się wszystkie postacie zakażeń oportunistycznych oraz powikłania zagrażające życiu

Zakażenia oportunistyczne związane z zespołem AIDS*

• Zapalenie płuc - Pneumocystis carinii

• Przewlekła kryptosporydioza (izosporoza) - utrzymująca się biegunka

• Toksoplazmoza

• Pozajelitowa strongyloidoza

• Kandydoza jamy ustnej - marker rozwoju AIDS (przełyku, oskrzeli i płuc - patognomoniczne dla AIDS)

• Kryptokokoza

• Histoplazmoza

• Zakażenia wywołane przez atypowe prątki (Mycobacterium avium-intracellulare)

Zakażenia oportunistyczne związane z zespołem AIDS**

Płucna i pozapłucna postać gruźlicy (często oporna na leczenie)

• Rozsiana postać zakażenia CMV (może objąć siatkówkę i spowodować ślepotę)

• Rozsiana postać zakażenia wirusem opryszczki pospolitej

• Półpasiec obejmujący kilka dermatomów

• Nawracająca bakteriemia wywołana przez Salmonella

• Postępująca wieloogniskowa leukoencefalopatia

• Inwazyjna nokardioza

AIDS

Pełnoobjawowy zespół rozpoznaje się na podstawie jednego lub kilku objawów:

• Zakażenia oportunistyczne

• Postępujący zespół wyniszczenia (dorośli) lub nieprzybierania na wadze (dzieci)

• Wyjątkowo częstych lub groźnych zakażeń (nie uważanych za zakażenia oportunistyczne)

• Specyficznych chorób nowotworowych (mięsak Kaposiego, chłoniak nieziarniczy, inwazyjny rak szyjki macicy)

• Choroby neuropsychiatryczne - encefalopatia (demencja), postępująca wieloogniskowa leukoencefalopatia (reaktywacja JCV) oraz znaczącego opóźnienia w rozwoju lub pogorszenia stanu psychicznego u dzieci

• Limfocytarne śródmiąższowe zapalenie płuc (niemowlęta, dzieci)

• Liczba limfocytów CD4⁺ < 200/mm³

Diagnostyka laboratoryjna

Wykrywalność zakażenia za pomocą ELISA i Western blot wynosi 99,5%

• Odczyn ELISA - test przesiewowy; całe antygeny wirusa HIV (z zakażonych hodowli komórkowych) lub określone antygeny uzyskane technikami rekombinacji DNA

• Dodatni wynik wymaga powtórzenia celem wykluczenia błędów lub problemów technicznych

Diagnostyka laboratoryjna - testy serologiczne*

• Wykrywanie przeciwciał - nie w pełni wiarygodne we wczesnych fazach zakażenia; zakażenie → wykrywalny poziom przeciwciał 2,1 miesiąca; u 95% zakażonych przeciwciała po 5,8 miesiąca

• Wykrywanie wiremii - hodowla lub PCR

• Wykrywanie antygenemii p24 (odczyn immunoenzymatyczny - dysocjacja kompleksów immunologicznych)

• Wyniki testów serologicznych fałszywie ujemne w późnej fazie choroby → ustaje wytwarzanie przeciwciał - replikacja wirusów obniżona - zanik komórek gospodarza

Diagnostyka laboratoryjna - testy serologiczne**

• Diagnostyka noworodków trudna - matczyne IgG mogą utrzymywać się przez rok lub dłużej

• Metody alternatywne: hodowla wirusa i wykrywanie genomu metodą PCR; dodatnie wyniki 35 - 55% w pierwszym tygodniu; 90 - 100% w wieku 3 i 6 miesięcy

• Test wykrywania p24 → 85 - 95% zakażonych w wieku 4 - 6 miesięcy; znacznie mniej poniżej 4 miesięcy

• Oznaczanie przeciwciał IgA w surowicy i moczu; pochodzenie płodowe - matczyne nie przechodzą przez łożysko. U zakażonych niemowląt poziom wzrasta po 3 miesiącach

• Odczyn western blot - potwierdzenie zakażenia. Dodatni gdy jednocześnie wykrywa się przeciwciała dla antygenów p24, p31, gp41,gp120

Leki przeciwretrowirusowe

• Leki hamujące odwrotną transkryptazę

• Leki blokujące regulacyjne białka wirusa

• Inhibitory proteaz

• Leki hamujące dojrzewanie i uwalnianie wirusa

Leki hamujące odwrotną transkryptazę*

• Zydowudyna (ZDV), azydodideoksytymina (AZT)

• Małe dawki obniżają wiremię i opóźniają spadek limfocytów CD4⁺ → efekty terapii zanikają po 2 - 3 latach → szczepy oporne

• Brak jednoznacznych dowodów na znaczące przedłużenie przeżycia

• Zalecenia: pacjenci gdy liczba limfocytów CD4⁺ jest mniejsza niż 500/mm³

• Kobiety ciężarne zakażone HIV oraz noworodki urodzone przez matki HIV+; kobiety w okresie 14-34 tygodnia ciąży → podczas porodu i noworodek → 6 tygodni = zmniejszenie częstości przeniesienia zakażenia z matki z 26% do 8%

• Osoby przypadkowo narażone na zakażenie (zakłucie igłą); brak dowodu na skuteczność profilaktyki

Leki hamujące odwrotną transkryptazę**

• Zalcytabina (ddC-dideoksycytydyna) - szczególnie przydatna w przypadku oporności na ZDV; bolesna czuciowo-ruchowa neutropatia obwodowa i zapalenie trzustki

• Didanozyna (ddI-dideoksyinozyna) - może wydłużać czas przeżycia i może zastąpić ZDV w leczeniu przed pojawieniem się objawów

• Stawudyna - może być mniej toksyczna niż ZDV

• Newirapina - nienukleozydowy inhibitor, wiąże się w innym miejscu z odwrotną transkryptazą niż wymienione - brak oporności krzyżowej

Leki blokujące regulacyjne białka

• Badania nad substancjami inaktywującymi produkty genów tat i rev

• Inhibitory proteaz - sakwinawir, ritonawir, indinawir - syntetyczne nie hydrolizowane peptydy działające jako konkurencyjne inhibitory proteaz wirusa

• Leki hamujące dojrzewanie i uwalnianie wirusa - IFNα. Badania nad potencjalnym synergizmem z inhibitorami odwrotnej transkryptazy

Immunoprofilaktyka

• Szczepionki atenuowane - pozbawione istotnych patogenne genów, zachowanie własności antygenowych

• Szczepionki z zabitym wirusem

• Rekombinowane cząstki wirusowe umieszczone w wirusie krowianki

• Szczepionki podjednostkowe - wyizolowana gp120, spolimeryzowana gp120

Ocena skuteczności - brak stosownego modelu choroby na zwierzętach laboratoryjnych

Klasyfikacja infekcji HIV [CDC]

Klasyfikacja infekcji HIV [CDC]
Kategoria kliniczna A

• Bezobjawowe zakażenie HIV

• Przetrwała uogólniona limfadenopatia

• Ostra (pierwotna) infekcja HIV (ostra choroba retrowirusowa) z towarzyszącymi objawami lub ostra infekcja HIV w wywiadzie

Klasyfikacja infekcji HIV [CDC]
Kategoria kliniczna B*

• Objawy ogólne, jeśli nie mogą zostać przypisane żadnej określonej chorobie i utrzymują się przynajmniej przez miesiąc, jak gorączka > 38ºC lub biegunka utrzymująca się > 1 miesiąc

• Choroby zapalne miednicy, szczególnie gdy powikłane są ropniami jajników lub jajowodów

• Angiomatosis bacillaris

• Kandydoza jamy ustnej lub pochwy (przewlekle nawracająca lub źle reagująca na leczenie)

• Dysplazja, rak szyjki macicy (in situ)

Klasyfikacja infekcji HIV [CDC]
Kategoria kliniczna B**

• Infekcja Herpes zoster (> 2 dermatomy, > 2 epizody)

• Czerwienica idiopatyczna

• Listerioza

• Leukoplakia włochata jamy ustnej

• Neuropatie obwodowe

• Inne choroby, które nie definiują AIDS, przypisywane infekcji HIV i wskazujące na znaczne upośledzenie odporności komórkowej

Klasyfikacja infekcji HIV [CDC]
Kategoria kliniczna C*

• Bakteryjne, powtarzające się zapalenie płuc (2 lub więcej epizodów w czasie 12 miesięcy)

• Posocznica salmonelozowa, nawracająca

• Zakażenie Mycobacterium tuberculosis - płuc lub pozapłucne

• Zakażenie innymi gatunkami lub niezidentyfikowanymi dotąd mykobakteriami

• Kandydoza przełyku

• Kandydoza oskrzeli, tchawicy lub płuc

• Zapalenie płuc spowodowane Pneumocystis carinii

• Histoplazmoza (pozapłucna lub rozsiana)

• Kokcidioidomykoza (pozapłucna lub rozsiana)

Klasyfikacja infekcji HIV [CDC]
Kategoria kliniczna C**

• Isosporiaza (biegunka utrzymująca się > 1 miesiąc

• Kryptosporidioza (biegunka utrzymująca się > 1 miesiąc)

• Toksoplazmoza mózgu

• Zakażenie Herpes simplex: przewlekłe owrzodzenia (utrzymujące się > 1 miesiąc), zapalenia płuc, przełyku

• Postępująca wieloogniskowa leukoencefalopatia

• Zakażenie wirusem cytomegalii: zapalenie siatkówki z utratą widzenia lub inne lokalizacje (poza wątrobą, śledzioną, węzłami chłonnymi)

Klasyfikacja infekcji HIV [CDC]
Kategoria kliniczna C***

• Encefalopatia związana z zakażeniem HIV

• Zespół wyniszczenia spowodowany HIV

• Mięsak Kaposiego

• Chłoniak immunoblastyczny lub Burkitta, lub pierwotny mózgu

• Inwazyjny rak szyjki macicy

---