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Inmunopatología de la Infección por VIH-1
Prof. Edwin Escobar [email protected]
Universidad Central de Venezuela
Facultad de Medicina
Escuela de Medicina “José María Vargas”
Cátedra de Inmunología
Tema 24 2016
• Recuento Histórico •Primeros Reportes •Grupos de Riesgo •Vías de Transmisión •Aislamiento del Virus •Epidemiología
• 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
• El Virus •Proceso de Invasión Celular •Células Susceptibles a la Infección •Ciclo de Replicación •Tratamiento •Cuasiespecies
Inmunopatología de la
Infección por VIH-1 Contenido
RECUENTO HISTÓRICO Infección por VIH-1
1er. Reporte de la Inmunodeficiencia
5 de Junio de 1981
Gottlieb et al; Mor Mrt Wkly Rep 1981; 30(21): 250-252
Grupo de Riesgo
Pacientes Homosexuales Masculinos
Grupo 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
Grupo de Riesgo
Receptores de Transfusiones
Pneumocystis carinii Pneumonia among Persons
with Hemophilia A CDC, MMWR Morb Mortal Wkly Rep 1982 Jul 16; 31(27):365-7.
Possible Transfusion-Associated Acquired Immune
Deficiency Syndrome (AIDS) - California CDC, MMWR Morb Mortal Wkly Rep 1982 Dec 10; 31(48):652-4.
Grupo 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
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
December 17, 1982 ; 31(49):665-667
Grupo de Riesgo
Recién Nacidos: Hijos de Madres en Grupos de Riesgo
Grupo 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
• Población Heterosexual Promiscua
• Pacientes Homosexuales Masculinos
• Mujeres, Parejas Sexuales de Hombres en Riesgo
• Receptores de Transfusiones
• Adictos a Drogas Intravenosas
• Recién Nacidos, Hijos de Madres en Grupos de Riesgo
Grupos de Riesgo y
Vías de Trasmisión
Relaciones
Sexuales
Vía Sexual
Trasmisión Vertical
De Madre a Feto
Vía Sanguínea
Productos
Sanguíneos
Isolation of a T-Lymphotropic Retrovirus from a Patient
at Risk for Acquired Immune Deficiency Syndrome (AIDS) Barré-Sinoussi et al, Science 1983; 220:868-871
20 de Mayo de 1983
1er. Reporte del
Aislamiento del Virus
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):500-503
Isolation of lymphocytopathic retroviruses from San
Francisco patients with AIDS Hoffman et al, Science 1984; 225(4664):840-842
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):506-508
Serological analysis of a subgroup of Human T-
Lymphotropic Retroviruses (HTLV-III) associated with AIDS Shupbach et al, Science 1984; 224(4648):503-505
América Latina y El Caribe 2,0 millones
[1,7 – 2,3]
1,5 millones [1,4 – 1,7]
Europa Oriental & Asia Central
5,1 millones [4,4 – 5,9]
Asia & El Pacífico
[160.000 – 330.000] 230.000
Medio Oriente & África del Norte
[2,2 – 2,7] 2,4 millones
Norteamérica & Europa Centro-occidental
África Suroriental 19,0 millones
[5,3 – 7,8]
Año 2013
100.000 Venezuela
Personas Infectadas por el VIH-1
36,7 millones [34,0 – 39,8]
Año 2015 Nuevas Infecciones: 2,1 millones
Nuevas Infecciones: 6.300
Muertes: 1,1 millones
Muertes: 4.400 UNAIDS 2014, 2016
6,5 millones
[17,7 – 20,5]
África Centro-occidental
Nuevas Infecciones a Nivel Mundial Año 2015
UNAIDS 2016
Masculino Femenino
47% 53%
Homosexual Masculino
Sexual Trabajador
Drogas Inyectables
Transexual
Pareja de
Grupo en Riesgo
Población General
Distribución de las Infecciones por VIH-1 América Latina y El Caribe - Año 2014
UNAIDS 2016
Venezuela Epidemiología de la Infección por VIH-1
Año 2013
Niños de 0 a 14 años de edad infectados por el VIH
3.000 [1.500 – 5.100]
Mujeres de al menos 15 años infectadas por el VIH
35.000 [2.000 – 51.000]
Prevalencia en adultos de entre 15 y 49 años
0,6% [0,3 – 0,9]
Número de personas infectadas por el VIH
100.000 [57.000 – 150.000]
Muertes Asociadas al SIDA
4.400 [1.300 – 8.200]
EL VIRUS Infección por VIH-1
Estructura del VIH-1
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HIV_Virion-en.png
Familia: Retroviridae Subfamilia: Lentivirinae Género: Lentivirus
Organización Genética del VIH-1
Emerman M; Current Biology 1996; 6(9):1096-1103
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
Proceso de Invasión Viral
Membrana
Célula Blanco
Membrana
Viral
Receptor
CD4
Correceptores
CCR5, CXCR4
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
Ciclo de Replicación del VIH-1
Barré-Sinoussi F et al.; Nat Rev Microbiol 2013; 11:877–883
CD4
CCR5 CXCR4
Variabilidad Genética del VIH-1
Cuasiespecies
Secuencia Consenso
Ciclo de
Replicación
Secuencia Consenso
Ciclo de
Replicación
Secuencia Consenso
Microbio Mol Biol Rev 2012; 76(2):159-216
Microbio Mol Biol Rev 2012; 76(2):159-216
Variabilidad Genética del VIH-1
Cuasiespecies
Enorme Reto
• Sistema Inmunitario: Evasión de la respuesta
• Tratamiento Anti-Retroviral: Resistencia
Variante Viral
Predominante
(Fitness)
ASPECTOS CLÍNICOS Infección por VIH-1
Curso Clínico de la Infección por VIH-1
Modificado de: Fauci AS et al.: Harrison: Principios de Medicina Interna, 17ª Edición
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)
• Western Blot (Prueba Confirmatoria, hacia el desuso)
• Seguimiento: evaluar la progresión de la infección
– Carga Viral: cantidad de virus en circulación (Cuantificación de ARN viral)
• PCR Cuantitativo (Reacción en Cadena de la Polimerasa)
• Cadena Ramificada de ADN (Branched Chain DNA)
• NASBA (Nucleid Acid Sequence Based Amplification)
– Subpoblaciones de Linfocitos T CD4+ y T CD8+ • Citometría de Flujo
– Clínica: evaluación general, signos y síntomas del paciente
ELISA Diagnóstico de la Infección por VIH-1
Infección por VIH-1
http://www.cdc.gov/hiv/pdf/hivtestingalgorithmrecommendation-final.pdf
Infección por VIH-1
p24 de VIH-1
ARN de VIH-1 Anticuerpos
anti-VIH-1
Días de Infección
Infección Aguda Infección Crónica
Ventana de
Seroconversión
Período de
Eclipse
Diagnóstico de Infección por VIH-1
ELISA de 1ra. Generación
http://www.cdc.gov/hiv/pdf/hivtestingalgorithmrecommendation-final.pdf
Sensibilidad Limitada
Proteínas Celulares Contaminantes
Reactividad Cruzada
Fase de
Captura
Ag de VIH-1 Lisado Viral
(Cultivo Celular)
Marcador
Identificado
IgG anti-VIH-1 Anticuerpos en
Sangre del Paciente
Fase de
Detección
Anti-IgG Conjugados a
Enzima
Revelado
Reacción de Color Sustrato Apropiado
ARN de VIH-1 Anticuerpos
anti-VIH-1
Infección por VIH-1
p24 de VIH-1
ARN de VIH-1 Anticuerpos
anti-VIH-1
Días de Infección
Infección Aguda Infección Crónica
Ventana de
Seroconversión
Período de
Eclipse
IgG anti-VIH-1 ELISA 1G
Diagnóstico de la Infección por VIH-1
http://www.cdc.gov/hiv/pdf/hivtestingalgorithmrecommendation-final.pdf
Diagnóstico de Infección por VIH-1
ELISA de 2da. Generación
http://www.cdc.gov/hiv/pdf/hivtestingalgorithmrecommendation-final.pdf
Fase de
Captura
Ag de VIH-1/VIH-2 Péptidos Sintéticos
Proteínas Recombinantes
Marcador
Identificado
IgG anti-VIH-1/VIH-2 Anticuerpos en
Sangre del Paciente
Fase de
Detección
Anti-IgG
Proteína A Conjugados a
Enzima
Revelado
Reacción de Color Sustrato Apropiado
VIH-1, VIH-2
Mejora Sensibilidad
No Proteínas Celulares Contaminantes
Mejora Especificidad
ARN de VIH-1 Anticuerpos
anti-VIH-1
Infección por VIH-1
p24 de VIH-1
ARN de VIH-1 Anticuerpos
anti-VIH-1
Días de Infección
Infección Aguda Infección Crónica
Ventana de
Seroconversión
Período de
Eclipse
IgG anti-VIH-1 ELISA 1G
IgG anti-VIH-1 / VIH-2 ELISA 2G
Diagnóstico de la Infección por VIH-1
http://www.cdc.gov/hiv/pdf/hivtestingalgorithmrecommendation-final.pdf
Diagnóstico de Infección por VIH-1
ELISA de 3ra. Generación
http://www.cdc.gov/hiv/pdf/hivtestingalgorithmrecommendation-final.pdf
Fase de
Captura
Ag de VIH-1/VIH-2 Péptidos Sintéticos
Proteínas Recombinantes
Marcador
Identificado
IgM e IgG
anti-VIH-1/VIH-2 Anticuerpos en
Sangre del Paciente
Fase de
Detección
Ag Virales Conjugados a
Enzima
Revelado
Reacción de Color Sustrato Apropiado
VIH-1, VIH-2
Detecta IgM e IgG
Detección más Temprana
ARN de VIH-1 Anticuerpos
anti-VIH-1
Infección por VIH-1
p24 de VIH-1
ARN de VIH-1 Anticuerpos
anti-VIH-1
Días de Infección
Infección Aguda Infección Crónica
Ventana de
Seroconversión
Período de
Eclipse
IgG anti-VIH-1 ELISA 1G
IgG anti-VIH-1 / VIH-2 ELISA 2G
IgM / IgG anti-VIH-1 / VIH-2 ELISA 3G
Diagnóstico de la Infección por VIH-1
http://www.cdc.gov/hiv/pdf/hivtestingalgorithmrecommendation-final.pdf
Diagnóstico de Infección por VIH-1
ELISA de 4ta. Generación
http://www.cdc.gov/hiv/pdf/hivtestingalgorithmrecommendation-final.pdf
Revelado
Reacción de Color Sustrato Apropiado
Fase de
Captura
Anti-p24
Ag de VIH-1/VIH-2 Péptidos Sintéticos
Proteínas Recombinantes
Marcador
Identificado
Ag p24
IgM e IgG anti-VIH-1/VIH-2
VIH-1, VIH-2
Detecta Antígeno Viral (p24)
Detecta IgM e IgG
Detección más Temprana
Fase de
Detección
Anti-p24
Ag Virales Conjugados a Enzima
E
ARN de VIH-1 Anticuerpos
anti-VIH-1
Infección por VIH-1
p24 de VIH-1
ARN de VIH-1 Anticuerpos
anti-VIH-1
Días de Infección
Infección Aguda Infección Crónica
Ventana de
Seroconversión
Período de
Eclipse
IgG anti-VIH-1 ELISA 1G
IgG anti-VIH-1 / VIH-2 ELISA 2G
IgM / IgG anti-VIH-1 / VIH-2 ELISA 3G
IgM / IgG anti-VIH-1 / VIH-2
p24 de VIH-1
ELISA 4G
PCR Carga Viral
Diagnóstico de la Infección por VIH-1
http://www.cdc.gov/hiv/pdf/hivtestingalgorithmrecommendation-final.pdf
WESTERN BLOT Diagnóstico de la Infección por VIH-1
http://images.slideplayer.es/1/121053/slides/slide_53.jpg
Diagnóstico de la Infección por VIH-1
Algoritmo Recomendado – CDC 2014
http://www.cdc.gov/hiv/pdf/hivtestingalgorithmrecommendation-final.pdf
CARGA VIRAL
Seguimiento de la Infección por VIH-1
• Cuantificación del virus presente (Copias de ARN de VIH-1)
– PCR Cuantitativo (<2 x 102 – 1 x 106)
• Más sensible para bajos valores de Carga viral
• Requiere 200 ul de muestra
– ADN de Cadena Ramificada (<5 x 102 – 1 x 106)
• Más preciso para altos valores de Carga Viral
• Requiere 2 ul de muestra
– NASBA (Nucleic Acid Sequence Based Amplification) (<4 x 103 – 1 x 106)
• Interpretación Clínica – Tomar en cuenta el tipo de ensayo utilizado
– Diferencias inter-ensayo de hasta 0,5 Log
Seguimiento de la Infección por VIH-1
Determinación de la Carga Viral
SUBPOBLACIONES DE LINFOCITOS T CITOMETRÍA DE FLUJO
Seguimiento de la Infección por VIH-1
FSC
m
Población de Leucocitos Sangre Periférica
Granulocitos
Linfocitos
Monocitos
Monocito
Laser (Fuente de
Luz)
SSC
FSC
Citometría de Flujo
http://www.bdbiosciences.com
Dreamstime.com
Análisis de Datos Selección de Regiones
Histograma
CD3 Intensidad de Fluorescencia (FL1 Log)
Análisis de Datos Intensidad de Fluorescencia
72%
Células Positivas para FL-1 (CD3)
Linfocitos T
Análisis de Datos Intensidad de Fluorescencia
Histogramas de Dos Parámetros
CD4 Vs. CD3
CD8 Vs. CD3
Subpoblaciones de Linfocitos T
Porcentaje (%)
Recuento (Cél./µL)
Valores de Referencia
Leucocitos 7.400 4.100 – 10.900
Linfocitos Totales 25 1.850 2.200 – 4.200
Linfocitos T Totales 72 1.332 1.500 – 3.000
Linfocitos T CD4+ 12 222 800 – 1.900
Linfocitos T CD8+ 57 1.055 500 – 1.000
Relación CD4/CD8 0.21 1.5 – 2.4
INMUNOPATOGÉNESIS Infección por VIH-1
Cómo el Virus Causa la Inmunodeficiencia
VIH-1 afecta al Linfocito T
Activación Celular HLA-DR, CD38
Señales de Supervivencia IL-7Rα
Virgen / Memoria CD45RA / CD45RO
Funciones Efectoras Perforina
Coestimulación Negativa PD-1
Apoptosis CD95
Proliferación Celular Producción de Citoquinas
IFN-, IL-2
Linfocitos T Funcionalidad
• 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
Inmunopatología de la Infección por VIH-1
Diferentes Respuestas a Infecciones Virales
Boasso & Shearer; Clin Immunol 2008; 126(3): 235–242
Fenotipo ex vivo
Estudio de la funcionalidad de los linfocitos T en pacientes infectados con el VIH-1
Funcionalidad de Linfocitos T
Sujetos de Estudio
Grupos Condición n
C: Grupo Control VIH-1 (-) 25
PA: Pacientes A VIH-1 (+); CD4>350/μL 26
PB: Pacientes B VIH-1 (+); CD4:200-350/μL 33
PC: Pacientes C VIH-1 (+); CD4<200/μL 21
PBMC
Fenotipo ex vivo
Estudio de la Funcionalidad de los Linfocitos T
en pacientes infectados con el VIH-1
Citometría de Flujo
Linfocitos T CD4+ Linfocitos T CD8+
HLA-DR Activación Celular
PD-1 Co-estimulación Negativa
IL-7Rα Señales de Supervivencia
CD95 Receptor de Apoptosis
Granulocitos
Monocitos
Linfocitos 24.6%
A
CD3-PerCP
CD
4-A
PC
Linfocitos T CD4+
11,7%
CD
8-A
PC
CD3-PerCP
Linfocitos T CD8+
57,3%
HLA-DR PD-1
IL-7Rα CD95
HLA-DR PD-1
IL-7Rα CD95
Linfocitos T CD4+ Linfocitos T CD8+
Recuento de Linfocitos T CD4+R
ecu
en
to (
célu
las/
l)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
p<0.05
C PA PB PC
Recuento de Linfocitos T CD8+R
ecu
en
to (
célu
las/
l)
0
500
1000
1500
2000
p<0.05
C PA PB PC
Carga Viral de VIH-1
Co
pia
s d
e A
RN
/ml
0
50x103
100x103
150x103
200x103
250x103
PA (VIH+; CD4>350/ul) (n=26)
PB (VIH+; CD4:200-350/ul) (n=30)
PC (VIH+; CD4<200/ul) (n=17)
p<0.05
PA PB PC
Linfocitos T CD4+
Exp
res
ión
de IL
-7R
(%
)
20
40
60
80
100
C PA PB PC
p<0.05
IL-7Rα
Linfocitos T CD4+
Exp
res
ión
de H
LA
-DR
(%
)
0
20
40
60
80
100
C PA PB PC
* p<0.05
HLA-DR Linfocitos T CD4+
Ex
pre
sió
n d
e P
D-1
(%
)
0
5
10
15
20
25
C PA PB PC
( p<0.05)
PD-1
Linfocitos T CD4+
Ex
pre
sió
n d
e C
D9
5 (
%)
0
10
20
30
p<0.05
C PA PB PC
CD95
Linfocitos T CD4+
Linfocitos T CD8+
Exp
resió
n d
e C
D95
(%
)
0
2
4
6
8
10
p<0.05
C PA PB PC
CD95 Linfocitos T CD8+
Ex
pre
sió
n d
e IL
-7R
(%
)
0
20
40
60
80
100
C PA PB PC
IL-7Rα
Linfocitos T CD8+
Exp
resió
n d
e P
D-1
(%
)
0
5
10
15
20
25
30
C PA PB PC
p<0.05
PD-1 Linfocitos T CD8+
Exp
resió
n d
e H
LA
-DR
(%
)
0
20
40
60
80
100
p<0.05
C PA PB PC
HLA-DR
Linfocitos T CD8+
Activación Celular HLA-DR
CD4: Aumenta con la progresión CD8 : Disminuye en la etapa final (¿Agotamiento? ¿Desacoplamiento?)
Co-estimulación Neg. PD-1
CD4: Aumenta con la progresión CD8: Aumenta con la progresión
Señales de Supervivencia IL-7R-
CD4: Disminución tardía CD8: Disminución temprana y progresiva
Susceptibilidad a Apoptosis CD95
CD4: Aumenta con la progresión CD8: Aumenta con la progresión
Infección por VIH-1
Efecto sobre Linfocitos T
Activación Celular Crónica Agotamiento Funcional / Desacoplamiento CD4/CD8
Más Co-estimulación Negativa Inhibición de la Respuesta
Menos Señales de Supervivencia Sobrevida Comprometida
Mayor Susceptibilidad a Sufrir Apoptosis Sobrevida Comprometida
Infección por VIH-1
Efecto sobre Linfocitos T
Papel Central del VIH-1 en la
Inmunopatogénesis
Annu Rev Med.2009;60:471-84
Progresión de la Infección
Funcionalidad del Linfocito T
Annu Rev Med.2009;60:471-84
Linfocitos T Polifuncionales
Mayor Control de la Infección
Actividad de PD-1 e Intervención Terapéutica
PD-1
Annu Rev Med.2009;60:471-84
Clin Microbiol Rev 2013 Jan;26(1):2-18
Inmunopatogénesis de la Infección por VIH-1
Traslación Microbiana
Clin Microbiol Rev 2013 Jan;26(1):2-18
Inmunopatogénesis de la Infección por VIH-1
Traslación Microbiana
Clin Microbiol Rev 2013 Jan;26(1):2-18
Inmunopatogénesis de la Infección por VIH-1
Traslación Microbiana
América Latina
1,7 millones [1,4 – 2,0]
Caribe 280.000
[210.000-340.000]
1,5 millones [1,3 – 1,8]
Europa Oriental & Asia Central
5,0 millones [4,5 – 5,6]
Asia & El Pacífico
[150.000 – 320.000] 240.000
Medio Oriente & África del Norte
[1,5 – 3,5] 2,4 millones
Norteamérica & Europa Centro-occidental
África Subsahariana 25,8 millones
[24 – 28,7]
Año 2013
100.000 Venezuela
Personas Infectadas por el VIH-1
36,9 millones [34,3 – 41,4]
Año 2014 Nuevas Infecciones: 2,0 millones
Nuevas Infecciones: 6.300
Muertes: 1,2 millones
Muertes: 4.400
UNAIDS 2014, 2015