Human ImmunodeficiencyHuman ImmunodeficiencyVirus (HIV)Virus (HIV)

I RETROVIRUSI RETROVIRUS• Virus appartenenti alla famiglia “Retroviridae”

• Genoma a RNA

• Caratterizzati dalla presenza dell’enzima TRASCRITTASI INVERSA

SSoottttooccllaassssee OOssppiittee nnaattuurraallee RReettrroovviirruuss uummaannii

Spumavirus UomoAltri Mammiferi

Virus schiumoso

Oncovirus Uomo

Altri MammiferiUccelliRettili

HTLV-1HTLV-2

Lentivirus Uomo

Altri primatiOviniEquiniFelini

HIV-1HIV-2

IL VIRUS HIV: generalitIL VIRUS HIV: generalitàà

39,4 milioni di personeinfettate da HIV alla

fine del 2004

• HIV: HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS• Scoperto agli inizi degli anni ‘80 da R. Gallo e L. Montagnier• Causa della PANDEMIA mondiale di AIDS (Acquired ImmunoDeficiency Syndrome)

• Esistono 2 virus HIV: HIV1 e HIV2 che si trasmettono con le stesse modalità.• HIV-1 è diffuso in tutto il mondo ed è responsabile della maggior parte dei casi di AIDS.• HIV-2 è prevalente in Africa ed in America Latina

IL VIRUS HIV: struttura del virioneIL VIRUS HIV: struttura del virione

(tronco di cono)

p17

p24

Nel “core”:• 2 molecole di RNA a singolo filamento a polarità +• 2 molecole di TRASCRITTASI INVERSA• 2 molecole di integrasi e proteasi

IL CICLO REPLICATIVO DI HIVIL CICLO REPLICATIVO DI HIV

aa

a:a:ADSORBIMENTOADSORBIMENTO il virus prende contattocon la cellula ospite mediante un legamespecifico tra l’antirecettore virale (gp120)ed il recettore cellulare (molecola CD4).

Solo le cellule che esprimono la molecolaCD4 possono essere infettate dal virus:LINFOCITI T HELPER (CD4+) EMACROFAGI

Th1:produconocitochine che

attivano imacrofagi

protezione daibatteri patogeni

intracellulari

Th2:produconocitochine che

attivano ilinfociti B

regolazione dellaproduzione di Ac

producono citochineche rappresentano

fattori di crescita peraltri linfociti T

producono citochine cherappresentano fattori dicrescita per le cellule

NK, coinvolte nella lisi dicellule tumorali

I LINFOCITI T CD4+ svolgono un ruolo centrale nel sistema immunitario

b: PENETRAZIONEPENETRAZIONE: fusione dell’involucrovirale con la membrana della cellula ospite edentrata del nucleocapside. La fusione èmediata dalla proteina gp41.

c: SCAPSIDAZIONE: SCAPSIDAZIONE: l’RNA virale e gli enzimiassociati al virione vengono liberati nelcitoplasma della cellula

d: d: sintesi del DNAsintesi del DNA a doppio filamento

e: e: penetrazione del DNA virale nel nucleopenetrazione del DNA virale nel nucleo

f: integrazione del DNA virale nel DNAf: integrazione del DNA virale nel DNAcellulare (provirus)cellulare (provirus)

INTEGRAZIONE NELINTEGRAZIONE NELGENOMA DELLGENOMA DELL’’OSPITEOSPITE

RNA (+)RNA (+)

IBRIDO IBRIDO RNARNA--DNADNA TRASCRIPTASITRASCRIPTASIINVERSAINVERSA

DNA a DOPPIODNA a DOPPIOFILAMENTOFILAMENTO

INTEGRASIINTEGRASI

g: Espressione dei geni viraliEspressione dei geni virali: l’ RNA-POLIMERASI CELLULARE RNA-POLIMERASI CELLULARE trascrive i genitrascrive i genivirali in mRNA virale; vengono prodotti due tipi di RNA virale:virali in mRNA virale; vengono prodotti due tipi di RNA virale:

RNA lunghi (genomici) (J): che vengono trasportati nel citoplasma e rappresentanoRNA lunghi (genomici) (J): che vengono trasportati nel citoplasma e rappresentanoil genoma delle nuove particelle virali.il genoma delle nuove particelle virali.

RNA corti (subgenomici) (h): che verranno trasportati nel citoplasma e tradotti inRNA corti (subgenomici) (h): che verranno trasportati nel citoplasma e tradotti inmolte proteine virali (i)molte proteine virali (i)

gagpol env

vifvpr

tat

rev

vpu

rev

nef

proteine del core:p24; p17

IL GENOMA DI HIVIL GENOMA DI HIV

• 3 geni principali gag, pol, env (come in tutti i Retrovirus)

• Numerosi altri geni (almeno 6), variamente sovrapposti, che codificano per proteine“regolatorie “ che promuovono o rallentano la trascrizione dei geni virali

Geni

Trascrizione

Traduzione inpoliproteine

Taglio proteoliticoda parte diPROTEASI

proteinemature

proteinedell’involucro: gp41,

gp120

proteine enzimatiche:RT,IN,PR

l: MONTAGGIOMONTAGGIO del virus: l’RNA genomico siassocia con le proteine del capside medianteun processo spontaneo (ASSEMBLAGGIO)

m: GEMMAZIONEGEMMAZIONE: il virus fuoriesce dallacellula dando luogo alla formazione di una“gemma” cioè di una estroflessione dellamembrana citoplasmatica della cellula checirconda il virione.Il virus può anche essererilasciato per lisi della cellula ospite.

LA STORIA NATURALE DELLLA STORIA NATURALE DELL’’AIDS:AIDS:dalldall’’infezione alla grave immunodeficienzainfezione alla grave immunodeficienza

A) TRASMISSIONE DEL VIRUSA) TRASMISSIONE DEL VIRUS

1) Via parenterale:1) Via parenterale:inoculazione di sangueinoculazione di sangue

infettoinfetto

2) Via sessuale:2) Via sessuale:il virus il virus èè presente presente

nel liquido vaginale enel liquido vaginale eseminaleseminale

3) Via verticale:3) Via verticale:dalla madre infettadalla madre infetta

al bambinoal bambino

ModalitModalitàà::• trasfusioni (rischio molto

ridotto, 1-2/100.000)• puntura accidentale con

siringa infetta• scambio di siringhe• strumenti chirurgici• tatuaggi, piercing

ModalitModalitààrapporti eterosessualirapporti omosessuali

Soggetti/comportamenti aSoggetti/comportamenti arischio:rischio:

• emofilici, politrasfusi• personale medico e

paramedico• tossicodipendenti

Soggetti/comportamenti aSoggetti/comportamenti arischio:rischio:• partner multipli• rapporti non protetti

ModalitModalitàà• via transplacentare• via perinatale (parto)• allattamento

Circa il 20% dei bambini chenascono da madresieropositiva sono infettati;tutti i bambini sonosieropositivi alla nascita perpassaggio passivo di Ac dallamadre al feto.

4) Altre vie di trasmissione ipotizzate, ma non definitivamente4) Altre vie di trasmissione ipotizzate, ma non definitivamentedimostrate:dimostrate:

- - tramite salivail genoma di HIV può essere rilevato nella saliva di soggetti infetti contecniche sensibili di amplificazione molecolare. Quantità non trascurabilidi sangue possono trovarsi frammiste alla saliva- tramite lacrimeHIV è stato raramente isolato da lacrime- tramite urineHIV è stato raramente isolato da urine- tramite rapporti interpersonali in ambito familiare o comunitarioMai riportati casi di contagio in studi compiuti su soggetti conviventi inambiente familiare, scolastico o lavorativo con soggetti sieropositivicon soggetti sieropositivi

B) I MARCATORI SIERICIB) I MARCATORI SIERICI

Periodo finestra: 1-3 mesidal contagio (fino a 6 mesi);periodo che intercorre tra ilcontagio e la comparsa di Accontro il virus

AIDS: gravi infezioniopportunistiche e rareforme di tumore

Infezione acuta:può essereasintomatica opresentarsi consintomi aspecifici (1-12 settimane dopo ilcontagio)

Sieropositività: lungoperiodo asintomatico; ilsoggetto è INFETTO eCONTAGIANTE; lentodeclino dei CD4

C) LE INFEZIONI OPPORTUNISTICHE IN AIDSC) LE INFEZIONI OPPORTUNISTICHE IN AIDSPROTOZOI Toxoplasma gondii (toxoplasmosi cerebrale

Criptosporidium (criptosporidiosi con diarrea

FUNGHI Candida albicans (candidosi dell’esofago, della tracheae dei polmoni)Pneumocystis carinii (polmonite)Hystoplasma capsulatum (istoplasmosi disseminata)

VIRUS Virus herpes simplexCitomegalovirusVirus di Epstein-Barr

BATTERI Mycobacterium avium (infezioni disseminate)Micobatteri atipici (infezioni disseminate)Mycobacterium tubercolosi (tubercolosiextrapolmonareSalmonella (setticemia)Batteri piogeni

RARE NEOPLASIE Sarcoma di KaposiLinfoma primario cerebraleAltri linfomi non-Hodgkin

DIAGNOSI DI LABORATORIO DI INFEZIONE DA HIVDIAGNOSI DI LABORATORIO DI INFEZIONE DA HIV

RICERCA DI ANTICORPI ANTI-HIV:la presenza di Ac nel siero del pazientenon indica uno stato di immunizzazione,ma che c’è stato un contatto con ilvirus

TEST ELISATest discreening

NEGATIVO:Nessuna evidenza diinfezione da HIV

POSITIVO:si esegue un test diconferma

TEST WESTERNBLOT:

POSITIVO:il soggetto è contagiato

RICERCA DI HIV O DEGLIANTIGENI VIRALI:

ISOLAMENTO DEL VIRUS:Su colture primarie di CD4+ olinee cellulari

RICERCA DEL GENOMA VIRALE:Tecniche di amplificazionemolecolare (PCR)

RICERCA DELL’Ag p24:Test ELISACompare prima degli Ac anti-HIV,può risultare utile per:Diagnosi precoce (non molto sensibile)Indice prognostico nel corsodell’infezioneMonitoraggio dell’efficacia di terapieantiretroviraliDiagnosi di infezione in neonati damadre sieropositiva

NEGATIVO:“Early” infection.Richiedere un nuovocampione di sangue perulteriori test

es: Ag p24

Siero del paziente

Anticorpo marcatocon un enzima antiimmunoglobulineumane

E’ quello comunementeutilizzato per accertarel'infezione;

Non indica la presenzadel virus ma deglianticorpi specifici che ilnostro sistemaimmunitario ha sviluppatodopo il contatto col virusHIV.

Il periodo che intercorredal momento delcontagio alla rilevabilitàdi anticorpi da parte deltest è detto periodofinestra, e può durarein alcuni casi fino a seimesi.

Un persona che risultapositiva al test ELISA,viene sottoposta al testdi conferma chiamatoWestern Blot.

TEST ELISA(Enzime Linked Immuno Sorbent Assay)

TEST WESTERN BLOT

Le proteine p24 e gp41 sono proteine dirivestimento del virus e la presenza di Ac controdi esse è indice di infezione. 1: siero di controllo+ di un pz. con AIDS; 2:siero di controllo di unvolontario sano; 3: forte positività; 4: debolepositività; 5: bianco per determinare il grado diaspecificità

Le proteine del virus vengono separate medianteelettroforesi in base al peso molecolare etrasferite su un filtro di nitrocellulosa. Il filtroviene incubato con il siero del paziente.

CENNI DI TERAPIA ANTI-RETROVIRALECENNI DI TERAPIA ANTI-RETROVIRALE

Gruppi di farmaci antiretrovirali e loro siti di azioneGruppi di farmaci antiretrovirali e loro siti di azione

Inibitorinucleosidici dellaTrascriptasi inversaes: AZTSi legano al sitocatalitico dell’enzima evengono incorporati nelDNA viralealterandone laconformazione

Inibitori dellaproteasi es:ritonavir,saquinavir,indinavirSi legano inmanierairreversibile allaproteasi viraleimpedendo laproduzione diproteine viralimature

Inibitori non nucleosidici dellaTrascrptasi inversa es: nevirapina:Si legano in maniera irreversibileall’enzima, in un sito diverso da quellocatalitico, bloccando la produzione diDNA virale a partire da RNA

Inibitori della fusione:Sono analoghi peptidicidella proteina diadsorbimento (gp120)

Highly Active Antiretroviral Therapy (HAART)Highly Active Antiretroviral Therapy (HAART)E’ la terapia antiretrovirale attualmente somministrata ai pazientiHIV+;

Consiste nella somministrazione combinata di tre farmaci(INIBITORI NICLEOSIDICI DELLA TRASC. INVERSA,INIBITORI NON NUCLEOSODICI DELLA TRASCR. INVERSA,INIBITORI DELLA PROTEASI VIRALE;

Comporta in molti pazienti una parziale ricostituzione dei linfocitiT CD4+, una riduzione delle infezioni opportunistiche ed unaumento dell’aspettativa di vita;

Difficoltà: aderenza o “compliance” alla terapia; necessità dirispettare le dosi ed i tempi di assunzione dei farmaci anche inrelazione alla dieta. Ogni volta che il paziente dimentica o ritardal’assunzione dei farmaci il virus ha la la possibilità di riprodursipiù velocemente e di accumulare sufficienti mutazioni da acquisireresistenza alla terapia.

IL VACCINO ANTI-HIV ????IL VACCINO ANTI-HIV ????

• Ad oggi non esiste un vaccino anti-HIV

• Difficoltà nell’allestire un vaccino anti-HIV: dovute allaestrema variabilità del virus per errori compiuti dallaTrasciptasi inversa nel processo di sintesi del DNA (1errore/2000 paia di basi- 5 errori/genoma di HIV).L’instabilità genetica di HIV genera nuovi ceppi viralidurante il decorso della malattia di un paziente.

• 1987: primo trial clinico di un vaccino candidato

• Ad oggi ci sono più di 40 trial clinici in tutto il mondo pertestare vari vaccini basati su diverse strategie vaccinali

OrtomyxoviridaeOrtomyxoviridaeVirusVirus dell’influenza dell’influenza

Virus Virus dell’influenza dell’influenza ((ortomixovirusortomixovirus))Virus di forma sferica, provvisti di envelope

RNA a filamento singolo, segmentato, polarità negativa

Orthomyxoviridae

Rilevanti per l’uomo

Virioni pleomorfi

Dalla superficie si proiettano 2 tipi diproteine glicosilate: Neuraminidasi Neuraminidasi (N)(N) eEmagglutininaEmagglutinina (H)(H)

Il genoma a RNA localizzato in unnucleocapside nucleocapside a a simmetria elicoidalesimmetria elicoidale, ècomposto da otto distinti segmentiotto distinti segmenti di RNA.Ciascun segmento del nucleocapside contieneRNA e 4 proteine coinvolte nella sintesi ereplicazione dell’RNA virale.

SOTTOTIPI (solo per i virus di tipo A)SOTTOTIPI (solo per i virus di tipo A)

La clasificazione in sottotipi dipende dagli antigeni associatealle proteine virali esterne: Neuraminidasi Neuraminidasi (N)(N) e EmagglutininaEmagglutinina(H(H))

Sono stati descrittiSono stati descritti 16 sottotipi H e 16 sottotipi H e 9 sottotipi N9 sottotipi N(fra i virus umani solo 3 sottotipi H e 2 sottotipi N; es. H1N1,(fra i virus umani solo 3 sottotipi H e 2 sottotipi N; es. H1N1,H2N2, H3N2, ...)H2N2, H3N2, ...)

Antirecettore emaglutininaemaglutinina si lega ai residui di acido sialico delleglicoproteine/glicolipidi della cellula ospite

ADSORBIMENTOADSORBIMENTO

PENETRAZIONEPENETRAZIONE

Virus rivestito

Come avviene per gli altri virus aRNA a polarità negativo l’RNAgenomico serve da stampo per lasintesi degli mRNA virali.Ciascuno degli otto segmentigenomici dirige la sintesi di unmRNA a filamento positivo.ECCEZIONEECCEZIONE!! La sintesi avvienenel nucleo della cellula ospite

REPLICAZIONEREPLICAZIONE

GEMMAZIONE (virus rivestiti)GEMMAZIONE (virus rivestiti)

LA MALATTIA (Influenza/LA MALATTIA (Influenza/FluFlu))Nell’uomo, la trasmissione dell’influenza avviene attraverso legoccioline emesse con il respiro e contatto (le mani, fomiti) con lesecrezioni

L’influenza interessa le vie respiratorie

Raramente: polmonite primaria (virus-esito fatale)

I SINTOMI (Influenza/Flu)I SINTOMI (Influenza/Flu)Inizio acuto con brividi seguiti da un elevato rialzo termico (IL-1),

dolori muscolari (citochine circolanti-interferon),

cefalea, astenia intensa, tosse secca

DECORSO: 4-5 giorni

COMPLICAZIONI: Polmonite secondaria (S. pneumoniae, H.influenzae), sindrome di Reye (bambini-no aspirina (ASA))

Una marcata variazione delle proprietà antigeniche delle

proteine H e Nproteine H e N

La deriva antigenica (drift) -tipo A, B, C-:La deriva antigenica (drift) -tipo A, B, C-: variazioniantigeniche minori delle proteine H e N che si verificano ogni anno,

senza coinvolgere un cambiamento nel sottotipo virale

mutazioni puntiformi che avvengono in modo casuale nell’RNA virale(singole o rare sostituzioni nele proteine N e H)

La deviazione antigenica (shift) -solo tipo A-:La deviazione antigenica (shift) -solo tipo A-: Un cambiamentomaggiore nelle proprietà antigeniche delle proteine N e H che si

verifica raramente -ogni 10-20 anni- e causa un cambiamento delsottotipo (es. da H1N1 a H3N2)

VARIABILITAVARIABILITA’’ ANTIGENICA ANTIGENICA

AntigenicAntigenicdriftdrift

Antigenic shiftAntigenic shift

Deviazioneantigenica (shift)

SerbatoioSerbatoioanimaleanimale

Rates of Influenza Associated HospitalizationAmong Healthy Persons by Age Group

(Western countries)

0

100

200

300

400

500

600

0-11m 1-2y 3-4y 5-14y 15-44y 45-64y 65+y

Age Group

Rat

e 10

0,00

0 po

pula

tion

Rates of Influenza Associated Deaths byAge Group

0

20

40

60

80

100

120

1-49 50-64 65+

Age Group

Dea

th R

ate

100,

000

popu

latio

n

(MMWR, 2004)

Block NeuraminidaseZanamivir (Relenza)Oseltamivir (Tamiflu)

Antiviral Drugs

Licensed Inactivated InfluenzaVaccines

Some split and subunitvaccines were initiallyadjuvanted with alum

Priority Groups For

Influenza Vaccination

• Children 6-23 months of age

• Adults 65 years and older

• Persons aged 2-64 years of age with

underlying chronic medical conditions

• Women who will be pregnant during

influenza season

MMWR 2005

Ricerca di antigenivirali

Isolamento su lineesensibili

Ricerca etipizzazione digenomi virali

Titolazione dianticorpiantivirali

Test diagnostici per virus dell’influenza

Nucleoproteina,Proteina della

matrice

Nucleoproteina,Proteina della

matrice