Els Virus: Robots biològics en la frontera de la vida

Presentación del tema: "Els Virus: Robots biològics en la frontera de la vida"— Transcripción de la presentación:

1 Els Virus: Robots biològics en la frontera de la vida
III. PATOGÈNIA VIRAL I SISTEMÀTICA 6. Sistemàtica (2): Virus RNA (III) Retroviridae

2 Característiques generals
Virus RNA: Retroviridae Característiques generals Quatre gèneres: Cisternavirus, Espumavirus, Lentivirus i Oncovirus. Genoma ssRNA+ diploide. Les dos molècules es troben unides per l’extrem 5’. Presència de retrotranscriptasa al virió Icosaèdrics amb envolta (80–100 nm). Alguns representants tenen a més una càpside helicoidal voltant el RNA i un nucli proteic en forma de falca o barril (HIV) El virió conté també tRNA que serveixen per encebar la RT Molt susceptibles a mutació (quasiespècies) Quatre grups de gens gag: estructurals de la càpside env: envolta pol: replicació onc: tumorals (Oncovirus)

3 Retroviridae Virus RNA: Retroviridae Oncovirus (HTLV-1 i HTLV-2)
Lentivirus (HIV)

4 Gènere Lentivirus: l’HIV
Virus RNA: HIV i SIDA Gènere Lentivirus: l’HIV Descobert al 1983 pels equips de L. Montaigner i R. Gallo Mida: 80–100 nm en diàmetre Càpside helicoidal (gp7) + nucli cònic (gp24 i gp25) Proteïnes matriu (gp17 i gp18) Envolta amb espines molt aparents formades per dos proteïnes: gp120 i gp41 (precursor gp160) Altres proteïnes associades al virió proteasa (gp10) dues RT (gp66 i gp51) integrasa (gp34)

5 Virus RNA: HIV i SIDA

6 Virus RNA: HIV i SIDA

7 Virus RNA: HIV i SIDA Genoma

8 Virus RNA: HIV i SIDA Genoma reg. expressió viral
glucoprot. de membrana afecta la infectivitat proteïnes nucli i matriu activador transcripció repetició terminal repetició terminal RT, proteasa i integrasa factor de regulació negativa regula CD4 i augmenta la producció de virions in vitro proteïna viral R: transport DNA al nucli; augmenta la producció de virions, controla la replicació cel·lular

9 Virus RNA: HIV i SIDA Cicle Viral: Adsorció
Fig.1: Adsorció del HIV a un limfòcit CD4. La proteïna gp120 s’uneix a la CD4 i al receptor de citoquines. Això facilita un canvi conformacional que exposa el pèptid de fusió (gp41) provocant la fusió de membranes. Fig. 2: L’afinitat del HIV per diferents tipus de cèl·lules varia a mida que progressa la infecció. En les primeres fases el virus és de Tropisme-M. La proteïna gp120 reconeix les proteïnes CD4 i els receptors de citoquines CCR5 dels macròfags.

10 Virus RNA: HIV i SIDA Cicle Viral: Adsorció
Fig. 3: Tropisme dual. A mida que progressa la infecció les proteïnes gp120 del virus poden reconèixer tant les CD4+CCR5 dels macròfags com les CD4+CXCR4 dels limfòcits T. Fig. 4: Tropisme-T. En les fases finals, la majoria de virus són de tropisme-T, és a dir, reconeixen específicament a les CD4+CXCR4 dels limfòcits.

11 Virus RNA: HIV i SIDA Cicle Viral RT

12 Virus RNA: HIV i SIDA Cicle Viral

13 Virus RNA: HIV i SIDA Patogènia
Eliminació progressiva de la població de limfòcits T amb CD4 (limfòcits T helpers). També infecta altres cèl·lules sempre i quan presentin en la membrana la proteïna CD4 (macròfags, monòcits, cèl·lules dendrítiques, limfòcits B, cèl·lules de l’astroglia). Tot i que els macròfags i els monòcits són bastant resistents a la mort si que tenen un paper molt actiu en la dispersió del virus a òrgans com els pulmons i el cervell. La disminució en el nombre de limfòcits causa una immunodeficiència que s’agreuja fins a resultar irreversible en les darreres fases de la malaltia. En aquesta fase la mort esdevé no per l’acció directe del HIV sinó per la infecció de patògens oportunistes (bacterians, vírics, protozous, fongs). Molta variabilitat entre individus pel que fa el progrés de la malaltia. Mutants homo- o heterozigòtics pel gen de CCR5! Transmissió per via horitzontal (semen, sang i plasma) o vertical (de mares a fills durant el part o en l’alletament).

14 Fase aguda: disminució nivells CD4 en un 20–40%.
Virus RNA: HIV i SIDA Infecció i progrés de la malaltia Infecció per les mucoses genitals o a través del torrent sanguini  infecció macròfags residents o limfòcits i multiplicació massiva  disseminació pel torrent sanguini i infecció òrgans diana (nòduls limfàtics, melsa, glàndules adenoides). Fase aguda: disminució nivells CD4 en un 20–40%. Després d’uns 15 dies símptomes similars a la grip (70% infectats). Resposta immunitària primària i control. Es recupera el 80–90% de la quantitat de LT originals. Ara bé, invariablement alguns virions escapen a l’atac immunitari (alta mutabilitat) i es mantenen actius o latents en els teixits infectats i en els limfòcits.

15 Progrés de la malaltia (2)
Virus RNA: HIV i SIDA Progrés de la malaltia (2) Durant la fase de latència el virus rarament esdevé completament latent sinó que es replica en els nòduls limfàtics i òrgans relacionats. Llocs potencials on el HIV pot romandre amagat durant la fase de latència Acumulació de virus en els fol·licles limfàtics (xarxa de cèl·lules dendrítiques fol·liculars amb tots els espais lliures plens de limfòcits B). Aquests són centres germinals que actuen de filtre davant els patògens invasors. Com que aquests centres són llocs de generació i acumulació de limfòcits T i B, la infecció d’ambdós tipus de limfòcits s’amplifica. La migració dels limfòcits a través de la limfa possibilita la dispersió del HIV i la infecció de nous limfòcits.

16 Progrés de la malaltia (3)
Virus RNA: HIV i SIDA Progrés de la malaltia (3) Tot i que la càrrega viral en sang disminueixi, els centres germinals són un reservori actiu de HIV i de limfòcits infectats. La infecció dels limfòcits causa una secreció anòmala i disminuïda de senyals moleculars (IL-6, TNF-a, etc.). Això causa un deteriorament progressiu de la resposta immune a tots els nivells. A més, molts limfòcits infectats porten a terme apoptosi, fet que causa una disminució encara més dràstica del nº d’aquestes cèl·lules. Al final, els centres germinals i els fol·licles limfàtics queden destruïts amb lo qual una gran quantitat de limfòcits infectats entren al torrent sanguini.

17 Progrés de la malaltia (4)
Virus RNA: HIV i SIDA Progrés de la malaltia (4) La destrucció dels fol·licles limfàtics i la hiperactivació del sistema pel que fa senyals químics de regulació possibilita l’entrada massiva d’agents patògens i la manca de resposta immune. Es multipliquen les infeccions oportunistes. CD4 counts (cells/mm3)

18 Virus RNA: HIV i SIDA Progrés de la malaltia

19 Virus RNA: HIV i SIDA Patogènia (i 5)
Un dels principals interrogants és el d’esbrinar el per què de la massiva eliminació de limfòcits T ja que d’aquests se’n sintetitzen constantment (2,6×109 LT/dia vs. 2×109 HIV/dia). Diferents mecanismes: Lisi directa Formació de sincicis (LTinf + LTninf) Apoptosi de les cèl·lules infectades i no infectades Destrucció de cèl·lules no infectades pels LK confonent-les per infectades (exposant proteïnes víriques, fragments de membrana, etc.) Inactivació per senyals vírics Hipersensibilitat a la infecció per HIV Destrucció de les cèl·lules precursores en el moll de l’os

20 Virus RNA: HIV i SIDA Origen i Evolució
La hipòtesi més acceptada és el d’un origen a partir de Zoonosi. Un virus de primats de l’Àfrica (SIV) que es transmet a humans a través de diferents mecanismes consum de carn infecció per la sang durant l’esquarterament secrecions (animals de companyia) relacions sexuals (?) Altres hipòtesi...més o menys peregrines Vacunes contra altres virus (Polio, etc.) contaminades amb HIV o SIV (un substrat utilitzat normalment són les cèl·lules de ronyó de mona). Arma bacteriològica escapada accidentalment d’un laboratori L’HIV no és el responsable de la SIDA. Aquest és el resultat de factors aliens al virus (drogues, malnutrició, etc.) Càstig diví contra els homosexuals i drogaaddictes.

21 Virus RNA: HIV i SIDA Origen i Evolució
Els darrers resultats de comparació de seqüències tant dels gens gag, pol i env com de les corresponents proteïnes demostren que els HIV-1 i HIV-2 estan emparentats amb els virus d’immunodeficiència de simis (SIV), tant de ximpanzés, com de mones verdes africanes, mangabeis, mandrils, babuins i macacus. Com a tret distintiu, l’HIV-1 es relaciona més amb els SIV de ximpanzés mentre que el HIV-2 ho fa amb el SIV de mangabeis.

22 Virus RNA: HIV i SIDA Origen i Evolució
Tot i la relació filogenètica existeix molta diversitat entre els diferents virus. A més, una relació de parentesc evolutiu entre els virus no implica la mateixa relació entre els seus hostes. Això implica una transmissió entre espècies, en diferents ocasions i multicreuada. L’elevada mutabilitat del HIV (RNA) complica l’assumpte i, a més, la capacitat de la RT de saltar entre les dues còpies de RNA augmenta la diversitat de recombinants.

23 Virus RNA: HIV i SIDA Subtipus d’HIV–1 Grup Subtipus Distribució M A D
(main) A D Àfrica sub-sahariana B C Sudàfrica i Índia E República Central Africana, Tailàndia i sud-est asiàtic F Brasil i Romania G H Rússia i Àfrica Central I Xipre J O (Outlier) Camerun N (Non-M, Non-O) Grup Subtipus Distribució – transmissió via parenteral i homosexual Amèrica, Japó, Austràlia, Carib i Europa transmissió heterosexual

24 Virus RNA: HIV i SIDA

25 Conferència Internacional sobre la SIDA
Virus RNA: Retroviridae Epidemiologia, Control i Tractament Conferència Internacional sobre la SIDA 1993 (Berlín) “GLOOM and DOOM” (Desolació i mort) 1996 (Vancouver) “ELATION” (Eufòria) 2000 (Durban) “WAKING UP TO THE GLOBAL CRISIS” (Despertant a la crisi global) 2002 (BCN) “THE LIMITS OF SUCCESS” (Els límits de l’èxit)

26 Virus RNA: HIV i SIDA Epidemiologia
Transmissió, bàsicament per tres vies: Contacte sexual (80%) més perillós pel receptor més perillós per contacte anal (1% per episodi) que vaginal (0.1%) més perillós si existeixen lesions o malalties venèries més risc quan més promiscuïtat Sang (i plasma) (3–5%) baixa incidència des de que es fan “screenings” dels bancs de sang eficiència del contagi molt alta (>90%) transfusions (90-95%), drogues (5-10%) o accidents laborals del personal sanitari (0.5-1%) Transmissió perinatal (10–15%) El risc d’infecció de mare a fill és del 12-40% la infecció pot ser transplacentària, durant el part (sang i fluids) o durant l’alletament

27 Virus RNA: HIV i SIDA Control Educació sexual i control
reduir el número de parelles sexuals sexe segur reduir la incidència de malalties venèries Educació i control dels drogaaddictes No compartir xeringues Monitorització i control dels bancs de sang Ara es fa a tot arreu. També en bancs de semen, d’òrgans, plasma, Factor VIII

28 Virus RNA: HIV i SIDA Grups de Risc
Homes homo- i bisexuals molt actius sexualment Pacients amb malalties venèries Viatgers de vacances a països amb alta incidència de SIDA Drogaaddictes Presoners Pacients que han rebut transfusions abans de 1985 Personal sanitari exposat accidentalment a material contaminat Qualsevol persona amb símptomes que es puguin associar a la SIDA

29 Virus RNA: HIV i SIDA Tractament
Des de 1996 s’apliquen els còctels d’antivirals (HAART, de l’anglès Highly Active Anti-Retroviral Therapy). Combinació d’inhibidors de la RT (anàlegs de base i no anàlegs) i d’inhibidors de la proteasa. Degut a la continua generació de resistències (alta mutabilitat del virus RNA) aquests còctels s’han d’anar canviant periòdicament. S’estan estudiant nous antivirals, tant variants dels coneguts com dirigits contra altres dianes virals (inhibidors de fusió)

30 Virus RNA: HIV i SIDA

31 Virus RNA: HIV i SIDA inhibidors de fusió: afecten la gp41
el T20 és un pèptid sintètic de 36 aa molt cara: €/dia (dues dosi de 90 mg) €/any ( ptas/any) A més molt complicada de sintetitzar i purificar. Per obtenir 180 mg (l’equivalent a les dues dosi diàries) es necessiten 3 Kg de producte brut i 100 reaccions químiques! Només s’utilitza en casos molt greus - CD4 <200 - càrregues virals > /mm3 - resistències a altres fàrmacs El T-1249 és una versió millorada per evitar resistències Està en Fase III...esperança? assaigs de toxicitat en humans sans efecte fàrmac a un nº reduït de pacients efecte fàrmac a dosi final a un gran nº de pacients

32 Virus RNA: HIV i SIDA Tractament
Fins fa poc, es tendia a aplicar ràpidament i agressiva el tractament amb antivirals (“HIT EARLY, HIT HARD”). Actualment, es tendeix més a esperar fins que el progrés de la malaltia mostri clarament la fallada del SI. 1998 HAART quan CD4  500 o càrrega viral > 2001 HAART quan CD4  350 o càrrega viral > 2003 HAART quan CD4  200

33 Virus RNA: HIV i SIDA Tractament Per què aquest canvi de perspectiva?
Incompatibilitats entre els diferents fàrmacs Administració complicada Multitud d’efectes secundaris i toxicitat Pill-fatigue Fins i tot s’estan estudiant interrupcions programades del tractament. Això comporta beneficis pel pacient i també econòmics. Alguns autors denuncien que és una tonteria i que la única cosa que es fa es facilitar l’aparició de resistències!

34 Virus RNA: HIV i SIDA

35 Virus RNA: HIV i SIDA Tractament % dies de tractament amb HAART
% morts/any % dies de tractament amb HAART HAART MORTS 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Any 100 75 50 25 10 20 30 40

36 Virus RNA: HIV i SIDA Tractament

37 Virus RNA: HIV i SIDA Vacunes
És la solució més desitjada però difícil d’aconseguir. Problemàtica Moltes variants antigèniques Infecció per virions lliures i per cèl·lules infectades El virus només es multiplica en cèl·lules del SI Induir resposta humoral i resposta cel·lular Evitar les dosis de record Els resultats aconseguits fins ara s’han obtingut amb animals de laboratori, genèticament homogenis, sense creuaments i endogàmics mentre que els humans són molt diversos genèticament i extremadament heterogenis.

38 Algunes diferències entre ètnies.
Virus RNA: HIV i SIDA Vacunes Primeres aproximacions: contra les proteïnes de l’envolta, sobretot la gp120 purificades del virió clonació i expressió en bacteris, llevats AIDSVAX (VaxGen Inc.) En fase III (5009 voluntaris sans però de risc) Basada en la gp120 Octubre 2001: Moltes expectatives Febrer 2003: Fracàs absolut! Les diferències d’infecció entre els tractats amb la vacuna i els tractats amb placebo no van ser significatives (5,7% respecte 5,8%). Algunes diferències entre ètnies.

39 Virus RNA: HIV i SIDA Vacunes
Actualment s’està canviant l’enfocament: les noves estratègies busquen una resposta cel·lular molt activa (que eviti la dispersió dels virus a l’organisme) més que no pas una resposta humoral que eviti la infecció pròpiament dita. Es troben en Fase I Es basen en: Vectors atenuats i modificats amb gens del HIV. (Vaccinia i Adenovirus) DNA despullat (gens del HIV inserits en vectors de clonatge com ara els plasmidis). Inclouen adjuvants per potenciar la resposta immune. Ambdós donen respostes humorals molt potents. ha molta esperança. Ara bé... Estarem creant portadors assimptomàtics que dispersin el HIV alegrement a individus no vacunats?

40 Estat actual de l’epidèmia (Desembre 2003)
Virus RNA: HIV i SIDA Estat actual de l’epidèmia (Desembre 2003) Font: ONUSIDA (

41 Progressió de l’epidèmia (Desembre 1999–2003)
Virus RNA: HIV i SIDA Progressió de l’epidèmia (Desembre 1999–2003) 1999 2003 Infectats (Total) 34,3 milions 40,0 milions Adults 33,0 milions 37,0 milions Menors 15 anys 1,3 milions 2,5 milions Noves infeccions (Total) 5,4 milions 5,0 milions Adults 4,7 milions 4,2 milions Menors 15 anys Defuncions (Total) 2,8 milions 3,0 milions Adults 2,3 milions 2,2 milions Menors 15 anys Font: ONUSIDA (

42 Virus RNA: HIV i SIDA Nº estimat d’adults i nens amb VIH/SIDA (1999–2003) 1999 2003 Font: ONUSIDA (

43 Virus RNA: HIV i SIDA Nº estimat d’adults i nens amb VIH/SIDA (1999–2003) 1999 2003 Font: ONUSIDA (

44 Virus RNA: HIV i SIDA Noves infeccions en adults i nens durant l’any 2003 TOTAL = 4,2–5,8 milions Font: ONUSIDA (

45 Defuncions per VIH/SIDA en adults i nens durant 2003
Virus RNA: HIV i SIDA Defuncions per VIH/SIDA en adults i nens durant 2003 TOTAL = 2,5–3,5 milions Font: ONUSIDA (

46 Virus RNA: HIV i SIDA

47 algunes reflexions finals...
Virus RNA: HIV i SIDA algunes reflexions finals... SIDA al Àfrica = SIDA al primer món? Es continua practicant sexe segur? Ha baixat la sensació de risc? Quin és el paper del lobby farmacèutic? Quin és el paper dels mitjans de comunicació? Quina és la impressió actual sobre l’epidèmia? Quin és el vertader paper del HIV en la síndrome?

48 “Multifactorial is multiignorance”
Virus RNA: HIV i SIDA “En el SIDA, además del HIV influyen otros factores sinérgicos. Es una enfermedad multifactorial” Luc Montaigner “Multifactorial is multiignorance” Robert Gallo