Hace 25 años que Dr. Barre-Sinoussi y colaboradores publican un artículo respecto al descubrimiento de un retrovirus humano, el cual posteriormente fue denominado VIH y establecido como agente causal del SIDA. Esta investigación generó gran optimismo puesto que correspondería al paso inicial en el desarrollo de medidas terapéuticas que pondrían fin a esta epidemia letal, era tal la seguridad que el 23 de abril de 1984 la secretaria de salud de USA Margaret Heckler proclamó en una conferencia que la vacuna para prevenir el VIH podría estar a disposición en un par de años más.
Veinticinco años más tarde, la infección por VIH continúa siendo un problema de salud pública a nivel mundial y a pesar de la enorme cantidad de dinero invertida en investigación y de los grandes avances en las características del virus, la fisiopatología y el desarrollo de antirretrovirales este virus ha causado cerca de 25 millones de muertes en el mundo.
La pandemia del VIH sigue constituyendo uno de los objetivos más importantes en enfermedades infecciosas a nivel de salud pública, desde su primera descripción en 1981 es responsable de la muerte de 25 millones de personas y su prevalencia acumulada en estos años alcanza los 60 millones de personas a nivel mundial. Hasta fines del año 2007 la OMS estimó que existen 33,2 millones de personas viviendo con VIH, 2.5 millones de personas fueron infectadas el año 2007 y que 2.1 millones de personas murieron por SIDA ese mismo año.
Algunas noticias alentadoras respecto a esta pandemia son que la prevalencia global se ha mantenido estable desde el año 2001, registrándose tendencias descendentes en varios países. En todo el mundo es posible apreciar a una disminución en la mortalidad por SIDA, en relación al surgimiento de un amplio acceso a la terapia antirretroviral, sin embargo el SIDA continúa siendo una importante causa de muerte en todo el mundo, principalmente en África Subsahariana.
La evaluación de tendencias mundiales sugiere que la pandemia ha formado dos patrones generales:
- Epidemias generalizadas, como en África Subsahariana
- Epidemias que se concentran en grupos de riesgo como hombres que tienen relaciones sexuales con hombres, usuarios de drogas endovenosas, trabajadores sexuales y sus parejas.
La epidemia de VIH en Chile afecta a personas principalmente entre los 20 y 39 años, predominantemente del sexo masculino. El primer caso de SIDA en Chile se notificó en 1984, entre 1984 y el 2006 se han notificado 17235 casos, de estos el 54% están notificados como VIH y 46% como SIDA. Las figuras 2 y 3 evidencian la tendencia de notificación del VIH y SIDA en los últimos años, en líneas generales es posible observar una disminución en la incidencia de VIH y SIDA en el sexo masculino, por el contrario en el sexo femenino la tasa de notificación de VIH se ha mantenido estable, en caso de SIDA la curva es ascendente.
Hasta el 2005, se registraron 5.288 personas fallecidas a causa del SIDA. Los últimos datos disponibles indican que la tasa de mortalidad por SIDA en el año 2005 fue 2,4 por cien mil habitantes.
Vías de transmisión
El VIH puede ser transmitido a través de contacto sexual, exposición a sangre y hemoderivados (principal mecanismo en usuarios de droga endovenosa, pero también por transfusiones sanguíneas, trasplantes, trasmisión intrahospitalaria) y a través de transmisión vertical de madre a hijo durante embarazo o in útero, intraparto o lactancia.
La transmisión sexual es el principal mecanismo de contagio a nivel mundial, la distribución de casos atribuidos a transmisión homosexual y heterosexual varía marcadamente. En general, en países en vías de desarrollo el 85% de los casos de infección se produce por contacto heterosexual. En Chile la principal vía de transmisión es la sexual, siendo la vía homosexual la más declarada.
La probabilidad de adquirir la infección por un simple contacto se relaciona con varios factores entre ellos el tipo de exposición, la concentración viral, virulencia y susceptibilidad individual.
Los factores que aumentan la probabilidad de transmisión sexual de una persona infectada a una susceptible son:
- Infección VIH primaria aguda
- Enfermedad VIH avanzada
- ETS
- Contacto sexual anal
- Menstruación
Conocer los mecanismos de transmisión constituye a la base de las medidas de prevención.
CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS DEL VIH
Comprender las características biológicas del VIH y los eventos que componen su ciclo de replicación son un requisito fundamental para comprender la patogenia y el desarrollo de medidas terapéuticas.
El VIH es un virus que pertenece a la familia de los retroviridae, cuya principal característica es la de ser virus ARN con envoltura. Su ARN tiene un tamaño de 8000 a 12000 pares de bases, es lineal, no segmentado, de una hebra y polaridad positiva. Cada partícula viral contiene 2 copias de genoma. Todos los retrovirus comparten una estructura genómica básica caracterizada por la presencia de 3 genes principales: env que codifica para las proteínas de la envoltura, gen pol que codifica para enzimas (transcriptasa reversa e integrasa) y gag que contiene información para la síntesis de proteínas que conforman la cápside, matriz y nucleoproteínas.
La envoltura contiene proteínas glicosiladas propias de cada retrovirus.
La característica biológica propia de esta familia de virus radica en su ciclo de replicación que incluye la transcripción reversa de su ARN generando como producto ADN lineal de doble hebra, denominado provirus que puede ser integrado en el genoma de la especie que infecta y adquirir la capacidad de transcribirse y replicarse usando las enzimas celulares. El provirus puede permanecer latente o iniciar un proceso de replicación que culmina en la generación de partículas virales.
Los retrovirus se clasifican en oncornavirus, que son aquellos que se asocian a tumores y los lentivirus que son aquellos que causan enfermedad por destrucción celular.
El VIH fue descubierto en 1983 y clasificado como un lentivirus, se reconocen 2 tipos principales, VIH 1 y VIH 2, sobre la base de variación de su genoma que supera un 50% en la secuencia de nucleótidos del gen env.
En el VIH 1 se reconocen 3 grupos, el grupo M (principal), N y grupo O. Tanto el VIH 1 como 2 se clasifican en subtipos, que se denominan con letras. En caso de VIH 1 se conocen 10 subtipos A, B, C, D, E, F, G ,H, I, J y K. En el grupo M, el promedio de variabilidad entre los distintos subtipos es de 15% en el gen gag y 25% en el gen env. Cada subtipo tiene una distribución geográfica en que es predominante (en America, Europa y Australia es más frecuente el subtipo B) y existen ciertas diferencias patogénicas relacionadas con la transmisibilidad y rapidez a evolución a SIDA. Es posible encontrar subsubtipos que filogenéticamente están más relacionados, además es posible encontrar virus recombinantes.
Esta diversidad genética del VIH se debe principalmente a los “errores” cometidos por la transcriptasa reversa , por la alta replicación del virus, la presión selectiva ejercida por el sistema inmune y la alta tasa de recombinación del genoma viral.
Estructura
El VIH está compuesto por un core que contiene nucleoproteínas, rodeado de una envoltura compuesta por una bicapa lipídica en la que se insertan las proteínas glicosiladas de superficie (gp 120) y transmembrana (gp 41).
El core contiene 2 copias del genoma ARN, las proteínas estructurales codificadas por el gengag que constituyen la matriz (p17, p24 y p15) y la cápside viral, las proteínas funcionales codificadas por el gen pol (transcriptasa reversa, integrasa y proteasa). También es posible encontrar algunas proteínas accesorias funcionales.
El genoma viral está constituido por 2 copias de ARN que miden aproximadamente 10 kb, consta de 9 genes de los cuales 3 codifican proteínas estructurales (gag, pol, env), 2 proteínas reguladoras (tat, rev) y 4 proteínas accesorias (nef, vif, vpu y vpr), la mayoría relacionados con la regulación de diversas etapas de la replicación viral. Al igual que otros retrovirus, posee en cada extremo long terminal repeat (LTR) que sirven como región promotor.
La envoltura está compuesta por una bicapa lipídica y proteínas glicosiladas. Las proteínas se originan a partir de un precursor denominado gp 160, que es sintetizado en retículo endoplásmico celular y luego glicosilado en el complejo de Golgi de la célula infectada. Por acción de la proteasa la gp 160 se cliva en 2 proteínas generando gp120 y gp 41. Al ensamblarse el virus, la gp 120 queda en la superficie y la gp 41 como una proteína transmembrana. (
La gp 120 cumple diversas funciones en el ciclo de infección, es capaz de interactuar con un receptor denominado DC-SIGN presente en células dendríticas mieloides y de esta forma permitir la diseminación del virus desde la puerta de entrada a órganos linfáticos sistémicos. También la gp 120 es responsable de la unión del virus al receptor CD4 y co-receptores presente en linfocitos y macrófagos, permitiendo una serie de interacciones posteriores que llevarán a la infección de éstas células.
La gp 120 se encuentra en membrana formando homotrímeros y está compuesta por 5 loops de secuencia aminoacídica altamente variable (asa V1-V5). Una de estar regiones (V3) es la responsable de la interacción del virus con los correceptores celulares CCR5 o CXCR4, esta interacción determinará el tropismo del virus, monocitotropo o linfocitotropo, respectivamente.
La gp 41 es responsable de la fusión del virus a la membrana celular, proceso que permite la penetración de la nucleocápside viral al citoplasma celular.
Ciclo de replicación
1.- Adsorción, fusión y penetración
La primera fase del virus comienza con la entrada del virus al organismo y que éste encuentre células con el receptor específico.
La gp 120 del VIH se adhiere entre el aminoácido 404 y 447 al dominio V1 del receptor CD 4, esto causa un cambio conformacional de la proteína permitiendo la unión del asa V3 de la gp 120 al co-receptor CCR5 o CXCR4 de la misma célula. La unión del virus a CD4 y co-receptor induce un cambio que expone a gp41 permitiendo la fusión.
Una vez producida la adsorción y fusión, el virus entra al citoplasma e inicia la síntesis de ADN de doble hebra usando el ARN de hebra simple como molde, mediante la acción de la transcriptasa reversa.
2.- Transcripción reversa
El complejo ARN viral forma un complejo con la transcriptasa reversa, integrasa y proteínas accesorias para ser transferidos al núcleo de la célula infectada.
Parte del proceso de transcripción reversa ocurre en el citoplasma y continúa en el núcleo. El principal producto es ADN viral de doble hebra flanqueado en ambos extremos por LTR que actúan luego de su integración como receptores e iniciadores del proceso de transcripción viral.
En este proceso de transcripción reversa la enzima comete frecuentes errores; se estima que incorpora hasta 10 bases incorrectas en cada ciclo lo que puede resultar en sustitución de aminoácidos, deleciones y cambio del marco de lectura del genoma. Además en este proceso puede ocurrir recombinación de genes presentes en las dos copias de ARN que contiene el virus. Ambos mecanismos son la base de la variabilidad del VIH.
3.- Integración
La entrada del complejo de integración puede ocurrir con la membrana nuclear intacta (células en reposo) o en células en activa mitosis que presentan una disrupción de su membrana. La enzima viral integrasa dirige la integración del ADN viral en cromosomas del huésped para formar un provirus. Una vez integrado, el provirus puede establecer una infección latente o una infección productiva.
4.- Transcripción y expresión del genoma viral
Existen numerosos elementos celulares y propios del virus que actúan activando la transcripción del genoma viral, mediante interacción con sus LTR. La transcripción del genoma requiere de la maquinaria transcripcional de la célula y de las proteínas virales regulatorias. Se produce ARN con el genoma completo que sirve de material genético para las partículas virales y fragmentos de ARN que traducen a las diversas proteínas virales.
El proceso de transcripción se regula a nivel transcripcional y post-transcripcional. Los genes expresados en fase precoz son tat, rev, nef (reguladores), los genes expresados en forma más tardía son gag, pol, env, vpr, vpu y vif.
5.- Ensamblaje y liberación del virus
El ensamblaje está comandado por la proteína p17 que tiene un segmento que se une a la cara interna de la membrana celular. A este complejo se agregan 2 copias de ARN del pool citoplasmático existente, proteínas regulatorias, estructurales y accesorias. Las proteínas de la envoltura deben insertarse en la membrana para completar el proceso.
Finalmente la partícula sale por yemación , pero es inmadura y no infectante. Durante la yemación las proteínas estructurales son procesadas por la proteasa viral y adquieren su estructura final, generando un virus maduro e infectante.
No todas las células que expresan el receptor CD4 son susceptibles al VIH y algunas células CD4 negativas pueden ser infectadas. Esto se debe a que existen otros receptores para el VIH como el galactosilceramida (Gal-C), particularmente a nivel cerebral e intestinal.
HISTORIA NATURAL DE LA INFECCIÓN
Uno de los puntos claves en la fabricación de una vacuna contra el VIH es comprender como se comporta el virus en el cuerpo y que tipo de respuesta inmune estimula buscando puntos de su ciclo vital que lo hagan susceptible a la erradicación.
De todas las formas de transmisión la vía sexual es la más frecuente, la figura 10 muestra un esquema de la historia natural del virus transmitido por esta vía.
A pesar de altos títulos de virus infectante las células infectadas no se detectan hasta 1 a 3 días en la mucosa. La primera célula infectada corresponde a linfocitos T CD4 de memoria en reposo que expresan el correceptor CCR5, la unión de la gp120 del VIH al receptor CD4 de los linfocitos induce un cambio conformacional en la envoltura del VIH exponiendo el sito de unión al correceptor CCR5/CXCR4 y posteriormente la fusión de membranas y el ingreso a la célula. Durante los siguientes 3 días el número de células infectadas a nivel local aumenta.
A los 7 días de ocurrido el contagio del virus este puede ser detectado en los ganglios linfáticos locales, esto ocurre porque el virus puede infectar células dendríticas plasmocitoides (DCp) ya que posee en su superficie el receptor CD4. Una vez internalizado el virus en la DC esta expresa el correceptor CCR7 y migra al linfonodo. Otra forma que presenta el virus para llegar al linfonodo es a través de su unión al receptor DC-SIGN expresado por las células dendríticas mieloides (DCm) sin infectar a estas células.
Una vez en el linfonodo la DC infectada activa e infecta a los linfocitos CD4, aumentando de esta forma la replicación del virus.
El día 7 el virus se vuelve hematógeno, se disemina y migra a distintos lugares particularmente a GALT donde se encuentra una gran reserva de linfocitos CD4 CCR5 de memoria . En este lugar el virus experimenta una expansión exponencial donde sobre el 20% de los CD4 intestinales son infectados y aproximadamente el 80% destruidos por mecanismo FAS-FASL.
La viremia plasmática alcanza su peak aproximadamente el día 21 (por lo general sobre 107 copias por ml de plasma), luego el nivel comienza a disminuir 10 a 100 veces hasta alcanzar un punto de equilibrio (latencia clínica) entre 2 a 6 meses después de la infección, esta disminución se debe al desarrollo de una respuesta inmunológica, básicamente celular CD8 y CD4 que logran un control parcial de la infección.
Después de esta fase aguda los niveles de viremia persisten por meses próximos a este punto de equilibrio.
Los niveles de CD4 que habían disminuido en la etapa aguda comienzan a recuperarse a medida que la viremia alcanza su punto de equilibrio pero luego comienzan a disminuir lenta y progresivamente, cuando los niveles de CD4 se encuentran entre 200-400 células los niveles virales comienzan a ascender y el paciente infectado sin tratamiento evoluciona a la etapa SIDA.
Dra. María de loa Ángeles Contreras.
Inmunóloga Clínica.
