WIRUSY – sem I

„Wirus HIV – ludzki wirus upośledzający odporność. Chemioterapia i lekooporność”

1. Drogi zakażenia:- iniekcje dożylne (chorzy na hemofilię zakażani zainfekowanym VIII czynnikiem krzepnięcia, transfuzje zainfekowanymi preparatami krwiopochodnymi, narkomani)- transmisja seksualna ( stosunki homo- i heteroseksualne, zakażenie następuje przez śluzówki odbytu, pochwy i jamy ustnej)- transmisja wertykalna ( zewnątrzmaciczna, w czasie porodu, poporodowa – przez śluzówki jamy ustnej, podczas karmienia piersią), częstość wertykalnej infekcji HIV po zastosowaniu AZT przed i w czasie porodu została zredukowana z ok.25% do 1-5%.

Nie stwierdzono istotnych różnic w przebiegu choroby i rokowaniach klinicznych między osobami zakażonymi przez śluzówki i krew.

2. Budowa wirusa HIV:- winiony sferyczne- wielkość cząstki wirusowej ok. 120 nm- obecność osłonki lipidowej- symetria kapsydu ikosaedralna- dwuwarstwa lipidowa z glikoproteinami otoczki (gp 120 i gp 41), białka wirusowe (cząsteczka MHC białka żywiciela, które go maskują i może unikać odpowiedzi immunologicznej)- białka macierzy (p17)- białka kapsydu (p24)- materiał genetyczny (ssRNA(+) pojedyncza nić RNA o dodatniej polarności)Dodatnia polarność RNA – RNA może być bezpośrednio użyte do syntezy białek po wniknięciu do komórki- proteaz, odwrotna transkryptaza, integraza- białka nukleokapsydu (pełnią funkcje kontrolne)

3. Struktura genomu HIV (retrowirus)LTR GAG POL ENV LTR

Koduje wszystkie białka koduje proteazę, koduje gp120 Strukturalne (p27 białko odwracalną i gp41macierzy, p24 białko kapsydu, transkryptazę, p7, p6, p2, p1białka integrazęnukleokpsydu)

geny wspólne dla wszystkich retrowirusów

4. Przebieg zakażenia:a) Kliniczne objawy dzielimy na:

Zespół ostrego pierwotnego zakażenia (faza ostra) – objawy jak przy grypie lub mononukleozie (6-10 tydzień od zakażenia)

Faza asymptomatyczna Faza symptomatyczna (AIDS) – spadek liczby limfocytów TCD4+ poniżej

200/mikrolitr oraz pojawienie się:- zakażeń oportunistycznych /Pneumocystis Marini, Mycobacterial tuberculosis, Esophaegal candiditis, Toksoplazmoza, Retinoza CMV, HSV/- nowotworów /mięsak Kapossiego (HHV-8), różne typy białaczek B związanych z EBV, inwazyjny rak szyjki macicy (HPV)/- encefalopatii zależnej od HIV, HIV-zależnego zespołu utraty masy ciała

5. Patogeneza zakażenia:a) Cechą charakterystyczna zakażenia HIV-1 jest postępujące zmniejszenie ilości

limfocytów TCD4+, prowadzące do całkowitej utraty aktywności układu immunologicznego

b) Limfocyty pomocnicze Th (TCD4+): rozpoznają antygeny związane przez MHC klasy IIwspomagają odpowiedź immunologiczną typu komórkowego (Th1) i humoralnego (Th2) przez bezpośredni kontakt i przez wydzielenie limfo kinułatwiają aktywację, proliferację i różnicowanie prekursorów limfocytów w cytotox Limfocyty Bpobudzają makrofagi

6. Komórki zakażane:- limfocyty TCD4+- makrofagi- komórki dendrytyczne

7. Szczepy HIV:a) Szczepy M-tropowe (R5)

- receptor: CD4- ko receptor i receptor dla β-chemokin (CCR5)- komórki zakażane in vitro: makrofagi, komórki dendrytyczne, limfocyty T- dominują w początkowej ostrej fazie zakażenia- replikacja wolniejsza- nie indukują tworzenia syncytiów

b) Szczepy T-tropowe (X4)- receptor: CD4- ko receptor i receptor dla α-chemokin (CXCR4)- komórki zakażane in vitro: limfocyty T, linie komórek T- dominują w późnej fazie - szybka replikacja- indukują tworzenie syncytiów

8. Cykl replikacyjny:a) Infekcja komórek gospodarza:

- HIV gp120 wiąże się z CD4 i ko receptorem- HIV gp41 uczestniczy w fuzji otoczki wirusa z błoną komórkową- nukleokapsyd zawiera wirusowy gen i enzymy wnikają do komórki- uwolnienie genomu HIV do cytoplazmy- wirusowa odwrotna transkryptaza katalizuje odwrotną transkrypcję ssRNA tworząc hybrydę RNA – DNA- RNA jest częściowo degradowany przez rybonukleazę H, a następnie syntetyzowana jest druga nić DNA tworząc dsDNA- po transporcie wirusowego dsDNA do jądra komórkowego wirusowa integraza wbudowuje go w chromosom gospodarza stadium pro wirusa

b) Aktywacja pro wirusa:- czynniki transkrypcyjne inicjują transkrypcję pro wirusowego DNA do genomowego ssRNA, który w procesie dojrzewania przekształcany jest w wiele kopii wirusowego mRNA- wirusowy mRNA przechodzi do cytoplazmy- przy udziale rybosomów komórkowych syntetyzowane są prekursory białek wirusa (poliproteiny); proteaza komórkowa przekształca wirusowe poliproteiny w białka dojrzałe- białka wirusowe i wirusowy RNA przechodzą proces składania w pobliżu błony komórkowej, w błonę wbudowywane są gp41 i gp120

- błona pączkuje tworząc otoczkę wirusa; uwolnione cząstki wirusa przechodzą proces dojrzewania, włączone uprzednio prekursory białek są cięte przez proteazę wirusową

Jeden cykl replikacyjny wirusa wynosi ok. 1,5 dnia.

9. Leczenie zakażenia HIV – chemioterapiaKlasy leków antyretrowirusowych:

NRTIs i NtRTIs – nukleozydowe (NRTIs) i nukleotydowe (NtRTIs) inhibitory odwrotnej transkryptazy

NNRTIs – nienukleozydowe inhibitory odwrotnej transkryptazy PIs – inhibitory proteazy Inhibitory integrafy Inhibitory fuzji (przez białko gp 41) Antagoniści CCR5

a) NRTIsNukleozyd = cukier + zasada purynowa lub pirymidynowaNukleotyd – nukleozyd + reszta fosforanowa- postać trójfosforanu jest aktywna i będzie konkurować o miejsce przy odwrotnej transkrypcji- ZYDOWUDYNA : inhibitor wiąże się do DNA w pozycji 3’ N3 uniemożliwiając dalsze wydłużanie łańcucha

b) NRTIs i NtRTIs- są alternatywnymi wobec komórkowych nukleotydów substratami dla odwrotnej transkryptazy (inhibicja kompetycyjna)- wymaga przekształcenia przez kinazy komórkowe do aktywnego tri fosforanu- leki:

ZYDOWUDYNA (AZT), LAMIWUDYNA (3TC), ABAKAWIR (ABC), TENOFOWIR (TNV)

- łatwo wchłaniane z przewodu pokarmowego - skutki uboczne: bóle głowy, zmęczenie, nudności, wymioty, biegunki- efekty niepożądane towarzyszące długotrwałemu przyjmowaniu NRTIs: mielotox, kwasica mleczanowa, polineuropatia, zapalenie trzustki, zaburzenia gospodarki lipidowej- większość działań ubocznych przypisuje się tox NRTIs dla mitochondriów- NRTIs nie wykazują interakcji z lekami metabolizowanymi przez enzymy wątrobowe

c) NNRTIs- inhibitor wiąże się do odwrotnej transkryptazy i znosi jej aktywność- niekompetycyjnie hamują aktywność odwrotnej transkryptazy łącząc się w pobliżu centrum aktywnego, co prowadzi do zmiany konformacji centrum aktywnego i obniżenia zdolności enzymu do wydajnej syntezy DNA- nie wymagają aktywacji- leki:

NEWIRAPINA (NVP), EFAWIRENZ (EFV), DELAWIRDYNA (DLV)- zwykle dobrze tolerowane- efekty tox są różne dla poszczególnych leków:

NVP w rzadkich przypadkach powoduje uszkodzenie wątroby, wysypki notuje się u 15-20% pacjentów, może poprawiać się profil lipidowy zwiększając poziom HDL w surowicyEFV wykazuje umiarkowane działanie na OUN- zawroty głowy, koszmary nocne, bezsenność, halucynacje, zaburzenia nastroju

- metabolizowane przez system cytochromu P450d) PIs

- blokują centrum aktywne proteazy, upośledzają tworzenie dojrzałych białek wirusowych (strukturalnych i enzymatycznych)- wiriony potomne z nieaktywnymi białkami strukturalnymi i enzymatycznymi nie mają zdolności zakażania nowych komórek

- leki:INDYNAWIR (IDV), RITONAVIR (RTV), SAQUNAWIR (SQV)

- głównym efektem ubocznym są zaburzenia gospodarki lipidowej (lipodystrofia, dyslipidemia)- wszystkie PIs są inhibitorami cytochromu P 450 (izoenzymu CYP3A4)- wchodzą w interakcje z wieloma lekami

e) Inhibtory integrafy- hamują transport wirusowego cDNA do jądra komórki i zapobiega wbudowaniu go do chromosomu gospodarza uniemożliwiając formowanie pro wirusa HIV

RALTEGRAVIR (RGV)f) Inhibitory wejścia do komórki:

inhibitory fuzji- oligopeptydy zbudowany z 36 Aa- wiąże się z białkiem gp41 i blokując je uniemożliwia fuzję otoczki wirusa z błony komórkowej gospodarza

ENFUWIRTIDE T 20- efekty uboczne: wzrost liczby infekcji bakteryjnych prawdopodobnie w wyniku wiązania leku do granulocytów, bolesne zmiany skórne w miejscu podania

antagonista CCR5- nie wiąże się z białkami wirusowymi, ale wiąże się z ko receptorem CCR5 i blokuje go, hamuje przyłączanie szczepów M-tropowych do komórek- konieczność oznaczenia tropizmu wirusa

MARAVIROC (MVC)

10. Terapia HAARTA - w leczeniu stosuje się obecnie terapię skojarzoną – HAART – wysoce aktywna terapia p/retrowirusowa, w której łączy się działanie terapeutyczne leków z różnych klas (efekt synergistyczny)- HAART pozwala na max zahamowanie replikacji wirusa i na ograniczenie powstania wariantów lekoopornych- podstawowe schematy terapeutyczne HAART: 3 NRTI, 2 NRTI +NNRTI, 2 NRTI + PI- cel: przedłużać życie pacjenta, utrzymując standard jego życia na najwyższym możliwym poziomie- monitorowanie efektywności terapii i pomiar liczby limfocytów T CD4+ we krwi i oznaczenie wiremii HIV- sukces terapeutyczny:

wirusologiczny – poziom wiremii <50 kopii HIV RNA/mlimmunologiczny – wzrost liczby limfocytów T CD4+, nie zawsze jest sprzężony ze zmniejszeniem wiremiikliniczny – brak rozwoju AIDS przy dobrym komforcie życia

- zapobieganie nowym zakażeniom - im mniejszy poziom wiremii tym mniej zakaźny pacjent

11. Przyczyny niepowodzenia terapii p/retro wirusowej:- nieprzestrzeganie zaleceń terapeutycznych przez pacjenta- nieodpowiednia dawka leku- niedostateczne wchłanianie leku, zbyt szybkie metabolizowanie leku, brak aktywacji leku, interakcje z innymi lekami- niski poziom limfocytów T CD4+ na początku leczenia - rozwój lekoopornych wariantów HIV – 1

12. Lekooporność- obniżenie lub utrata wrażliwości wirusa na hamujące działanie leków p/wirusowych- rozwija się w wyniku pojawienia się mutacji w genomie wirusa (w genach, których białkowe produkty są celem działania leków)

13. Jak rozwijają się mutanty lekooporne?- błędy popełniane przez odwrotną transkryptazę (~3.4x10-5 mutacji/pozycja nt/cykl replikacyjny)- mutacje (substancje i insercje) pojawiają się w genomie HIV spontanicznie (niezależnie od presji stosowanych leków)- wysokie tempo replikacji wirusa u osób nieleczonych (109 – 1010 wirionów potomnych/dzień)

14. Leki p/retrowirusowe wywierają presję selekcyjną na wirusa, gdyż: - nie mają zdolności do całkowitego zahamowania replikacji wirusa- nie wykazują pełnej penetracji w organizmie gospodarza

15. Mutacje lekooporności:a) Oporność na NRTIs

- zmniejszenie wiązania leku przez odwrotną transkryptazę (inhibicja sferyczna)- fosforoliza – reakcja odwrotna do tworzenia wiązań fosfodiestrowych, odwrotna transkryptaza zyskuje zdolność do usuwania wbudowanego w łańcuch DNA inhibitora

b) Oporność na NNRTIs- zmiany w hydrofobowym miejscu RT, z którym wiążą się leki, obniżenie powinowactwa leków do enzymu

c) Oporność na antagonistę CCR5- zmiany w białku gp120 umożliwiają wirusowi połączenie z CCR5 mimo, że z CCR5 jest wiązana cząsteczka leku- zmiana powinowactwa do ko receptorów, szczepy R5 ewoluują w kierunku X4

16. Mutacje lekooporności I0 (w/w)- swoiste wobec inhibitora- występują w genach kodujących białka wirusowe będące celami ataku leków p/retro wirusowych- upośledzają funkcjonowanie wirusa – wolniejsza i mniej wydajna replikacja

17. Mutacje kompensujące II0

- nieswoiste wobec inhibitora- powstają w genomie HIV z nagromadzonymi mutacjami lekooporności- przywracają upośledzoną aktywność enzymów wirusowych, dając przewagę szczepom lekoopornym nad wariantami dzikimi

18. Identyfikacja lekooporności HIV- genotypowe- fenotypowe- wirtualny fenotyp

Głównym materiałem do badań jest osocze.