El VIH

Estructura del virus de la inmunodeficiencia humana.

El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) es un Lentivirus de la familia Retroviridae que se caracterizan por infectar a las células de forma latente y ser capaces de producir efectos citopáticos a corto plazo, induciendo enfermedades degenerativas crónicas mortales en sus huéspedes. En el hombre, se han aislado los subtipos VIH-1 y VIH-2, siendo el VIH-1 el más extendido y la causa del mayor número de afectados de síndrome de inmunodeficiencia adquirida (sida) [1].

La partícula viral del VIH es de aproximadamente 100 nm de diámetro, se compone de una envoltura lipídica y una nucleocápsida de forma cónica, en cuyo interior se encuentra el material genético y las enzimas necesarias para el ciclo viral [2].

La envoltura está formada por una bicapa fosfolipídica. Asociada a la bicapa hay dos glicoproteínas (gp) virales: gp120, proteína trimérica que sobresale hacia el exterior y permanece unida no covaléntemente a la proteína gp41 que se encuentra anclada a la bicapa lipídica por una región transmembrana. En la parte interna de la membrana se encuentra la proteína p17 (Figura 1).

Figura 1. Estructura del VIH-1 o Virus de la Inmunodeficiencia Humana. El virión consta de una envuelta lípido-proteica y una nucleocápsida de forma cónica.

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La proteína de la cápsida p24 es el componente principal del núcleo, que recubre la nucleocápsida. Ésta contiene dos copias del genoma viral que están recubiertas por la proteína p9, una molécula de RNA transferente que actúa como cebador en la iniciación de las síntesis del DNA viral, la transcriptasa inversa, la proteasa y la proteína p6 [3].

El RNA viral tiene una longitud de 9.2 Kilobases y comprende las secuencias repetidas situadas en los extremos del genoma (Long Terminal Repeat ó LTR) y varios genes: a) reguladores (tat, rev, ref, vif, vpr y vpu) y b) para proteínas estructurales (gag, pol y env) (Figura 2).

Figura 2 Organización genómica de VIH.

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Ciclo de infección.

El ciclo biológico del VIH se inicia con su entrada en la célula diana mediante la interacción entre la gp120 y la molécula CD4 presente las células T “colaboradores” y en células de estirpe mononuclear-fagocítica, lo que determina el tropismo viral por estos tipos celulares [4, 5]. Además se requiere la interacción del VIH con algún receptor de quimiocinas que actuaría también como correceptor del VIH, siendo los más conocidos CCR5 y CXCR4 [6].

La unión de CD4 a gp120 provocaría cambios conformacionales en la envuelta viral que permitirían la exposición del dominio de interacción de la gp120 con los receptores de quimiocinas CCR5 o CXCR4. La interacción con estos correceptores provocaría nuevos cambios conformacionales que expondrían el dominio N-terminal de la gp41, conduciendo a la fusión de membranas e internalización de la nucleocápsida viral y la desencapsidación del genoma viral [3] (Figura 3). Después de que la nucleocápsida penetra en la célula se produce la retrotranscripción de una de las hebras de RNA viral a DNA bicatenario. Este proceso lo lleva a cabo la enzima transcriptasa inversa [7], que es transportada en el propio virión. El DNA proviral es transportado al núcleo celular en un proceso en el que participan las proteínas virales p17 y Vpr [8], además de otros factores celulares que forman la maquinaria de importación al núcleo. Posteriormente el DNA proviral nuclear es integrado en el genoma por medio de la integrasa viral, aunque también se ha demostrado la presencia de DNA proviral no integrado que es susceptible de integración si la célula es activada [9].

Figura 3. Ciclo de infección del VIH.

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El DNA proviral integrado puede seguir un comportamiento variable: permanecer latente, replicarse de forma controlada o experimentar una replicación masiva. La replicación viral es un proceso sometido a una regulación compleja y depende tanto de factores virales como celulares [10]. De esta manera, en células T CD4+ en reposo el genoma viral es retrotranscrito de forma incompleta, y no se produce la finalización de la retrotranscripción y la integración a menos que la célula sea activada [11], constituyendo un reservorio de DNA proviral no integrado susceptible de integración y replicación cuando la célula sea activada.

La replicación del VIH se inicia con la síntesis del RNA mensajero a partir del DNA proviral integrado. Esta activación transcripcional depende de factores celulares que interaccionan con las secuencias reguladoras localizadas en el LTR viral [12]. El mRNA se sintetiza en forma de un único transcrito que es transportado al citosol y procesado en transcritos de distintos tamaños, que utilizando la maquinaria celular dan lugar a la formación de las proteínas virales en un proceso en el que es necesaria la acción de la proteína viral rev [13].

El VIH utiliza el procesamiento alternativo de su transcrito de RNA completo para generar los diferentes RNA mensajeros que se requieren para la expresión de sus diferentes proteínas. Una vez procesadas las proteínas virales son modificadas después de la transducción antes del ensamblaje en lo que constituiría las partículas virales maduras [14]. La proteasa viral desempeña un papel central en este procesamiento al cortar proteolíticamente el precursor proteico p55 en las proteínas de la nucleocápsida p24, p17, p9 y p6. El ciclo infectivo termina con la salida de nuevos viriones por gemación [3].

Dinámica viral

Mediante el análisis de la carga viral (CV) y la aplicación de modelos matemáticos, se ha demostrado que en un sujeto infectado se producen diariamente del orden de 109 a 1010 partículas virales [15, 16]. Esto supone que la vida media de un virión es de 0,3 días y la de un linfocito infectado en el que el VIH replica activamente de 1,2 días. Globalmente se ha calculado que cada célula infectada produce entre 104 y 105 partículas virales (la mayoría defectivas). Estas cifras indican que el VIH tiene una cinética de replicación muy agresiva, y superior a la de otros lentivirus.

Durante la infección primaria un gran número de células son infectadas por el VIH alcanzándose una CV de 107 partículas/ml o superior, para disminuir cuando se desarrolla inmunidad virus específica. La estimación de la vida media de la fuente secundaria de viremia permite una estimación mínima del tiempo necesario para la eliminación del VIH con un régimen terapéutico capaz de inhibir la replicación del VIH completamente; tal estimación es de 2.3 a 3.1 años [17].

Estudios recientes han encontrado una población de células T CD4 de memoria en reposo con una infección latente que tienen una vida media de 43 meses [17, 18], que sumado a la evidencia de replicación viral persistente en individuos tratados con TARGA con valores de viremia plasmática por debajo de los límites de detección indican que las estimaciones de la duración de la TARGA requerida para la erradicación del VIH eran algo prematuras [17, 19].

Diversidad de la secuencia viral.

Los mecanismos responsables de la diversidad de la secuencia del VIH son [20]:

· La alta tasa de error de la RT viral al pasar de RNA a DNA viral.

· La rápida dinámica de replicación del VIH debido al gran número de generaciones virales que se suceden en un individuo infectado.

· Los factores del hospedador también pueden ejercer presión selectiva en la evolución de diversidad viral por medio de la respuesta celular y humoral.

El grado en el que las presiones selectivas manejan la evolución de la diversidad de la secuencia del VIH puede ser evaluado por el análisis de las mutaciones sinónimas. Si la diversificación viral se maneja por los esfuerzos por escapar de la respuesta inmune del hospedador o la presión de los fármacos antivirales, cualquier ventaja selectiva conseguida por un virus con una mutación particular tendrá un impacto fuerte en la generación siguiente de virus como un cambio en el correceptor utilizado [21, 22].

Células diana del VIH.

Las células T CD4+ y las células del linaje monocítico son los blancos principales del VIH, pero también infecta in vitro a una amplia gama de células primarias y líneas celulares que pueden o no expresar CD4 o correceptores del VIH [5, 23].

El tropismo viral viene determinado por la región variable (V3 loop) de la gp120 que también es determinante para el correceptor utilizado [24]. El tropismo celular del VIH se describe por la habilidad de los aislados virales para crecer in vitro en macrófagos (monocitotrópicos), células T (linfocitotrópicos) o en ambos tipos celulares [25]. (Tabla 1).

Características biológicas del VIH-1

Tropismo Celular Células a las que infecta Cinética

Replicación

Citopatogenicidad
Linfocitotrópicas CMSP,

Células T Purificados

Rápida Inductor Sincitios

(CXCR4)

Monocitotrópicas Macrófagos primarios Lenta No Inductor Sincitios

(CCR5)

Linfomonocitotrópico Líneas celulares (CEM, MT-2, Jurkat, U-937,..) Alta

Baja

La proteína receptora de quimiocinas CXCR4, junto con CD4, se requiere para la fusión de virus linfocitotrópicos (Figura 4). El ligando natural para CXCR4 es el SDF-1 [26, 27]. El receptor de quimiocinas CCR-5 tiene como ligandos naturales a MIP-1a, MIP-1b y RANTES [28] y actúa de correceptor para virus monocitotrópico [29, 30]. También se han identificado a CCR1, CCR2b y CCR3 como potenciales correceptores de virus monocitotrópicos.

Figura 4. Correceptores del VIH.

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En el análisis del tropismo del VIH durante la progresión de la enfermedad se han encontrado virus monocitotrópicos NSI /CCR-5 (NSI/R5) en la fase temprana y con la progresión de la misma, el espectro de la utilización de correceptores del VIH se amplió incluyendo CCR2b y CCR3, y finalmente virus linfocitotrópicos SI/CXCR4 (SI/X4) [31, 32].

Se han identificado individuos expuestos no infectados homocigotos para una delección de 32 pb en el gen CCR5 (CCR5-D32) que impide la expresión de dicho correceptor [33, 34]. Aunque la heterocigosis para CCR5-D32 no es protectora frente a la infección por el VIH, protege contra la progresión de la enfermedad y es frecuente encontrar individuos heterocigotos para CCR5-D32 entre los individuos no progresores a largo plazo [34, 35].

REFERENCIAS

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5. Klatzmann D, Champagne E, Chamaret S and et al. lymphocyte T4 molecule behaves as receptor for human retrovirus LAV. Nature 1984;312:767-76856

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