viernes, 15 de julio de 2016

10 CICLO DE VIDA DEL VIH

El ciclo de vida del VIH ocurre como en cualquier otro lentivirus.

Cabe recordar que en el caso de los sincitios, el ciclo de vida del VIH no involucre la formación de viriones nuevos, una vez que la célula produce las proteínas y se ensamblan en forma de gp160, esta célula procede a funcionarse con células sanas.

Referencias generales: (Black & Black, 2012; P. R. Gross & Levitt, 2011; Knipe & Howley, 2013; Maartens et al., 2014; Roitt & Delves, 2011).

10.1 Adhesión del VIH a la célula blanco

Toda célula que exprese el receptor CD4 y los correceptores CCR5, CXCR4 puede ser infectada por el VIH, adicionalmente existen otros marcadores que permiten infecciones menores. De los dos componentes de la gp160, es gp120 la que media la adhesión con el blanco tanto con CD4 como con el correceptor.

La infección puede distinguirse en tres tipos:

1) Adhesión, infección y producción eficiente: Linfocitos T CD4+,  células del linaje monocitario –monocitos, macrófagos y dendríticas –y finalmente las microgliales.
2) Adhesión, infección, sin producción: el VIH es capaz de ingresar a la célula pero no produce una infección productiva. Varios tejidos no inmunitarios pueden ser infectados por el VIH como musculo liso de la pared arterial, neuronas, hepatocitos y algunas células epiteliales especializadas.
3) Adhesión sin infección: el VIH se queda pegado a la superficie de la célula y es transmitido de una célula a otra por medio de sinapsis viral. Ejemplos de esto es presentado por los linfocitos B.

Referencias generales: (Black & Black, 2012; P. R. Gross & Levitt, 2011; Knipe & Howley, 2013; Maartens et al., 2014; Roitt & Delves, 2011).


10.2 Ingreso del VIH a la célula blanco

La interacción de gp120 con CD4+ induce un cambio conformacional en ambas, lo cual permite que gp120 adquiera la forma y la posición para interactuar con los correceptores CCR5 y CXCR4. Una vez que se da la interacción con el correceptor, la sección gp41 de gp160 cambia de forma atrayendo la membrana viral a la membrana celular.

Si el correceptor de acoplado es CXCR4 el proceso de fusión de las dos membranas de acelera, lo cual contribuye al fenotipo de las cepas X4, es decir cepas de cinética de infección alta. Una vez suficientemente cerca, las membranas se fusionan espontáneamente liberando el VIH en el citoplasma celular.

Referencias generales: (Black & Black, 2012; P. R. Gross & Levitt, 2011; Knipe & Howley, 2013; Maartens et al., 2014; Roitt & Delves, 2011).

10.3 Pérdida de la cápside del VIH

La cápside pierde estabilidad una vez ha ingresado al citoplasma, desintegrándose de forma espontánea debido a una relación de equilibrio químico, liberando el complejo de trascripción. Las condiciones citoplasmáticas impiden la formación de cápsides y nucleocápsides, ya sean nuevas o viejas. El complejo de trascripción viene por duplicado debido a que cada virión almacena dos cadenas con los mismos loci, condiciones que es conocida cono pseudidiploidía. Este estado permite crear viriones haploides y diploides que contribuyen a su variabilidad.

El complejo de transcripción es una entidad compuesta no solo por ARN y la transcriptasa reversa, sino también por las proteínas de la cápside, nucelocápside, integrasa y Vpr. La pérdida de estabilidad de la cápside está vinculada al inicio de la transcripción reversa, debido a que una proteína de la cápside interna se encuentra presente en el complejo de transcripción.

Referencias generales: (Black & Black, 2012; P. R. Gross & Levitt, 2011; Knipe & Howley, 2013; Maartens et al., 2014; Roitt & Delves, 2011).


10.4 Transcripción reversa del VIH

La transcripción reversa inicia con la síntesis de la cadena de ADN de sentido negativo, simultáneamente el complejo de transcripción destruye la cadena de ARN de sentido positivo menos algunas secciones que sirven como cebadores.

Posteriormente, da inicio a la síntesis de la cadena complementaria de ADN mediante los cebadores de ARN y un cebador que venía integrado en el complejo de transcripción. La síntesis de la cadena positiva y complementaria del ADN es llevada a cabo también por la transcriptasa reversa, esto gracias a un segundo dominio que funciona como polimerasa.

Esta es la razón por la cual la transcriptasa reversa tiende a cometer tantos errores mutacionales. Una polimerasa normal tiene el dominio de copia en base a ADN y el segundo dominio de corrección; mientras que la transcriptasa reversa posee dos dominios para copiar en base a ADN o ARN pero carece del dominio de corrección.

Finalmente, la cadena doble de ADN viran es transferida al interior del núcleo.

Referencias generales: (Black & Black, 2012; P. R. Gross & Levitt, 2011; Knipe & Howley, 2013; Maartens et al., 2014; Roitt & Delves, 2011).


10.5 Integración del ADN viral con el anfitrión

El VIH es un virus latente, es decir  un virus capaz de integrarse al genoma de la célula blanco, convirtiéndose en parte permanente de esta y de sus descendientes. Después de 72 horas después de que el VIH ha infectado la célula, su ADN ya hace parte del genoma de la célula blanco. La integración está mediada gracias al complejo de transcripción, especialmente a la proteína integrada. Una vez el ADN viral se ha integrado al genoma pasa a denominarse provirus.

El provirus es una estructura cuasi-inmune al ataque el sistema inmune, esto es porque a pesar de que existen anticuerpos capases de distinguir algunas secuencias del ADN, es poco probable que posean la especialización necesaria para distinguir una molécula tan grande, y la razón más importante, los anticuerpos están a fuera de la célula y el provirus está en el interior del núcleo.

La única forma de que el sistema inmune detecte que algo pasa, es que el provirus empiece a enviar ARN mensajeros que generan proteínas virales, las cuales pueden ser capturadas por el complejo mayor de histocompatibilidad de tipo I. En este caso, los linfocitos T CD8+ realizan su función citotóxica eliminando la célula infectada. Por el contrario, si el provirus se queda inactivo, el linfocito puede seguir viviendo por un largo periodo sin que el sistema inmune o los antirretrovirales puedan afectar al provirus en su interior.

Referencias generales: (Black & Black, 2012; P. R. Gross & Levitt, 2011; Knipe & Howley, 2013; Maartens et al., 2014; Roitt & Delves, 2011).


10.6 Síntesis de ARN mensajero viral

Debido a que varios loci de los genes del VIH se superponen –están ubicados en las mismas secuencias de ADN – la producción de ARN mensajero debe pasar por maduración, lo cual permite la formación de diferentes ARN mensajeros maduros. Este mecanismo es denominado splicing diferencial y splicing alternativo. Los ribosomas captan los ARN mensajeros como propios y sintetizan las proteínas virales en su forma inactiva, a la espera de la síntesis de la proteasa que las activarán una vez los ARN virales  sintetizados a partir del ADN del provirus.

Cabe anotar dos detalles. El primero es que para que el virus pueda realizar una infección productiva efectiva, a parte de los ARN mensajeros enviados al ribosoma, también se generan nuevos ARN genómicos que son exportados del núcleo como si fueran mensajeros, pero en lugar de ser capturados por el ribosoma, se asocian a proteínas virales.

Las proteínas virales se sintetizan originalmente en segmentos multiprotéicos que viajan a la membrana externa de la célula junto con el ARN genómico a la espera de que se acumulen suficientes. Esta es la etapa más vulnerable del VIH al sistema inmune ya que las proteínas gp160 pueden inducir el ataque de los linfocitos citotóxicos.

Referencias generales: (Black & Black, 2012; P. R. Gross & Levitt, 2011; Knipe & Howley, 2013; Maartens et al., 2014; Roitt & Delves, 2011).

10.7 Ensamblaje y maduración de los nuevos viriones de VIH

Cuando la cantidad suficiente de proteínas virales se acumulan en la membrana junto con dos segmentos de ADN genómico viral, las interacciones moleculares como las fuerzas de Van der Waals provoca que las proteínas se agrupen entorno al material genético y simultáneamente la membrana de la célula realiza una gemación.

La gema o virión inmaduro posee aun sus proteínas desorganizadas, por lo que estos viriones no se encuentran activos. En este contexto, la proteasa corta las poli-proteínas, en este punto las proteínas de la cápside un al nucleocápside liberadas se organizan espontáneamente conformando finalmente el virión maduro e infectivo con una transcriptasa activa.

Referencias generales: (Black & Black, 2012; P. R. Gross & Levitt, 2011; Knipe & Howley, 2013; Maartens et al., 2014; Roitt & Delves, 2011).

10.8 Dispersión

La dispersión viral puede lograrse por tres mecanismos. El primero es mediante la liberación de viriones en la fase líquida de la matriz intracelular, en cuyo caso encontraran a sus blancos por azar.

El segundo proceso involucra transformar al linfocito infectado como un enorme vector. Esto se debe a que en la etapa final de la infección, la membrana del linfocito se tapiza con el complejo gp41/gp160, el cual es el que le permite al virus pegarse a un linfocito. De este modo el linfocito infectado se pega a un linfocito sano creando un linfocito infectado más grande que producirá más viriones. Este nuevo linfocito polinucleado llamado sincitio no se muere debido a que el VIH bloquea la apoptosis celular. Este proceso es útil cuando el VIH alcanza los ganglios linfáticos, donde las células linfáticos monstruo puede generarse fácilmente dado que los linfocitos se encuentran cercanamente empaquetados.

El segundo mecanismo también reside en las proteínas que se insertan en la membrana del linfocito infectado y que ayudan a formar la sinapsis viral que mencionamos anteriormente. El segundo mecanismo se aprovecha de la burocracia del sistema inmune. Cuando las células inmunes se comunican entre si la presencia de una infección, lo hacen presentando proteínas virales entre sí, ya sea para iniciar procesos de liberación de anticuerpos o para iniciar procesos inflamatorios. Muchos virus buscan evitar tal detección, pero el VIH lo que busca es hacerse visible, de modo tal que nuevos linfocitos y otras células del sistema inmune vulnerables se acerquen a las células infectadas.

Para que el mecanismo sincitial sea efectivo el VIH debe alcanzar regiones con alta concentración de linfocitos, el primer blanco es el epitelio gastrointestinal, generando una gastroenteritis temprana, y posteriormente los nódulos linfáticos, generando la típica linfadenopatía. 

Referencias generales: (Black & Black, 2012; P. R. Gross & Levitt, 2011; Knipe & Howley, 2013; Maartens et al., 2014; Roitt & Delves, 2011).


10.9 Reservorios

Como veremos en capítulos posteriores, el proceso de terapia combinatoria de antirretrovirales TARGA se ha convertido en el proceso estandarizado para el tratamiento de la infección por VIH, sin embargo, la habilidad del virus del VIH  para persistir en el cuerpo a pesar de la presencia de medicamentos que efectivamente inhiben pasos clave de su ciclo de vida (Pierson, McArthur, & Siliciano, 2000).

Este éxito y fracaso simultáneo de la terapia TARGA contra el VIH-1 ha generado gran interés en la comunidad científica por investigar los mecanismos por los cuales el VIH logra persistir por largos periodos de tiempo, y de hecho se ha logrado determinar algunas rutas de sobrevivencia a las cuales llamaremos reservorios (Pierson et al., 2000).

La producción viral en los individuos infectados es un proceso dinámico que involucra rondas de producción continua de nuevos viriones infectantes, incluso en la etapa de latencia. Y aunque el blanco principal son los linfocitos T CD4 activos también involucra a otros linajes celulares. Se ha vuelto bastante claro que la terapia TARGA se enfoca demasiado en el proceso “activo” de la infección por VIH que involucra específicamente a los linfocitos T CD4 activos, después de todo eso es lo que genera a largo plazo la etapa de SIDA, sin embargo bloquear el ciclo de vida del VIH es de poca utilidad en linajes celulares vulnerables, pero que no se encuentran activos como las células gliales (Pierson et al., 2000).

Sin embargo un nuevo mecanismo  ha sido reportado, el cual involucra el malicioso secuestro de otro de los procesos basales del sistema inmune. Cuando los linfocitos T CD4 son activados en el momento en que se les presenta un antígeno extraño pueden tomar dos rutas, la primera es la activa que conlleva a la proliferación y la generación de una respuesta inmune. Algunos de los linfocitos T CD4 activos generados por esta proliferación se desactivan parcialmente, conviert9iendose en células de memoria del sistema inmune (Pierson et al., 2000).

Este proceso es útil ya que durante la proliferación se da un proceso de evolución darwiniana conocido como hipermutación somática, que aumenta la sensibilidad del individuo a infecciones posteriores, mejorando su inmunidad. El problema es que el VIH infecta a estos linfocitos T CD4 de memoria, los cuales al permanecer desactivados no generan ciclos de infección activos. Los antirestrovirales solo pueden bloquear el ciclo vital del virus mientras que se encuentra activo, por lo que estas células de memoria infectadas pasan de ser percibidas por los antiretrovirales (Pierson et al., 2000).

Mientras que un ciclo de vida en un linfocito T CD4 activo se completa en 1.5 días, en una célula de memoria puede completarse en 44 meses, a esta velocidad de reproducción, el tratamiento TARGA requeriría 60 meses de administración disciplinada para erradicar el virus, y no se está teniendo en cuenta la posible existencia de otros reservorios. Esto conlleva a una ambición poco realista para la erradicación total del VIH-1 del anfitrión (Pierson et al., 2000).

Referencias generales: (Black & Black, 2012; P. R. Gross & Levitt, 2011; Knipe & Howley, 2013; Maartens et al., 2014; Roitt & Delves, 2011).

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