Genetica, immunologia e clinica dell’infezione da HIV in età pediatrica
Riassunto
L’infezione da HIV è ormai diventata una vera emergenza mondiale. Si stimano circa 33 milioni di
persone infette nel mondo. La metà di essi sono giovani donne e bambini. La modalità di
trasmissione dell’infezione in età pediatrica è prevalentemente di tipo verticale ovvero madrebambino. L’HIV può, in vitro, infettare molteplici linee cellulari; in vivo infetta alcuni tipi cellulari
con conseguenti sequele patologiche, mentre alcuni siti rappresentano un serbatoio di HIV
(tessuto linfoide, SNC, tratto genitale ecc.). L’attivazione di una risposta immune sia cellulare che
umorale nelle prime fasi di malattia è responsabile dell’iniziale controllo dell’infezione. La
progressione però è verso l’AIDS conclamato e quindi uno stato di grave immunodeficienza
secondaria responsabile dell’exitus di questi pazienti.
Abstract
HIV infection has become a global emergency. It is estimated about 33 million people infected
worldwide. Half of them are young women and children. The transmission of infection in children
is primarily a vertical transmission (mother-child). HIV can, in vitro, infects many cell lines; some
cell types infected, in vivo, can led to pathological sequelae, while some sites are a reservoir of HIV
(lymphoid tissue, CNS, genital tract, etc.). The activation of a cellular and humoral immune
response, in early stage disease, is responsible for the initial control of infection. However, the
progression towards AIDS and therefore a state of severe secondary immunodeficiency is
responsible of the exitus of these patients.
Discussione
Si stimano circa 33 milioni di persone infette da HIV nel mondo, due terzi delle quali vive nella
regione sub-sahariana. La metà di questi sono giovani donne e bambini. In Italia si stima che
dall’inizio dell’epidemia il totale dei casi di AIDS sia di circa 62.000 persone, con circa 40.000
decessi. Il 1995 è stato l’anno in cui si è registrato il picco dell’epidemia in Italia con un totale di
5.655 nuovi casi e con modalità di contagio prevalentemente dovuta all’utilizzo di droghe per via
endovenosa. I dati relativi al 2009 parlano di circa 1200 nuovi casi ed una modalità di trasmissione
per contatti etero/omosessuali. Un altro dato importante è la percentuale di stranieri sieropositivi
che sarebbe passata dal 4,7% del 1995 al 24% circa del 2009 (dati dell’Istituto Superiore della
Sanità – www.salute.gov.it). Il dato sull’incremento degli stranieri malati di AIDS è particolarmente
interessante per diversi motivi: 1) l’Europa è la regione con il più alto numero di immigrati; 2) il
48% degli immigrati sono donne; 3) la maggior parte degli immigrati proviene da Africa e Asia
(source IOM, 2003).
I dati di Aids epidemic update 2009 stimano che nel 2008 abbiano contratto il virus dell’HIV 430
mila bambini di età inferiore a 15 anni. Tra il 2001 e il 2008, il numero totale di bambini che vivono
con l'HIV è aumentato, passando da 1,6 milioni a 2,1 milioni. Di questi, quasi il 90% vive nell’Africa
subsahariana. Dal 2004 al 2008 la copertura dei servizi per prevenire il contagio madre-figlio è
salita dal 10% al 45%.
L’infezione in età pediatrica è dovuta principalmente alla trasmissione verticale (madre-figlio), la
quale può avvenire con 3 diverse modalità:
-
Trasmissione intrauterina nel 30-40% dei casi
-
Intraparto nel 60-70% dei casi
-
Allattamento materno (solo nei Paesi in via di sviluppo)
Il rate di trasmissione è del 12-15% in USA e in Europa, salendo a circa il 50% nei Paesi in via di
sviluppo. Nei Paesi industrializzati l’adozione di misure preventive quali l’utilizzo di antiretrovirali
in gravidanza, durante il parto e la somministrazione di adeguate terapie al neonato, oltre al
ricorso al taglio cesareo e all’allattamento artificiale, hanno permesso una riduzione della
percentuale di trasmissione verticale di circa il 50-60%.
La trasmissione madre-figlio dipende quindi da 3 variabili: fattori materni, fattori legati al parto e
fattori legati all’allattamento materno.
E’ stato dimostrato che madri con malattia avanzata hanno più del doppio delle probabilità di
trasmissione rispetto alle madri che sono clinicamente ed immunologicamente asintomatiche.
Anche la carica virale rappresenta un fattore di rischio importante nella MTCT (Mother To Child
Trasmission). Blattner W. ha dimostrato come la percentuale di trasmissione sia direttamente
proporzionale alla carica virale materna; una carica virale > 100.000 HIV-RNA comporta un rischio
del 32% circa di trasmettere l’infezione in epoca perinatale (1).
Si è anche visto come il taglio cesareo elettivo, prima del travaglio e della rottura delle membrane,
dimezza il rischio di MTCT. Questo effetto è indipendente da altri fattori di rischio, compresi carica
virale e terapia antiretrovirale. Inoltre la durata della rottura delle membrane si associa con un
aumento lineare del rischio di MTCT (2).
L’HIV è presente in tutti i liquidi biologici e quindi anche nel latte materno. Il rischio di MTCT è
circa doppio nella popolazione dove l’allattamento al seno è frequente e dove non vengono
attuate le misure preventive adatte. L’infezione materna da HIV è una delle poche
controindicazioni vere all’allattamento materno. Miotti P et al. hanno inoltre dimostrato come il
rischio di MTCT è associato anche alla durata dell’allattamento (3).
Il virus dell’immunodeficienza umana è un retrovirus, appartenente al sottogruppo dei Lentiviridi,
con particella virale del diametro di 0,1 μm ed un genoma ad Acido Ribonucleico (RNA).
Fig.1 Struttura HIV
Dall’esterno verso l’interno, è costituito da un involucro proteico, una matrice e un nucleo capside.
La parte più interna è rappresentata dal core nucleo proteico circondato da una membrana a
doppio strato lipidico che contiene le proteine virali dell’envelope (env) di superficie e
transmembrana. Il core ribonucleoproteico è costituito da due copie di RNA genomico virale e da
enzimi virus-associati (trascrittasi inversa, proteasi, integrasi). Il tempo di riproduzione delle
particelle virali è di ~ 6 ore. Da ogni particella madre nascono ~ 200 virioni. Esistono diversi
sottotipi virali, ma i maggiori sono A, B e C.
Fig. 2 Organizzazione del genoma dell’HIV-1
La lunghezza del genoma virale è di ~9500 basi (~3150 aminoacidi) e contiene nove geni, tre
deiquali sono geni strutturali, fondamentali per il suo ciclo vitale: GAG (Group Specific Antigen),
Env (Envelope) e Pol (Polymerase). Gag codifica per le proteine del core (p24, p7 e p6) e per la
proteina della matrice p17; env codifica per le proteine dell’envelope (gp120 e gp41), deputate al
riconoscimento dei recettori sulle cellule ospiti; e pol codifica per la trascrittasi inversa (p51),
l’integrasi (p32)e per la proteasi (p11). La presenza degli altri sei geni rende il genoma dell’HIV più
complesso, poiché alcuni codificano proteine che regolano le diverse fasi del ciclo replicativo del
virus (Tat, Rev, Nef, ecc.). Particolarmente interessanti, dal punto di vista patogenetico, risultano
le sequenze LTR (Long Terminal Repeats) che funzionano come promoter virali a cui si legano
proteine virali (HIV Vpr, Tat) e dell’ospite (Sp family, NF-κB family, AP-1 proteins, NFAT, C/EBP)
attivando la trascrizione del genoma virale.
La probabilità di mutazione del virus è elevata, essendo all’incirca di una mutazione per ogni
particella figlia. Questa variabilità è la conseguenza di 3 caratteristiche particolari:
•
“Error prone” meccanismo d’azione della trascrittasi inversa che introduce una
sostituzione x genoma x ciclo replicativo
•
Replicazione virale molto rapida che genera un elevato numero di virioni al giorno, negli
individui affetti
•
Ricombinazione tra 2 o più sottotipi del virus HIV nello stesso individuo
Il ciclo re plicativo del virus può essere riassunto in 6 passaggi: a) legame e ingresso nella cellula
ospite; b) perdita del rivestimento; c) trascrizione inversa; d) integrazione del genoma; e) sintesi
delle proteine virali e assemblaggio e f) rilascio di virus.
Il primo step consiste nel legame del virus HIV alle cellule dell’ospite. Il sito di legame è l’antigene
CD4 ritrovato su una varietà di linee cellulari (linfociti T helper, macrofagi/monociti, linfociti B,
cellule della microglia, cellule intestinali ecc). Dopo il legame di gp120 con la proteina CD4,
l’envelope virale va incontro ad alterazioni strutturali con successivo legame con recettori per le
chemochine espressi sulla membrana cellulare. Circa 17 membri della famiglia dei ligandi delle
chemochine funzionano come corecettori del virus HIV (Fig. 3), ma generalmente i corecettori
utilizzati dal virus sono essenzialmente CXCR4 e CCR5. Il gene che codifica per il CCR5 mappa sul
braccio corto del cromosoma 3p21. Individui omozigoti per la variante allelica delta 32 (CCR5 delta
32), ereditabile come tratto mendeliano, sarebbero relativamente resistenti all’infezione da HIV-1
(4,5).
Fig. 3 Legame virus-cellula ospite
In vitro HIV infetta diversi tipi di cellule primarie e linee cellulari incluse: cellule della microglia,
megacariociti, eosinofili, linfociti CD8+ T e B, cellule natural killer (NK), cellule stromali del timo e
del midollo osseo, astrociti, oligodendrociti, cellule epiteliali renali, cellule cervicali, cellulle della
mucosa rettale e intestinale, e cellule parenchimali di vari organi quali cuore, muscolo, polmone,
fegato, ghiandole salivari occhio, intestino, prostata, e ghiandole surrenali.
In vivo si verifica l’infezione di almeno alcuni di questi tipi cellulari con conseguenti sequele
patologiche come cardiomiopatia e gastroenteriti, e alcuni siti rappresentano un serbatoio di HIV
(tessuto linfoide, CNS, tratto genitale ecc.)
Nelle cellule dendritiche (DC)il virus viene ritenuto all’interno di vescicole – MVB – mentre parti di
esso vengono degradate nei lisosomi. Gli antigeni virali così processati vengono presentati ai
linfociti T CD4 via MHC di classe II, con successiva formazione di una sinapsi immunologica tra DC e
linfociti T CD4. Nel caso in cui i virus non venga degradato all’interno delle MVB questa si fonde
con la membrana citoplasmatica, liberando particelle virali che infettano produttivamente i
linfociti T CD4, meccanismo questo noto come Trans Infection (Fig. 4). Se un virus “endocitato”
guadagna l’accesso al citoplasma viene processato dai proteasomi e presentato ai Linfociti T CD8
via MHC-I (6).
Fig. 4 HIV e cellule dendritiche. Mod. PLoS Pathogens March 2010 | Volume 6 | Issue 3 | e1000740
La disregolazione immunologica interessa comunque tutte le linee cellulari del sistema
immunitario. I monociti/macrofagi funzionerebbero, ad esempio, come “cavallo di Troia”,
ovverosia come serbatoi attivi del virus, svolgendo così un ruolo chiave nella disseminazione del
virus e nella patogenesi dell’AIDS (7).
Nei confronti dei linfociti B il virus esplica degli effetti sia diretti che indiretti. In generale tra i primi
rientrano la capacità del virus di indurre l’apoptosi dei linfociti B, la stimolazione al rilascio, da
parte di queste cellule, di citochine pro-infiammatorie e la soppressione dello switch anticorpale.
Tra gli effetti indiretti vi sono la capacità di stimolare il rilascio di IL-7, in parte responsabile della
deplezione dei linfociti T CD4; l’aumentato turn over delle cellule B, causa di un’aumentata
immaturità di cellule B stesse in circolo; il rilascio di IFN e quindi cronicizzazione dell’infezione (8).
I linfociti T CD4, invece, subiscono alterazioni di tipo sia quantitativo che qualitativo. Durante
l’infezione acuta il numero dei CD4 diminuisce drammaticamente, in associazione all’aumento
della viremia. Quando si attiva la specifica risposta immune il livello di CD4 risale pur
mantenendosi a livelli inferiori rispetto a quelli precedenti.
L’infezione da HIV rientra tra le cause di immunodeficienza secondaria, insieme a molteplici altre
condizioni (Tab. 1).
Tab. 1 Immunodeficienze secondarie in età pediatrica
La storia naturale dell’infezione da HIV nel bambino può evolvere in 3 modi:
-
RAPID PROGRESSOR (20%): rapido calo dei CD4 e progressione verso l’AIDS entro i primi 2
anni di vita
-
INTERMEDIATE PROGRESSOR (60%): manifestazioni cliniche di grave immunodepressione a
7-8 anni di vita
-
SLOW PROGRESSOR (20%): asintomatici a 8 anni con CD4 normali
Le manifestazioni cliniche all’esordio, in età pediatrica, sono nel 95,4% dei casi di tipo
aspecifico, con l’insorgere di sintomi simil-influenzali o con linfadenopatia, epatomegalia,
splenomegalia, rallentamento accrescimento staturo-ponderale, diarrea e febbre persistente,
parotite o candidosi orale ricorrente. Nella restante percentuale dei casi il primo sintomo può
essere un coinvolgimento neurologico, infezioni secondarie o neoplasie. La prima fase
dell’infezione, se pauci sintomatica o non riconosciuta, dopo un periodo variabile, libero da
sintomi (periodo finestra), evolve inesorabilmente verso l’AIDS conclamato. In questo stadio le
gravi infezioni da germi opportunisti risultano la variabile più temibile. Nel bambino tra i 2 e i 6
anni, le manifestazioni più frequenti sono le meningiti, le polmoniti e la sepsi batteriche
(Streptococcus P., Stafilococcus A., Haemofilus I. ecc.).
La classificazione pediatrica dell’infezione da HIV, messa a punto nel 1994, e che prende in
considerazione sia i dati clinici che di laboratorio, permette di ottenere 9 classi standardizzate,
in considerazione delle indicazioni terapeutiche (Tab. 2).
Tab. 2 Categorie cliniche (MMWR 1994: 43, RR-12, 1-10)
Categoria N: non sintomatici. Assenza di segni o sintomi correlati all’infezione da HIV o presenza
di una soltanto delle condizioni elencate nella categoria A.
Categoria A: lievemente sintomatici. Presenza di due o più delle condizioni elencate di seguito, ma
nessuna delle condizioni elencate nelle categorie B e C.
•
Linfoadenopatia ( 0,5 cm in più di due sedi; bilaterale = una sede)
•
Epatomegalia o Splenomegalia
•
Dermatite
•
Parotidite
•
Infezioni ricorrenti o persistenti delle alte vie respiratorie, sinusite, o otite
media
Categoria B: moderatamente sintomatici
•
Anemia (<8 g/dl), neutropenia (<1000/mm3), o trombocitopenia (<10.000/mm3)
persistente 30 giorni
•
Meningite batterica, polmonite batterica o sepsi (un episodio)
•
Candidiasi orofaringea persistente per oltre 2 mesi in età >6 mesi
•
Diarrea, ricorrente o cronica, febbre persistente (durata>1 mese)
•
Infezione da Cytomegalovirus (esordio età <1 mese)
•
Epatite, polmonite interstiziale linfoide (LIP)
•
Toxoplasmosi (esordio età <1 mese)
•
Varicella disseminata o complicata, stomatite da virus Herpes Simplex ricorrente
Categoria C: gravemente sintomatici
•
Infezioni batteriche gravi multiple e ricorrenti
•
Candidiasi esofagea o polmonare
•
Cryptosporidiosi con diarrea >1mese
•
Infezione da CMV (esordio dopo il 1°mese di vita)
•
Encefalopatia, Leucoencefalopatia multifocale progressiva
•
Infezioni da virus Herpes Simplex (mucocutanea per più di 1 mese)
•
Sarcoma di Kaposi, linfoma
•
Infezioni da germi opportunisti (infezione disseminata da Micobatterio avium, polmonite
da Pneumocystis carinii)
•
Tubercolosi disseminata o extrapolmonare
•
Toxoplasmosi cerebrale con esordio dopo il 1° mese di vita
•
Wasting syndrome
Le indicazioni al trattamento antiretrovirale in età pediatrica sono riassunte nella Tab. 3
Tab. 3 Indicazioni al trattamento antiretrovirale in base alla categoria clinica di appartenenza
(Registro Italiano 1999)
L’identificazione del bambino a rischio, specie all’inizio dell’infezione, è particolarmente
complicata e sfuggente. In generale il sospetto dovrebbe essere posto nel caso in cui ci si trovi di
fronte ad un bambino proveniente da aree endemiche o figlio di madre a rischio o sieropositiva;
nel caso in cui vi siano elementi di laboratorio sospetti quali aumento persistente della VES,
anemia persistente, ipergammaglobulinemia, ipertransaminasemia; o infine se l’anamnesi
patologica del bambino metta in luce precedenti infezioni gravi o sintomi aspecifici e persistenti.
In conclusione possiamo affermare che il problema dell’infezione da HIV è lungi dall’essere risolto
e che è assolutamente necessario intervenire con misure preventive e terapeutiche a livello
planetario.
Bibliografia:
1) Blattner W. XIII AIDS Conf, July 2000, Durban S Africa (LBOr4)
2) The International Perinatal HIV Grp. N Engl J Med 1999;340:977-87
3) Malawi Miotti P et al. JAMA 1999;282:744-9
4) Ann Ist Super Sanità 2010 | Vol. 46, No. 1: 5-14
5) Distribution of the mutated delta 32 allele of the CCR5 gene in a Sicilian population. Sidoti
A, D'Angelo R, Rinaldi C, De Luca G, Pino F, Salpietro C, Giunta DE, Saltalamacchia F, Amato
A. Immunogenet. 2005 Jun;32(3):193-8.
6) PLoS Pathogens March 2010 | Volume 6 | Issue 3 | e1000740
7) Evelyn M Kilareski et al Regulation of HIV-1 transcription in cells of the monocytemacrophage lineage. Retrovirology 2009, 6:118 doi:10.1186/1742-4690-6-118.
8) Susan Moir and Anthony S. Fauci. B cells in HIV infection and disease. Nat Rev Immunol.
Author manuscript; available in PMC 2010 April 1
