Set-based approaches

La piedra angular para la descripción de los eventos iniciales que permiten la entrada de VIH-1 fue la observación realizada por Cocchi et al., en 1995. Las células T CD8+ de pacientes infectados por VIH son capaces de suprimir la replicación viral en co-cultivos con células T CD4+ autólogos o alogénicos, y esta actividad es independiente de su actividad citotóxica 72_{. Las quemoquinas (citoquinas quimiotácticas) y sus receptores}

son importantes por su papel en la promoción de la quimiotaxis de leucocitos y su actividad proinflamatoria.

Figura 13: Ciclo biológico del VIH-1 61_.

A. Entrada: Moléculas de adhesión, receptores y tropismo viral. A.1 Moléculas de adhesión: aminoglucanos y lectinas tipo C (DC- Sign)

La entrada del VIH en la célula es un proceso secuencial que se produce mediante la interacción inespecífica y específica con distintas moléculas situadas en la membrana celular.

Los glucosaminoglicanos constituyen complejos a los que se adhieren con baja afinidad numerosos virus entre los que se encuentra el VIH.

En la superficie de las células dendríticas se encuentran otras moléculas más específicas con gran afinidad por el VIH y con mayor importancia patogénica, son unas lectinas de tipo C denominadas DC- Sign y L-Sign que unen de forma inespecífica distintos virus como el VIH y el VHC 73_.

Estas moléculas (glucosaminoglucanos y DC-Sign) no tienen la especificidad que caracteriza un receptor. Su interacción no se produce a través de estructuras conformacionales sino a través de residuos de carbohidratos, pero debido a la alta afinidad del VIH por estas moléculas las células dendríticas están cubiertas por partículas virales en la parte exterior de su membrana 74_{. Tienen como función fisiológica unir integrinas}

como ICAM-3 en la membrana de los linfocitos como mecanismos de adhesión que permiten el posterior reconocimiento por el receptor T de las moléculas HLA de clase II ocupadas por antígenos extraños. Es en esta “sinapsis inmunológica” donde se producen los fenómenos de infección de los linfocitos CD4 que entran en contacto con células dendríticas 61_.

Este fenómeno es de vital importancia para explicar la propagación del VIH hacia los órganos linfoides y de las células dendríticas: gran reservorio donde se establece la infección y se transmite a los linfocitos CD4.

A.2 Receptores virales: CD4 y receptores de quemoquinas. La infección del linfocito CD4 se produce mediante la interacción con 2 tipos de receptores; por un lado la molécula CD4, proteína presente en la superficie de linfocitos T colaboradores y en células de estirpe mononuclear fagocítica. Otro receptor es la quemoquina, familia de

mediadores inmunológicos que están divididas en cuatro grupos: C, CC, CXC y CX3C.

Son moléculas de bajo peso molecular que actúan como mediadores inflamatorios en los procesos de migración y activación leucocitaria. Son moléculas producidas por monocitos, polimorfos nucleares (PMN) y linfocitos CD4 y CD8.

Las quemoquinas interactúan con distintos receptores situados en la membrana celular que se clasifican de acuerdo con su capacidad para unir las distintas familias de quemoquinas en receptores tipo C, CC, CXC y CX3C.

A.3 Correceptores del VIH y tropismo viral: existen 2 receptores fundamentales que son CCR5 y CXCR4. El primero es el principal receptor de las cepas R5 (anteriormente conocida como no sincitiales) y el receptor CXCR4 es el principal receptor de las cepas X4 (CXCL12 ó anteriormente conocidas como sincitiales). La conformación de las distintas regiones de la gp120 condiciona el tropismo de los distintos aislados virales. Así, existen virus con un tropismo estricto por CCR5 ó CXCR4 que son capaces de inhibir la infección por VIH 75_.

El CXCR4 es principalmente expresado sobre células T vírgenes, mientras que el CCR5 está principalmente sobre células T activadas efectoras ó memoria.

Cuando se emplean las cepas con tropismo R5 éstas están implicadas en la transmisión y en etapas tempranas de la infección. En el avance de la infección se desarrollan cepas con tropismo X4, inductores de sincitios

que están en relación con la depleción mayoritaria de linfocitos T CD4+ (figura 14)76_.

Figura 14: Uso de co-receptores por cepas VIH-1 con tropismo por linfocitos ó por macrófagos. A) los linfocitos T CD4+, así como las líneas celulares T

expresan CXCR4. La entrada de cepas VIH-1 con tropismo X4 en estas células es inhibida por SDF-1 (factor derivado de estroma) que es el único

ligando natural descrito del receptor CXCR4. B) Las cepas del VIH-1 macrofagotrópicas utilizan preferentemente el correceptor CCR5 su entrada en células que expresan este receptor (macrófagos y linfocitos T)

se inhibe con ligandos naturales del CCR5 como son las quemoquinas: RANTES, MIP-1α y MIP-1β. La selección entre linfocitos ó macrófagos tiene

numerosas implicaciones en el desarrollo de la inmunodeficiencia (Principles of Virology, Flint SJ et al. Washington DC, ASM Press 2000:639) 76_.

A.4 Mecanismo de entrada del VIH en la célula: El gen Env, codifica una proteína que se glucosila (gp160), cuya escisión da lugar a la glicoproteína superficial gp120 y la glicoproteína transmembranal gp41 61_.

Una vez producido el proceso de unión de la gp160 a la molécula CD4 se producen una serie de cambios inducidos por la interacción sucesiva con sus receptores, permitiendo la interacción de la gp120 y la gp41 con el receptor y generando el llamado “péptido fusión” que induce la fusión entre la membrana plasmática y la envoltura viral 77_{. La}

glicoproteína gp41 que se insertará en la membrana celular permitiendo la internalización de la nucleocápside del virus y la desencapsidación de su genoma 60, 61_.

B. Decapsidación: Internalización de la nucleocápside viral y la decapsidación del genoma vírico 78_{. Este paso es inhibido por proteínas}

que generan así un mecanismo de protección frente a la infección por retrovirus. La más importante de estas proteínas se denomina TRIM5α, esta proteína es diferente según la especie, así para infectar una especie determinada un retrovirus debe generar variantes en las proteínas de la cápside que le permitan eludir el TRIM5α de esa especie.

C. Retrotranscripción: síntesis de ADN a partir de ARN viral mediante la enzima transcriptasa inversa.

En un linfocito en reposo, la retrotranscripción no finaliza la síntesis de ADN en el extremo 3´del genoma proviral, siendo necesario activar la célula infectada para que este proceso se complete 79_{. Si esta activación}

no se produce, el ADN no integrado es degradado en un plazo de 3 a 15 días por las ADNasas celulares. Por tanto, existe un compartimento de ADN proviral no integrado que supone el 90% del ADN proviral existente en

linfocitos circulantes y que constituye un reservorio susceptible de integración si la célula es adecuadamente activada. Este ADN no integrado constituye un marcador de replicación viral en pacientes en tratamiento antirretroviral aunque éstos no presenten carga viral plasmática detectable.

D. Transporte e integración: El ADN proviral se acopla a una serie de factores celulares y virales (proteina Vpr) formando el complejo de preintegración. Este complejo se transporta al núcleo donde el ADN viral se integra en el genoma de la célula huésped constituyendo la forma proviral del VIH. Una célula infectada puede integrar entre 1 y 30 copias de ADN proviral (media de 3-4) 80_.

Tras la entrada se inicia la reproducción del virus (replicación) por transcripción en reverso o retrotranscripción mediada por la transcriptasa inversa del virión y que conduce a la formación de la primera cadena del ADN a partir del ARN viral. La segunda cadena del ADN requiere la acción de la ribonucleasa H. La doble cadena así generada es integrada por medio de la integrasa viral en el ADN de la célula, aunque parte del ADN formado puede persistir en el citoplasma de la célula sin integrarse dentro del genoma celular 60, 61, 81_.

La integración del ADN proviral en el genoma celular puede depender del estado de activación de la célula, pero parece ser inespecífica60_.

El ADN que se introduce en el núcleo (complejo de integración) va acompañado de varias proteínas virales y alguna celular. Este transporte lo realiza la matriz viral, pero también participan la integrasa, la transcriptasa en reverso, la proteína viral Vpr y la nucleocápside. Puede ocurrir que la integración del ADN viral no suceda justo después de la

retrotranscripción y que el ADN se almacene en el citoplasma de la célula creando una latencia de preintegración que posteriormente se transporta al núcleo mediante estímulos celulares para ser integrada 82_.

1.4.2 Fase tardía: transcripción del genoma viral, síntesis y ensamblaje de