HIV-Infektion und AIDS - Ursachen und Pathogenese

Der Erreger der HIV-Infektion

Es wurden zwei Serotypen beschrieben – HIV-1 und HIV-2, die sich in ihren strukturellen und antigenen Eigenschaften unterscheiden. In der Ukraine ist HIV-1 (der Hauptverursacher der Krankheit) von epidemiologischer Bedeutung.

Taxonomie von HIV

Das humane Immundefizienzvirus gehört zum Reich der Viridae, Familie Retroviridae, Unterfamilie Lentiviridae.

Die wichtigsten Eigenschaften des humanen Immundefizienzvirus

Die Struktur des HIV-Viruspartikels

Laut Elektronenmikroskopie hat das Virus eine runde Form und eine komplexe Struktur. Der Durchmesser des Virions beträgt 100-120 nm.

HIV-1- und HIV-2-Proteingruppen

Proteingruppen	HIV-1	HIV-2
Hüllproteine (env)	GP160, GP120, GP41	Gp140, Gp105, Gp36
Kernproteine (gag)	Seite 17, Seite 24, Seite 55	Seite 16, Seite 25, Seite 56
Virale Enzyme (pol)	S. 31, S. 51, S. 66	R68

Das Molekulargewicht von Proteinen wird in Kilodalton (kDa) gemessen: gp – Glykoproteine; p – Proteine.

Das Zentrum des Virions enthält das virale Genom, das aus zwei RNA-Strängen, den internen Proteinen p7 und p9 sowie den Enzymen Reverse Transkriptase (Revertase), Protease, RNase und Integrase (Endonuklease) besteht. Das Genom ist von einer inneren Proteinmembran umgeben. Die innere Membran von HIV-1 besteht aus den Proteinen p17, p24 und p55. Die Proteine p16, p25 und p56 bilden die innere Membran von HIV-2. Die äußere Lipidmembran von HIV-1 wird vom Glykoprotein gpl60 durchdrungen, das aus einem Transmembranfragment (gp41) und einem hochimmunogenen Fragment (gpl20) besteht. Die Membranproteine gp41 und gpl20 sind durch eine nichtkovalente Bindung verbunden und bilden auf der Oberfläche des Virions Fortsätze, die die Bindung von HIV an die Rezeptoren menschlicher Zielzellen gewährleisten.

Antigene Struktur

Das Virusgenom enthält neun Gene – drei strukturelle und sechs regulatorische. Das Genom weist aufgrund der Antigendrift eine variable Struktur auf. Es gibt eine Reihe serologischer Varianten des Virus (z. B. A, B, C, D, E, F, G, H).

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Viruspersistenz in der Umwelt

Unter natürlichen Bedingungen bleibt HIV (in getrocknetem Zustand) mehrere Stunden aktiv, in Flüssigkeiten mit vielen Viruspartikeln, wie Blut und Ejakulat, mehrere Tage.

In gefrorenem Blutserum wird die Aktivität des Virus über mehrere Jahre bestimmt.

Durch 30-minütiges Erhitzen auf 56 °C verringert sich der infektiöse Titer des Virus um das Hundertfache. Bei höheren Temperaturen (70–80 °C) stirbt das Virus nach 10 Minuten ab. Virionen werden durch eine einminütige Behandlung mit einer 70%igen Ethylalkohollösung inaktiviert. Auch bei Kontakt mit 0,5% Natriumhypochlorit, 1% Glutaraldehyd, 6% Wasserstoffperoxid, 5% Lysol, Ether oder Aceton werden Viruspartikel abgestorben.

HIV ist relativ unempfindlich gegenüber ultravioletter Strahlung und ionisierender Strahlung.

Pathogenese der HIV-Infektion

Das Differenzierungsantigen CD4+ (CD – Abkürzung für Cell Differentiation Antigen) und unspezifische (unabhängig vom Vorhandensein von CD4+) Komponenten sind Rezeptoren für HIV. CD4+ ist ein Glykoprotein mit einem Molekulargewicht von 55.000 kDa. Seine Struktur ähnelt bestimmten Teilen von Immunglobulinen. Das virale Protein gpl20 hat eine ähnliche Struktur – es bestimmt die Fähigkeit von Virionen, in die Zelle einzudringen.

Der CD4+-Rezeptor, der sich auf der Membran immunkompetenter Zellen befindet, erfüllt die Funktion der Antigenerkennung (zusammen mit HLA-Proteinen – Haupthistokompatibilitätskomplex Klasse II).

Vom humanen Immundefizienzvirus betroffene Zelltypen

Zelltyp	Gewebe und Organe
T-Lymphozyten. Makrophagen	Blut
Langerhans-Zellen	Leder
Follikuläre dendritische Zellen	Lymphknoten
Alveolarmakrophagen	Lunge
Epithelzellen	Dickdarm, Nieren
Gebärmutterhalszellen	Gebärmutterhals
Oligodendrogliazellen	Gehirn

Die HIV-Hülle enthält Proteine des humanen Histokompatibilitätskomplexes der Klassen I und II, sodass das Eindringen des Virus in den Körper keine Abstoßungsreaktion auslöst. Die Fixierung der Virionen auf der Oberfläche der Zielzelle erfolgt unter Beteiligung des Glykoproteins gpl20. Das Glykoprotein gp41 sorgt für die Fusion der Virushülle mit der Membran der Zielzelle. Doppelsträngige RNA des Virus dringt in die Zelle ein, wo mithilfe der reversen Transkriptase einzelsträngige provirale DNA synthetisiert wird. Anschließend bildet sich doppelsträngige DNA, die mithilfe der Integrase in die Zell-DNA integriert wird. Virale DNA dient als Matrix für die RNA-Synthese, die ein neues Viruspartikel zusammensetzt.

Bei der HIV-Replikation kommt es häufig zu genetischen Fehlern, die zur Bildung verschiedener Subtypen des Virus führen.

Nachdem HIV in CD4+-Zellen eingedrungen ist, beginnt seine Replikation: Je aktiver die CD4+-Zellen, desto intensiver die Virusvermehrung. Daher sorgen Regulatoren, die CD4+-Zellen aktivieren, für eine verstärkte Virusreplikation. Zu diesen Regulatoren gehören TNF (koloniestimulierender Faktor) und IL-6.

Interferon und der transformierende Wachstumsfaktor sind Regulatoren, die die Virusreplikation hemmen. Studien haben gezeigt, dass TNF-α die Transkription der HIV-1-Provirus-DNA in chronisch infizierten T-Zellen und Makrophagen aktiviert. Monozyten, die TNF-α synthetisieren, induzieren nicht nur die Expression durch HIV-infizierte Zellen, sondern stimulieren auch die Aktivierung des latenten Provirus. Die gleichzeitige Aktivität von TNF-α, IL-6 und dem koloniestimulierenden Faktor von Granulozyten und Makrophagen wurde beobachtet.

Immunpathogenetische Anzeichen einer HIV-Infektion sind ein Mangel des T- und B-Links des Immunsystems: Mangel an Komplementkomponenten und Phagozyten; verminderte Funktion unspezifischer Abwehrfaktoren. Die polyklonale Aktivierung von B-Lymphozyten führt einerseits zu Hypergammaglobulinämie und andererseits zu einer Schwächung der Fähigkeit der Zellen, virusneutralisierende Antikörper zu produzieren. Es kommt zu einer Zunahme der CIC-Zahl und der Bildung von Antikörpern gegen Lymphozyten; dies führt zu einer noch stärkeren Abnahme der Anzahl CD4+ T-Lymphozyten. Es kommt zur Entwicklung von Autoimmunprozessen. Die Schädigung des Immunsystems bei einer HIV-Infektion ist systemischer Natur.

Neben dem Mangel an CD4+-Lymphozyten nimmt im Verlauf der Erkrankung auch die funktionelle Insuffizienz von CD8+-Lymphozyten, NK-Zellen (natürliche Killerzellen) und Neutrophilen zu. Bei einer Verschlechterung des Immunstatus entwickeln sich verschiedene Infektions-, Allergie-, Autoimmun- und lymphoproliferative Erkrankungen sowie ein für eine Immunkomplexerkrankung charakteristisches Syndrom (diese Faktoren bestimmen das klinische Bild einer HIV-Infektion).

Im Anfangsstadium der Erkrankung produziert der Körper virusneutralisierende Antikörper, die die Aktivität frei zirkulierender Viren unterdrücken. Diese Antikörper wirken jedoch nicht auf Viren in Zellen (Proviren). Mit der Zeit (meist nach 5–6 Jahren) erschöpft sich die Abwehrkraft des Immunsystems, und das Virus reichert sich im Blut an.