Scientist examining test tube in a laboratory.

HIV

Overview

인체 면역 결핍 바이러스 (HIV)는 면역 체계를 표적으로 하며, 치료하지 않으면 후천성 면역 결핍 증후군 (AIDS)을 유발합니다. 현재 전 세계적으로 현재 HIV에 감염자는 3,800만명입니다. 그중 170 만 명이 2019 년에 신규로 감염되었으며 690,000 명이 AIDS 관련 질병으로 사망했습니다 .¹ HIV에는 HIV-1과 HIV-2가 있습니다. 두 가지 유형은 구조적으로 매우 유사하며 , 두 유형 모두 종국에는 AIDS로 발전합니다. 전 세계적으로 HIV-1이 더 널리 퍼져 있으며 HIV-2는 서부 및 중앙 아프리카로 제한적입니다. HIV-2는 AIDS로 더 오래 진행 될수록 독성이 덜하지만, 중추신경계 질환을 더 자주 유발합니다.

HIV 감염 단계는 어떻게 되나요?

치료를 받지 않는다고 가정하면 HIV 감염 진행은 세 단계로 나눌 수 있습니다.²

급성—일반적으로 노출 후 약 3 주 후에 발생합니다. 이 단계에서 바이러스는 CD4 T 세포에서 빠르게 복제되며, 이는 높은 바이러스 부하와 높은 CD4 T 세포 파괴율로 나타납니다. 이 단계에서 호스트의 전염성이 가능 높습니다.
만성—임상 잠복기 또는 무증상 HIV 감염이라고도 하는 만성 단계로 두번째 단계입니다. 바이러스 복제가 적고 치료를 하지 않으면 감염된 사람들의 경우 10년 내에 에이즈로 진행합니다.
에이즈—이 시점에서 바이러스는 면역체계를 상당히 손상시켰으며 숙주는 더이상 기회 감염에 맞서 싸울 수 없습니다.

말기 HIV 정의

세계보건기구(WHO)는 HIV의 임상 단계를 증상의 중등도와 동시감염, 에이즈로의 진행을 기준으로 1단계에서 4단계까지로 정의합니다.

성인, 청소년, 5세 이상 어린이의 경우 진행된 HIV 질환은 CD4 T-세포 수 <200 세포s/mm³또는 WHO 3기, 또는 4기로 정의합니다. HIV에 걸린 5세 미만의 모든 어린이는 말기 HIV 로 정의합니다.³

HIV는 어떻게 진단되나요?

HIV 감염을 파악하기 위해 항체 검사는 가장 널리 사용되는 진단 검사입니다. HIV 특이 항체를 측정하려면 노출 후 약 28 일 (윈도우 기간)이 소요될 수 있습니다. 핵산검사 (NAT)는 환자의 바이러스 로드(load)를 결정하는 데 도움이 됩니다. 2015년 세계 보건기구 (WHO) "임상 지침 : HIV 진단"은 다양한 환자 그룹에 대한 진단 테스트 권장 사항을 명시하고 있습니다.⁴

HIV 감염 생물학

HIV는 매우 적은 수의 단백질을 코딩하는 9.8 킬로베이스의 genome과 높은 돌연변이율을 가진 레트로바이러스입니다. 코어를 둘러싼 지질 외피는 숙주 세포에서 파생되며 감염 과정에서 그리고 immunogenicity를 끌어내는데 가장 중요한 당단백질이 박혀 있습니다. 외피 단백질 gp120은 CD4에 결합하여 T cell 및 대식세포와 융합합니다. 숙주 세포에 들어가면 바이러스 RNA는 DNA로 역전사 된 다음 숙주의 genome에 통합되고 hijacked된 숙주의 기관을 사용하여 복제됩니다. 그 결과 면역 반응이 즉시 활성화되어 다양한 메커니즘을 통해 CD4 + T 세포 집단을 고갈시킵니다.⁵

HIV-매개 CD4+ T-세포 고갈

HIV 매개 CD4 + T- cell 고갈은 (i) 감염시 T- cell 생산 증대, (ii) 면역 반응을 통한 T- cell 파괴 가속화, (iii) 림프 node의 cytokine 신호전달을 통한 T cell 고갈에 대한 반응으로 T cell 생산 가속화, (iv) 골수, 흉선 및 말초 림프계에서 전구 세포 파괴를 유발하는 바이러스 복제 가속화와 같은 여러 단계를 거쳐 나타나는 것으로 알려져 있습니다.⁶

Diagram showing the stages of HIV infection.

HIV-매개 CD4+ T-cell 고갈 메커니즘. (McCune, 2001의 이미지 수정).⁶

참고문헌

World Health Organization. HIV/AIDS Fact Sheet. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/hiv-aids. Published July 6, 2020. Accessed September 30, 2020.
Naif HM. Pathogenesis of HIV Infection. Infect Dis Rep. 2013;5(Suppl 1):e6. Published 2013 Jun 6. doi:10.4081/idr.2013.s1.e6
World Health Organization. Guidelines for managing advanced HIV disease and rapid initiation of antiretroviral therapy. https://www.who.int/hiv/pub/guidelines/advanced-HIV-disease/en/. Published July 2017. Accessed September 30, 2020.
World Health Organization. Clinical Guidelines: HIV Diagnosis. Chapter 2. https://www.who.int/hiv/pub/arv/chapter2.pdf?ua=1 Accessed October 4,2020.
Cowley S. The biology of HIV infection. Lepr Rev. 2001;72(2):212-220. doi: 10.5935/0305-7518.20010028
McCune JM. The dynamics of CD4+ T-cell depletion in HIV disease. Nature. 2001;410(6831):974-979. doi: 10.1038/35073648

HIV Monitoring

HIV모니터링 방법은?

HIV 모니터링에 서 바이러스 로드 모니터링 및 CD4 T세포수가 일상적으로 사용되고 있습니다. CD4 T-세포 수 측정은 HIV 질병 진행에 대한 통찰력을 얻고 항바이러스요법(ART) 시작 여부에 대한 임상결정을 내리고, ART에 대한 반응을 모니터링 하는데 중요합니다.^1,2

유세포 분석을 이용한 CD4+ T림프구의 백분율 및 절대 수 결정

유세포 분석은 정확도, 정밀도 및 재현성을 제공하기 때문에 CD4 수를 결정하는 데 사용되는 표준 기술입니다. 또한 유세포 분석은 높은 처리량을 제공합니다. 림프구 중 CD4 + T- 림프구 비율과 절대 림프구 수는 모두 유세포 분석을 사용하여 측정할 수 있습니다. CD4 수를 결정하기 위한 이중 플랫폼 접근 방식에서는 CD4 + T- 림프구 비율을 생성하기 위한 유세포 분석기와 절대 림프구 수를 계산하기 위한 혈액 분석기를 사용합니다. 단일 플랫폼 접근 방식은 CD45 gating ³을 통해 주어진 혈액량에서 CD4 + T- 림프구 수를 직접 계산하거나 알려진 부피의 CD4 염색 혈액 샘플에 microbeads를 추가하여 혈액 분석기를 사용하지 않고 CD4 수를 결정합니다.⁴ CD3+CD4+림프구의 백분율 또는 개수를 결정은 HIV 감염 환자들을 모니터링 하는데 유용하게 사용될 수 있습니다.⁵일반적으로 HIV 감염 환자들은 보통 감염이 진행됨에 따라 CD3+CD4+ 림프구 수의 꾸준한 감소를 경험합니다.⁶ 감염 마지막 단계에서 CD4 수는200 CD4/µL³ 밑으로 떨어져 심각한 면역 결핍을 초래합니다.⁷

CD4 + helper T- cell activity를 재구성하기 위해 costimulated 된 CD4 + T- cell의 adoptive transfer를 사용하는 것이 HIV-1 감염에 대한 자연면역을 증가시킬 가능성이 있는 방법으로 입증되었습니다.⁸ HIV 매개 면역억제로 환자는 잦은 감염, 심한 감염에 더욱 취약해지게 됩니다. 폐포자충 폐렴 (Pneumocystis pneumonia , PCP), 톡소포자충뇌염(toxoplasma encephalitis ), 거대세포바이러스(cytomegalovirus ,CMV) 감염 및 결핵과 같은 질병으로 이어지는 기회 감염은 AIDS의 특징입니다.⁹

말기 HIV 질환을 가진 사람을 식별하고 관리하는데 있어 CD4 세포 수 검사의 역할

2016 년 세계 보건기구 (WHO) "HIV 감염 치료 및 예방을 위한 항레트로바이러스 약물 사용에 대한 통합 지침"은 CD4 T cell 수에 관계없이 ART를 시작하고 ART 반응 모니터링에 CD4 T 세포 수를 이용할 수 있다고 권장합니다. 일상적인 바이러스 load 모니터링이 가능하고 사람들이 ART에 안정되고 나면 ART¹⁰ 반응 모니터링을 위해 CD4 T cell 수를 이용하는 것을 중단할 수 있습니다.¹¹ 그러나 HIV 감염자의 baseline에서 CD4 T- cell 수 검사는 여전히 중요합니다.¹⁷ 임상 병기 결정에만 의존하면 상당수의 심각한 면역억제를 앓고 있는 HIV 환자들을 놓칠 위험이 있습니다.

참고문헌

Bouteloup V, Sabin C, Mocroft A, et al. Reference curves for CD4 T-cell count response to combination antiretroviral therapy in HIV-1-infected treatment-naïve patients. HIV Med. 2017;18(1):33-44. doi:10.1111/hiv.12389
Sabin CA, Lundgren JD. The natural history of HIV infection. Curr Opin HIV AIDS. 2013;8(4):311-317. doi:10.1097/COH.0b013e328361fa66
Center for Disease Control and Prevention. Guidelines for performing single-platform absolute CD4+ T-cell determinations with CD45 gating for persons infected with human immunodeficiency virus. https://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/rr5202a1.htm. Accessed October 4,2020.
Pattanapanyasat K. Immune status monitoring of HIV/AIDS patients in resource-limited settings: a review with an emphasis on CD4+ T-lymphocyte determination. Asian Pac J Allergy Immunol. 2012;30(1):11-25.
Giorgi JV, Hultin LE. Lymphocyte subset alterations and immunophenotyping by flow cytometry in HIV disease. Clin Immunol Newslett. 1990;10(4):55-61. doi: 10.1016/0197-1859(90)90024-3
Landay A, Ohlsson-Wilhelm B, Giorgi JV. Application of flow cytometry to the study of HIV infection. AIDS. 1990;4(6):479-497. doi: 10.1097/00002030-199006000-00001
Streicher HZ, Reitz MS Jr, Gallo RC. Human immunodeficiency viruses. In Mandell GL, Bennett JE, Dolin R, eds. Principles and Practice of Infectious Diseases. New York: Churchill Livingstone; 2000.
Levine BL, Bernstein WB, Aronson NE, et al. Adoptive transfer of costimulated CD4(+) T cells induces expansion of peripheral T cells and decreased CCR5 expression in HIV infection. Nat Med. 2002;8(1):47-53. doi: 10.1038/nm0102-47
National Institutes of Health. Guidelines for the prevention and treatment of opportunistic infections in adults and adolescents with HIV. https://clinicalinfo.hiv.gov/en/guidelines/adult-and-adolescent-opportunistic-infection/introduction?view=full Accessed October 4,2020.
World Health Organization. Consolidated guidelines on the use of antiretroviral drugs for treating and preventing HIV infection: Recommendations for a public health approach – second edition. https://www.who.int/hiv/pub/arv/arv-2016/en. Published Jume 2016. Accessed September 23, 2020.
Ford N, Meintjes G, Vitoria M, Greene G, Chiller T. The evolving role of CD4 cell counts in HIV care. Curr Opin HIV AIDS. 2017;12(2):123-128. doi: 10.1097/COH.0000000000000348

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