Tonja van der Kuyl – wetenschappelijk onderzoeker AMC

Hiv-superinfecties gaan vaak gepaard met ziekteprogressie Het lijkt erop dat iedereen een superinfectie kan oplopen Ook patiënten die een eerste infectie spontaan onderdrukken (elite controllers) kunnen een superinfectie krijgen

Onlangs promoveerden aan de Universiteit van Amsterdam twee onderzoekers van het AMC, Karolina Kozaczynska (november 2009) en Andrea Rachinger (april 2010), op proefschriften met hiv-1 superinfectie als onderzoeksthema. Dit artikel geeft een kort overzicht van dit onderwerp aan de hand van de bevindingen van beide promovendi.

Hiv-superinfectie: wat is het? Een hiv-superinfectie is een tweede, seriële infectie na seroconversie met een ongerelateerde hiv-stam. Meerdere superinfecties zijn ook mogelijk ^1,2. Treedt de tweede hiv-infectie op voor seroconversie dan heet het een co-infectie. Is het tijdstip waarop de tweede infectie optrad onbekend, dan spreken we gewoon van een dubbelinfectie.
Hiv is een retrovirus dat integreert in het DNA van de gastheer. Hierdoor kan het virus eigenlijk niet geklaard worden, d.w.z. de infectie verdwijnt nooit. Bij een tweede hiv-infectie krijgt de patiënt er dus een tweede virusstam bij. Het kan voorkomen dat beide stammen dezelfde cel infecteren, en dat daarin één of meer genomen integreren van elke stam. Op deze manier kunnen recombinante virussen ontstaan. Het veelvuldig voorkomen van recombinante stammen is eigenlijk al een aanwijzing dat infecties met meerdere hiv-stammen regelmatig optreden.*

Negatieve effecten? Sommige patiënten reageren nogal laconiek op de mogelijkheid van superinfectie: als je al hiv hebt, wat maakt het dan uit of je er nog een beetje meer virus bij krijgt? Inderdaad is het nog niet helemaal duidelijk hoeveel extra schade een tweede hiv- infectie aanricht. De eerste gevallen van superinfectie werden vooral gevonden omdat patiënten klinische symptomen kregen, of omdat het aantal viruskopieën in het bloed opeens sterk steeg, allemaal negatieve aanwijzingen voor het ziektebeloop. Inderdaad vinden we ook bij nog onbehandelde patiënten uit Amsterdam met hiv-superinfecties dat het startmoment van antiretrovirale therapie (ART), een aanwijzing voor ziekteprogressie, meestal veel vroeger ligt dan bij patiënten met een enkele hiv-infectie. Ook bij in de literatuur beschreven gevallen blijken mensen vooral negatieve effecten te ondervinden van hun hiv-superinfectie, namelijk een snelle daling van het aantal CD4+ T cellen en een stijging van de virale load. Tot nu toe zijn geen gevallen bekend van superinfecties bij met ART behandelde patiënten met een goede repressie van het virus.

Celkweekexperimenten met virussen suggereren dat superinfecties leiden tot uitgroei van virusstammen met een verhoogde replicatiecapaciteit. Bij katten is dit effect ook gevonden na infectie met meerdere stammen van fiv, de kattenvariant van hiv.³ Al na korte tijd gingen virulente stammen overheersen. Het kan zijn dat de competitie voor gastheercellen en groeifactoren intenser is dan bij een enkele infectie, zodat snel groeiende virussen worden geselecteerd. Een tweede stam zou dan vooral een goede kans maken als het een variant is die sneller groeit dan het eerste virus. Voor dit laatste scenario vond Karolina Kozaczynska aanwijzingen na het bestuderen van de groeicapaciteiten van virussen bij twee supergeïnfecteerde patiënten. Het tweede virus is hier inderdaad in beide gevallen de snelst groeiende stam. Of deze snelle stam werkelijk de andere verdringt is bij deze patiënten niet meer na te gaan, omdat beiden inmiddels ART gebruiken.

Een andere mogelijkheid na infectie met twee hiv-stammen is het ontstaan van recombinante stammen. Soms is een recombinante stam een verbeterde versie van de ouders, zoals bijvoorbeeld. in het geval van CRF02_AG, een recombinant virus dat sneller repliceert dan subtype A en G stammen. Een groter gevaar schuilt in infectie met twee drug-resistente stammen, die kunnen recombineren tot een panresistente stam. Dit is geen hypothetisch scenario, maar is al eens gebeurd in New York in 2005 ⁴. Een patiënt geïnfecteerd met een dergelijke recombinante stam kan niet meer worden geholpen met de huidige generatie antiretrovirale middelen.

Opsporen van hiv-superinfecties Er is geen standaardmethode voor het vinden van hiv- superinfecties ^5,6. Omdat het seriële infecties betreft, is het belangrijk dat er voldoende follow-up is van hiv-geïnfecteerden, zodat er bloedplasmamonsters van verschillende tijden beschikbaar zijn. De gebruikte methoden om mogelijke superinfecties op te sporen zijn allereerst gericht op het vinden van een verhoogde variatie in de viruspopulatie. Karolina Kozaczynska beschrijft een methode die gebruik maakt van heterogeniteit in het virale polymerase gen ⁷. De nucleotide-sequentie van dit gen wordt bepaald door het Laboratorium voor Klinische Virologie van het AMC. Hiermee wordt nagegaan of de bestaande virusstam drugresistentie mutaties heeft, waardoor bepaalde medicijnen beter niet gegeven kunnen worden. Deze pol-sequenties worden verzameld in een database en kunnen dan ook dienen voor bijvoorbeeld onderzoek naar hiv-dubbelinfecties.

Andrea Rachinger gebruikte een andere methode. Hierbij werd de variatie van de viruspopulatie bestudeerd aan de hand van het mix- en loopgedrag van virale genomen in een agarose-gel. Veel heterogeniteit zou dan ook kunnen duiden op een dubbelinfectie. Een direct bewijs voor een dubbelinfectie leveren beide methoden echter niet. Daarvoor zullen de virale genomen, geïsoleerd uit een patiënt, na vermenigvuldiging, klonering en sequentieanalyse moeten worden onderworpen aan een fylogenetische analyse. Aan de hand van deze zogenaamde evolutieboom zal duidelijk moeten worden of de patiënt geïnfecteerd is met verschillende hiv-stammen, of dat de verhoogde variatie het gevolg is van evolutie van het virus. Dat laatste is vaak het geval na een jarenlange hiv-infectie. Worden wel twee stammen aangetoond, dan kan het tijdstip van de tweede infectie worden gevonden door eerdere bloedmonsters te analyseren.
Het opsporen van superinfecties is kortom een tijd- en geldrovende bezigheid! Op dit moment wordt het dan ook alleen gedaan in een onderzoekssetting, en nog niet in de klinische praktijk. Omdat het veel werk is om een superinfectie op te sporen, is er dus een grote kans dat een aantal nooit wordt ontdekt.

Wat is de kans op een hiv-superinfectie? Op zich is hiv niet zo infectieus: de virusdeeltjes zijn zo instabiel dat ze niet overleven buiten het menselijk lichaam, iets wat bijvoorbeeld. griepvirussen of het ebolavirus wel kunnen. Een infectie met hiv loop je dus minder gemakkelijk op dan een griepje. Daarom werd een tweede hiv-infectie dan ook lange tijd voor onwaarschijnlijk gehouden. Bovendien dacht iedereen dat een eerdere hiv-infectie zou beschermen tegen een tweede aanval van het virus, zoals een preventief vaccin ook zou moeten doen. Verder leek het moeilijk voor een tweede virus om voet aan de grond te krijgen: veel CD4+ T cellen, de cellen waar het virus het liefst in groeit, zijn in hoog tempo vernietigd door de eerste virusinfectie.

Nu hiv-superinfecties wel blijken voor te komen ligt de volgende vraag voor de hand: kan iedereen een hiv-superinfectie krijgen? Moet je er een bepaalde gevoeligheid voor hebben? Of ligt het aan de virusstam? Het lijkt erop dat iedereen een superinfectie kan oplopen. De kans op een tweede hiv-infectie wordt vooral bepaald door risk exposure: hoe meer mensen in je omgeving besmet zijn, hoe hoger de kans op infectie als je ook nog eens risicovol gedrag vertoont. Dit blijkt uit onderzoek bij Afrikaanse prostituées, een groep waar hoog risicogedrag samenvalt met een hoge hiv-prevalentie binnen de seksueel actieve bevolking. Hier bleek de kans op een tweede infectie net zo groot als de kans op een eerste hiv-infectie ⁸. Ook patiënten die een eerste infectie spontaan onderdrukken, zogenoemde elite controllers, kunnen een superinfectie krijgen. Andrea Rachinger beschrijft een dergelijke patiënt die na superinfectie de controle eventjes verliest, maar dan toch weer in staat blijkt hiv redelijk te onderdrukken ⁹. Wel repliceert het virus nu op een hoger niveau dan voor de superinfectie. Bij patiënten die goed zijn ingesteld op ART zijn tot nu toe nooit superinfecties gevonden. De enige beschreven gevallen vonden plaats tijdens therapieonderbrekingen. ART beschermt dus tegen een tweede hiv-infectie.

Superinfecties worden vaak kort na de eerste infectie gezien, veelal nog in het eerste jaar. Dat zou er op kunnen wijzen dat je dan gevoeliger bent voor infectie. Het kan ook zijn dat een langer durende infectie toch enigszins bescherming biedt. Ook zijn er wellicht later in infectie te weinig gastheercellen over. Een andere mogelijkheid is dat de patiënt zijn seksueel gedrag aanpast na een positieve hiv-test. Dat laatste vond Andrea Rachinger na onderzoek onder homoseksuele deelnemers aan de Amsterdam Cohort Studies of HIV Infection and AIDS. Nadat ze tevergeefs naar superinfecties had gezocht onder deze mensen, analyseerde ze het gedrag van de deelnemers uit de tijd dat een hiv-infectie nog een doodsvonnis betekende. Daaruit bleek dat na een hiv-diagnose het risicogedrag sterk verminderde en daarmee de kans op een superinfectie.¹⁰
Na de introductie van ART in de jaren negentig van de vorige eeuw is de angst voor hiv afgenomen, althans in de Westerse wereld, en daarmee de neiging tot veilige seks. Dat zou verklaren waarom superinfecties steeds vaker lijken voor te komen, en de eerste superinfectie pas beschreven werd in 2002.¹¹


Samenvatting

• Een hiv-superinfectie is een tweede, seriële hiv-infectie. De eerste infectie wordt niet geklaard omdat het een retrovirus betreft.
• Het is tijdrovend om hiv-superinfecties op te sporen en te bevestigen.
• Een eerdere hiv-infectie beschermt dus blijkbaar niet tegen een nieuwe infectie.
• Goed ingestelde ART beschermt wel tegen een hiv-superinfectie.
• Het oplopen van een hiv-superinfectie is waarschijnlijk vooral geassocieerd met risk exposure, een optelsom van seksueel risicogedrag en hiv-prevalentie.
• Hiv-superinfecties gaan vaak gepaard met ziekteprogressie: een stijging van de virale load in het bloed en een snellere daling van het aantal CD4+ T cellen, resulterend in een voortijdige start van ART. Daarom zou het oplopen van een tweede hiv-infectie vermeden moeten worden.
• Meerdere infecties met drugresistente virussen kunnen leiden tot het ontstaan van een multidrug-, of zelfs een panresistente virusstam.

* Zie ook een eerder artikel over hiv- superinfecties: Jurriaans en Cornelissen, Soa Aids Magazine, jaargang 3, nr. 5, december 2006.

Literatuur

1. van der Kuyl AC, Kozaczynska K, Van den Burg R, Zorgdrager F, Back N, Jurriaans S, Berkhout B, Reiss P, Cornelissen M (2005) Triple HIV-1 infection. New Engl J of Med 352: 2557-2559.
2. Kozaczynska K, Cornelissen M, Reiss P, Zorgdrager F, van der Kuyl AC (2007) HIV-1 sequence evolution in vivo after superinfection with three viral strains. Retrovirology 4: 59.
3. Afkhami-Goli A, Liu SH, Zhu Y, Antony JM, Arab H, Power C (2008) Dual lentivirus infection potentiates neuroinflammation and neurodegeneration: viral copassage enhances neurovirulence. J Neurovirol 1-14.
4. Blick G, Kagan RM, Coakley E, Petropoulos C, Maroldo L, Greiger-Zanlungo P, Gretz S, Garton T (2007) The Probable Source of Both the Primary Multidrug-Resistant (MDR) HIV-1 Strain Found in a Patient with Rapid Progression to AIDS and a Second Recombinant MDR Strain Found in a Chronically HIV-1-Infected Patient. J Infect Dis 195: 1250-1259.
5. van der Kuyl AC, Cornelissen M (2007) Identifying HIV-1 dual infections. Retrovirology 4: 67.
6. Rachinger A, Derks van de Ven T, Burger JA, Schuitemaker H, van 't Wout AB (2010) Evaluation of pre-screening methods for the identification of HIV-1 superinfection. J Virol Methods 165: 311-317.
7. Cornelissen M, Jurriaans S, Kozaczynska K, Prins JM, Hamidjaja RA, Zorgdrager F, Bakker M, Back N, van der Kuyl AC (2007) Routine HIV-1 genotyping as a tool to identify dual infections. AIDS 21: 807-811.
8. Chohan B, Lavreys L, Rainwater SM, Overbaugh J (2005) Evidence for frequent reinfection with human immunodeficiency virus type 1 of a different subtype. J Virol 79: 10701-10708.
9. Rachinger A, Navis M, van Assen S, Groeneveld PH, Schuitemaker H (2008) Recovery of viremic control after superinfection with pathogenic HIV type 1 in a long-term elite controller of HIV type 1 infection. Clin Infect Dis 47: e86-e89.
10. Rachinger A, Stolte IG, Derks van de Ven T, Burger JA, Prins M, Schuitemaker H, van 't Wout AB (2010) Absence of HIV-1 superinfection 1 year after infection between 1985 and 1997 coincides with a reduction in sexual risk behavior in the seroincident Amsterdam cohort of homosexual men. Clin Infect Dis 50: 1309-1315.
11. Jost S, Bernard MC, Kaiser L, Yerly S, Hirschel B, Samri A, Autran B, Goh LE, Perrin L (2002) A patient with HIV-1 superinfection. N Engl J Med 347: 731-736.