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Basisinformationen HIV-Diagnostik

Basisinformationen zu diagnostischen Methoden bei der HIV-Infektion

Das Krankheitsbild AIDS (Acquired Immuodeficiency Syndrome) wurde erstmalig 1981 beschrieben. Als Krankheitsauslöser konnten das Humane Immundefizienz Virus Typ 1 (HIV-1, 1983) und das Humane Immundefizienz Virus Typ 2 (HIV-2, 1986) aus AIDS-Patienten isoliert werden. Die HIV-Infektion stellt ursprünglich eine Zoonose (Spezieswechsel Affe – Mensch) dar; anhand genetischer Analysen wird für die Übertragung der Beginn des 20. Jahrhunderts angenommen. 

Weltweit sind ca. 37 Millionen Menschen (Stand 2016) mit HIV infiziert oder bereits an AIDS erkrankt, wobei über 90% aller HIV-Infizierten in Entwicklungsländern oder Schwellenländern leben. In Deutschland sind nach Schätzungen des Robert Koch-Instituts etwa 84.700 (Stand 2016) mit HIV infiziert.

Die HI-Viren werden über Blut und andere virushaltige Körperflüssigkeiten übertragen (Sperma, Vaginalsekret). Ungeschützte Sexualkontakte stellen bei weitem den häufigsten Übertragungsweg dar. Weiterhin kann HIV von der Mutter auf das Kind übertragen werden (Geburt, Stillen), durch gemeinsame Nutzung von Injektionsnadeln („needle-sharing“, insbesondere Drogenabhängige), durch ungetestete Bluttransfusionen oder Stich-/Schnitt-Verletzungen, z.B. bei medizinischem Personal. Das Ansteckungsrisiko steigt mit der Höhe der HI-Viruslast. Auch Läsionen der Genitalschleimhaut und zusätzlich vorliegende andere sexuell übertragbare Infektionen erhöhen das Übertragungsrisiko. 

HIV-1 und HIV-2 gehören zur Familie Retroviridae und werden in verschiedene Gruppen und Subtypen unterteilt. Entscheidende Antigene für die serologische Virusdiagnostik sind das HIV-1 Kapsid-Protein (p24) und die Hüllproteine (gp120, gp41) (Abb. 1). Das Virusgenom besteht aus zwei RNA-Molekülen, das nach Umschreibung in die provirale DNA in das wirtszelleigene Genom integriert wird.

DIAGNOSTIK

Zum Nachweis oder Ausschluss einer HIV-Infektion werden, je nach Fragestellung und HIV-Seroprävalenz der Bevölkerung, unterschiedliche Testverfahren eingesetzt, die auf einem Antigen-/Antikörper-Nachweis oder Genom-Nachweis basieren. 

Die wichtigste Methode der Screening-Diagnostik ist der HIV-1/2 Antigen/Antikörpernachweis (4.-Generationstest, 4. Generation EIA). Die 4. Generationstestsysteme erfassen HIV 1- und  HIV 2 -spezifische Antikörper sowie  das virusspezifische HIV-1 p24-Antigen, das einen früheren labordiagnostischen Infektionsnachweis ermöglicht. Eine Differenzierung von Antikörpern und Antigen ist mittels Westernblot/Immunblot und Antigen-ELISA möglich. 

Die spezifische Antikörperbildung nach einer HIV-Infektion (bzw. deren Nachweisbarkeit) beginnt in der Regel ab der 4. bis 10. Woche; die Antikörper persistieren als Infektionsmarker lebenslang (Abb. 2 und Abb. 3). Nach der 6. Woche sind HIV-spezifische Antikörper bei vielen der neu infizierten Patienten nachweisbar. Bei negativem Screeningtest 6 Wochen nach einem möglichen Infektionsereignis, kann eine Infektion mit großer Sicherheit ausgeschlossen werden.

Als „Schnelltest“ (Dauer ca. 30 Minuten) können immunchromatographische „Streifenteste“ zum qualitativen Nachweis von HIV-Antigen/Antikörpern in Serum oder Plasma durchgeführt werden. 

Ein reaktiver („positiver“) HIV-Screeningtest erfordert in Deutschland immer die Folgetestung einer zweiten Patientenprobe (um eine Probenverwechslung auszuschließen) und muss zusätzlich durch ein zweites Testverfahren bestätigt werden. Hierfür stellen der klassische Westernblot oder der rekombinant hergestellte Immunoblot neben dem Nukleinsäurenachweis Methoden der Wahl dar.  Je nach Testhersteller ist eine Unterscheidung zwischen HIV-1 und HIV-2 möglich. Prinzip des Immunoblots-Verfahrens ist der Nachweis spezifischer Antikörper im Serum des Patienten, die mit den ihrem Molekulargewicht entsprechend auf einem Nitrozellulosestreifen aufgetrennten HIV-Proteinen reagieren. Bei HIV-Seropositivität binden die entsprechenden Antikörper im Serum des Patienten an die HIV-Proteine und können nachfolgend als „Banden“ auf dem Streifen sichtbar gemacht werden. Die Interpretation des Ergebnisses beim Nachweis nur einzelner reaktiver Banden kann schwierig sein. Die Bewertung bedarf großer Erfahrung, da unspezifische Testreaktionen, Kreuzreaktionen (z. B. auch zwischen HIV-1 ind HIV-2), unterschiedliche Stadien der HIV-Erkrankung, sowie maternale Antikörper beim Neugeborenen bei der Auswertung und 

Labordiagnose zu beachten sind. Unklare Testergebnisse erfordern in der Regel „Verlaufskontrollen“, d.h. die Einsendung weiterer Patientenproben.

Abb.1 :  Aufbau des HI-Virions und damit korrelierende Banden im HIV-1-Western blot

Nukleinsäurenachweisverfahren

Bei einer HIV-Neuinfektion wird zumeist nach 10-15 Tagen die höchste Konzentration an HI-Viren im Blut erreicht, in dieser Frühphase sind in der Regel noch keine HIV-spezifischen Antikörper nachweisbar (Abb. 2 und Abb. 3). Bei Verdacht auf eine sehr frische Infektion oder als diagnostische Ergänzung zu nicht eindeutigen Resultaten in den HIV-Antigen/Antikörper Testen bietet sich der sensitive und spezifische RNA-Genomnachweis mittels Polymerase Kettenreaktion (PCR) an. 

Das Serum Neugeborener einer HIV-positiven Mutter enthält über die Plazenta auf das Kind übertragene Antikörper der Mutter, die  bis zu einem Alter von 18 Monaten persisitieren können, d.h. das Serum dieser Kinder zeigt in den üblichen serologischen HIV-Testverfahren, die Antikörper nachweisen, ein positives Ergebnis. Zum Nachweis beziehungsweise Ausschluß einer HIV-Infektion des Neugeborenen werden PCR-Untersuchungen zum Nachweis der HIV-RNA im Plasma oder der in das Genom der Blutzellen des Kindes integrierten HIV cDNA durchgeführt. Der quantitative Nachweis von HIV-RNA gelingt auch bei sehr geringen Virusmengen im Blut (20–50 RNA Moleküle/mL) und ist routinemäßig für HIV-1 in vielen Laboren etabliert. Dahingegen wird der PCR-Nachweis von HIV-2 aufgrund seiner geringen Prävalenz in Deutschland nur in wenigen Speziallaboren durchgeführt. Die quantitative HIV-PCR ist die Standardmethode und unerlässlich beim Therapie-Monitoring. Die quantitative Bestimmung der viralen RNA im Plasma (Viruskopien/mL; „Viruslast“) ist ein wichtiger prognostischer Parameter und dient der Überwachung des Therapieerfolgs der antiretroviralen Medikation. 

Die Sequenzierung bestimmt die Basenabfolge in einem DNA-Molekül und wird u.a. zum Nachweis möglicher Resistenz-assoziierter Mutationen bei HIV eingesetzt, wie sie z.B. unter antiretroviraler Therapie auftreten können und eine Therapieumstellung erforderlich machen.

Abb. 2 :  „Diagnostisches Fenster“ (d.h. Zeit bis zum erstmaligen Nachweis der Infektion) bei einer HIV-Infektion in Abhängigkeit vom verwendeten Testsystem. 

Abb. 3 Klinischer Verlauf einer unbehandelten HIV-Infektion.

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