HIV vstupuje do mozku již při infekci. Má se za to, že HIV využívá mechanismus „trojského koně“ ke vstupu do mozku. Za normálních okolností slouží hematoencefalická bariéra (BBB) jako ochranný mechanismus tím, že zabraňuje vstupu cizích látek; narušení BBB virem HIV přispívá k progresi infekce. Virus je schopen vstoupit do mozku infikovanými buňkami, které procházejí BBB a nahrazují imunitní buňky obklopující krevní zásobení v mozku. Při infekci jsou imunitní buňky schopny lépe migrovat do tkání ve srovnání s neinfikovanými buňkami. Infikované mikroglie přispívají k produkci viru. Tato aktivace mikroglií může přispět k procesu neuropatogeneze, která šíří infekci do okolních buněk. Mezi další buňky, které se mohou nakazit, patří astrocyty, které mohou vyvolat buněčnou dysfunkci a apoptózu okolních buněk, což dále narušuje hematoencefalickou bariéru. Toxicita se šíří mechanismem závislým na mezerovém spojení.
HIV je spojován s patologickými změnami v převážně subkortikálních a fronto-striatálních oblastech mozku, včetně bazálních ganglií, hluboké bílé hmoty a hipokampálních oblastí. Neurozobrazovací studie u pacientů s HIV ukazují, že významné zmenšení objemu je patrné u frontální bílé hmoty, zatímco subkortikálně je hypertrofie patrná u bazálních ganglií, zejména u putamenů. Výsledky některých studií dále naznačují ztrátu objemu mozku v kortikálních a subkortikálních oblastech i u asymptomatických pacientů s HIV a pacientů, kteří byli na stabilní léčbě. Mozkový objem je spojován s faktory souvisejícími s délkou trvání onemocnění a nejhlubším poklesem CD4; pacienti s delší anamnézou chronického HIV a vyšším nejhlubším poklesem CD4 vykazují větší mozkovou atrofii. Počty lymfocytů CD4 také souvisely s větší mírou ztráty mozkové tkáně. Bylo zjištěno, že současné faktory, jako je plazmatická HIV RNA, jsou spojeny také s objemem mozku, zejména s ohledem na objem bazálních ganglií a celkovou bílou hmotu.
Změny v mozku mohou být průběžné, ale asymptomatické, tedy s minimálním zásahem do fungování, což ztěžuje diagnostiku neurokognitivních poruch spojených s HIV v počátečních fázích.
Behaviorální aspekty neurokognitivních poruch
Kognitivní poruchy spojené s HIV se vyskytují v oblastech pozornosti, paměti, verbální plynulosti a vizuoprostorové konstrukce. Konkrétně u paměti mění snížená aktivita hipokampu základ pro kódování paměti a ovlivňuje mechanismy, jako je dlouhodobá potenciace. Závažnost poruch v různých oblastech se liší v závislosti na tom, zda je pacient léčen HAARTem nebo monoterapií. Studie ukázaly, že pacienti vykazují kognitivní deficity odpovídající dysfunkci fronto-striatálních okruhů včetně přidružených parietálních oblastí, přičemž posledně jmenovaná oblast může být příčinou pozorovaných deficitů vizuoprostorové funkce. Kromě kognitivních poruch je zaznamenána také psychická dysfunkce. Například pacienti s HIV mají vyšší míru klinické deprese a alexithymie, tj. potíže se zpracováním nebo rozpoznáním vlastních emocí. Pacienti mají také větší potíže s rozpoznáváním obličejových emocí.
Bez kombinované antiretrovirové terapie se kognitivní poruchy zvyšují s postupnými stádii HIV. Pacienti s HIV v počátečních stádiích vykazují mírné potíže se soustředěním a pozorováním. V pokročilých případech demence spojené s HIV je pozorováno zpoždění řeči, motorická dysfunkce a poruchy myšlení a chování. Konkrétně bylo zjištěno, že nižší motorické rychlosti korelují s hypertrofií pravého putamenu.
Diagnóza neurokognitivní poruchy spojené s HIV se stanovuje podle klinických kritérií po zvážení a vyloučení dalších možných příčin. Závažnost neurokognitivní poruchy je spojena s nadirem CD4, což naznačuje, že včasnější léčba prevence imunosuprese kvůli HIV může pomoci předcházet neurokognitivním poruchám spojeným s HIV.
Neurozobrazovací studie Zkoumání neurokognitivních poruch
Studie Melrose a kol. (2008) zkoumala integritu fronto-striatálního okruhu, který je základem výkonného fungování u HIV. Účastníkům studie byl diagnostikován HIV tři měsíce až šestnáct let před studií. Deset z jedenácti pacientů užívalo antiretrovirovou léčbu a žádný z nich nedosáhl skóre v rámci dementního rozmezí na škále demence HIV. Bylo zjištěno, že pacienti s HIV+ vykazovali nižší aktivitu v rámci ventrální prefrontální kůry (PFC) a levostranné dorsolaterální PFC. Ve srovnání se zdravými kontrolami byla snížena konektivita mezi levostrannou a ventrální PFC a mezi levostrannou a dorsolaterální PFC. U pacientů s HIV+ byla navíc zjištěna hypoaktivace levé dutiny. V kontrolní skupině byla prokázána korelace mezi aktivitou dutiny a výkonným fungováním, jak bylo prokázáno výkonností při neuropsychologickém testování. Další analýza drah ve skupině s HIV+ zahrnující levou kaudální kost ukázala sníženou funkční konektivitu mezi levou kaudální kostí a globusem pallidus (výstupní jádro bazálních ganglií). Tato dysfunkce u bazálních ganglií a PFC může vysvětlovat poruchy výkonné funkce a sémantické sekvenace událostí zaznamenané u pacientů s HIV+ zahrnutých do této studie.
Studie Melrose a kol. (2008) také zkoumala parietální aktivaci. Bylo zjištěno, že přední parietální aktivace u pacientů s HIV+ byla mírně anteriorní k aktivaci u kontrolních účastníků, což vychází z myšlenky, že HIV způsobuje reorganizaci sítě pozornosti vedoucí ke kognitivním poruchám. Navíc přední parietální aktivita vykazovala vztah ke kaudální funkci, což implikuje kompenzační mechanismus stanovený v případě, že dojde k poškození fronto-striatálního systému .
Celkově studie Melrose a kol. (2008) ukázala, že HIV v mozku je spojován s kognitivními poruchami. Poškození fronto-striatálního systému může být základem kognitivních problémů včetně výkonných funkcí a sekvenčních úkolů.
Další oblastí postižení v důsledku fronto-striatální dysfunkce je oblast rozpoznávání emocí. Ve studii pacientů s HIV+ a kontrolních dospělých, kterou provedli Clark a kol. (2010), bylo prokázáno, že pacienti s HIV vykazují postižení v rozpoznávání ustrašených výrazů obličeje. Autoři naznačili, že příčinou těchto postižení mohou být fronto-striatální abnormality související s HIV.
V identifikačních úkolech, které prováděl Clark et al. (2010), byli pacienti s HIV+ a kontrolní účastníci požádáni, aby identifikovali různé emoce v obličeji a krajiny, přičemž tyto kategorie obrázků odpovídaly složitosti obrazu. Pacienti s HIV+ si vedli hůře než kontrolní skupina v úkolu rozpoznávání obličeje, ale ne v identifikaci krajiny. V úkolu rozpoznávání emocí v obličeji bylo rozpoznávání strachu výrazně horší u HIV než u kontrolní skupiny.