Suplementace Zn u HIV imunologických nereagujících pacientů (VIHZn)

Studie lidí žijících s HIV ukazují, že ačkoli antiretrovirová léčba (ART) snižuje zánět (1), řada zánětlivých markerů zůstává trvale zvýšená a tento chronický zánět může hrát důležitou roli u kardiovaskulárních onemocnění (CVD). Navíc, někteří jedinci s HIV iniciující ART neobnoví počet CD4+, jak se očekávalo, a jsou popisováni jako imunologické non-respondery (INR). INR vykazují závažně změněné imunologické funkce, včetně nesprávné funkce a snížené produkce buněk v lymfopoetické tkáni, narušené frekvence imunitních regulátorů, jako jsou regulační T buňky a Th17 buňky, a zvýšenou imunitní aktivaci, imunosenescenci a apoptózu. Důležité je, že INR mají zvýšené riziko morbidity a mortality ve srovnání s pacienty infikovanými HIV s optimální imunitní rekonstitucí. Naše skupina prokázala, jak tato skupina špatně reaguje na vakcinaci mRNA proti SARS-CoV-2, což ukazuje na zhoršenou imunitní funkci u těchto jedinců (2).

Definice imunologických non-responderů (INR) však trpí nedostatkem konsenzu, který brání srovnání nálezů. Nejčastěji jsou INR definovány jako mající počet CD4+ buněk < 200 buněk/μl, zatímco délka léčby potřebná pro kategorizaci pacientů jako INR je variabilní. Kromě toho některé studijní skupiny definují INR procentuálním zvýšením CD4+ buněk, nejčastěji <20% zvýšením oproti výchozí hodnotě (3). Na druhé straně se zdá, že panuje shoda v tom, že adekvátní imunitní odpověď na HAART by měla zahrnovat počet CD4+ buněk > 500 buněk/μl, hlavně proto, že pacienti infikovaní HIV s touto úrovní obnovení imunity mají míru morbidity a úmrtnosti blížící se nebo srovnatelnou. k HIV negativním jedincům (4). Pacienti s počtem CD4+ buněk < 500 buněk/μl jsou následně klasifikováni jako neadekvátní respondéři, zahrnuti do skupiny INRs. A přestože jde o skupinu špatně popsanou, jejich morbidita a mortalita se zdají být více podobné INR než adekvátním respondérům (5).

Základní mechanismus, který vysvětluje jevy INR, není dobře pochopen. Vzhledem k vyššímu věku, dlouhému trvání infekce HIV před HAART, koinfekci hepatitidou C a nízkému CD4 nadir predisponuje k imunologické neodezvě (6) bylo vzneseno několik hypotéz. CD4 nadir se specificky zdá být kritický pro obnovu CD4+ buněk (7). Žádný z těchto faktorů však neposkytuje úplné vysvětlení nedostatku imunitní rekonstituce v INR. Pravděpodobně je to důsledek více faktorů a jejich vzájemného působení. Je zajímavé, že nízké hladiny zinku v plazmě a nedostatečný příjem zinku byly nalezeny u 50 % účastníků v několika kohortách dospělých infikovaných HIV (8,9) a byly nezávisle spojeny s rychlejší progresí onemocnění HIV (10) a zvýšenou úmrtností (11). Nedostatek zinku snižuje tvorbu T-buněk, tlumí humorální a buňkami zprostředkovanou imunitu, vede k lymfopenii a atrofii brzlíku a zvyšuje frekvenci a počet infekcí (8). Stav zinku by tedy také mohl hrát roli v mechanismech zapojených do INR.

Zinek při virové infekci Zinek je nezbytným stopovým prvkem jak pro hostitele, tak pro patogeny. Aby mohly patogeny růst, potřebují zinek. Zinek je tedy strukturálním kofaktorem virových proteinů a některé viry vyvinuly strategie ke změně buněčné homeostázy zinku v jeho prospěch (12). Na druhou stranu existují rozsáhlé důkazy, že zinek může zabránit replikaci viru a snížit invazi do buněk (např. Rhinovirus, HCV, SARS-CoV) (přezkoumáno v 13).

Je pozoruhodné, že náš tým ukázal, že nízké hladiny zinku podporují expanzi SARS-CoV2 (14). Tyto výsledky mohou naznačovat buď přímý antivirový účinek proti SARS-CoV2, nebo to, že virus těží ze stresových podmínek způsobených nízkými hladinami buněčného zinku. Ukázalo se, že suplementace zinkem je prospěšná při podávání pacientům infikovaným HBV a HCV. Nutriční imunita založená na zinku navíc snižuje výskyt průjmových epizod a onemocnění dýchacích cest (přehled v 13). Pozoruhodné je, že suplementace zinkem u běžného nachlazení způsobeného rino- a koronaviry mu zabraňuje a zkracuje jeho trvání, pokud je podávání zahájeno do 24 hodin po nástupu příznaků (přehled v 13). Proto se suplementace zinkem prokázala jako prospěšná proti některým virovým infekcím. Nicméně, zda to bylo způsobeno zlepšenou lokální imunitní reakcí nebo virovou inhibicí, zůstává nejisté.

Zinek jako imunomodulátor Je známo, že nedostatek zinku (ZD) je spojen s prozánětlivými reakcemi při infekci, vykazuje vyšší produkci reaktivních forem kyslíku (ROS) a zánětlivé markery (12,13). Byla také hlášena nerovnováha v produkci cytokinů buňkami vrozené i adaptivní imunity.

Konkrétně je ZD spojena s vyššími hladinami IL-6, IL-1beta a TNF-alfa (13,15). V tomto scénáři bylo prokázáno, že suplementace zinkem snižuje výskyt infekcí, zánětlivých cytokinů, včetně IL-6, a markerů oxidačního stresu u starších jedinců (12). Navíc bylo prokázáno, že suplementace zinkem vyrovnává imunitní reakce (16).

Nutriční stav zinku a IL-6 jsou vysoce propojené. IL-6 tedy může snižovat biologickou dostupnost zinku a podporovat internalizaci v hepatocytech a expresi chelátorů zinku (17). Na druhé straně zinek snižuje produkci IL-6 prostřednictvím inhibice dráhy STAT-3 (18). Naše studie s pacienty s COVID-19 ukázala negativní korelaci mezi hladinami zinku v séru a produkcí IL-6 (14).

Zinek v aktivaci a vyčerpání T lymfocytů O zinku je známo, že ovlivňuje zrání, diferenciaci a produkci cytokinů T lymfocytů (19). Je známo, že aktivované T buňky zvyšují obsah zinku (20). Na jedné straně se ukázalo, že zinek je nezbytný pro správnou signalizaci TCR modulací aktivity Lck a Zap-70 (20). Naši spolupracovníci Vicente a spol. prokázali, že zinek pozitivně potencuje tři hlavní signální dráhy, AP-1, NF-kB a NFAT1 (21). Knock-down Zip6, transportéru zinku, který je regulován časně během buněčné aktivace, mění vstup zinku a dramaticky zhoršuje aktivaci Jurkat T buněk (22). Kromě toho nedávné studie o dysfunkci CD8+ T buněk během rakoviny a chronických infekcí začaly objasňovat transkripční dráhy zahrnuté v tomto jevu a homeostáza zinku se znovu objevila jako klíčový prvek. Hladiny metalothioneinů 1 a 2 a transkripční faktory závislé na zinku jsou tedy ve vyčerpaných CD8+ buňkách exprimovány odlišně (23). Neexistují však žádné studie, které by zkoumaly, zda suplementace/chelace zinku může přímo ovlivnit dysfunkční profil CD8+ a jak by tato zjištění mohla být převedena do nových terapeutických přístupů pro tato onemocnění, včetně infekce HIV.

Zinek ve funkci B lymfocytů Bylo prokázáno, že přenašeče zinku (Zip7 a Zip10) jsou nezbytné pro funkci B buněk. Aktivace B buněk a diferenciace plazmatických buněk závisí na zinkové signalizaci (24). Nutriční stav zinku je důležitým faktorem určujícím produkci protilátek vzhledem k jeho působení na B-buňky i CD4+ T lymfocyty. Bylo tedy prokázáno, že ZD na myších modelech snižuje humorální imunitní odpověď (25).

Stručně řečeno, zinek má antioxidační a protizánětlivé vlastnosti a podílí se na imunitní regulaci včetně buněčného zrání, buněčné diferenciace a apoptózy. Homeostáza zinku je důležitá pro několik aspektů imunitního systému, protože existuje několik křížových rozhovorů mezi zinkem a imunitní funkcí. Nedostatek zinku má za následek zvýšenou citlivost na účinky oxidačního stresu. Kromě toho má zinek antivirovou aktivaci proti určitým virům. V tomto ohledu navrhujeme klinickou studii založenou na vlivu suplementace zinku spolu s hlubší studií dopadu a mechanismů této suplementace v imunitních buňkách a zánětech, na infekci HIV a zvláště v těch případech s menší odezvou na ART a menší schopnost obnovy imunity.

Předběžné výsledky Naše skupina se od roku 2020 věnuje imunomodulačnímu účinku zinku u virových infekcí a imunitní odpovědi. Také aktivně pracujeme na imunitní odpovědi u PWH INR (2). Máme několik publikací a aktivní výzkumnou linii spojující tyto dvě výzkumné linie dohromady.

Již dříve jsme provedli studii analyzující souvislost mezi plazmatickými hladinami zinku při přijetí do nemocnice a prognózou COVID-19 během první vlny pandemií. Našli jsme negativní korelaci mezi hladinami zinku a IL-6 a také s mortalitou. Zjistili jsme také, že zinek působil na virovou replikaci ve vero buněčných kulturách (14). Nedávno jsme provedli klinickou studii (NCT05778383), jejíž předběžné výsledky byly uvedeny v CROI2023 #542. V této studii jsme pozorovali, že suplementace vysokými dávkami zinku v akutní fázi infekce SARS-coV-2 je spojena s lepší prognózou onemocnění. Prokázali jsme také abnormální imunitní odpověď na očkování mezi INR (2). Proto jsme v kontextu virové infekce prokázali, že zinek má antivirový a protizánětlivý účinek, který může být přínosem u lidí žijících s HIV, zejména v situaci INR.

Hypotéza

Tato studie má několik hypotéz:

1. Relativně nízké hladiny zinku jsou v naší kohortě pacientů s HIV časté a mají roli v horší imunitní odpovědi a vyšší zánětlivé odpovědi.

2. Předpokládáme, že zinek má vliv na imunitní systém tím, že obnovuje počet lymfocytů u jedinců INRs HIV a zlepšuje imunitní funkci a zánět spojený s chronickou virovou infekcí.

   Proto suplementace zinku ve fyziologických koncentracích a doporučeních má příznivý dopad na imunitní funkci, snižuje imunitní aktivaci a snižuje chronický zánět u jedinců s INR HIV.

3. Suplementace zinkem chrání střevní sliznici před cytopatickým účinkem viru a částečně obnovuje střevní propustnost vyvolanou HIV
4. Suplementace zinkem zlepšuje oxidační stres a mitochondriální funkce

Cíle

Hlavním cílem je studovat klinické a imunitní přínosy 16týdenní suplementace octanem zinečnatým u HIV imunologických nereagujících jedinců. K dosažení tohoto cíle bude navržena Randomizovaná klinická studie (RCT).

Cíl 1: Navrhnout dvojitě zaslepenou randomizovanou multicentrickou dvouramennou studii Následující parametry budou měřeny na začátku a v týdnu 16 u jedinců s přídavkem zinku oproti kontrolám:

• Primární: Změna počtu CD4+ T-buněk
• Sekundární: Změny v kvalitě života prostřednictvím EuroQol-5D-3L, aktivace T-buněk CD4+ CD8+, podskupiny T-buněk, replikace viru Torque Teno, IL-6, C-RP, transkriptomika, ROS

Cíl 2. Změřit perzistenci změn kvality života, imunitní funkce, imunitní aktivaci, zánětlivé biomarkery a mitochondriální funkce a ROS ve 24. týdnu vzhledem k 16. týdnu a výchozí hodnotě. Pokud jde o: Změny v kvalitě života změn prostřednictvím EuroQol-5D-3L, aktivace T-buněk CD4+ CD8+, podskupiny T-buněk, replikace viru Torque Teno, IL-6, C-RP, transkriptomika, ROS

Metodika je rozdělena do úkolů.

Úkol 1. Randomizovaná klinická studie. Bude navržena otevřená randomizovaná multicentrická dvouramenná studie. Účastníci budou perspektivně zapsáni na dvou místech Hospital del Mar a Hospital Parc Taulí. Ve skupině Suplementace zinku (Zn) účastníci obdrží Standard of Care (SoC) a odděleně 12h (pouze v případě, že ART je založeno na Integrase Inhibitorech (INSTI)) bude během 16 týdnů doplněno 75 mg elementárního Zn (3 tablety (83 mg octanu zinečnatého) 249 mg octanu zinečnatého Zinc-NM Laboratorios Cantabria (Código nacional 156252.4)). Vybrali jsme 75 mg elementárního Zn/d jako perorální suplementaci, protože byl bezpečně používán v non-HIV studiích po dobu 1 roku v této koncentraci bez závažných nežádoucích účinků (15). Konec léčby (EoT) bude za 16 týdnů, ale bude provedeno sledování až 24 týdnů, aby se posoudilo přetrvávání účinků Zn.

Primární výsledek

Změna z výchozího stavu na týden 16 (primární cílový bod) a na týden 24 (sekundární cílový bod) v následujících parametrech:

• Plazmatické hladiny Zn
• Zánětlivé biomarkery (IL-6, C-reaktivní protein, CD14, rozpustný receptor TNF-alfa, I-FABP, LBP)
• Imunitní funkce:

Replikace Torque Teno Virus (TTV): TTV je z čeledi Anelloviridae a je detekovatelný u >90 % zdravých lidí (27,28) (3 až 6 log10 kopií/ml). Virová nálož odráží souhru mezi replikací TTV a antivirovou imunitní odpovědí s odhadovanou denní mírou clearance více než 90 % virionů (29). Vyšší virové zátěže s ohledem na HIV negativní a korelace mezi virovou zátěží TTV a počtem CD4+ byly popsány v PWH (30). Významně zvýšená plazmatická koncentrace TTV u pacientů se sníženou obnovou CD4+ buněk ukazuje na hlubší imunitní defekt. Přítomnost a replikace TTV by mohly být použity jako náhrada imunitní funkce a reakce na intervenci suplementací zinku (31) Subpopulace T-buněk: Studium kompartmentu T-buněk také může poskytnout představu o rovnováze a funkci imunitního systému. Budou měřeny CD4+/CD8+ T-buňky a naivní, centrální paměť, efektorová paměť, TEMRA.

Imunitní aktivace: Hladiny imunitní aktivace lze určit měřením exprese CD38 a Ki67 v CD8+ a CD4+ T lymfocytech Vyčerpání: PD-1 přenáší inhibiční signály do T buněk a PD-1 je selektivně upregulován vyčerpanými T buňkami během chronické virové infekce (32). Byly hlášeny zvýšené hladiny PD-1 v INR ve srovnání s normálními respondéry (33).

ROS a mitochondriální funkce: Mitochondriální dysfunkce se podílí na rostoucím počtu poruch. ROS generované mitochondriemi se podílí na několika procesech, jako je rakovina, stárnutí, infarkt myokardu, kardiovaskulární onemocnění (38) Dotazník kvality života (EuroQol-5D-3L): EQ-5D-3L je zavedená a ověřená dotazník QoL používaný v mnoha terapeutických nastaveních (34,35,36). Díky své malé velikosti 5 položek a vizuální analogové stupnici je díky své stručnosti a snadnému použití vhodný pro použití v klinickém výzkumu a praxi. Existuje verze ověřená ve španělské populaci (37).

Sekundární výsledky

• Změna profilu transkriptomu mezi výchozí hodnotou a týdnem 16 vzhledem k týdnu 24 ve vzorcích plné krve

Bezpečnostní koncové body

• Výskyt nežádoucích účinků (AE)