Zn-tilskud i HIV-immunologiske ikke-respondere (VIHZn)

Undersøgelser af mennesker, der lever med hiv, viser, at selvom antiretrovirale behandlinger (ART) mindsker inflammation (1), forbliver en række inflammatoriske markører vedvarende forhøjede, og denne kroniske inflammation kan spille en vigtig rolle i hjerte-kar-sygdomme (CVD). Desuden genfinder nogle individer med HIV-initierende ART ikke CD4+-tallet som forventet og beskrives som immunologiske ikke-respondere (INR'er). INR'er viser sig med alvorligt ændrede immunologiske funktioner, herunder funktionsfejl og nedsat produktion af celler i lymfopoetisk væv, forstyrrede frekvenser af immunregulatorer såsom regulatoriske T-celler og Th17-celler og øget immunaktivering, immunosenescens og apoptose. Det er vigtigt, at INR'er har en øget risiko for morbiditet og dødelighed sammenlignet med HIV-inficerede patienter med en optimal immunrekonstitution. Vores gruppe har vist, hvordan denne gruppe reagerer dårligt på mRNA-vaccination mod SARS-CoV-2, der viser en svækket immunfunktion blandt disse individer (2).

Definitionen af ​​immunologiske ikke-respondere (INR'er) lider imidlertid af mangel på konsensus, hvilket hindrer sammenligningen af ​​resultater. Oftest defineres INR'er som at have CD4+-celletal <200 celler/μL, mens den behandlingsvarighed, der er nødvendig for at kategorisere patienter som INR'er, er variabel. Desuden definerer nogle undersøgelsesgrupper INR'er ved CD4+-cellestigningen i procenter, oftest <20% stigning fra baseline (3). På den anden side synes der at være enighed om, at et tilstrækkeligt immunrespons på HAART bør omfatte et CD4+-celletal >500 celler/μL, hovedsageligt fordi HIV-inficerede patienter med dette niveau af immungenopretning har en morbiditet og dødelighed, der nærmer sig eller er sammenlignelig til HIV-negative individer (4). Patienter med CD4+-celletal <500 celler/μL klassificeres derfor som utilstrækkelige respondere, inkluderet i INR-gruppen. Og selv om de er en gruppe, der er dårligt beskrevet, synes deres morbiditet og dødelighed at ligne mere INR end med passende respondere (5).

Den underliggende mekanisme, der forklarer INRs fænomener, er ikke godt forstået. Adskillige hypoteser er blevet rejst som en højere alder, en lang varighed af HIV-infektion før HAART, samtidig infektion med hepatitis C og et lavt CD4-nadir disponerer for immunologisk manglende respons (6). CD4-nadir ser specifikt ud til at være kritisk for gendannelse af CD4+-celler (7). Ingen af ​​disse faktorer giver dog en fuldstændig forklaring på manglen på immunrekonstitution i INR'er. Sandsynligvis er dette konsekvensen af ​​flere faktorer og dets samspil. Interessant nok blev lave plasma-zinkniveauer og utilstrækkeligt zinkindtag fundet hos op til 50 % af deltagerne i flere kohorter af HIV-inficerede voksne (8,9), og var uafhængigt forbundet med hurtigere HIV-sygdomsprogression (10) og øget dødelighed (11). Zinkmangel reducerer dannelsen af ​​T-celler, sænker humoral og cellemedieret immunitet, fører til lymfopeni og thymusatrofi og øger hyppigheden og antallet af infektioner (8). Zinkstatus kan således også have en rolle i de mekanismer, der er involveret i INR'er.

Zink i virusinfektion Zink er et essentielt sporstof for både vært og patogener. For at vokse kræver patogener zink. Således er zink en strukturel cofaktor af virale proteiner, og visse vira har udviklet strategier til at ændre cellulær zinkhomeostase på dens fordel (12). På den anden side er der omfattende beviser for, at zink kan forhindre viral replikation og sænke cellulær invasion (f. Rhinovirus, HCV, SARS-CoV) (gennemgået i 13).

Bemærkelsesværdigt har vores team vist, at lave zinkniveauer favoriserer SARS-CoV2-udvidelse (14). Disse resultater kan indikere enten en direkte antiviral virkning mod SARS-CoV2, eller at virussen nyder godt af stresstilstande forårsaget af lave niveauer af cellulært zink. Zinktilskud har vist sig at være gavnligt ved administration til HBV- og HCV-inficerede patienter. Desuden reducerer zinkbaseret ernæringsimmunitet diarréepisoder og luftvejssygdomme (gennemgået i 13). Det er bemærkelsesværdigt, at zinktilskud mod almindelig forkølelse forårsaget af næsehorn og coronavirus forhindrer det og reducerer dets varighed, hvis administrationen starter inden for 24 timer efter symptomernes begyndelse (gennemgået i 13). Zinktilskud har således vist sig at være gavnligt mod nogle virusinfektioner. Hvorvidt dette var forårsaget af forbedret lokalt immunrespons eller viral hæmning er dog fortsat usikkert.

Zink som immunmodulator Zinkmangel (ZD) er kendt for at være forbundet med proinflammatoriske responser ved infektion, hvilket viser højere produktion af reaktive oxygenarter (ROS) og inflammatoriske markører (12,13). En ubalance i cytokinproduktion af celler med både medfødt og adaptiv immunitet er også blevet rapporteret.

Konkret er ZD forbundet med højere niveauer af IL-6, IL-1beta og TNF-alfa (13,15). I dette scenarie har zinktilskud vist sig at reducere forekomsten af ​​infektion, inflammatoriske cytokiner, herunder IL-6, og oxidative stressmarkører hos ældre individer (12). Desuden har zinktilskud vist sig at balancere immunresponser (16).

Ernæringsmæssig zinkstatus og IL-6 er stærkt forbundne. Således kan IL-6 reducere zinkbiotilgængelighed, hvilket fremmer internalisering i hepatocytter og ekspression af zinkchelatorer (17). På den anden side nedsætter zink IL-6-produktionen via hæmning af STAT-3-vejen (18). Vores undersøgelse med COVID-19-patienter viste en negativ sammenhæng mellem serumzinkniveauer og IL-6-produktion (14).

Zink i T-lymfocytter aktivering og udmattelse Zink vides at påvirke modning, differentiering og cytokinproduktion af T-lymfocytter (19). Aktiverede T-celler er kendt for at øge zinkindholdet (20). På den ene side har zink vist sig at være nødvendig for den korrekte TCR-signalering ved at modulere Lck- og Zap-70-aktivitet (20). Vores samarbejdspartnere Vicente et al. har vist, at zink positivt potentierer de tre vigtigste signalveje, AP-1, NF-kB og NFAT1 (21). Nedbrydningen af ​​Zip6, en zinktransportør, der reguleres tidligt under celleaktivering, ændrer zinkindtrængen og forringer dramatisk aktiveringen af ​​Jurkat T-celler (22). Desuden er nyere undersøgelser af CD8+ T-celledysfunktion under cancer og kroniske infektioner begyndt at belyse de transkriptionelle veje involveret i dette fænomen, og zinkhomeostase er igen dukket op som et nøgleelement. Således udtrykkes metallothionein 1 og 2 niveauer og zinkafhængige transkriptionsfaktorer differentielt i udtømte CD8+ celler (23). Ikke desto mindre er der ingen undersøgelser, der undersøger, om zinktilskud/chelering direkte kan påvirke CD8+ dysfunktionelle profil, og hvordan disse erfaringer kan omsættes til nye terapeutiske tilgange til disse sygdomme, herunder HIV-infektion.

Zink i B-lymfocytfunktion Det er blevet vist, at zinktransportører (Zip7 og Zip10) er afgørende for B-cellefunktionen. B-celleaktivering og plasmacelledifferentiering afhænger af zinksignalering (24). Ernæringsmæssig zinkstatus er en vigtig faktor, der bestemmer antistofproduktionen givet dets virkning på både B-celler og CD4+ T-lymfocytter. ZD har således vist sig i musemodeller at sænke humoral immunrespons (25).

Sammenfattende har zink antioxidative og antiinflammatoriske egenskaber og er involveret i immunregulering, herunder cellemodning, celledifferentiering og apoptose. Zinkhomeostase er vigtig for flere aspekter af immunsystemet, da der er flere krydstaler mellem zink og immunfunktion. Zinkmangel resulterer i en øget følsomhed over for virkningerne af oxidativ stress. Desuden har zink en antiviral aktivering mod visse vira. I den forbindelse foreslår vi et klinisk forsøg baseret på effekten af ​​zinktilskud sammen med en dybere undersøgelse af virkningen og mekanismerne af dette tilskud i immunceller og inflammation, på HIV-infektionen og specielt i de tilfælde med mindre respons på ART og mindre immunrestitutionskapacitet.

Foreløbige resultater Vores gruppe har arbejdet med den immunmodulerende effekt af zink i virusinfektioner og i immunresponset siden 2020. Vi arbejder også aktivt med immunresponset i PWH INR'er (2). Vi har flere publikationer og en aktiv forskningslinje, der sætter disse to forskningslinjer sammen.

Vi har tidligere udført en undersøgelse, der analyserer sammenhængen mellem zinkplasmaniveauer ved hospitalsindlæggelse og COVID-19-prognose under den første bølge af pandemierne. Vi fandt en negativ sammenhæng mellem zinkniveauerne og IL-6, samt med dødelighed. Vi fandt også, at zink virkede på viral replikation i verocellekulturer (14). Vi har for nylig gennemført et klinisk forsøg (NCT05778383), hvis foreløbige resultater er blevet rapporteret i CROI2023 #542. I dette forsøg observerede vi, at højdosis zinktilskud i den akutte fase af SARS-coV-2-infektion er forbundet med en bedre prognose for sygdommen. Vi viste også et unormalt immunrespons på vaccination blandt INR'er (2). Derfor har vi i en virusinfektionssammenhæng påvist, at zink har en antiviral og antiinflammatorisk effekt, hvilket kan have en fordel hos mennesker, der lever med HIV, især i INR-situationen.

Hypotese

Denne undersøgelse har flere hypoteser:

1. Relativt lave zinkniveauer er hyppige i vores kohorte af HIV-patienter og har en rolle i dårligere immunrespons og højere inflammatorisk respons.

2. Vi antager, at zink har en indvirkning på immunsystemet, der genopretter lymfocyttallet hos INR HIV-individer og forbedrer immunfunktionen og inflammation forbundet med kronisk virusinfektion.

   Derfor har zinktilskud i fysiologiske koncentrationer og anbefalinger en gavnlig indvirkning på immunfunktionen, hvilket reducerer immunaktivering og reducerer kronisk inflammation hos INR HIV-individer.

3. Zinktilskud beskytter tarmslimhinden af ​​den cytopatiske virkning af virus, og genopretter delvist tarmpermeabiliteten induceret af HIV
4. Zinktilskud forbedrer oxidativt stress og mitokondriefunktion

Mål

Hovedformålet er at undersøge de kliniske og immune fordele ved 16 ugers tilskud med zinkacetat hos HIV-immunologiske non-responders. For at nå dette mål vil et randomiseret klinisk forsøg (RCT) blive designet.

Mål 1: At designe et dobbeltblindet randomiseret multicentrisk 2-arms studie Følgende parametre vil blive målt ved baseline og i uge-16 hos zink-suppleret individer kontra kontroller:

• Primær: Ændring i CD4+ T-celletal
• Sekundært: Ændringer i livskvalitetsændringer gennem EuroQol-5D-3L, CD4+ CD8+ T-celleaktivering, T-celle undersæt, Torque Teno Virus replikation, IL-6, C-RP, Transcriptomics, ROS

Mål 2. At måle persistens i ændringer i livskvalitet, immunfunktion, immunaktivering, inflammatoriske biomarkører og mitokondriefunktion og ROS i uge 24 i forhold til uge-16 og baseline. Med hensyn til: Ændringer i livskvalitetsændringer gennem EuroQol-5D-3L, CD4+ CD8+ T-celle aktivering, T-celle undersæt, Torque Teno Virus replikation, IL-6, C-RP, Transcriptomics, ROS

Metodikken er opdelt i opgaver.

Opgave 1. Randomiseret klinisk forsøg. En åben-label randomiseret multicentrisk 2-arm undersøgelse vil blive designet. Deltagerne vil blive tilmeldt to steder, Hospital del Mar og Hospital Parc Taulí. I Znc Supplementation Group (Zn) vil deltagerne modtage Standard of Care (SoC) og adskilt 12 timer (bare i tilfælde af at ART er baseret på Integrase Inhibitors (INSTI)) vil blive suppleret i løbet af 16 uger med 75 mg elementært Zn (3) tabletter (83mg Zn-acetat) 249mg Zinkacetat Zink-NM; Vi har valgt 75 mg elementært Zn/d som oralt tilskud, fordi det er blevet brugt sikkert i ikke-HIV-studier med 1 års varighed ved denne koncentration uden alvorlige bivirkninger (15). End of Treatment (EoT) vil være ved 16 uger, men en opfølgning op til 24 uger vil blive udført for at vurdere persistensen af ​​virkningerne af Zn.

Primært resultat

Skift fra baseline til uge 16 (primært endepunkt) og til uge 24 (sekundært endepunkt) i følgende parametre:

• Plasma Zn niveauer
• Inflammatoriske biomarkører (IL-6, C-reaktivt protein, CD14, opløselig receptor TNF-alfa, I-FABP, LBP)
• Immunfunktion:

Torque Teno Virus (TTV) replikation: TTV'et er fra familien af ​​Anelloviridae og kan påvises hos >90% af raske mennesker (27,28) (3 til 6 log10 kopier/ml). Den virale belastning afspejler samspillet mellem TTV-replikation og antiviralt immunrespons, med en estimeret daglig clearancerate på mere end 90 % af virionerne (29). Højere viral belastning i forhold til HIV-negativ og en korrelation mellem TTV viral load og CD4+-tallet er beskrevet i PWH (30). Signifikant forhøjet TTV-plasmakoncentration hos patienter med nedsat CD4+-celle-gendannelse indikerer en mere dybtgående immundefekt. TTV-tilstedeværelse og replikation kunne bruges som et surrogat af immunfunktion og respons på interventionen med zinktilskud (31) T-celle-subpopulationer: At studere T-celle-rummet kan også give en idé om immunsystemets balance og funktion. CD4+/CD8+ T-celler og naive, central hukommelse, effektorhukommelse, TEMRA vil blive målt.

Immunaktivering: Immunaktiveringsniveauer kan bestemmes ved at måle ekspressionen af ​​CD38 og Ki67 i CD8+ og CD4+ T-lymfocytter. Udmattelse: PD-1 overfører hæmmende signaler til T-celler, og PD-1 opreguleres selektivt af udmattede T-celler under kronisk virusinfektion (32). Forhøjede niveauer af PD-1 i INR sammenlignet med normale respondere er blevet rapporteret (33).

ROS og mitokondriel funktion: Mitokondriel dysfunktion er blevet impliceret i et stigende antal lidelser. ROS genereret af mitokondrier har været impliceret i flere processer såsom cancer, aldring, myokardieinfarkt, hjerte-kar-sygdom (38) Spørgeskema for livskvalitet (EuroQol-5D-3L): EQ-5D-3L er et etableret og valideret spørgeskema over QoL brugt i mange terapeutiske omgivelser (34,35,36). Med sin lille størrelse på 5 genstande og en visuel analog skala gør dens korthed og brugervenlighed den velegnet til brug i klinisk forskning og praksis. Der er en version valideret i den spanske befolkning (37).

Sekundære resultater

• Ændring i transkriptomprofilen mellem baseline og uge 16 i forhold til uge 24 i fuldblodsprøver

Sikkerhedsendepunkter

• Forekomst af bivirkninger (AE'er)