Association of Nutrition and T Cell Immune Activity With Disease Progression in Nontuberculous Mycobacterial Pulmonary Disease

Ikke-tuberkuløs mykobakteriel lunge sygdom (NTM-PD) er en kronisk og heterogen infektionslunge sygdom forårsaget af en række miljømykobakterier, herunder Mycobacterium avium-komplekset (MAC), Mycobacterium abscessus-underarter, Mycobacterium kansasii og andre hurtigt eller langsomt voksende arter. På trods af stigende global prævalens forbliver den kliniske forløb af NTM-PD yderst variabelt. Nogle patienter oplever langsigtet stabilitet uden behandling, hvorimod andre udvikler progressiv lungeødelæggelse, tilbagevendende exacerbationer, behandlingssvigt eller død. Denne heterogenitet fremhæver begrænsningerne i nuværende prognostiske værktøjer og understreger behovet for biologisk informeret risikostratificering.

BACES-scoren (Body mass index <18,5 kg/m², Alder ≥65 år, Kavitetsygdom, Forhøjet blodsenkningshastighed og mandligt køn) er et valideret klinisk scoringssystem til mortalitetsforudsigelse i NTM-PD. Selvom det er klinisk praktisk, er BACES udelukkende baseret på demografiske, ernæringsmæssige, inflammatoriske og radiografiske variable og inkorporerer ikke direkte mål for værtens immunfunktion. Stigende evidens tyder på, at værtens immun dysregulering - især nedsættelse af adaptiv T-celle-medieret immunitet - spiller en central rolle i sygdomsprogressionen og kan forklare udfald forskelle blandt patienter med lignende kliniske træk.

Nylige translationelle studier ved hjælp af lungevæv, spatial transkriptomik og perifert blod immunofenotypering har demonstreret en karakteristisk immun ubalance i NTM-PD. Disse studier viser konsekvent hyperaktivering af medfødte immunveje (f.eks. makrofag og monocyt inflammatorisk signalering) sammen med funktionel undertrykkelse af T-celle-medieret adaptiv immunitet. Denne T-celle dysfunktion er karakteriseret ved reduceret antigen-specifik interferon-gamma (IFN-γ) produktion, nedsat co-stimulerende signalering (såsom CD28 nedregulering) og øget ekspression af hæmmende immun checkpoint-receptorer, herunder programmed death-1 (PD-1) og T-celle immunoglobulin og mucin-domæne indeholdende-3 (TIM-3). Derudover er CD39-eksprimerende T-celler - forbundet med adenosin-medieret immunosuppression og terminal udmattelse - blevet implikeret i kroniske infektions- og inflammatoriske tilstande.

Vigtigt er, at øgede frekvenser af PD-1-positive eller TIM-3-positive CD4+ T-celler har været associeret med højere mykobakteriel byrde, kavitetsygdom, lavt body mass index og ugunstige kliniske udfald i NTM-PD. Disse hæmmende og udmattede T-celle fænotyper synes at afspejle kronisk antigenisk stimulering og forringet immun kontrol af infektionen. Dog har de fleste tidligere studier været afhængige af perifert blodprøver, som muligvis ikke præcist repræsenterer det immun mikromiljø i lungerne, det primære sted for sygdomsaktivitet.

Bronkoalveolær lavage (BAL) væske giver direkte adgang til immunceller i påvirkede lunge segmenter og tilbyder en unik mulighed for at karakterisere lokale pulmonale immunresponser. BAL-afledt T-celle immunofenotypering kan derfor give mere klinisk relevante indsigter i sygdoms patogenese og progression end blot blodbaserede analyser. Ikke desto mindre forbliver systematisk evaluering af hæmmende og udmattede T-celle subpopulationer i BAL-væske og deres association med klinisk meningsfulde udfald i NTM-PD begrænset.

Parallel herpå kan systemisk T-celle funktionel kapacitet påvirke sygdomsforløbet. QuantiFERON-TB Gold Plus-testen inkluderer en mitogenkontrol, der måler ikke-specifik T-celle interferon-gamma produktion. Mitogen minus Nil-værdien afspejler den samlede T-celle immunreserve uafhængigt af antigenspecificitet. Lave mitogenresponser har været associeret med immunosuppression, svær infektion, forlænget hospitalsindlæggelse og øget mortalitet i andre kliniske sammenhænge. På trods af dens udbredte kliniske anvendelse, er den prognostiske relevans af QuantiFERON mitogenresponsen ikke blevet systematisk evalueret i NTM-PD.

Ernæringsstatus repræsenterer en anden nøglemodulator af immunfunktion. Lavt body mass index, reduceret muskelmasse og formindsket fedtreserve er veletablerede risikofaktorer for NTM-PD udvikling og progression. Ernæringsmangel er også kendt for at forringe T-celle metabolisme, proliferation, cytokinproduktion og hukommelsesdannelse. Således kan ernæringsstatus interagere med immundysfunktion for at påvirke sygdomsudfald. Integration af ernæringsmæssige, immunologiske og kliniske data kan derfor muliggøre en mere omfattende forståelse af NTM-PD progression.

Studiemål

Dette prospektive observationsstudie er designet til at undersøge, om bronkoalveolær lavage-afledte hæmmende og udmattede T-celle profiler og systemisk T-celle funktionel kapacitet, vurderet ved QuantiFERON mitogenresponsen, er associeret med tid til initiering af antimikrobiel behandling på grund af klinisk sygdomsprogression hos voksne med bekræftet eller mistænkt NTM-PD. Yderligere sigter studiet på at fastslå, om inkorporering af disse immune og ernæringsmæssige parametre i etablerede kliniske risikomodeller, herunder BACES-scoren, forbedrer prognostisk diskrimination for klinisk meningsfulde udfald, herunder behandlingsinitiering og alårsmortalitet.

Studiedesign og population

Dette er et enkeltcenter, prospektiv observationskohortestudie, der inkluderer voksne på 18 år eller ældre med bekræftet eller mistænkt NTM-PD, hvor aktiv pulmonal tuberkulose er udelukket. Berettigede deltagere er dem, der gennemgår bronkoskopi som en del af rutinemæssig klinisk evaluering eller sygdomsmonitorering i henhold til etablerede NTM-håndteringsretningslinjer. Ingen yderligere invasive procedurer udføres udelukkende til forskningsformål.

Patienter med aktiv tuberkulose, nuværende kræft, der kræver behandling, fast organ- eller stamcelletransplantation, systemisk immunosuppressiv terapi, autoimmun sygdom, nylig akut nedre luftvejsinfektion eller graviditet er udelukket for at minimere forvirrende effekter på immunfunktion.

Prøveindsamling og immunologisk vurdering

Bronkoalveolær lavage udføres i henhold til standard kliniske protokoller. Efter afslutning af alle klinisk indikerede diagnostiske tests behandles resterende BAL-væske til flowcytometrisk analyse. BAL-celler filtreres, vaskes og farves med et multicolor antistofpanel designet til at karakterisere T-celle linje, aktiveringsstatus, regulerende træk og hæmmende og udmattede fænotyper.

Nøgle immunologiske parametre inkluderer:

• Frekvenser af CD4+ og CD8+ T-celler, der eksprimerer PD-1, TIM-3 og CD39
• Co-ekspressionsmønstre af hæmmende immun checkpoint-receptorer
• Regulatoriske T-celle populationer defineret af CD25^høj og CD127^lav ekspression
• Co-stimulerende markør ekspression (CD28)
• T-celle subpopulation differentieringstilstande relevante for kronisk antigen eksponering og immun udmattelse

Perifert blod laboratoriedata opnås fra rutinemæssig klinisk testing. QuantiFERON-TB Gold Plus resultater indsamles, med særlig vægt på Mitogen minus Nil-værdien som et mål for global T-celle funktionel kapacitet.

Ernæringsmæssig og radiografisk vurdering

Ernæringsstatus vurderes ved hjælp af antropometriske målinger (body mass index, taljeomkreds), Mini Nutritional Assessment-spørgeskemaet og krops sammensætningsmetrikker afledt fra klinisk indikerede bryst computertomografi. Kvantitative målinger inkluderer skeletmuskelareal og subkutant og visceralt fedtkompartimenter på standardiserede anatomiske niveauer ved hjælp af valideret billedanalyse software.

Radiografisk sygdoms alvorlighed evalueres ved hjælp af bryst CT-baserede scoringssystemer, der tager højde for omfanget af noduler, bronkiektasier, konsolidering og kavitet læsioner. Sygdomsfænotype (f.eks. nodulær bronkiektatisk eller fibrokavitær form) registreres.

Opfølgning og udfald

Deltagerne følges longitudinelt i henhold til rutinemæssig klinisk praksis, typisk med 3- til 6-måneders intervaller. Opfølgningsevalueringer inkluderer sputum mykobakterielle kulturer, radiografisk billeddannelse og kliniske vurderinger.

Det primære udfald er tid til initiering af antimikrobiel behandling på grund af klinisk sygdomsprogression, defineret som intervallet fra studieindskrivning til start af retningslinjebaseret terapi, som bestemt af den behandlende læge baseret på forværrede respiratoriske symptomer, mikrobiologiske fund og/eller radiografisk forværring, der kræver behandling.

Sekundære udfald inkluderer:

• Immune prædiktorer for behandlingsinitiering, herunder bronkoalveolær lavage-afledte hæmmende og udmattede T-celle profiler og systemisk T-celle funktionel kapacitet vurderet ved QuantiFERON mitogenresponsen
• Associationer mellem ernæringsstatus og T-celle immunaktivitet
• Indenfor-deltager ændringer i krops sammensætning og T-celle immunaktivitet mellem baseline og tidspunktet for sygdomsprogression, der kræver behandling
• Inkrementel prognostisk værdi af immune og ernæringsmæssige parametre ud over BACES-scoren til forudsigelse af alårsmortalitet

Statistisk analyse

Associationer mellem immune parametre, ernæringsvariable og kliniske udfald evalueres ved hjælp af passende univariate og multivariable statistiske metoder. Tid-til-begivenhed analyser udføres ved hjælp af Kaplan-Meier metoder og Cox proportional hazards modeller, med tid til initiering af behandling på grund af sygdomsprogression som det primære tid-til-begivenhed udfald. Logistisk regression eller Cox regression modeller bruges, som passende, til at identificere uafhængige immune og ernæringsmæssige prædiktorer for behandlingsinitiering.

For at vurdere prognostisk præstation for mortalitet sammenlignes modeller, der inkorporerer BAL-afledte immune variable, QuantiFERON mitogenresponser og ernæringsmæssige parametre med kliniske modeller baseret udelukkende på BACES-scoren. Diskrimination og reklassificeringspræstation evalueres ved hjælp af mål som arealet under receiver operating characteristic kurven (AUROC), konkordansindeks og reklassificeringsmetrikker, hvor passende.

Betydning

Ved at integrere lokal pulmonal immunprofilering, systemisk T-celle funktionel vurdering, ernæringsmæssig evaluering og etablerede kliniske risikoscorer søger dette studie at fremme biologisk informeret risikostratificering i NTM-PD. Resultaterne kan hjælpe med at identificere patienter med højere risiko for behandlingskrævende sygdomsprogression og mortalitet, støtte personlige monitoreringsstrategier og give et fundament for fremtidige interventionsstudier rettet mod immune og ernæringsmæssige veje i NTM-PD.