Supplementazione di Zn nei non-responders immunologici dell'HIV (VIHZn)

Gli studi condotti su persone affette da HIV mostrano che, sebbene i trattamenti antiretrovirali (ART) riducano l’infiammazione (1), un numero di marcatori infiammatori rimangono persistentemente elevati e questa infiammazione cronica può svolgere un ruolo importante nelle malattie cardiovascolari (CVD). Inoltre, alcuni individui con HIV che iniziano la ART non recuperano la conta dei CD4+ come previsto e vengono descritti come non-responder immunologici (INR). Gli INR si presentano con funzioni immunologiche gravemente alterate, tra cui malfunzionamento e ridotta produzione di cellule all'interno del tessuto linfopoietico, frequenze perturbate dei regolatori immunitari come le cellule T regolatorie e le cellule Th17 e aumento dell'attivazione immunitaria, immunosenescenza e apoptosi. È importante sottolineare che gli INR presentano un rischio maggiore di morbilità e mortalità rispetto ai pazienti infetti da HIV con una ricostituzione immunitaria ottimale. Il nostro gruppo ha dimostrato come questo gruppo risponda scarsamente alla vaccinazione con mRNA contro SARS-CoV-2 mostrando una funzione immunitaria compromessa in questi individui (2).

Tuttavia, la definizione di non-responder immunologici (INR) soffre della mancanza di consenso che impedisce il confronto dei risultati. Molto spesso gli INR sono definiti come aventi una conta di cellule CD4+ <200 cellule/μL mentre la durata del trattamento necessaria per classificare i pazienti come INR è variabile. Inoltre, alcuni gruppi di studio definiscono gli INR in base all'aumento percentuale delle cellule CD4+, più comunemente un aumento <20% rispetto al basale (3). D'altra parte, sembra esserci accordo sul fatto che un'adeguata risposta immunitaria alla HAART dovrebbe includere una conta di cellule CD4+ >500 cellule/μL, principalmente perché i pazienti infetti da HIV con questo livello di ripristino immunitario hanno un tasso di morbilità e mortalità vicino o comparabile a quelli dei soggetti HIV negativi (4). I pazienti con conta di cellule CD4+ <500 cellule/μL sono di conseguenza classificati come risponditori inadeguati, inclusi nel gruppo INR. E, sebbene si tratti di un gruppo poco descritto, la loro morbilità e mortalità sembrano essere più simili agli INR che ai pazienti con risposta adeguata (5).

Il meccanismo sottostante che spiega i fenomeni INR non è ben compreso. Sono state avanzate diverse ipotesi secondo cui l'età avanzata, una lunga durata dell'infezione da HIV prima della HAART, la coinfezione con l'epatite C e un basso nadir di CD4 predispongono alla mancata risposta immunologica (6). Il nadir CD4 sembra essere particolarmente critico per il recupero delle cellule CD4+ (7). Tuttavia, nessuno di questi fattori fornisce una spiegazione completa per la mancanza di ricostituzione immunitaria negli INR. Probabilmente questa è la conseguenza di diversi fattori e della sua interazione. È interessante notare che bassi livelli di zinco nel plasma e un’assunzione inadeguata di zinco sono stati riscontrati in oltre il 50% dei partecipanti in diverse coorti di adulti infetti da HIV (8,9) e sono stati indipendentemente associati a una progressione più rapida della malattia da HIV (10) e a un aumento della mortalità (11). La carenza di zinco riduce la generazione di cellule T, deprime l’immunità umorale e cellulo-mediata, porta a linfopenia e atrofia timica e aumenta la frequenza e il numero di infezioni (8). Pertanto, lo stato dello zinco potrebbe anche avere un ruolo nei meccanismi coinvolti negli INR.

Lo zinco nell'infezione virale Lo zinco è un oligoelemento essenziale sia per l'ospite che per i patogeni. Per crescere, gli agenti patogeni necessitano di zinco. Pertanto, lo zinco è un cofattore strutturale delle proteine ​​virali e alcuni virus hanno sviluppato strategie per alterare l’omeostasi cellulare dello zinco a suo vantaggio (12). D’altra parte, esistono ampie prove che lo zinco può prevenire la replicazione virale e ridurre l’invasione cellulare (ad es. Rhinovirus, HCV, SARS-CoV) (rivisto in 13).

Sorprendentemente, il nostro team ha dimostrato che bassi livelli di zinco favoriscono l’espansione della SARS-CoV2 (14). Questi risultati potrebbero indicare un’azione antivirale diretta contro la SARS-CoV2 o che il virus tragga beneficio dalle condizioni di stress causate da bassi livelli di zinco cellulare. È stato dimostrato che l’integrazione di zinco è benefica quando somministrata a pazienti infetti da HBV e HCV. Inoltre, l’immunità nutrizionale a base di zinco riduce gli episodi diarroici e le malattie del tratto respiratorio (rivisto in 13). Sorprendentemente, l’integrazione di zinco per il comune raffreddore causato da rinoceronte e coronavirus lo previene e ne riduce la durata, se la somministrazione inizia entro 24 ore dalla comparsa dei sintomi (rivisto in 13). Pertanto, l’integrazione di zinco si è dimostrata utile contro alcune infezioni virali. Tuttavia, rimane incerto se ciò sia stato causato da una migliore risposta immunitaria locale o dall’inibizione virale.

Zinco come immunomodulatore È noto che la carenza di zinco (ZD) è associata a risposte proinfiammatorie all'infezione, mostrando una maggiore produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e marcatori infiammatori (12,13). È stato inoltre segnalato uno squilibrio nella produzione di citochine da parte delle cellule dell’immunità sia innata che adattativa.

Concretamente, la ZD è associata a livelli più elevati di IL-6, IL-1beta e TNF-alfa (13,15). In questo scenario, è stato dimostrato che l’integrazione di zinco riduce l’incidenza di infezioni, citochine infiammatorie, inclusa IL-6, e marcatori di stress ossidativo negli individui anziani (12). Inoltre, è stato dimostrato che l’integrazione di zinco bilancia le risposte immunitarie (16).

Lo stato nutrizionale dello zinco e l’IL-6 sono altamente interconnessi. Pertanto, IL-6 può ridurre la biodisponibilità dello zinco promuovendone l’internalizzazione negli epatociti e l’espressione di chelanti dello zinco (17). D’altro canto, lo zinco diminuisce la produzione di IL-6 attraverso l’inibizione della via STAT-3 (18). Il nostro studio con pazienti COVID-19 ha mostrato una correlazione negativa tra i livelli sierici di zinco e la produzione di IL-6 (14).

Lo zinco nell'attivazione e nell'esaurimento dei linfociti T È noto che lo zinco influenza la maturazione, la differenziazione e la produzione di citochine dei linfociti T (19). È noto che le cellule T attivate aumentano il contenuto di zinco (20). Da un lato, è stato dimostrato che lo zinco è necessario per la corretta segnalazione del TCR modulando l'attività di Lck e Zap-70 (20). I nostri collaboratori Vicente et al. hanno dimostrato che lo zinco potenzia positivamente le tre principali vie di segnalazione, AP-1, NF-kB e NFAT1 (21). L'abbattimento di Zip6, un trasportatore dello zinco regolato precocemente durante l'attivazione cellulare, altera l'ingresso dello zinco e compromette drasticamente l'attivazione delle cellule T Jurkat (22). Inoltre, studi recenti sulla disfunzione delle cellule T CD8+ durante il cancro e le infezioni croniche hanno iniziato a chiarire le vie trascrizionali coinvolte in questo fenomeno e l’omeostasi dello zinco è riemersa come un elemento chiave. Pertanto, i livelli delle metallotioneine 1 e 2 e i fattori di trascrizione dipendenti dallo zinco sono espressi in modo differenziale nelle cellule CD8+ esaurite (23). Tuttavia, non ci sono studi che indaghino se l’integrazione/chelazione dello zinco possa influenzare direttamente il profilo disfunzionale dei CD8+ e come questi apprendimenti potrebbero essere tradotti in nuovi approcci terapeutici per queste malattie, inclusa l’infezione da HIV.

Lo zinco nella funzione dei linfociti B È stato dimostrato che i trasportatori dello zinco (Zip7 e Zip10) sono essenziali nella funzione delle cellule B. L'attivazione delle cellule B e la differenziazione delle plasmacellule dipendono dalla segnalazione dello zinco (24). Lo stato nutrizionale dello zinco è un fattore importante che determina la produzione di anticorpi data la sua azione sia sulle cellule B che sui linfociti T CD4+. Pertanto, è stato dimostrato che ZD nei modelli murini riduce la risposta immunitaria umorale (25).

In sintesi, lo zinco ha proprietà antiossidanti e antinfiammatorie ed è coinvolto nella regolazione immunitaria, compresa la maturazione cellulare, la differenziazione cellulare e l’apoptosi. L’omeostasi dello zinco è importante per diversi aspetti del sistema immunitario poiché esistono numerose interazioni tra lo zinco e la funzione immunitaria. La carenza di zinco provoca una maggiore sensibilità agli effetti dello stress ossidativo. Inoltre, lo zinco ha un’attivazione antivirale contro alcuni virus. A questo proposito, proponiamo uno studio clinico basato sull'effetto dell'integrazione di zinco, insieme ad uno studio più approfondito dell'impatto e dei meccanismi di questa integrazione sulle cellule immunitarie e sull'infiammazione, sull'infezione da HIV e specialmente in quei casi con minore risposta all'ART e minore capacità di recupero immunitario.

Risultati preliminari Il nostro gruppo lavora dal 2020 sull'effetto immunomodulatore dello zinco nelle infezioni virali e nella risposta immunitaria. Inoltre, stiamo lavorando attivamente sulla risposta immunitaria negli INR PWH (2). Abbiamo diverse pubblicazioni e una linea di ricerca attiva che mette insieme queste due linee di ricerca.

Abbiamo precedentemente effettuato uno studio analizzando l’associazione tra i livelli plasmatici di zinco al momento del ricovero ospedaliero e la prognosi del COVID-19, durante la prima ondata della pandemia. Abbiamo trovato una correlazione negativa tra i livelli di zinco e IL-6, nonché con la mortalità. Abbiamo anche scoperto che lo zinco agiva sulla replicazione virale in colture cellulari reali (14). Abbiamo recentemente condotto uno studio clinico (NCT05778383) i cui risultati preliminari sono stati riportati in CROI2023 #542. In questo studio, abbiamo osservato che l’integrazione di zinco ad alte dosi nella fase acuta dell’infezione da SARS-coV-2 è associata a una prognosi migliore della malattia. Abbiamo anche mostrato una risposta immunitaria anormale alla vaccinazione tra gli INR (2). Pertanto, abbiamo dimostrato in un contesto di infezione virale che lo zinco ha un effetto antivirale e antinfiammatorio, che può avere un beneficio nelle persone che vivono con l’HIV, specialmente nella situazione INR.

Ipotesi

Questo studio ha diverse ipotesi:

1. Livelli relativamente bassi di zinco sono frequenti nella nostra coorte di pazienti affetti da HIV e hanno un ruolo nella peggiore risposta immunitaria e in una maggiore risposta infiammatoria.

2. Ipotizziamo che lo zinco abbia un impatto sul sistema immunitario ripristinando la conta dei linfociti negli individui affetti da HIV con INR e migliorando la funzione immunitaria e l'infiammazione associata all'infezione virale cronica.

   Pertanto, l’integrazione di zinco in concentrazioni fisiologiche e secondo le raccomandazioni ha un impatto benefico sulla funzione immunitaria, riducendo l’attivazione immunitaria e l’infiammazione cronica nei soggetti affetti da HIV con INR.

3. L’integrazione di zinco protegge la mucosa intestinale dall’effetto citopatico del virus, ripristinando parzialmente la permeabilità intestinale indotta dall’HIV
4. L’integrazione di zinco migliora lo stress ossidativo e la funzione mitocondriale

Obiettivi

L'obiettivo principale è studiare i benefici clinici e immunitari di 16 settimane di integrazione con acetato di zinco nei soggetti non-responder immunologici all'HIV. Per raggiungere questo obiettivo, sarà progettato uno studio clinico randomizzato (RCT).

Obiettivo 1: progettare uno studio multicentrico randomizzato in doppio cieco a 2 bracci. I seguenti parametri saranno misurati al basale e alla settimana 16 negli individui trattati con zinco rispetto ai controlli:

• Primario: variazione nella conta delle cellule T CD4+
• Secondario: cambiamenti nella qualità della vita attraverso EuroQol-5D-3L, attivazione delle cellule T CD4+ CD8+, sottoinsiemi di cellule T, replicazione del virus Torque Teno, IL-6, C-RP, trascrittomica, ROS

Obiettivo 2. Misurare la persistenza dei cambiamenti nella qualità della vita, nella funzione immunitaria, nell'attivazione immunitaria, nei biomarcatori infiammatori, nella funzione mitocondriale e nei ROS alla settimana 24 rispetto alla settimana 16 e al basale. In termini di: cambiamenti nella qualità della vita attraverso EuroQol-5D-3L, attivazione delle cellule T CD4+ CD8+, sottoinsiemi di cellule T, replicazione del virus Torque Teno, IL-6, C-RP, trascrittomica, ROS

La metodologia è divisa in compiti.

Compito 1. Sperimentazione clinica randomizzata. Verrà progettato uno studio multicentrico randomizzato in aperto a 2 bracci. I partecipanti verranno iscritti in modo prospettico presso due siti Hospital del Mar e Hospital Parc Taulí. Nel gruppo di integrazione di zinco (Zn), i partecipanti riceveranno lo standard di cura (SoC) e separati per 12 ore (nel caso in cui l'ART sia basato su inibitori dell'integrasi (INSTI)) verranno integrati durante 16 settimane con 75 mg di zinco elementare (3 compresse (83 mg di acetato di Zn) 249 mg di Zinco Acetato Zinc-NM (Código nacional 156252.4)). Abbiamo selezionato 75 mg di Zn elementare/giorno come integrazione orale perché è stato utilizzato in modo sicuro in studi non HIV della durata di 1 anno a questa concentrazione senza effetti avversi gravi (15). La fine del trattamento (EoT) sarà a 16 settimane, ma verrà effettuato un follow-up fino a 24 settimane per valutare la persistenza degli effetti di Zn.

Risultato primario

Variazione dal basale alla settimana 16 (endpoint primario) e alla settimana 24 (endpoint secondario) nei seguenti parametri:

• Livelli di Zn nel plasma
• Biomarcatori infiammatori (IL-6, proteina C-reattiva, CD14, recettore solubile TNF-alfa, I-FABP, LBP)
• Funzione immunitaria:

Replica del Torque Teno Virus (TTV): Il TTV appartiene alla famiglia degli Anelloviridae ed è rilevabile in >90% delle persone sane (27,28) (da 3 a 6 log10 copie/ml). La carica virale riflette l'interazione tra la replicazione del TTV e la risposta immunitaria antivirale, con un tasso di eliminazione giornaliera stimato superiore al 90% dei virioni (29). Cariche virali più elevate rispetto ai soggetti HIV negativi e una correlazione tra carica virale di TTV e conta di CD4+ sono state descritte in PWH (30). Concentrazioni plasmatiche di TTV significativamente elevate in pazienti con ridotto recupero di cellule CD4+ indicano un difetto immunitario più profondo. La presenza e la replicazione del TTV potrebbero essere utilizzate come surrogato della funzione immunitaria e della risposta all'intervento con integrazione di zinco (31) Sottopopolazioni di cellule T: lo studio del compartimento delle cellule T può anche fornire un'idea dell'equilibrio e della funzione del sistema immunitario. Verranno misurate le cellule T CD4+/CD8+ e le cellule naive, la memoria centrale, la memoria effettrice e il TEMRA.

Attivazione immunitaria: i livelli di attivazione immunitaria possono essere determinati misurando l'espressione di CD38 e Ki67 nei linfociti T CD8+ e CD4+ Esaurimento: PD-1 trasmette segnali inibitori alle cellule T e PD-1 viene selettivamente sovraregolato dalle cellule T esaurite durante l'infezione virale cronica (32). Sono stati segnalati livelli elevati di PD-1 nell'INR rispetto ai soggetti che hanno risposto normalmente (33).

ROS e funzione mitocondriale: la disfunzione mitocondriale è stata implicata in un numero crescente di disturbi. I ROS generati dai mitocondri sono stati implicati in diversi processi come il cancro, l'invecchiamento, l'infarto del miocardio, le malattie cardiovascolari (38) Questionario sulla qualità della vita (QoL) (EuroQol-5D-3L): l'EQ-5D-3L è un questionario consolidato e validato questionario sulla QoL utilizzato in molti contesti terapeutici (34,35,36). Con le sue dimensioni ridotte di 5 item e una scala analogica visiva, la sua brevità e facilità d'uso lo rendono particolarmente adatto all'uso nella ricerca e nella pratica clinica. Esiste una versione convalidata nella popolazione spagnola (37).

Risultati secondari

• Variazione del profilo trascrittomico tra il basale e la settimana 16 rispetto alla settimana 24 nei campioni di sangue intero

Endpoint di sicurezza

• Incidenza di eventi avversi (EA)