HIV 면역학적 비반응자에서의 아연 보충 (VIHZn)

HIV에 감염된 사람들을 대상으로 한 연구에 따르면 항레트로바이러스 치료(ART)가 염증을 감소시키기는 하지만(1), 다수의 염증 지표는 지속적으로 상승되어 있으며 이러한 만성 염증이 심혈관 질환(CVD)에서 중요한 역할을 할 수 있습니다. 더욱이, ART를 시작한 HIV에 걸린 일부 개인은 예상대로 CD4+ 수치를 회복하지 못하며 면역학적 무반응자(INR)로 설명됩니다. INR은 림프구 조직 내 세포의 기능 장애 및 생산 감소, 조절 T 세포 및 Th17 세포와 같은 면역 조절자의 빈도 교란, 면역 활성화, 면역 노화 및 세포 사멸 증가를 포함하여 심각하게 변경된 면역 기능을 나타냅니다. 중요한 것은 INR은 최적의 면역 재구성을 가진 HIV 감염 환자에 비해 이환율과 사망률의 위험이 증가한다는 것입니다. 우리 그룹은 이 그룹이 SARS-CoV-2에 대한 mRNA 백신 접종에 어떻게 잘 반응하지 않는지 보여 주었으며, 이는 이들 개인의 면역 기능 장애를 보여줍니다(2).

그러나 면역학적 무반응자(INR)의 정의에는 합의가 부족하여 결과 비교를 방해하는 문제가 있습니다. 가장 흔히 INR은 CD4+ 세포 수가 200개 세포/μL 미만인 것으로 정의되는 반면, 환자를 INR로 분류하는 데 필요한 치료 기간은 다양합니다. 더욱이, 일부 연구 그룹에서는 INR을 CD4+ 세포 증가율로 정의하며, 가장 일반적으로 기준선보다 20% 미만 증가합니다(3). 반면, HAART에 대한 적절한 면역 반응에는 CD4+ 세포 수가 >500개 세포/μL를 포함해야 한다는 데 동의하는 것 같습니다. 이는 주로 이 수준의 면역 회복을 갖춘 HIV 감염 환자의 이환율과 사망률이 비슷하거나 유사하기 때문입니다. HIV 음성인 사람들에게(4). CD4+ 세포 수가 500개 세포/μL 미만인 환자는 결과적으로 INR 그룹에 포함된 부적절한 반응자로 분류됩니다. 그리고 비록 잘 설명되지 않은 그룹이지만 이환율과 사망률은 적절한 반응자보다 INR과 더 유사한 것으로 보입니다(5).

INR 현상을 설명하는 기본 메커니즘은 잘 이해되지 않았습니다. 나이가 들수록, HAART 이전에 HIV 감염 기간이 길어지고, C형 간염과 동시 감염되고, 낮은 CD4 최저치가 면역학적 무반응을 일으키기 쉽다는 이유로 몇 가지 가설이 제기되었습니다(6). CD4 nadir은 특히 CD4+ 세포의 회복에 중요한 것으로 보입니다(7). 그러나 이러한 요인 중 어느 것도 INR의 면역 재구성 부족에 대한 완전한 설명을 제공하지 않습니다. 아마도 이것은 여러 요인과 상호 작용의 결과일 것입니다. 흥미롭게도, 낮은 혈장 아연 수치와 부적절한 아연 섭취는 HIV에 감염된 성인의 여러 집단 참가자의 최대 50%에서 발견되었으며(8,9), 독립적으로 더 빠른 HIV 질병 진행(10) 및 사망률 증가(11)와 관련이 있었습니다. 아연 결핍은 T 세포 생성을 감소시키고 체액성 및 세포 매개성 면역을 저하시키며 림프구 감소증 및 흉선 위축을 유발하고 감염 빈도와 횟수를 증가시킵니다(8). 따라서 아연 상태는 INR과 관련된 메커니즘에서도 역할을 할 수 있습니다.

바이러스 감염에서의 아연 아연은 숙주와 병원체 모두에 필수적인 미량 원소입니다. 병원체가 성장하려면 아연이 필요합니다. 따라서 아연은 바이러스 단백질의 구조적 공동 인자이며 특정 바이러스는 아연의 이점을 활용하여 세포의 아연 항상성을 변경하는 전략을 개발했습니다(12). 반면, 아연이 바이러스 복제를 예방하고 세포 침입을 낮출 수 있다는 광범위한 증거가 있습니다(예: 리노바이러스, HCV, SARS-CoV)(13에서 검토됨).

놀랍게도, 우리 팀은 낮은 아연 수준이 SARS-CoV2 확산을 선호한다는 것을 보여주었습니다(14). 이러한 결과는 SARS-CoV2에 대한 직접적인 항바이러스 작용 또는 낮은 수준의 세포 아연으로 인한 스트레스 상태로부터 바이러스가 이익을 얻는다는 것을 나타낼 수 있습니다. 아연 보충은 HBV 및 HCV 감염 환자에게 투여할 때 유익한 것으로 나타났습니다. 더욱이, 아연 기반 영양 면역은 설사 증상과 호흡기 질환을 감소시킵니다(13에서 검토). 놀랍게도, 코뿔소와 코로나바이러스로 인한 감기에 대한 아연 보충은 증상 발병 후 24시간 이내에 투여를 시작하면 이를 예방하고 기간을 단축시킵니다(13에서 검토). 따라서 아연 보충은 일부 바이러스 감염에 유익한 것으로 입증되었습니다. 그러나 이것이 개선된 국소 면역 반응에 의한 것인지, 아니면 바이러스 억제에 의한 것인지는 여전히 불확실합니다.

면역조절제로서의 아연 아연결핍(ZD)은 감염 시 전염증성 반응과 연관되어 더 높은 활성산소종(ROS) 생성 및 염증 지표를 나타내는 것으로 알려져 있습니다(12,13). 선천성 및 적응성 면역 세포에 의한 사이토카인 생산의 불균형도 보고되었습니다.

구체적으로 ZD는 더 높은 수준의 IL-6, IL-1beta 및 TNF-alfa와 관련이 있습니다(13,15). 이 시나리오에서 아연 보충은 노인의 감염, IL-6를 포함한 염증성 사이토카인 및 산화 스트레스 지표의 발생률을 감소시키는 것으로 나타났습니다(12). 더욱이, 아연 보충은 면역 반응의 균형을 맞추는 것으로 나타났습니다(16).

영양학적 아연 상태와 IL-6는 서로 밀접하게 연관되어 있습니다. 따라서 IL-6는 간세포 내재화와 아연 킬레이트제의 발현을 촉진하여 아연 생체 이용률을 감소시킬 수 있습니다(17). 반면, 아연은 STAT-3 경로의 억제를 통해 IL-6 생산을 감소시킵니다(18). 코로나19 환자를 대상으로 한 연구에서는 혈청 아연 수치와 IL-6 생산 사이에 음의 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다(14).

T 림프구 활성화 및 고갈의 아연 아연은 T 림프구 성숙, 분화 및 사이토카인 생산에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다(19). 활성화된 T 세포는 아연 함량을 증가시키는 것으로 알려져 있습니다(20). 한편으로 아연은 Lck 및 Zap-70 활성을 조절하여 올바른 TCR 신호 전달에 필요한 것으로 나타났습니다(20). 우리의 협력자 Vicente et al. 아연은 세 가지 주요 신호 전달 경로인 AP-1, NF-kB 및 NFAT1을 긍정적으로 강화한다는 것이 입증되었습니다(21). 세포 활성화 초기에 상향 조절되는 아연 수송체인 Zip6의 녹다운은 아연 유입을 변경하고 Jurkat T 세포의 활성화를 극적으로 손상시킵니다(22). 더욱이, 암 및 만성 감염 중 CD8+ T 세포 기능 장애에 대한 최근 연구는 이 현상과 관련된 전사 경로를 밝히기 시작했으며 아연 항상성은 핵심 요소로 다시 등장했습니다. 따라서, 메탈로티오네인 1 및 2 수준과 아연 의존성 전사 인자는 소진된 CD8+ 세포에서 차별적으로 발현됩니다(23). 그럼에도 불구하고, 아연 보충/킬레이트화가 CD8+ 기능 장애 프로필에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는지 여부와 이러한 학습이 HIV 감염을 포함한 이러한 질병에 대한 새로운 치료 접근법으로 어떻게 전환될 수 있는지 조사한 연구는 없습니다.

B 림프구 기능의 아연 아연 운반체(Zip7 및 Zip10)가 B 세포 기능에 필수적인 것으로 나타났습니다. B 세포 활성화와 형질 세포 분화는 아연 신호 전달에 달려 있습니다(24). 아연 영양 상태는 B 세포와 CD4+ T 림프구 모두에 작용하는 항체 생산을 결정하는 중요한 요소입니다. 따라서 ZD는 마우스 모델에서 체액성 면역 반응을 낮추는 것으로 나타났습니다(25).

요약하면, 아연은 항산화 및 항염증 특성을 가지며 세포 성숙, 세포 분화 및 세포사멸을 포함한 면역 조절에 관여합니다. 아연과 면역 기능 사이에는 몇 가지 교차 대화가 있기 때문에 아연 항상성은 면역 체계의 여러 측면에서 중요합니다. 아연 결핍은 산화 스트레스의 영향에 대한 민감도를 증가시킵니다. 게다가 아연은 특정 바이러스에 대한 항바이러스 활성을 가지고 있습니다. 이와 관련하여 우리는 면역 세포 및 염증, HIV 감염, 특히 ART에 대한 반응이 적은 경우에 대한 아연 보충의 영향 및 메커니즘에 대한 심층 연구와 함께 아연 보충의 효과를 기반으로 한 임상 시험을 제안합니다. 그리고 면역 회복 능력도 떨어집니다.

예비 결과 우리 그룹은 2020년부터 바이러스 감염 및 면역 반응에서 아연의 면역 조절 효과를 연구해 왔습니다. 또한 우리는 PWH INR의 면역 반응에 적극적으로 노력하고 있습니다(2). 우리는 이 두 가지 연구 라인을 통합하는 여러 출판물과 활발한 연구 라인을 보유하고 있습니다.

우리는 이전에 전염병의 첫 번째 물결 동안 병원 입원 시 아연 혈장 수치와 코로나19 예후 사이의 연관성을 분석하는 연구를 수행했습니다. 우리는 아연 수준과 IL-6, 사망률 사이에 음의 상관관계가 있음을 발견했습니다. 우리는 또한 아연이 베로 세포 배양에서 바이러스 복제에 작용한다는 것을 발견했습니다(14). 우리는 최근 CROI2023 #542에 예비 결과가 보고된 임상 시험(NCT05778383)을 실시했습니다. 이 시험에서 우리는 SARS-coV-2 감염의 급성 단계에서 고용량 아연 보충이 질병의 더 나은 예후와 관련이 있음을 관찰했습니다. 우리는 또한 INR들 사이에서 백신 접종에 대한 비정상적인 면역 반응을 보여주었습니다(2). 따라서 우리는 바이러스 감염 상황에서 아연이 항바이러스 및 항염증 효과를 가지며, 이는 특히 INR 상황에서 HIV에 감염된 사람들에게 도움이 될 수 있음을 입증했습니다.

가설

이 연구에는 다음과 같은 몇 가지 가설이 있습니다.

1. 상대적으로 낮은 아연 수치는 우리의 HIV 환자 집단에서 흔히 나타나며 면역 반응을 악화시키고 염증 반응을 높이는 역할을 합니다.

2. 우리는 아연이 INR HIV 환자의 림프구 수를 회복하고 만성 바이러스 감염과 관련된 면역 기능 및 염증을 개선하는 면역 체계에 영향을 미친다는 가설을 세웠습니다.

   따라서 생리학적 농도 및 권장 사항의 아연 보충은 면역 기능에 유익한 영향을 미치고 면역 활성화를 감소시키며 INR HIV 환자의 만성 염증을 감소시킵니다.

3. 아연 보충은 바이러스의 세포변성 효과로 장 점막을 보호하고 HIV로 인한 장 투과성을 부분적으로 회복시킵니다.
4. 아연 보충은 산화 스트레스와 미토콘드리아 기능을 향상시킵니다

목표

주요 목표는 HIV 면역학적 비반응자 개인을 대상으로 16주간 아연 아세테이트 보충의 임상적, 면역적 이점을 연구하는 것입니다. 이 목표를 해결하기 위해 무작위 임상 시험(RCT)이 설계됩니다.

목표 1: 이중 맹검 무작위 다중심 2군 연구를 설계하기 위해 다음 매개변수는 기준선과 16주차에 아연 보충제를 섭취한 개인과 대조군을 대상으로 측정됩니다.

• 일차: CD4+ T세포 수의 변화
• 2차: EuroQol-5D-3L, CD4+ CD8+ T 세포 활성화, T 세포 하위 집합, Torque Teno Virus 복제, IL-6, C-RP, 전사체학, ROS를 통한 삶의 질 변화

목표 2. 16주차 및 기준선과 관련하여 24주차에 삶의 질, 면역 기능, 면역 활성화, 염증성 바이오마커, 미토콘드리아 기능 및 ROS 변화의 지속성을 측정합니다. 측면에서: EuroQol-5D-3L, CD4+ CD8+ T 세포 활성화, T 세포 하위 집합, Torque Teno Virus 복제, IL-6, C-RP, 전사체학, ROS를 통한 삶의 질 변화

방법론은 작업으로 구분됩니다.

작업 1. 무작위 임상 시험. 공개 라벨 무작위 다중심 2군 연구를 설계합니다. 참가자는 예정대로 Hospital del Mar와 Hospital Parc Taulí 두 곳에서 등록하게 됩니다. 아연 보충 그룹(Zn)에서 참가자는 표준 치료(SoC)를 받고 12시간 동안 분리되어(ART가 통합 억제제(INSTI)를 기반으로 하는 경우) 16주 동안 75mg의 원소 Zn(3 정제(83mg Zn 아세테이트) 249mg 아세트산아연 Zinc-NM; Laboratorios Cantabria(Código nacional 156252.4)). 우리는 75mg의 원소 Zn/d를 경구 보충제로 선택했는데, 그 이유는 이 농도에서 1년 동안 심각한 부작용 없이 HIV가 아닌 연구에서 안전하게 사용되었기 때문입니다(15). 치료 종료(EoT)는 16주가 되지만, Zn 효과의 지속성을 평가하기 위해 최대 24주까지 추적 관찰이 수행될 것입니다.

주요 결과

다음 매개변수에서 기준선에서 16주차(1차 평가변수) 및 24주차(2차 평가변수)로 변경됩니다.

• 플라즈마 Zn 수준
• 염증성 바이오마커(IL-6, C-반응성 단백질, CD14, 수용성 수용체 TNF-알파, I-FABP, LBP)
• 면역 기능:

토크 테노 바이러스(TTV) 복제: TTV는 Anelloviridae 계통에 속하며 >90%의 건강한 사람(27,28)(3~6 log10 카피/ml)에서 검출 가능합니다. 바이러스 부하는 TTV 복제와 항바이러스 면역 반응 사이의 상호작용을 반영하며, 추정 일일 비리온 제거율은 90% 이상입니다(29). HIV 음성에 대한 더 높은 바이러스 수치와 TTV 바이러스 수치와 CD4+ 수치 사이의 상관관계는 PWH(30)에 설명되어 있습니다. CD4+ 세포 회복이 감소한 환자의 TTV 혈장 농도가 상당히 증가한 것은 더 심각한 면역 결함을 나타냅니다. TTV의 존재와 복제는 아연 보충을 통한 개입에 대한 반응과 면역 기능의 대용으로 사용될 수 있습니다. (31) T 세포 하위 집단: T 세포 구획을 연구하면 면역 체계의 균형과 기능에 대한 아이디어를 제공할 수도 있습니다. CD4+/CD8+ T 세포 및 순수, 중추 기억, 효과기 기억, TEMRA가 측정됩니다.

면역 활성화: 면역 활성화 수준은 CD8+ 및 CD4+ T 림프구에서 CD38 및 Ki67의 발현을 측정하여 확인할 수 있습니다. 고갈: PD-1은 T 세포에 억제 신호를 전달하고 PD-1은 만성 바이러스 감염 중에 소진된 T 세포에 의해 선택적으로 상향 조절됩니다. (32). 정상 반응자에 비해 INR에서 PD-1의 수준이 상승한 것으로 보고되었습니다(33).

ROS 및 미토콘드리아 기능: 미토콘드리아 기능 장애는 점점 더 많은 장애와 관련되어 있습니다. 미토콘드리아에 의해 생성된 ROS는 암, 노화, 심근경색, 심혈관 질환과 같은 여러 과정에 연루되어 있습니다. (38) 삶의 질(QoL) 설문지(EuroQol-5D-3L): EQ-5D-3L은 확립되고 검증되었습니다. 많은 치료 환경에서 사용되는 QoL 설문지(34,35,36). 5개 항목의 작은 크기와 시각적 아날로그 척도를 갖춘 간결성과 사용 용이성으로 인해 임상 연구 및 실습에 사용하기에 매우 적합합니다. 스페인 인구(37)에서 검증된 버전이 있습니다.

2차 결과

• 전혈 샘플의 24주차 기준과 16주차 사이의 전사체 프로필 변화

안전 종점

• 부작용(AE) 발생률