Zn-suppletie bij HIV-immunologische non-responders (VIHZn)

Uit onderzoek bij mensen met hiv blijkt dat, hoewel antiretrovirale behandelingen (ART) de ontsteking verminderen (1), een aantal ontstekingsmarkers aanhoudend verhoogd blijven en dat deze chronische ontsteking een belangrijke rol kan spelen bij hart- en vaatziekten (HVZ). Bovendien herstellen sommige personen met HIV-initiërende ART de CD4+-telling niet zoals verwacht, en worden ze beschreven als Immunologische Non-Responders (INR's). INR's vertonen ernstig veranderde immunologische functies, waaronder slecht functioneren en verminderde productie van cellen in lymfopoëtisch weefsel, verstoorde frequenties van immuunregulatoren zoals regulerende T-cellen en Th17-cellen, en verhoogde immuunactivatie, immunosenescentie en apoptose. Belangrijk is dat INR's een verhoogd risico op morbiditeit en mortaliteit hebben vergeleken met HIV-geïnfecteerde patiënten met een optimale immuunreconstitutie. Onze groep heeft aangetoond hoe deze groep slecht reageert op mRNA-vaccinatie tegen SARS-CoV-2, wat een verminderde immuunfunctie bij deze individuen aantoont (2).

De definitie van immunologische non-responders (INR's) lijdt echter onder een gebrek aan consensus, wat de vergelijking van bevindingen belemmert. Meestal worden INR's gedefinieerd als CD4+-celaantallen <200 cellen/μl, terwijl de behandelingsduur die nodig is om patiënten als INR's te categoriseren variabel is. Bovendien definiëren sommige onderzoeksgroepen INR's aan de hand van de procentuele toename van CD4+-cellen, meestal <20% toename ten opzichte van de uitgangswaarde (3). Aan de andere kant lijkt men het erover eens te zijn dat een adequate immuunrespons op HAART een aantal CD4+-cellen >500 cellen/μl zou moeten omvatten, vooral omdat HIV-geïnfecteerde patiënten met dit niveau van immuunherstel een morbiditeits- en sterftecijfer hebben dat benadert of vergelijkbaar is. met die van HIV-negatieve personen (4). Patiënten met een CD4+-celaantal <500 cellen/μl worden daarom geclassificeerd als onvoldoende responders en opgenomen in de INR-groep. En hoewel zij een slecht beschreven groep vormen, lijken hun morbiditeit en mortaliteit meer overeen te komen met INR’s dan met adequate responders (5).

Het onderliggende mechanisme dat de INR-verschijnselen verklaart, wordt niet goed begrepen. Er zijn verschillende hypothesen naar voren gebracht naarmate een hogere leeftijd, een lange duur van de HIV-infectie voorafgaand aan HAART, co-infectie met hepatitis C en een laag CD4-nadir predisponeren voor immunologische non-respons (6). Het CD4-nadir lijkt specifiek cruciaal te zijn voor het herstel van CD4+-cellen (7). Geen van deze factoren biedt echter een volledige verklaring voor het gebrek aan immuunreconstitutie in INR's. Waarschijnlijk is dit het gevolg van verschillende factoren en de interactie ervan. Interessant is dat lage plasma-zinkspiegels en onvoldoende zinkinname werden aangetroffen bij maar liefst 50% van de deelnemers in verschillende cohorten van met HIV geïnfecteerde volwassenen (8,9), en onafhankelijk geassocieerd waren met een snellere progressie van de HIV-ziekte (10) en een verhoogde mortaliteit (11). Een tekort aan zink vermindert de aanmaak van T-cellen, onderdrukt de humorale en celgemedieerde immuniteit, leidt tot lymfopenie en thymusatrofie, en verhoogt de frequentie en het aantal infecties (8). De zinkstatus zou dus ook een rol kunnen spelen in de mechanismen die betrokken zijn bij INR's.

Zink bij virale infectie Zink is een essentieel sporenelement voor zowel gastheer als ziekteverwekkers. Om te kunnen groeien hebben ziekteverwekkers zink nodig. Zink is dus een structurele cofactor van virale eiwitten en bepaalde virussen hebben strategieën ontwikkeld om de cellulaire zinkhomeostase op basis van het voordeel ervan te veranderen (12). Aan de andere kant is er uitgebreid bewijs dat zink virale replicatie kan voorkomen en de cellulaire invasie kan verminderen (bijv. Rhinovirus, HCV, SARS-CoV) (besproken in 13).

Opmerkelijk is dat ons team heeft aangetoond dat lage zinkniveaus de uitbreiding van SARS-CoV2 bevorderen (14). Deze resultaten kunnen duiden op een directe antivirale werking tegen SARS-CoV2, of dat het virus profiteert van stressomstandigheden veroorzaakt door lage niveaus van cellulair zink. Er is aangetoond dat zinksuppletie gunstig is bij toediening aan met HBV en HCV geïnfecteerde patiënten. Bovendien vermindert de op zink gebaseerde voedingsimmuniteit het aantal diarree-episodes en aandoeningen van de luchtwegen (besproken in 13). Opmerkelijk is dat zinksuppletie tegen verkoudheid veroorzaakt door neushoorn- en coronavirussen deze verkoudheid voorkomt en de duur ervan verkort, als de toediening binnen 24 uur na het begin van de symptomen begint (besproken in 13). Het is dus bewezen dat zinksuppletie gunstig is tegen sommige virale infecties. Of dit werd veroorzaakt door een verbeterde lokale immuunrespons of virale remming blijft echter onzeker.

Zink als immunomodulator Het is bekend dat zinktekort (ZD) geassocieerd is met pro-inflammatoire reacties bij infectie, wat een hogere productie van reactieve zuurstofsoorten (ROS) en ontstekingsmarkers laat zien (12,13). Er is ook melding gemaakt van een onbalans in de cytokineproductie door cellen met zowel aangeboren als adaptieve immuniteit.

Concreet wordt ZD geassocieerd met hogere niveaus van IL-6, IL-1beta en TNF-alfa (13,15). In dit scenario is aangetoond dat zinksuppletie de incidentie van infecties, inflammatoire cytokines, waaronder IL-6, en oxidatieve stressmarkers bij oudere personen vermindert (12). Bovendien is aangetoond dat zinksuppletie de immuunreacties in evenwicht brengt (16).

De nutritionele zinkstatus en IL-6 zijn sterk met elkaar verbonden. IL-6 kan dus de biologische beschikbaarheid van zink verminderen, waardoor de internalisatie in hepatocyten en de expressie van zinkchelatoren wordt bevorderd (17). Aan de andere kant vermindert zink de productie van IL-6 via remming van de STAT-3-route (18). Ons onderzoek met COVID-19-patiënten toonde een negatieve correlatie aan tussen serumzinkspiegels en IL-6-productie (14).

Zink in activering en uitputting van T-lymfocyten Het is bekend dat zink de rijping, differentiatie en cytokineproductie van T-lymfocyten beïnvloedt (19). Het is bekend dat geactiveerde T-cellen het zinkgehalte verhogen (20). Enerzijds is aangetoond dat zink nodig is voor de juiste TCR-signalering door de Lck- en Zap-70-activiteit te moduleren (20). Onze medewerkers Vicente et al. hebben aangetoond dat zink de drie belangrijkste signaalroutes, AP-1, NF-kB en NFAT1, positief versterkt (21). De knock-down van Zip6, een zinktransporter die vroeg tijdens de celactivatie wordt gereguleerd, verandert de zinkinvoer en verslechtert de activering van Jurkat T-cellen dramatisch (22). Bovendien zijn recente onderzoeken naar het disfunctioneren van CD8+ T-cellen tijdens kanker en chronische infecties begonnen de transcriptionele routes die bij dit fenomeen betrokken zijn, op te helderen en is zinkhomeostase opnieuw naar voren gekomen als een sleutelelement. Aldus worden de niveaus van metallothioneïne 1 en 2 en zinkafhankelijke transcriptiefactoren op verschillende wijze tot expressie gebracht in uitgeputte CD8+-cellen (23). Desalniettemin zijn er geen onderzoeken die onderzoeken of zinksuppletie/chelatie een directe invloed zou kunnen hebben op het disfunctionele CD8+-profiel en hoe deze lessen zouden kunnen worden vertaald in nieuwe therapeutische benaderingen voor deze ziekten, waaronder HIV-infectie.

Zink in B-lymfocytfunctie Er is aangetoond dat zinktransporters (Zip7 en Zip10) essentieel zijn in de B-celfunctie. Activering van B-cellen en differentiatie van plasmacellen zijn afhankelijk van zinksignalering (24). De voedingswaarde van zink is een belangrijke factor die de productie van antilichamen bepaalt, gezien de werking ervan op zowel B-cellen als CD4+ T-lymfocyten. Zo is in muismodellen aangetoond dat ZD de humorale immuunrespons verlaagt (25).

Samenvattend heeft zink antioxidatieve en ontstekingsremmende eigenschappen en is het betrokken bij de immuunregulatie, waaronder celrijping, celdifferentiatie en apoptose. Zinkhomeostase is belangrijk voor verschillende aspecten van het immuunsysteem, omdat er verschillende kruisgesprekken bestaan ​​tussen zink en de immuunfunctie. Een tekort aan zink resulteert in een verhoogde gevoeligheid voor de effecten van oxidatieve stress. Bovendien heeft zink een antivirale activering tegen bepaalde virussen. In dit opzicht stellen we een klinische proef voor op basis van het effect van zinksuppletie, samen met een diepere studie van de impact en mechanismen van deze suppletie in immuuncellen en ontstekingen, op de HIV-infectie en vooral in die gevallen met minder respons op ART en minder immuunherstelvermogen.

Voorlopige resultaten Onze groep werkt sinds 2020 aan het immuunmodulerende effect van zink bij virale infecties en aan de immuunrespons. We werken ook actief aan de immuunrespons in PWH INR's (2). We beschikken over meerdere publicaties en een actieve onderzoekslijn die deze twee onderzoekslijnen samenbrengt.

We hebben eerder een onderzoek uitgevoerd waarin we het verband analyseerden tussen de zinkplasmaspiegels bij ziekenhuisopname en de COVID-19-prognose tijdens de eerste golf van pandemieën. We vonden een negatieve correlatie tussen de zinkniveaus en IL-6, evenals met de sterfte. We ontdekten ook dat zink inwerkte op de virale replicatie in vero-celculturen (14). We hebben onlangs een klinische proef uitgevoerd (NCT05778383) waarvan de voorlopige resultaten zijn gerapporteerd in CROI2023 #542. In deze studie hebben we waargenomen dat suppletie met hoge doses zink in de acute fase van een SARS-coV-2-infectie geassocieerd is met een betere prognose van de ziekte. We hebben ook een abnormale immuunrespons op vaccinatie onder INR's aangetoond (2). Daarom hebben we in de context van een virale infectie aangetoond dat zink een antiviraal en ontstekingsremmend effect heeft, wat een voordeel kan hebben bij mensen met HIV, vooral in de INR-situatie.

Hypothese

Deze studie heeft verschillende hypothesen:

1. Relatief lage zinkniveaus komen vaak voor in onze cohort van HIV-patiënten en spelen een rol bij een slechtere immuunrespons en bij een hogere ontstekingsreactie.

2. We veronderstellen dat zink een impact heeft op het immuunsysteem, het herstel van het aantal lymfocyten bij INR's HIV-individuen en het verbeteren van de immuunfunctie en ontsteking geassocieerd met chronische virale infecties.

   Daarom heeft zinksuppletie in fysiologische concentraties en aanbevelingen een gunstig effect op de immuunfunctie, waardoor de immuunactivatie wordt verminderd en chronische ontstekingen bij INR-hiv-individuen worden verminderd.

3. Zinksuppletie beschermt het darmslijmvlies tegen het cytopathische effect van het virus, waardoor de door HIV geïnduceerde darmpermeabiliteit gedeeltelijk wordt hersteld
4. Zinksuppletie verbetert oxidatieve stress en de mitochondriale functie

Doelstellingen

Het hoofddoel is het bestuderen van de klinische en immuunvoordelen van 16 weken suppletie met zinkacetaat bij personen die immunologisch niet reageren op HIV. Om dit doel te bereiken zal een gerandomiseerde klinische studie (RCT) worden ontworpen.

Doel 1: Een dubbelblind gerandomiseerd multicentrisch onderzoek met twee armen ontwerpen. De volgende parameters zullen worden gemeten bij aanvang en in week 16 bij individuen die zinksupplementen kregen versus controles:

• Primair: Verandering in het aantal CD4+ T-cellen
• Secundair: Veranderingen in de kwaliteit van leven door EuroQol-5D-3L, CD4+ CD8+ T-cel-activatie, T-cel-subsets, Torque Teno Virus-replicatie, IL-6, C-RP, Transcriptomics, ROS

Doel 2. Het meten van de persistentie in veranderingen in de kwaliteit van leven, de immuunfunctie, immuunactivatie, inflammatoire biomarkers en de mitochondriale functie en ROS in week 24 ten opzichte van week 16 en baseline. In termen van: Veranderingen in de kwaliteit van leven door EuroQol-5D-3L, CD4+ CD8+ T-cel activatie, T-cel subsets, Torque Teno Virus replicatie, IL-6, C-RP, Transcriptomics, ROS

De methodiek is onderverdeeld in taken.

Taak 1. Gerandomiseerde klinische studie. Er zal een open-label gerandomiseerde multicentrische 2-armige studie worden ontworpen. Deelnemers zullen prospectief worden ingeschreven op twee locaties Hospital del Mar en Hospital Parc Taulí. In de Zink Supplementatiegroep (Zn) ontvangen de deelnemers de Standard of Care (SoC) en worden ze gedurende 16 weken aangevuld met 75 mg elementair Zn (voor het geval de ART gebaseerd is op Integrase Inhibitors (INSTI)). tabletten (83 mg Zn-acetaat) 249 mg zinkacetaat Zink-NM Laboratorios Cantabria (Código nacional 156252.4)). We hebben 75 mg elementair Zn/d als orale suppletie geselecteerd omdat het veilig is gebruikt in niet-HIV-onderzoeken met een duur van 1 jaar bij deze concentratie zonder ernstige nadelige effecten (15). Het einde van de behandeling (EoT) zal na 16 weken zijn, maar er zal een follow-up tot 24 weken plaatsvinden om de persistentie van de effecten van Zn te beoordelen.

Primaire uitkomst

Verandering van baseline naar week 16 (primair eindpunt) en naar week 24 (secundair eindpunt) in de volgende parameters:

• Plasma-Zn-niveaus
• Inflammatoire biomarkers (IL-6, C-reactief proteïne, CD14, oplosbare receptor TNF-alfa, I-FABP, LBP)
• Immuunfunctie:

Replicatie van het Torque Teno Virus (TTV): TTV komt uit de familie van Anelloviridae en is detecteerbaar bij >90% van de gezonde mensen (27,28) (3 tot 6 log10 kopieën/ml). De virale belasting weerspiegelt de wisselwerking tussen TTV-replicatie en antivirale immuunrespons, met een geschatte dagelijkse klaringssnelheid van meer dan 90% van de virionen (29). Een hogere virale lading ten opzichte van HIV-negatief en een correlatie tussen de TTV-virale lading en het aantal CD4+'s is beschreven in PWH (30). Een significant verhoogde TTV-plasmaconcentratie bij patiënten met verminderd CD4+-celherstel duidt op een ernstiger immuundefect. De aanwezigheid en replicatie van TTV zou kunnen worden gebruikt als surrogaat voor de immuunfunctie en reactie op de interventie met zinksuppletie. (31) T-celsubpopulaties: Het bestuderen van het T-celcompartiment kan ook een idee geven van de balans en functie van het immuunsysteem. CD4+/CD8+ T-cellen en naïef, centraal geheugen, effectorgeheugen, TEMRA zullen worden gemeten.

Immuunactivatie: Immuunactivatieniveaus kunnen worden bepaald door de expressie van CD38 en Ki67 in CD8+ en CD4+ T-lymfocyten te meten. Uitputting: PD-1 brengt remmende signalen over naar T-cellen en PD-1 wordt selectief opgereguleerd door uitgeputte T-cellen tijdens chronische virale infectie (32). Er zijn verhoogde niveaus van PD-1 in INR gerapporteerd vergeleken met normale responders (33).

ROS en mitochondriale functie: Mitochondriale disfunctie is betrokken bij een groeiend aantal aandoeningen. ROS gegenereerd door mitochondria is betrokken bij verschillende processen zoals kanker, veroudering, hartinfarct, hart- en vaatziekten. (38) Vragenlijst over kwaliteit van leven (QoL) (EuroQol-5D-3L): De EQ-5D-3L is een gevestigde en gevalideerde vragenlijst over kwaliteit van leven die in veel therapeutische settings wordt gebruikt (34,35,36). Met zijn kleine formaat van 5 items en een visueel analoge schaal, zijn beknoptheid en gebruiksgemak maken het zeer geschikt voor gebruik in klinisch onderzoek en praktijk. Er is een versie gevalideerd in de Spaanse bevolking (37).

Secundaire uitkomsten

• Verandering in het transcriptoomprofiel tussen baseline en week 16 ten opzichte van week 24 in volbloedmonsters

Veiligheidseindpunten

• Incidentie van bijwerkingen (AE's)