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

Studier av mennesker som lever med HIV viser at selv om antiretrovirale behandlinger (ART) reduserer betennelse (1), forblir en rekke inflammatoriske markører vedvarende forhøyede, og denne kroniske betennelsen kan spille en viktig rolle ved hjerte- og karsykdommer (CVD). Noen individer med HIV-initierende ART gjenoppretter heller ikke CD4+-tellingen som forventet, og beskrives som immunologiske ikke-respondere (INR). INR-er presenterer med alvorlig endrede immunologiske funksjoner, inkludert funksjonsfeil og redusert produksjon av celler i lymfopoetisk vev, forstyrrede frekvenser av immunregulatorer som regulatoriske T-celler og Th17-celler, og økt immunaktivering, immunosenescens og apoptose. Viktigere er at INR-er har økt risiko for sykelighet og dødelighet sammenlignet med HIV-infiserte pasienter med optimal immunrekonstitusjon. Vår gruppe har vist hvordan denne gruppen responderer dårlig på mRNA-vaksinasjon mot SARS-CoV-2 som viser en svekket immunfunksjon blant disse individene (2).

Imidlertid lider definisjonen av immunologiske ikke-respondere (INR) av mangel på konsensus som hindrer sammenligningen av funn. Oftest er INR definert som å ha CD4+ celletall <200 celler/μL mens behandlingsvarigheten som er nødvendig for å kategorisere pasienter som INR er variabel. Videre definerer noen studiegrupper INR-er ved CD4+-celleøkning i prosent, oftest <20 % økning fra baseline (3). På den annen side ser det ut til å være enighet om at en adekvat immunrespons mot HAART bør inkludere et CD4+-celletall >500 celler/μL, hovedsakelig fordi HIV-infiserte pasienter med dette nivået av immungjenoppretting har en sykelighet og dødelighet som nærmer seg eller kan sammenlignes. til HIV-negative individer (4). Pasienter med CD4+-celletall <500 celler/μL er følgelig klassifisert som utilstrekkelige respondere, inkludert i INR-gruppen. Og selv om de er en gruppe som er dårlig beskrevet, ser deres sykelighet og dødelighet ut til å være mer lik INR enn til adekvat respondere (5).

Den underliggende mekanismen som forklarer INR-fenomener er ikke godt forstått. Flere hypoteser har blitt reist som høyere alder, lang varighet av HIV-infeksjon før HAART, samtidig infeksjon med hepatitt C og lav CD4-nadir disponerer for immunologisk manglende respons (6). CD4-nadiret ser spesifikt ut til å være kritisk for gjenoppretting av CD4+-celler (7). Ingen av disse faktorene gir imidlertid en fullstendig forklaring på mangelen på immunrekonstitusjon i INR. Sannsynligvis er dette konsekvensen av flere faktorer og dets samspill. Interessant nok ble lave plasmasinknivåer og utilstrekkelig sinkinntak funnet hos opptil 50 % av deltakerne i flere kohorter av HIV-infiserte voksne (8,9), og var uavhengig assosiert med raskere HIV-sykdomsprogresjon (10) og økt dødelighet (11). Sinkmangel reduserer generering av T-celler, reduserer humoral og cellemediert immunitet, fører til lymfopeni og tymisk atrofi, og øker frekvensen og antall infeksjoner (8). Dermed kan sinkstatus også ha en rolle i mekanismene involvert i INR.

Sink ved virusinfeksjon Sink er et essensielt sporstoff for både vert og patogener. For å vokse krever patogener sink. Dermed er sink en strukturell kofaktor av virale proteiner, og visse virus har utviklet strategier for å endre cellulær sinkhomeostase på fordel (12). På den annen side er det omfattende bevis på at sink kan forhindre viral replikasjon og lavere cellulær invasjon (f. Rhinovirus, HCV, SARS-CoV) (gjennomgått i 13).

Bemerkelsesverdig nok har teamet vårt vist at lave sinknivåer favoriserer utvidelse av SARS-CoV2 (14). Disse resultatene kan indikere enten en direkte antiviral virkning mot SARS-CoV2 eller at viruset drar nytte av stresstilstander forårsaket av lave nivåer av cellulær sink. Sinktilskudd har vist seg å være fordelaktig ved administrering til HBV- og HCV-infiserte pasienter. Dessuten reduserer sinkbasert ernæringsimmunitet diaréepisoder og luftveissykdommer (gjennomgått i 13). Bemerkelsesverdig nok forhindrer og reduserer sinktilskudd mot forkjølelse forårsaket av nesehorn og koronavirus det og reduserer dets varighet, hvis administreringen starter innen 24 timer etter symptomdebut (gjennomgått i 13). Dermed har sinktilskudd vist seg gunstig mot noen virusinfeksjoner. Hvorvidt dette var forårsaket av forbedret lokal immunrespons eller viral hemming er imidlertid usikkert.

Sink som immunmodulator Sinkmangel (ZD) er kjent for å være assosiert med proinflammatoriske responser ved infeksjon, og viser høyere produksjon av reaktive oksygenarter (ROS) og inflammatoriske markører (12,13). En ubalanse i cytokinproduksjon av celler med både medfødt og adaptiv immunitet er også rapportert.

Konkret er ZD assosiert med høyere nivåer av IL-6, IL-1beta og TNF-alfa (13,15). I dette scenariet har sinktilskudd vist seg å redusere forekomsten av infeksjon, inflammatoriske cytokiner, inkludert IL-6, og oksidative stressmarkører hos eldre individer (12). Dessuten har sinktilskudd vist seg å balansere immunresponser (16).

Ernæringsmessig sinkstatus og IL-6 er sterkt sammenkoblet. Dermed kan IL-6 redusere sinkbiotilgjengeligheten og fremme internalisering i hepatocytter og ekspresjonen av sinkchelatorer (17). På den annen side reduserer sink IL-6-produksjonen via hemming av STAT-3-veien (18). Vår studie med COVID-19-pasienter viste en negativ korrelasjon mellom serumsinknivåer og IL-6-produksjon (14).

Sink i T-lymfocytter aktivering og utmattelse Sink er kjent for å påvirke modning, differensiering og cytokinproduksjon av T-lymfocytter (19). Aktiverte T-celler er kjent for å øke sinkinnholdet (20). På den ene siden har sink vist seg å være nødvendig for riktig TCR-signalering ved å modulere Lck- og Zap-70-aktivitet (20). Våre samarbeidspartnere Vicente et al. har vist at sink positivt potensierer de tre viktigste signalveiene, AP-1, NF-kB og NFAT1 (21). Nedbrytningen av Zip6, en sinktransportør som reguleres tidlig under celleaktivering, endrer sinkinntrengning og svekker dramatisk aktiveringen av Jurkat T-celler (22). Videre har nyere studier på CD8+ T-celledysfunksjon under kreft og kroniske infeksjoner begynt å belyse transkripsjonsveiene involvert i dette fenomenet, og sinkhomeostase har dukket opp igjen som et nøkkelelement. Dermed blir metallothionein 1 og 2 nivåer og sinkavhengige transkripsjonsfaktorer differensielt uttrykt i utmattede CD8+ celler (23). Ikke desto mindre er det ingen studier som undersøker om sinktilskudd/chelering direkte kan påvirke CD8+ dysfunksjonelle profil og hvordan disse lærdommene kan oversettes til nye terapeutiske tilnærminger for disse sykdommene, inkludert HIV-infeksjon.

Sink i B-lymfocyttfunksjon Det er vist at sinktransportører (Zip7 og Zip10) er essensielle for B-cellefunksjon. B-celleaktivering og plasmacelledifferensiering avhenger av sinksignalering (24). Ernæringsmessig sinkstatus er en viktig faktor som bestemmer antistoffproduksjonen gitt dens virkning på både B-celler og CD4+ T-lymfocytter. ZD har således vist seg i musemodeller å senke humoral immunrespons (25).

Oppsummert har sink antioksidative og antiinflammatoriske egenskaper og er involvert i immunregulering inkludert cellemodning, celledifferensiering og apoptose. Sinkhomeostase er viktig for flere aspekter av immunsystemet siden det er flere krysstaler mellom sink og immunfunksjon. Sinkmangel resulterer i økt følsomhet for effektene av oksidativt stress. Dessuten har sink en antiviral aktivering mot visse virus. I denne forbindelse foreslår vi en klinisk studie basert på effekten av sinktilskudd, sammen med en dypere studie av virkningen og mekanismene til dette tilskuddet i immunceller og betennelser, på HIV-infeksjonen og spesielt i de tilfellene med mindre respons på ART og mindre immunrestitusjonskapasitet.

Foreløpige resultater Vår gruppe har jobbet med den immunmodulerende effekten av sink ved virusinfeksjoner og i immunresponsen siden 2020. Dessuten jobber vi aktivt med immunresponsen i PWH INR (2). Vi har flere publikasjoner og en aktiv forskningslinje som setter disse to forskningslinjene sammen.

Vi har tidligere utført en studie som analyserte sammenhengen mellom sinkplasmanivåer ved sykehusinnleggelse og COVID-19-prognose, under den første bølgen av pandemiene. Vi fant en negativ korrelasjon mellom sinknivåene og IL-6, samt med dødelighet. Vi fant også at sink virket på viral replikasjon i verocellekulturer (14). Vi har nylig gjennomført en klinisk studie (NCT05778383) hvis foreløpige resultater er rapportert i CROI2023 #542. I denne studien observerte vi at høydose-sinktilskudd i den akutte fasen av SARS-coV-2-infeksjon er assosiert med en bedre prognose for sykdommen. Vi viste også en unormal immunrespons på vaksinasjon blant INR (2). Derfor har vi påvist i virusinfeksjonssammenheng at sink har en antiviral og antiinflammatorisk effekt, som kan ha en fordel hos personer som lever med HIV, spesielt i INR-situasjonen.

Hypotese

Denne studien har flere hypoteser:

1. Relativt lave sinknivåer er hyppige i vår kohort av HIV-pasienter og har en rolle i dårligere immunrespons og høyere inflammatorisk respons.

2. Vi antar at sink har en innvirkning på immunsystemet som gjenoppretter lymfocytttallet hos INR-hiv-individer og forbedrer immunfunksjonen og betennelser forbundet med kronisk virusinfeksjon.

   Derfor har sinktilskudd i fysiologiske konsentrasjoner og anbefalinger en gunstig innvirkning på immunfunksjonen, reduserer immunaktivering og reduserer kronisk betennelse hos INRs HIV-individer.

3. Sinktilskudd beskytter tarmslimhinnen mot cytopatisk effekt av virus, og gjenoppretter delvis tarmpermeabiliteten indusert av HIV
4. Sinktilskudd forbedrer oksidativt stress og mitokondriefunksjon

Mål

Hovedmålet er å studere de kliniske og immunfordelene ved 16 ukers tilskudd med sinkacetat hos individer med HIV-immunologiske ikke-responderere. For å nå dette målet vil en randomisert klinisk studie (RCT) bli utformet.

Mål 1: Å designe en dobbeltblindet randomisert multisentrisk 2-arms studie Følgende parametere vil bli målt ved baseline og ved uke-16 hos sink-supplerte individer kontra kontroller:

• Primær: Endring i CD4+ T-celletall
• Sekundært: Endringer i livskvalitet endres gjennom EuroQol-5D-3L, CD4+ CD8+ T-celleaktivering, T-celleundersett, Torque Teno Virus-replikasjon, IL-6, C-RP, Transcriptomics, ROS

Mål 2. Å måle utholdenhet i endringer i livskvalitet, immunfunksjon, immunaktivering, inflammatoriske biomarkører og mitokondriefunksjon og ROS i uke 24 i forhold til uke-16 og baseline. Når det gjelder: Endringer i livskvalitet endres gjennom EuroQol-5D-3L, CD4+ CD8+ T-celleaktivering, T-celle undersett, Torque Teno Virus replikering, IL-6, C-RP, Transcriptomics, ROS

Metodikken er delt inn i oppgaver.

Oppgave 1. Randomisert klinisk forsøk. En åpen randomisert multisentrisk 2-arms studie vil bli designet. Deltakere vil bli påmeldt på to steder Hospital del Mar og Hospital Parc Taulí. I Zinc Supplementation Group (Zn) vil deltakerne motta Standard of Care (SoC) og separert 12 timer (bare i tilfelle ART er basert på Integrase Inhibitors (INSTI)) vil bli supplert i løpet av 16 uker med 75 mg elementært Zn (3) tabletter (83mg Zn-acetat) 249mg Zinkacetat Sink-NM; Vi har valgt 75 mg elementært Zn/d som oralt tilskudd fordi det har blitt brukt trygt i ikke-HIV-studier med 1 års varighet ved denne konsentrasjonen uten alvorlige bivirkninger (15). Slutt på behandling (EoT) vil være ved 16 uker, men en oppfølging i opptil 24 uker vil bli gjort for å vurdere vedvaren av effektene av Zn.

Primært resultat

Endre fra baseline til uke 16 (primært endepunkt) og til uke 24 (sekundært endepunkt) i følgende parametere:

• Plasma Zn nivåer
• Inflammatoriske biomarkører (IL-6, C-reaktivt protein, CD14, løselig reseptor TNF-alfa, I-FABP, LBP)
• Immunfunksjon:

Torque Teno Virus (TTV) replikering: TTV er fra familien til Anelloviridae og kan påvises hos >90 % av friske mennesker (27,28) (3 til 6 log10 kopier/ml). Virusmengden reflekterer samspillet mellom TTV-replikasjon og antiviral immunrespons, med en estimert daglig clearancerate på mer enn 90 % av virionene (29). Høyere viral belastning i forhold til HIV-negativ og en korrelasjon mellom TTV viral belastning og CD4+-tallet er beskrevet i PWH (30). Signifikant forhøyet TTV-plasmakonsentrasjon hos pasienter med redusert CD4+-cellegjenoppretting indikerer en mer dyp immundefekt. TTV-tilstedeværelse og replikasjon kan brukes som et surrogat av immunfunksjon og respons på intervensjonen med sinktilskudd (31) T-celle-subpopulasjoner: Å studere T-celle-rommet kan også gi en ide om balansen og funksjonen til immunsystemet. CD4+/CD8+ T-celler og naive, sentralminne, effektorminne, TEMRA vil bli målt.

Immunaktivering: Immunaktiveringsnivåer kan bestemmes ved å måle uttrykket av CD38 og Ki67 i CD8+ og CD4+ T-lymfocytter. Utmattelse: PD-1 overfører hemmende signaler til T-celler, og PD-1 oppreguleres selektivt av utmattede T-celler under kronisk virusinfeksjon (32). Forhøyede nivåer av PD-1 i INR sammenlignet med normal respondere er rapportert (33).

ROS og mitokondriell funksjon: Mitokondriell dysfunksjon har vært involvert i et økende antall lidelser. ROS generert av mitokondrier har vært involvert i flere prosesser som kreft, aldring, hjerteinfarkt, kardiovaskulær sykdom (38) Spørreskjema for livskvalitet (EuroQol-5D-3L): EQ-5D-3L er et etablert og validert spørreskjema over QoL brukt i mange terapeutiske omgivelser (34,35,36). Med sin lille størrelse på 5 elementer og en visuell analog skala, gjør dens korthet og brukervennlighet den godt egnet for bruk i klinisk forskning og praksis. Det er en versjon validert i den spanske befolkningen (37).

Sekundære utfall

• Endring i transkriptomprofilen mellom baseline og uke 16 i forhold til uke 24 i fullblodsprøver

Sikkerhetsendepunkter

• Forekomst av uønskede hendelser (AE)