Sammenheng mellom ernæring og T-celle immunaktivitet med sykdomsprogresjon ved ikke-tuberkuløs mykobakteriell lungesykdom

Ikke-tuberkuløs mykobakteriell lungesykdom (NTM-PD) er en kronisk og heterogen infeksiøs lungesykdom forårsaket av en rekke miljømykobakterier, inkludert Mycobacterium avium-komplekset (MAC), Mycobacterium abscessus-undertyper, Mycobacterium kansasii og andre raskt eller sakte voksende arter. Til tross for økende global forekomst forblir den kliniske forløpet av NTM-PD svært variabelt. Noen pasienter opplever langvarig stabilitet uten behandling, mens andre utvikler progressiv lungedestruksjon, tilbakevendende forverringer, behandlingssvikt eller død. Denne heterogeniteten fremhever begrensninger i nåværende prognostiske verktøy og understreker behovet for biologisk informert risikostratifisering.

BACES-scoren (Body mass index <18,5 kg/m², Alder ≥65 år, Kavernøs sykdom, Forhøyet senkningsreaksjon og mannlig kjønn) er et validert klinisk scoringssystem for dødelighetsprediksjon i NTM-PD. Selv om klinisk praktisk, er BACES utelukkende avhengig av demografiske, ernæringsmessige, inflammatoriske og radiografiske variabler og inkorporerer ikke direkte mål for vertens immunfunksjon. Økende bevis tyder på at vertens immunregulering – spesielt nedsatt adaptiv T-celle-mediert immunitet – spiller en sentral rolle i sykdomsprogresjon og kan forklare utfallsforskjeller blant pasienter med lignende kliniske trekk.

Nylige translasjonsstudier ved bruk av lungevev, romlig transkriptomikk og perifert blod immunfenotypering har vist en karakteristisk immunubalanse i NTM-PD. Disse studiene viser konsekvent hyperaktivering av medfødte immunveier (f.eks. makrofag- og monocyt-inflammatorisk signalering) sammen med funksjonell undertrykkelse av T-celle-mediert adaptiv immunitet. Denne T-celle-dysfunksjonen er karakterisert av redusert antigen-spesifikk interferon-gamma (IFN-γ) produksjon, redusert kostimulatorisk signalering (som CD28-nedregulering) og økt uttrykk av inhibitoriske immun-sjekkpunktreseptorer, inkludert programmed death-1 (PD-1) og T-celle immunoglobulin og mucin-domene inneholdende-3 (TIM-3). I tillegg har CD39-uttrykkende T-celler – assosiert med adenosin-mediert immunundertrykkelse og terminal utmattelse – vært implisert i kroniske infeksiøse og inflammatoriske tilstander.

Viktig er at økte frekvenser av PD-1-positive eller TIM-3-positive CD4+ T-celler har vært assosiert med høyere mykobakteriell byrde, kavernøs sykdom, lav kroppsmasseindeks og ugunstige kliniske utfall i NTM-PD. Disse inhibitoriske og utmattede T-celle-fenotypene ser ut til å reflektere kronisk antigen stimulering og svekket immun kontroll av infeksjon. Imidlertid har de fleste tidligere studier vært avhengige av perifere blodprøver, som kanskje ikke nøyaktig representerer immunmikromiljøet i lungen, det primære stedet for sykdomsaktivitet.

Bronkoalveolær lavasje (BAL) væske gir direkte tilgang til immunceller i berørte lunge segmenter og tilbyr en unik mulighet til å karakterisere lokale pulmonale immunresponser. BAL-avledet T-celle immunfenotypering kan derfor gi mer klinisk relevante innsikter i sykdomspatogenese og progresjon enn blodbaserte analyser alene. Likevel er systematisk evaluering av inhibitoriske og utmattede T-celle-underpopulasjoner i BAL-væske og deres assosiasjon med klinisk meningsfulle utfall i NTM-PD begrenset.

Parallelt kan systemisk T-celle-funksjonell kapasitet påvirke sykdomsforløp. QuantiFERON-TB Gold Plus-testen inkluderer en mitogenkontroll som måler ikke-spesifikk T-celle interferon-gamma produksjon. Mitogen minus Nil-verdien reflekterer total T-celle immunreserve uavhengig av antigenspesifisitet. Lave mitogenresponser har vært assosiert med immunundertrykkelse, alvorlig infeksjon, langvarig sykehusinnleggelse og økt dødelighet i andre kliniske kontekster. Til tross for dens utbredte kliniske bruk, har den prognostiske relevansen av QuantiFERON mitogenresponsen ikke vært systematisk evaluert i NTM-PD.

Ernæringsstatus representerer en annen nøkkelmodulator for immunfunksjon. Lav kroppsmasseindeks, redusert muskelmasse og reduserte fettreserver er veletablerte risikofaktorer for NTM-PD-utvikling og progresjon. Ernæringsmangel er også kjent for å svekke T-celle-metabolisme, proliferasjon, cytokinproduksjon og minnedannelse. Ernæringsstatus kan dermed samvirke med immundysfunksjon for å påvirke sykdomsutfall. Integrering av ernæringsmessige, immunologiske og kliniske data kan derfor muliggjøre en mer omfattende forståelse av NTM-PD-progresjon.

Studieformål

Denne prospektive observasjonsstudien er designet for å undersøke om bronkoalveolær lavasje-avledede inhibitoriske og utmattede T-celle-profiler og systemisk T-celle-funksjonell kapasitet, vurdert ved QuantiFERON mitogenresponsen, er assosiert med tid til initiering av antimikrobiell behandling på grunn av klinisk sykdomsprogresjon hos voksne med bekreftet eller mistenkt NTM-PD. Videre har studien som mål å fastslå om inkorporering av disse immun- og ernæringsparameterene i etablerte kliniske risikomodeller, inkludert BACES-scoren, forbedrer prognostisk diskriminering for klinisk meningsfulle utfall, inkludert behandlingsinitiering og totaldødelighet.

Studiedesign og populasjon

Dette er en enkelt-senter, prospektiv observasjonskohortstudie som inkluderer voksne 18 år eller eldre med bekreftet eller mistenkt NTM-PD der aktiv pulmonal tuberkulose er utelukket. Kvalifiserte deltakere er de som gjennomgår bronkoskopi som en del av rutinemessig klinisk evaluering eller sykdomsmonitorering i henhold til etablerte NTM-håndteringsretningslinjer. Ingen ytterligere invasive prosedyrer utføres utelukkende for forskningsformål.

Pasienter med aktiv tuberkulose, nåværende malignitet som krever behandling, fast organ- eller stamcelle-transplantasjon, systemisk immunsuppressiv terapi, autoimmun sykdom, nylig akutt nedre luftveisinfeksjon eller graviditet er ekskludert for å minimere forvirrende effekter på immunfunksjon.

Prøveinnsamling og immunologisk vurdering

Bronkoalveolær lavasje utføres i henhold til standard kliniske protokoller. Etter fullføring av alle klinisk indikerte diagnostiske tester, bearbeides gjenværende BAL-væske for flow cytometrisk analyse. BAL-celler filtreres, vaskes og farges med et flerfarge antistoffpanel designet for å karakterisere T-celle-linje, aktiveringsstatus, regulatoriske trekk og inhibitoriske og utmattede fenotyper.

Viktige immunologiske parametere inkluderer:

• Frekvenser av CD4+ og CD8+ T-celler som uttrykker PD-1, TIM-3 og CD39
• Samuttrykksmønstre av inhibitoriske immun-sjekkpunktreseptorer
• Regulatoriske T-celle-populasjoner definert av CD25^høy og CD127^lav uttrykk
• Kostimulatorisk markøruttrykk (CD28)
• T-celle-underpopulasjons differensieringstilstander relevante for kronisk antigen eksponering og immunutmattelse

Perifere blodlaboratoriedata hentes fra rutinemessig klinisk testing. QuantiFERON-TB Gold Plus-resultater samles inn, med spesielt fokus på Mitogen minus Nil-verdien som et mål på global T-celle-funksjonell kapasitet.

Ernæringsmessig og radiografisk vurdering

Ernæringsstatus vurderes ved bruk av antropometriske målinger (kroppsmasseindeks, midjeomkrets), Mini Nutritional Assessment-spørreskjemaet og kroppssammensetningsmetrikker avledet fra klinisk indikert bryst-CT. Kvantitative målinger inkluderer skjelettmuskelareal og subkutant og visceralt fettkompartimenter på standardiserte anatomiske nivåer ved bruk av validert bildeanalysesoftware.

Radiografisk sykdomsalvorlighet evalueres ved bruk av bryst-CT-baserte scoringssystemer som tar hensyn til omfanget av noduler, bronkiektasier, konsolidering og kavernøse lesjoner. Sykdomsfenotype (f.eks. nodulær bronkiektatisk eller fibrokavernøs form) registreres.

Oppfølging og utfall

Deltakere følges longitudinelt i henhold til rutinemessig klinisk praksis, typisk med 3- til 6-måneders intervaller. Oppfølgingsvurderinger inkluderer sputum mykobakterielle kulturer, radiografisk bildeforming og kliniske vurderinger.

Det primære utfall er tid til initiering av antimikrobiell behandling på grunn av klinisk sykdomsprogresjon, definert som intervallet fra studieinkludering til start av retningslinjebasert terapi, som fastslått av behandlende lege basert på forverrede respiratoriske symptomer, mikrobiologiske funn og/eller radiografisk forverring som krever behandling.

Sekundære utfall inkluderer:

• Immune prediktorer for behandlingsinitiering, inkludert bronkoalveolær lavasje-avledede inhibitoriske og utmattede T-celle-profiler og systemisk T-celle-funksjonell kapasitet vurdert ved QuantiFERON mitogenresponsen
• Assosiasjoner mellom ernæringsstatus og T-celle immunaktivitet
• Innenfor-deltaker endringer i kroppssammensetning og T-celle immunaktivitet mellom baseline og tidspunktet for sykdomsprogresjon som krever behandling
• Inkrementell prognostisk verdi av immune og ernæringsmessige parametere utover BACES-scoren for å forutsi totaldødelighet

Statistisk analyse

Assosiasjoner mellom immunparametere, ernæringsvariabler og kliniske utfall evalueres ved bruk av passende univariate og multivariable statistiske metoder. Tid-til-hendelse analyser utføres ved bruk av Kaplan-Meier-metoder og Cox proporsjonal hazards-modeller, med tid til initiering av behandling på grunn av sykdomsprogresjon som det primære tid-til-hendelse utfall. Logistisk regresjon eller Cox-regresjonsmodeller brukes, etter behov, for å identifisere uavhengige immune og ernæringsmessige prediktorer for behandlingsinitiering.

For å vurdere prognostisk ytelse for dødelighet, sammenlignes modeller som inkorporerer BAL-avledede immunvariabler, QuantiFERON mitogenresponser og ernæringsparametere med kliniske modeller basert kun på BACES-scoren. Diskriminering og reklassifiseringsytelse evalueres ved bruk av mål som arealet under mottaker-operasjonskarakteristikk-kurven (AUROC), konkordansindeks og reklassifiseringsmetrikker der passende.

Betydning

Ved å integrere lokal pulmonal immunprofilering, systemisk T-celle-funksjonell vurdering, ernæringsevaluering og etablerte kliniske risikoscorer, søker denne studien å fremme biologisk informert risikostratifisering i NTM-PD. Funnene kan bidra til å identifisere pasienter med høyere risiko for behandlingskrevende sykdomsprogresjon og dødelighet, støtte personaliserte monitoreringsstrategier og gi et grunnlag for fremtidige intervensjonsstudier rettet mot immune og ernæringsmessige veier i NTM-PD.