Suplementacja Zn u osób nieodpowiadających na zakażenie wirusem HIV (VIHZn)

Badania osób zakażonych wirusem HIV pokazują, że chociaż leczenie przeciwretrowirusowe (ART) zmniejsza stan zapalny (1), liczba markerów stanu zapalnego pozostaje stale podwyższona, a ten przewlekły stan zapalny może odgrywać ważną rolę w chorobie sercowo-naczyniowej (CVD). Co więcej, niektóre osoby z ART inicjującym zakażenie wirusem HIV nie odzyskują liczby komórek CD4+ zgodnie z oczekiwaniami i są określane jako osoby niereagujące na leczenie immunologicznie (INR). INR charakteryzują się poważnie zmienionymi funkcjami immunologicznymi, w tym nieprawidłowym działaniem i zmniejszoną produkcją komórek w tkance limfatycznej, zaburzoną częstotliwością regulatorów odporności, takich jak regulatorowe komórki T i komórki Th17, oraz zwiększoną aktywacją immunologiczną, immunosenescencją i apoptozą. Co ważne, z INR wiąże się zwiększone ryzyko zachorowalności i śmiertelności w porównaniu z pacjentami zakażonymi wirusem HIV z optymalną rekonstytucją immunologiczną. Nasza grupa wykazała, jak słabo reaguje ona na szczepienie mRNA przeciwko SARS-CoV-2, wykazując u tych osób upośledzoną funkcję odpornościową (2).

Jednakże w przypadku definicji osób nieodpowiadających na leczenie (INR) brak konsensusu utrudnia porównanie wyników. Najczęściej INR definiuje się jako liczbę komórek CD4+ <200 komórek/µl, podczas gdy czas trwania leczenia niezbędny do zaklasyfikowania pacjentów jako INR jest zmienny. Co więcej, niektóre grupy badawcze definiują INR na podstawie procentowego wzrostu liczby komórek CD4+, najczęściej <20% wzrostu w stosunku do wartości wyjściowych (3). Z drugiej strony wydaje się, że panuje zgoda co do tego, że odpowiednia odpowiedź immunologiczna na HAART powinna obejmować liczbę komórek CD4+ > 500 komórek/µl, głównie dlatego, że u pacjentów zakażonych wirusem HIV przy takim poziomie przywrócenia odporności wskaźnik zachorowalności i śmiertelności jest zbliżony lub porównywalny do osób zakażonych wirusem HIV (4). W związku z tym pacjenci z liczbą komórek CD4+ <500 komórek/µl są klasyfikowani jako pacjenci z niewystarczającą odpowiedzią i zaliczani do grupy INR. I chociaż są to grupy słabo opisane, ich zachorowalność i śmiertelność wydają się być bardziej podobne do INR niż do osób, które uzyskały odpowiednią odpowiedź (5).

Mechanizm leżący u podstaw zjawiska INR nie jest dobrze poznany. Postawiono kilka hipotez, jako że starszy wiek, długi czas trwania zakażenia wirusem HIV przed HAART, jednoczesne zakażenie wirusem zapalenia wątroby typu C i niski poziom CD4 predysponują do braku odpowiedzi immunologicznej (6). Nadir CD4 szczególnie wydaje się krytyczny dla odzyskiwania komórek CD4+ (7). Jednakże żaden z tych czynników nie zapewnia pełnego wyjaśnienia braku odbudowy układu odpornościowego w INR. Prawdopodobnie jest to konsekwencja kilku czynników i ich interakcji. Co ciekawe, niski poziom cynku w osoczu i jego niewystarczające spożycie stwierdzono u aż 50% uczestników w kilku kohortach dorosłych zakażonych wirusem HIV (8,9) i niezależnie powiązano je z szybszym postępem choroby HIV (10) i zwiększoną śmiertelnością (11). Niedobór cynku zmniejsza wytwarzanie limfocytów T, osłabia odporność humoralną i komórkową, prowadzi do limfopenii i atrofii grasicy oraz zwiększa częstotliwość i liczbę infekcji (8). Zatem poziom cynku może również odgrywać rolę w mechanizmach związanych z INR.

Cynk w infekcji wirusowej Cynk jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym zarówno dla żywiciela, jak i patogenów. Do wzrostu patogeny potrzebują cynku. Zatem cynk jest strukturalnym kofaktorem białek wirusowych, a niektóre wirusy opracowały strategie zmiany komórkowej homeostazy cynku w oparciu o jego korzyści (12). Z drugiej strony istnieją obszerne dowody na to, że cynk może zapobiegać replikacji wirusa i zmniejszać inwazję komórkową (np. Rinowirus, HCV, SARS-CoV) (przegląd w 13).

Co godne uwagi, nasz zespół wykazał, że niski poziom cynku sprzyja ekspansji SARS-CoV2 (14). Wyniki te mogą wskazywać albo na bezpośrednie działanie przeciwwirusowe przeciwko SARS-CoV2, albo na to, że wirus czerpie korzyści z warunków stresowych spowodowanych niskim poziomem cynku komórkowego. Wykazano, że suplementacja cynku jest korzystna podczas podawania pacjentom zakażonym HBV i HCV. Co więcej, odporność żywieniowa oparta na cynku zmniejsza epizody biegunki i choroby dróg oddechowych (przegląd w 13). Co ciekawe, suplementacja cynku w przypadku przeziębienia wywołanego przez nosorożce i koronawirusy zapobiega mu i skraca jego czas trwania, jeśli podawanie rozpoczyna się w ciągu 24 godzin od wystąpienia objawów (omówienie w 13). Zatem suplementacja cynku okazała się korzystna w walce z niektórymi infekcjami wirusowymi. Jednakże, czy było to spowodowane poprawą lokalnej odpowiedzi immunologicznej, czy hamowaniem wirusa, pozostaje niepewne.

Cynk jako immunomodulator Wiadomo, że niedobór cynku (ZD) jest powiązany z reakcją prozapalną podczas infekcji, objawiającą się wyższą produkcją reaktywnych form tlenu (ROS) i markerami stanu zapalnego (12,13). Donoszono również o braku równowagi w wytwarzaniu cytokin przez komórki odporności wrodzonej i nabytej.

Konkretnie, ZD wiąże się z wyższymi poziomami IL-6, IL-1beta i TNF-alfa (13,15). W tym scenariuszu wykazano, że suplementacja cynku zmniejsza częstość występowania infekcji, cytokin zapalnych, w tym IL-6, i markerów stresu oksydacyjnego u osób starszych (12). Co więcej, wykazano, że suplementacja cynkiem równoważy odpowiedź immunologiczną (16).

Poziom cynku w diecie i IL-6 są ze sobą ściśle powiązane. Zatem IL-6 może zmniejszać biodostępność cynku, sprzyjając internalizacji w hepatocytach i ekspresji chelatorów cynku (17). Z drugiej strony cynk zmniejsza produkcję IL-6 poprzez hamowanie szlaku STAT-3 (18). Nasze badanie z udziałem pacjentów z Covid-19 wykazało ujemną korelację między poziomem cynku w surowicy a produkcją IL-6 (14).

Cynk w aktywacji i wyczerpaniu limfocytów T Wiadomo, że cynk wpływa na dojrzewanie, różnicowanie i wytwarzanie cytokin limfocytów T (19). Wiadomo, że aktywowane komórki T zwiększają zawartość cynku (20). Z jednej strony wykazano, że cynk jest niezbędny do prawidłowej sygnalizacji TCR poprzez modulowanie aktywności Lck i Zap-70 (20). Nasi współpracownicy Vicente i in. wykazali, że cynk pozytywnie wzmacnia trzy główne szlaki sygnałowe, AP-1, NF-kB i NFAT1 (21). Powalenie Zip6, transportera cynku regulowanego w górę na wczesnym etapie aktywacji komórek, zmienia wchłanianie cynku i dramatycznie upośledza aktywację komórek T Jurkat (22). Co więcej, ostatnie badania nad dysfunkcją limfocytów T CD8+ podczas raka i przewlekłych infekcji zaczęły wyjaśniać szlaki transkrypcji zaangażowane w to zjawisko, a homeostaza cynku ponownie okazała się kluczowym elementem. Zatem poziomy metalotionein 1 i 2 oraz zależne od cynku czynniki transkrypcyjne ulegają zróżnicowanej ekspresji w wyczerpanych komórkach CD8+ (23). Niemniej jednak nie ma badań sprawdzających, czy suplementacja/chelatacja cynku może bezpośrednio wpływać na dysfunkcyjny profil CD8+ i jak te wnioski można przełożyć na nowe podejścia terapeutyczne w przypadku tych chorób, w tym zakażenia wirusem HIV.

Cynk w funkcjonowaniu limfocytów B Wykazano, że transportery cynku (Zip7 i Zip10) są niezbędne w funkcjonowaniu limfocytów B. Aktywacja limfocytów B i różnicowanie komórek plazmatycznych zależą od sygnalizacji cynkowej (24). Poziom cynku w diecie jest ważnym czynnikiem determinującym wytwarzanie przeciwciał, biorąc pod uwagę jego działanie zarówno na limfocyty B, jak i limfocyty T CD4+. Zatem w modelach mysich wykazano, że ZD obniża humoralną odpowiedź immunologiczną (25).

Podsumowując, cynk ma właściwości przeciwutleniające i przeciwzapalne i bierze udział w regulacji układu odpornościowego, w tym dojrzewaniu komórek, różnicowaniu komórek i apoptozie. Homeostaza cynku jest ważna dla kilku aspektów układu odpornościowego, ponieważ istnieje kilka powiązań między cynkiem a funkcją odpornościową. Niedobór cynku skutkuje zwiększoną wrażliwością na skutki stresu oksydacyjnego. Ponadto cynk ma działanie przeciwwirusowe przeciwko niektórym wirusom. W związku z tym proponujemy badanie kliniczne oparte na wpływie suplementacji cynku, wraz z głębszymi badaniami wpływu i mechanizmów tej suplementacji na komórki odpornościowe i stany zapalne, na zakażenie wirusem HIV, szczególnie w przypadkach z słabszą odpowiedzią na ART i mniejsza zdolność regeneracji układu odpornościowego.

Wstępne wyniki Nasza grupa od 2020 roku zajmuje się immunomodulującym działaniem cynku w infekcjach wirusowych i odpowiedzią immunologiczną. Aktywnie pracujemy także nad odpowiedzią immunologiczną w INR PWH (2). Mamy kilka publikacji i aktywny kierunek badawczy łączący te dwa kierunki badawcze.

Wcześniej przeprowadziliśmy badanie analizujące związek między poziomem cynku w osoczu przy przyjęciu do szpitala a rokowaniem w sprawie Covid-19 podczas pierwszej fali pandemii. Stwierdziliśmy ujemną korelację pomiędzy poziomem cynku i IL-6, a także śmiertelnością. Odkryliśmy również, że cynk wpływa na replikację wirusa w hodowlach komórek vero (14). Niedawno przeprowadziliśmy badanie kliniczne (NCT05778383), którego wstępne wyniki zostały opublikowane w CROI2023 #542. W tym badaniu zaobserwowaliśmy, że suplementacja cynku w dużych dawkach w ostrej fazie zakażenia SARS-coV-2 wiąże się z lepszym rokowaniem choroby. Wykazaliśmy także nieprawidłową odpowiedź immunologiczną na szczepienie wśród INR (2). Dlatego też wykazaliśmy w kontekście infekcji wirusowej, że cynk ma działanie przeciwwirusowe i przeciwzapalne, co może przynieść korzyści osobom żyjącym z HIV, szczególnie w sytuacji INR.

Hipoteza

W badaniu tym postawionych zostało kilka hipotez:

1. Względnie niski poziom cynku jest częsty w naszej kohorcie pacjentów z HIV i odgrywa rolę w gorszej odpowiedzi immunologicznej i zwiększonej odpowiedzi zapalnej.

2. Stawiamy hipotezę, że cynk ma wpływ na układ odpornościowy, przywracając liczbę limfocytów u osób zakażonych wirusem HIV z INR oraz poprawiając funkcję odpornościową i stan zapalny związany z przewlekłą infekcją wirusową.

   Dlatego suplementacja cynku w stężeniach fizjologicznych i zgodnie z zaleceniami ma korzystny wpływ na funkcjonowanie układu odpornościowego, zmniejszając aktywację immunologiczną i zmniejszając przewlekłe zapalenie u osób zakażonych wirusem HIV z INR.

3. Suplementacja cynku chroni błonę śluzową jelit przed cytopatycznym działaniem wirusa, przywracając częściowo przepuszczalność jelit wywołaną wirusem HIV
4. Suplementacja cynku poprawia stres oksydacyjny i funkcję mitochondriów

Cele

Głównym celem jest zbadanie korzyści klinicznych i immunologicznych wynikających z 16-tygodniowej suplementacji octanem cynku u osób, które nie odpowiadają na leczenie wirusem HIV. Aby osiągnąć ten cel, zostanie zaprojektowane randomizowane badanie kliniczne (RCT).

Cel 1: Zaprojektowanie podwójnie zaślepionego, randomizowanego wieloośrodkowego badania z 2 ramionami. Na początku badania i w 16. tygodniu u osób otrzymujących suplementację cynku w porównaniu z grupą kontrolną będą mierzone następujące parametry:

• Pierwotny: zmiana liczby limfocytów T CD4+
• Wtórne: Zmiany w jakości życia poprzez EuroQol-5D-3L, aktywację limfocytów T CD4+ CD8+, podzbiory komórek T, replikację wirusa Torque Teno, IL-6, C-RP, transkryptomikę, ROS

Cel 2. Pomiar utrzymywania się zmian w jakości życia, funkcjonowaniu układu odpornościowego, aktywacji układu odpornościowego, biomarkerach stanu zapalnego oraz funkcji mitochondriów i ROS w 24. tygodniu w porównaniu z 16. tygodniem i wartością wyjściową. W zakresie: Zmiany w jakości życia poprzez EuroQol-5D-3L, aktywację komórek T CD4+ CD8+, podzbiory komórek T, replikację wirusa Torque Teno, IL-6, C-RP, transkryptomikę, ROS

Metodologia jest podzielona na zadania.

Zadanie 1. Randomizowane badanie kliniczne. Zaprojektowane zostanie otwarte, randomizowane, wieloośrodkowe badanie z 2 ramionami. Uczestnicy zostaną wstępnie zapisani do dwóch ośrodków: Hospital del Mar i Hospital Parc Taulí. W grupie suplementacji cynku (Zn) uczestnicy otrzymają standardową opiekę (SoC) i oddzieleni 12-godzinną suplementacją (na wypadek, gdy ART opiera się na inhibitorach integrazy (INSTI)) będą suplementowani przez 16 tygodni 75 mg pierwiastkowego Zn (3 tabletki (83 mg octanu cynku) 249 mg octanu cynku Zinc-NM; Laboratorios Cantabria (Código nacional 156252.4)). Wybraliśmy 75 mg pierwiastkowego Zn/d jako suplementację doustną, ponieważ był on bezpiecznie stosowany w badaniach innych niż HIV przez 1 rok w tym stężeniu bez poważnych skutków ubocznych (15). Zakończenie leczenia (EoT) nastąpi po 16 tygodniach, ale zostanie przeprowadzona kontrola kontrolna trwająca do 24 tygodni, aby ocenić trwałość działania Zn.

Wynik pierwotny

Zmiana od wartości początkowej do 16. tygodnia (pierwotny punkt końcowy) i do 24. tygodnia (drugorzędowy punkt końcowy) w zakresie następujących parametrów:

• Poziom Zn w osoczu
• Biomarkery zapalne (IL-6, białko C-reaktywne, CD14, rozpuszczalny receptor TNF-alfa, I-FABP, LBP)
• Funkcja odpornościowa:

Replikacja wirusa Torque Teno (TTV): TTV pochodzi z rodziny Anelloviridae i jest wykrywalny u >90% zdrowych ludzi (27,28) (3 do 6 log10 kopii/ml). Miano wirusa odzwierciedla wzajemne oddziaływanie pomiędzy replikacją TTV a przeciwwirusową odpowiedzią immunologiczną, przy szacowanym dziennym wskaźniku usuwania ponad 90% wirionów (29). W PWH opisano wyższe miano wirusa w porównaniu do wirusa HIV-ujemnego oraz korelację pomiędzy wiremią TTV a liczbą CD4+ (30). Znacząco podwyższone stężenie TTV w osoczu u pacjentów ze zmniejszoną odzyskiem komórek CD4+ wskazuje na głębszy defekt odporności. Obecność i replikację TTV można wykorzystać jako substytut funkcji układu odpornościowego i odpowiedzi na interwencję polegającą na suplementacji cynku. (31) Subpopulacje komórek T: Badanie przedziału komórek T może również dostarczyć wyobrażenia o równowadze i funkcjonowaniu układu odpornościowego. Mierzone będą komórki T CD4+/CD8+ i naiwne, pamięć centralna, pamięć efektorowa, TEMRA.

Aktywacja układu odpornościowego: Poziomy aktywacji układu odpornościowego można określić mierząc ekspresję CD38 i Ki67 w limfocytach T CD8+ i CD4+. Wyczerpanie: PD-1 przekazuje sygnały hamujące do komórek T, a poziom PD-1 jest selektywnie zwiększany przez wyczerpane komórki T podczas przewlekłej infekcji wirusowej (32). Donoszono o podwyższonym poziomie PD-1 w INR w porównaniu z osobami, które odpowiedziały prawidłowo (33).

ROS i funkcja mitochondriów: Dysfunkcja mitochondriów jest powiązana z rosnącą liczbą zaburzeń. ROS generowane przez mitochondria powiązano z kilkoma procesami, takimi jak rak, starzenie się, zawał mięśnia sercowego, choroby sercowo-naczyniowe. (38) Kwestionariusz jakości życia (QoL) (EuroQol-5D-3L): EQ-5D-3L jest ustalonym i zatwierdzonym kwestionariusz QoL stosowany w wielu sytuacjach terapeutycznych (34,35,36). Dzięki niewielkim rozmiarom wynoszącym 5 pozycji i wizualnej skali analogowej, zwięzłości i łatwości użycia, doskonale nadaje się do stosowania w badaniach klinicznych i praktyce. Istnieje wersja zatwierdzona w populacji hiszpańskiej (37).

Wyniki wtórne

• Zmiana profilu transkryptomu pomiędzy wartością wyjściową a 16. tygodniem w porównaniu z 24. tygodniem w próbkach krwi pełnej

Punkty końcowe bezpieczeństwa

• Częstość występowania zdarzeń niepożądanych (AE)