Związek żywienia i aktywności immunologicznej limfocytów T z progresją choroby w płucnej chorobie wywołanej przez prątki niegruźlicze

Niemgruźlicza choroba płuc wywołana przez prątki niegruźlicze (NTM-PD) to przewlekła i heterogenna infekcyjna choroba płuc spowodowana przez różne prątki środowiskowe, w tym kompleks Mycobacterium avium (MAC), podgatunki Mycobacterium abscessus, Mycobacterium kansasii oraz inne gatunki szybko lub wolno rosnące. Pomimo rosnącej globalnej częstości występowania, przebieg kliniczny NTM-PD pozostaje wysoce zmienny. Niektórzy pacjenci doświadczają długotrwałej stabilności bez leczenia, podczas gdy u innych dochodzi do postępującego niszczenia płuc, nawracających zaostrzeń, niepowodzenia leczenia lub zgonu. Ta heterogenność podkreśla ograniczenia obecnych narzędzi prognostycznych i uwydatnia potrzebę biologicznie uzasadnionej stratyfikacji ryzyka.

Wskaźnik BACES (wskaźnik masy ciała <18,5 kg/m², wiek ≥65 lat, choroba jamista, podwyższony wskaźnik opadania krwinek czerwonych oraz płeć męska) to zwalidowany kliniczny system punktowy do przewidywania śmiertelności w NTM-PD. Chociaż praktyczny klinicznie, BACES opiera się wyłącznie na zmiennych demograficznych, żywieniowych, zapalnych i radiograficznych i nie uwzględnia bezpośrednich pomiarów funkcji immunologicznej gospodarza. Coraz więcej dowodów sugeruje, że dysregulacja immunologiczna gospodarza – w szczególności upośledzenie adaptacyjnej odporności komórkowej zależnej od limfocytów T – odgrywa kluczową rolę w progresji choroby i może tłumaczyć różnice w wynikach u pacjentów o podobnych cechach klinicznych.

Ostatnie badania translacyjne z wykorzystaniem tkanki płucnej, transkryptomiki przestrzennej i immunofenotypowania krwi obwodowej wykazały charakterystyczną nierównowagę immunologiczną w NTM-PD. Badania te konsekwentnie pokazują hiperaktywację szlaków odporności wrodzonej (np. sygnalizację zapalną makrofagów i monocytów) wraz z funkcjonalnym tłumieniem adaptacyjnej odporności zależnej od limfocytów T. Ta dysfunkcja limfocytów T charakteryzuje się zmniejszoną produkcją antygenowo-swoistej interferon-gamma (IFN-γ), zmniejszoną sygnalizacją kostymulacyjną (taką jak downregulacja CD28) oraz zwiększoną ekspresją hamujących receptorów punktów kontrolnych odporności, w tym programowanej śmierci-1 (PD-1) oraz zawierającej immunoglobulinę i domenę mucynową limfocytów T-3 (TIM-3). Dodatkowo, limfocyty T eksprymujące CD39 – związane z immunosupresją mediowaną przez adenozynę i terminalne wyczerpanie – zostały powiązane z przewlekłymi stanami infekcyjnymi i zapalnymi.

Co ważne, zwiększone częstości występowania limfocytów T CD4+ dodatnich dla PD-1 lub TIM-3 były związane z większym obciążeniem prątkami, chorobą jamistą, niskim wskaźnikiem masy ciała i niekorzystnymi wynikami klinicznymi w NTM-PD. Te hamujące i wyczerpane fenotypy limfocytów T wydają się odzwierciedlać przewlekłą stymulację antygenową i upośledzoną kontrolę immunologiczną infekcji. Jednak większość wcześniejszych badań opierała się na próbkach krwi obwodowej, które mogą nie odzwierciedlać dokładnie mikrośrodowiska immunologicznego w płucach, będącego głównym miejscem aktywności choroby.

Płyn z płukania oskrzelowo-pęcherzykowego (BAL) zapewnia bezpośredni dostęp do komórek odpornościowych w zajętych segmentach płuc i oferuje unikalną możliwość scharakteryzowania lokalnej odpowiedzi immunologicznej płuc. Immunofenotypowanie limfocytów T pochodzących z BAL może zatem dostarczyć bardziej istotnych klinicznie informacji dotyczących patogenezy i progresji choroby niż same analizy oparte na krwi. Niemniej jednak, systematyczna ocena hamujących i wyczerpanych subpopulacji limfocytów T w płynie BAL i ich związku z klinicznie istotnymi wynikami w NTM-PD pozostaje ograniczona.

Równolegle, systemowa zdolność funkcjonalna limfocytów T może wpływać na trajektorię choroby. Test QuantiFERON-TB Gold Plus zawiera kontrolę mitogenową, która mierzy nieswoistą produkcję interferon-gamma przez limfocyty T. Wartość Mitogen minus Nil odzwierciedla ogólną rezerwę immunologiczną limfocytów T niezależną od swoistości antygenowej. Niskie odpowiedzi na mitogen były związane z immunosupresją, ciężką infekcją, przedłużoną hospitalizacją i zwiększoną śmiertelnością w innych kontekstach klinicznych. Pomimo powszechnego zastosowania klinicznego, znaczenie prognostyczne odpowiedzi na mitogen w teście QuantiFERON nie zostało systematycznie ocenione w NTM-PD.

Stan odżywienia reprezentuje kolejny kluczowy modulator funkcji immunologicznej. Niski wskaźnik masy ciała, zmniejszona masa mięśniowa i zmniejszone rezerwy tłuszczu są dobrze ugruntowanymi czynnikami ryzyka rozwoju i progresji NTM-PD. Wiadomo również, że niedobór żywieniowy upośledza metabolizm, proliferację, produkcję cytokin i tworzenie pamięci limfocytów T. Zatem stan odżywienia może oddziaływać z dysfunkcją immunologiczną, wpływając na wyniki choroby. Integracja danych żywieniowych, immunologicznych i klinicznych może zatem umożliwić bardziej kompleksowe zrozumienie progresji NTM-PD.

Cele badania

To prospektywne badanie obserwacyjne ma na celu zbadanie, czy profile hamujących i wyczerpanych limfocytów T pochodzące z płukania oskrzelowo-pęcherzykowego oraz systemowa zdolność funkcjonalna limfocytów T, oceniana za pomocą odpowiedzi na mitogen w teście QuantiFERON, są związane z czasem do rozpoczęcia leczenia przeciwdrobnoustrojowego z powodu klinicznej progresji choroby u dorosłych z potwierdzoną lub podejrzewaną NTM-PD. Ponadto, badanie ma na celu ustalenie, czy włączenie tych parametrów immunologicznych i żywieniowych do ustalonych klinicznych modeli ryzyka, w tym wskaźnika BACES, poprawia dyskryminację prognostyczną dla klinicznie istotnych wyników, w tym rozpoczęcia leczenia i śmiertelności z wszystkich przyczyn.

Projekt badania i populacja

Jest to jednoośrodkowe, prospektywne badanie kohortowe obserwacyjne, rekrutujące dorosłych w wieku 18 lat lub starszych z potwierdzoną lub podejrzewaną NTM-PD, u których wykluczono czynną gruźlicę płuc. Kwalifikującymi się uczestnikami są osoby poddawane bronchoskopii w ramach rutynowej oceny klinicznej lub monitorowania choroby zgodnie z ustalonymi wytycznymi postępowania w NTM. Żadne dodatkowe procedury inwazyjne nie są wykonywane wyłącznie w celach badawczych.

Pacjenci z czynną gruźlicą, obecną chorobą nowotworową wymagającą leczenia, przeszczepem narządu lub komórek macierzystych, ogólnoustrojową terapią immunosupresyjną, chorobą autoimmunologiczną, niedawną ostrą infekcją dolnych dróg oddechowych lub ciążą są wykluczeni w celu zminimalizowania zakłócających efektów na funkcję immunologiczną.

Pobieranie próbek i ocena immunologiczna

Płukanie oskrzelowo-pęcherzykowe jest wykonywane zgodnie ze standardowymi protokołami klinicznymi. Po zakończeniu wszystkich klinicznie wskazanych badań diagnostycznych, pozostały płyn BAL jest przetwarzany do analizy cytometrii przepływowej. Komórki BAL są filtrowane, płukane i barwione panelem przeciwciał wielokolorowych zaprojektowanym do scharakteryzowania linii limfocytów T, stanu aktywacji, cech regulacyjnych oraz fenotypów hamujących i wyczerpanych.

Kluczowe parametry immunologiczne obejmują:

• Częstości występowania limfocytów T CD4+ i CD8+ eksprymujących PD-1, TIM-3 i CD39
• Wzorce koekspresji hamujących receptorów punktów kontrolnych odporności
• Populacje limfocytów T regulatorowych zdefiniowane przez ekspresję CD25^wysoką i CD127^niską
• Ekspresję markera kostymulacyjnego (CD28)
• Stany różnicowania subpopulacji limfocytów T istotne dla przewlekłej ekspozycji antygenowej i wyczerpania immunologicznego

Dane laboratoryjne z krwi obwodowej są uzyskiwane z rutynowych badań klinicznych. Zbierane są wyniki QuantiFERON-TB Gold Plus, ze szczególnym naciskiem na wartość Mitogen minus Nil jako miarę globalnej zdolności funkcjonalnej limfocytów T.

Ocena żywieniowa i radiograficzna

Stan odżywienia jest oceniany za pomocą pomiarów antropometrycznych (wskaźnik masy ciała, obwód talii), kwestionariusza Mini Nutritional Assessment oraz wskaźników składu ciała pochodzących z klinicznie wskazanej tomografii komputerowej klatki piersiowej. Pomiary ilościowe obejmują powierzchnię mięśni szkieletowych oraz przedziały tłuszczu podskórnego i trzewnego na standardowych poziomach anatomicznych przy użyciu zwalidowanego oprogramowania do analizy obrazu.

Cieżkość choroby radiograficznej jest oceniana za pomocą systemów punktacji opartych na tomografii komputerowej klatki piersiowej, które uwzględniają zakres zmian guzkowych, rozstrzeni oskrzeli, konsolidacji i zmian jamistych. Fenotyp choroby (np. postać guzkowo-rozstrzeniowa lub włóknisto-jamista) jest rejestrowany.

Obserwacja i punkty końcowe

Uczestnicy są obserwowani podłużnie zgodnie z rutynową praktyką kliniczną, zwykle w odstępach 3- do 6-miesięcznych. Badania kontrolne obejmują posiewy mikobakteriologiczne plwociny, obrazowanie radiograficzne i oceny kliniczne.

Pierwszorzędowym punktem końcowym jest czas do rozpoczęcia leczenia przeciwdrobnoustrojowego z powodu klinicznej progresji choroby, zdefiniowany jako odstęp od włączenia do badania do rozpoczęcia leczenia zgodnego z wytycznymi, ustalonego przez lekarza prowadzącego na podstawie pogorszenia objawów oddechowych, wyników mikrobiologicznych i/lub pogorszenia radiograficznego wymagającego leczenia.

Punkty końcowe drugorzędowe obejmują:

• Immunologiczne predyktory rozpoczęcia leczenia, w tym profile hamujących i wyczerpanych limfocytów T pochodzące z płukania oskrzelowo-pęcherzykowego oraz systemową zdolność funkcjonalną limfocytów T ocenianą za pomocą odpowiedzi na mitogen w teście QuantiFERON
• Związki między stanem odżywienia a aktywnością immunologiczną limfocytów T
• Zmiany wewnątrzosobnicze w składzie ciała i aktywności immunologicznej limfocytów T między wartościami wyjściowymi a czasem progresji choroby wymagającej leczenia
• Przyrostowa wartość prognostyczna parametrów immunologicznych i żywieniowych poza wskaźnikiem BACES do przewidywania śmiertelności z wszystkich przyczyn

Analiza statystyczna

Związki między parametrami immunologicznymi, zmiennymi żywieniowymi i wynikami klinicznymi są oceniane za pomocą odpowiednich metod statystycznych jedno- i wielowymiarowych. Analizy czas-do-wystąpienia-wydarzenia są przeprowadzane przy użyciu metod Kaplana-Meiera i modeli proporcjonalnego hazardu Coxa, z czasem do rozpoczęcia leczenia z powodu progresji choroby jako pierwszorzędowym wynikiem czas-do-wystąpienia-wydarzenia. Stosuje się, w zależności od potrzeby, modele regresji logistycznej lub regresji Coxa w celu zidentyfikowania niezależnych immunologicznych i żywieniowych predyktorów rozpoczęcia leczenia.

Aby ocenić wydajność prognostyczną dla śmiertelności, modele włączające zmienne immunologiczne pochodzące z BAL, odpowiedzi na mitogen w teście QuantiFERON i parametry żywieniowe są porównywane z modelami klinicznymi opartymi wyłącznie na wskaźniku BACES. Dyskryminacja i wydajność reklasyfikacji są oceniane za pomocą miar takich jak pole pod krzywą ROC (AUROC), indeks zgodności i wskaźniki reklasyfikacji, tam gdzie jest to odpowiednie.

Znaczenie

Poprzez integrację lokalnego profilowania immunologicznego płuc, systemowej oceny funkcjonalnej limfocytów T, oceny żywieniowej i ustalonych klinicznych wskaźników ryzyka, to badanie ma na celu rozwój biologicznie uzasadnionej stratyfikacji ryzyka w NTM-PD. Wyniki mogą pomóc w identyfikacji pacjentów z wyższym ryzykiem progresji choroby wymagającej leczenia i śmiertelności, wspierać spersonalizowane strategie monitorowania i stanowić podstawę dla przyszłych badań interwencyjnych ukierunkowanych na szlaki immunologiczne i żywieniowe w NTM-PD.