An altered cytotoxic program of CD8+ T-cells in HIV-infected patients despite HAART-induced viral suppression

• DOI: 10.1371/journal.pone.0210540
• Publication Date: 2019-01-09T18:50:56Z
• Authors: Federico Perdomo-...; Paula A. Velilla; Natalia A. Taborda; María Teresa Rugeles
• Keywords: Cytotoxicity, Immunologic; Cytotoxic T cell; Epidemiology; T-Lymphocytes; HIV Infections; CD8-Positive T-Lymphocytes; Lymphocyte Activation; Biochemistry; Cell Degranulation; Antiretroviral Therapy, Highly Active; Immunology and Microbiology; 0303 health sciences; Linfocitos T CD8-positivos; Granzyme B; Q; R; Granzyme A; Life Sciences; Cell Differentiation; Linfocitos T; 3. Good health; Phenotype; Medicine; Research Article; Receptor; Science; Immunology; 610; Antiretroviral Therapy; Immune Activation; 03 medical and health sciences; In vitro; Epidemiology and Management of Cytomegalovirus Infection; Virology; 616; Health Sciences; Humans; Highly Active; Fenotipos; Biology; Inflammation; Granzyme; Inflamación; Perforin; FOS: Clinical medicine; Degranulation; VIH; HIV; HLA-DR Antigens; CD8; Terapia Antirretroviral Altamente Activa; Kinetics; Immune system; Interleukin 21; HIV-1; Human Immunodeficiency Virus/Acquired Immunodeficiency Syndrome; Immunologic Memory; Natural Killer Cells in Immunity

Malgré la suppression de la réplication virale induite par le traitement antirétroviral hautement actif (HAART), une augmentation de l'activation immunitaire et de l'état inflammatoire persiste chez les patients infectés par le VIH, contribuant à une diminution de la réponse au traitement et de la reconstitution immunitaire, ainsi qu'au développement d'affections non liées au sida. L'activation et l'inflammation chroniques affectent la fonctionnalité et la différenciation des lymphocytes T CD8+, en particulier en réduisant leur capacité cytotoxique, qui est essentielle dans le contrôle de la réplication du VIH. Bien que des études antérieures aient montré que le HAART induit une reconstitution immunitaire partielle, son effet sur la fonction cytotoxique des lymphocytes T CD8+, ainsi que sa relation avec l'état inflammatoire, reste à définir. Ici, nous avons caractérisé le profil fonctionnel des lymphocytes T CD8+ polyclonaux et spécifiques du VIH, sur la base de l'expression de marqueurs d'activation et de différenciation cellulaires, chez des individus infectés de manière chronique par le VIH, sous HAART. Comparativement aux témoins séronégatifs, les lymphocytes T CD8+ des patients sous HAART présentaient une faible capacité de dégranulation (expression de surface de CD107a), avec de faibles niveaux sécrétés et une expression intracellulaire élevée du granzyme B et de la perforine. Ce défaut de dégranulation a été particulièrement observé dans les cellules exprimant le marqueur d'activation HLA-DR, qui ont en outre été caractérisées comme des cellules de mémoire effectrices avec une expression élevée de CD57. L'expression de CD107a, mais pas de granzyme B et de perforine, dans les lymphocytes T CD8+ de patients infectés par le VIH sous HAART a atteint des niveaux similaires à ceux des témoins séronégatifs lorsque la durée du traitement était supérieure à 25 mois. De plus, l'expression de CD107a était négativement corrélée avec l'expression de marqueurs d'épuisement sur les lymphocytes T CD8+ et la molécule inflammatoire plasmatique sCD14. Ainsi, malgré la suppression virale induite par HAART, les lymphocytes T CD8+ des patients infectés par le VIH ont une altération de leur programme cytotoxique. Ce défaut est associé à l'état d'activation, de différenciation et d'épuisement cellulaire, ainsi qu'aux niveaux d'inflammation, et peut être partiellement récupéré avec un traitement long et continu.<br/>A pesar de la supresión de la replicación viral inducida por la terapia antirretroviral altamente activa (HAART), persiste un aumento de la activación inmune y el estado inflamatorio en los pacientes infectados por el VIH, lo que contribuye a una menor respuesta al tratamiento y a la reconstitución inmune, y al desarrollo de afecciones no relacionadas con el SIDA. La activación crónica y la inflamación afectan a la funcionalidad y diferenciación de las células T CD8+, reduciendo particularmente su capacidad citotóxica, que es fundamental en el control de la replicación del VIH. Aunque estudios previos han demostrado que la Targa induce una reconstitución inmune parcial, aún no se ha definido su efecto sobre la función citotóxica de las células T CD8+, así como su relación con el estado inflamatorio. Aquí, caracterizamos el perfil funcional de las células T CD8+ policlonales y específicas del VIH, en función de la expresión de marcadores de activación y diferenciación celular, en individuos infectados crónicamente con VIH, bajo Targa. En comparación con los controles seronegativos, las células T CD8+ de los pacientes tratados con Targa mostraron una baja capacidad de desgranulación (expresión superficial de CD107a), con los consiguientes bajos niveles secretados y una alta expresión intracelular de granzima B y perforina. Este defecto de desgranulación se observó particularmente en aquellas células que expresan el marcador de activación HLA-DR, que se caracterizaron además como células de memoria efectoras con alta expresión de CD57. La expresión de CD107a, pero no de granzima B y perforina, en células T CD8+ de pacientes infectados por VIH en Targa alcanzó niveles similares a los de los controles seronegativos cuando la duración del tratamiento fue superior a 25 meses. Además, la expresión de CD107a se correlacionó negativamente con la expresión de marcadores de agotamiento en células T CD8+ y la molécula inflamatoria plasmática sCD14. Por lo tanto, a pesar de la supresión viral inducida por HAART, las células T CD8+ de pacientes infectados por el VIH tienen una alteración en su programa citotóxico. Este defecto se asocia con la activación celular, la diferenciación y el estado de agotamiento, así como con los niveles de inflamación, y puede recuperarse parcialmente con un tratamiento prolongado y continuo.<br/>Despite the suppression of viral replication induced by the highly active anti-retroviral therapy (HAART), an increased immune activation and inflammatory state persists in HIV-infected patients, contributing to lower treatment response and immune reconstitution, and development of non-AIDS conditions. The chronic activation and inflammation affect the functionality and differentiation of CD8+ T-cells, particularly reducing their cytotoxic capacity, which is critical in the control of HIV replication. Although previous studies have shown that HAART induce a partial immune reconstitution, its effect on CD8+ T-cells cytotoxic function, as well as its relationship with the inflammatory state, is yet to be defined. Here, we characterized the functional profile of polyclonal and HIV-specific CD8+ T cells, based on the expression of cell activation and differentiation markers, in individuals chronically infected with HIV, under HAART. Compared with seronegative controls, CD8+ T-cells from patients on HAART exhibited a low degranulation capacity (surface expression of CD107a), with consequent low secreted levels and high intracellular expression of granzyme B and perforin. This degranulation defect was particularly observed in those cells expressing the activation marker HLA-DR, which were further characterized as effector memory cells with high expression of CD57. The expression of CD107a, but not of granzyme B and perforin, in CD8+ T-cells from HIV-infected patients on HAART reached levels similar to those in seronegative controls when the treatment duration was higher than 25 months. In addition, the expression of CD107a was negatively correlated with the expression of exhaustion markers on CD8+ T-cells and the plasma inflammatory molecule sCD14. Thus, despite HAART-induced viral suppression, CD8+ T-cells from HIV-infected patients have an alteration in their cytotoxic program. This defect is associated with the cellular activation, differentiation and exhaustion state, as well as with the inflammation levels, and can be partially recovered with a long and continuous treatment.<br/>على الرغم من قمع التكاثر الفيروسي الناجم عن العلاج المضاد للفيروسات القهقرية النشط للغاية (HAART)، إلا أن زيادة التنشيط المناعي والحالة الالتهابية لا تزال قائمة لدى المرضى المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية، مما يساهم في انخفاض استجابة العلاج وإعادة تكوين المناعة، وتطوير حالات غير الإيدز. يؤثر التنشيط المزمن والالتهاب على وظائف الخلايا التائية CD8 + وتمايزها، ولا سيما تقليل قدرتها السامة للخلايا، وهو أمر بالغ الأهمية في السيطرة على تكاثر فيروس نقص المناعة البشرية. على الرغم من أن الدراسات السابقة أظهرت أن HAART يحفز إعادة تكوين مناعي جزئي، إلا أن تأثيره على وظيفة الخلايا التائية CD8 + السامة للخلايا، وكذلك علاقته بالحالة الالتهابية، لم يتم تحديده بعد. هنا، قمنا بتمييز المظهر الوظيفي للخلايا التائية CD8 + متعددة النسيلة والخاصة بفيروس نقص المناعة البشرية، بناءً على التعبير عن تنشيط الخلايا وعلامات التمايز، في الأفراد المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية بشكل مزمن، تحت HAART. بالمقارنة مع الضوابط المصلية السلبية، أظهرت خلايا CD8 + T من المرضى على HAART قدرة منخفضة على إزالة الحبيبات (التعبير السطحي لـ CD107a)، مع ما يترتب على ذلك من مستويات إفراز منخفضة وتعبير عالي داخل الخلايا لجرانزيم B و perforin. لوحظ هذا العيب في إزالة الحبيبات بشكل خاص في تلك الخلايا التي تعبر عن علامة التنشيط HLA - DR، والتي تم وصفها أيضًا بأنها خلايا ذاكرة مستجيبة ذات تعبير عالٍ عن CD57. وصل التعبير عن CD107a، ولكن ليس عن جرانزيم B وبيرفورين، في خلايا CD8 + T من المرضى المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية على HAART إلى مستويات مماثلة لتلك الموجودة في الضوابط المصلية عندما كانت مدة العلاج أعلى من 25 شهرًا. بالإضافة إلى ذلك، كان التعبير عن CD107a مرتبطًا سلبًا بالتعبير عن علامات الإرهاق على الخلايا التائية CD8 + وجزيء البلازما الالتهابي sCD14. وبالتالي، على الرغم من القمع الفيروسي الناجم عن HAART، فإن خلايا CD8 + T من المرضى المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية لديهم تغيير في برنامجهم السام للخلايا. يرتبط هذا العيب بالتنشيط الخلوي والتمايز وحالة الإرهاق، وكذلك بمستويات الالتهاب، ويمكن استعادته جزئيًا بمعالجة طويلة ومستمرة.<br/>