КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 15-15-00016

НазваниеРоль системного воспаления и активации иммунитета в отягощении T-клеточного дефицита у ВИЧ-инфицированных пациентов, коинфицированных вирусом гепатита C

РуководительЧерешнев Валерий Александрович, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет", Пермский край

Период выполнения при поддержке РНФ 2015 г. - 2017 г. 

Конкурс№6 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований».

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-108 - Иммунология

Ключевые словаВИЧ/ВГС коинфекция, ВИЧ-инфекция, иммунная активация, системное воспаление, субпопуляции T-клеток, кровь, лимфатические узлы, антиретровирусная терапия.

Код ГРНТИ76.03.55


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Хроническая ВИЧ-инфекция характеризуется постоянной активацией иммунитета, негативное влияние которой имеет большее значение для снижения численности CD4+ T-лимфоцитов и продолжительности жизни пациентов, чем действие вируса (доля инфицированных клеток составляет 0,1-0,01%). Обычно иммунную активацию связывают не только с формированием иммунодефицита, но и с развитием системного воспаления. В России большая часть ВИЧ-инфицированных пациентов коинфицирована вирусом гепатита C (ВГС). Однако роль иммунной активации и системного воспаления в развитии дефицита CD4+ T-лимфоцитов при ВИЧ/ВГС коинфекции пока не установлена. Проблема актуальна, как в связи с широким распространением ВГС коинфекции, так и с отсутствием понимания механизмов развития отягощения ВИЧ-инфекции наличием сопутствующего гепатита. Предполагается обследовать 3 клинические группы: 1) пациенты с ВИЧ/ВГС коинфекцией, 2) пациенты с ВИЧ моноинфекцией, 3) неинфицированные добровольцы. У всех включенных в исследование (кроме неинфицированных) будет контролироваться вирусная нагрузка ВИЧ и ВГС, активность гепатита и степень развития фиброза печени. Будут исследованы T-клеточные субпопуляции крови и лимфатических узлов: CD4+ и CD8+ наивные T-клетки, T-клетки центральной и эффекторной памяти, терминальные эффекторы, а также CD4+ T-лимфоциты – недавние выходцы из тимуса и стволовые клетки памяти. Кроме того, иммунокомпетентные клетки будут оценены по экспрессии маркеров активации, истощения, пролиферации, устойчивости к апоптозу. Параллельно будет определяться группа маркеров, характеризующих развитие системного воспаления с контролем процессов микробной транслокации из кишечника в кровь, нарушения коагуляции, активации макрофагов, включения противовоспалительной системы. Связь показателей системного воспаления и активации иммунитета с дефицитом определенных CD4+ T-клеточных субпопуляций будет исследована на основе корреляционного анализа. Влияние различных факторов на параметры иммунитета планируется оценивать с применением дисперсионного анализа. Новизна данного проекта определяется постановкой вопроса о роли системного воспаления и активации иммунитета в развитии CD4+ T-клеточного иммунодефицита при ВИЧ/ВГС коинфекции (такие исследования отсутствуют). Кроме того, в работе планируется провести исследование субпопуляционного состава T-лимфоцитов лимфатических узлов, что не проводилось при ВИЧ/ВГС коинфекции (есть лишь единичные публикации при ВИЧ моноинфекции). Решение поставленной задачи позволит впервые раскрыть многие важные особенности патогенеза отмеченной коинфекции, что может внести определенный вклад в снижение потерь от социально значимых заболеваний.

Ожидаемые результаты
Установление основных точек приложения ВГС коинфекции в ряду дифференцировки CD4+ и CD8+ T-лимфоцитов: наивные клетки, клетки центральной памяти, клетки эффекторной памяти, терминальные эффекторы. Выявление роли системного воспаления и иммунной активации в установленных изменениях. Если будет обнаружено, что при ВИЧ/ВГС коинфекции воспалительные реакции и иммунная активация оказывают негативное влияние на иммунитет, то это потребует разработки терапевтических мероприятий, направленных на их подавление. Кроме того, предполагается выявить источник, индуцирующий системное воспаление: микробная транслокация из кишечника, разрушение клеток печени, активация макрофагов, уровень репликации ВГС, снижение противовоспалительной активности. Получение такой информации позволит создать более четкое представление о влиянии гепатита C на течение ВИЧ-инфекции и, в первую очередь, изменения в состоянии иммунной системы – наиболее критичной системы в патогенезе ВИЧ-инфекции.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2015 году
Целью данного этапа исследований было изучение численности различных субпопуляций CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов и анализ зависимости количества Т-клеток разной степени зрелости от уровня провоспалительных цитокинов при ВИЧ/ВГС коинфекции. Основную исследуемую группу составили 42 пациента с сочетанной ВИЧ/ВГС инфекцией. Две контрольные группы были представлены 37 ВИЧ-моноинфицированными больными и 20 относительно здоровыми донорами без признаков ВИЧ или ВГС инфекций. Все ВИЧ-инфицированные субъекты находились на антиретровирусной терапии не менее двух лет. Вирусная нагрузка ВИЧ в их крови была полностью подавлена (<50 копий в мл крови). План работы был одобрен этическим комитетом. Каждый участник предоставил подписанную форму информированного согласия. В крови пациентов определяли количество CD4+ и CD8+ T-лимфоцитов, число тромбоцитов, уровни вирусной нагрузки ВИЧ и ВГС, активность аспартат аминотрансферазы (АСТ) и аланин аминотрансферазы (АЛТ). Рассчитывали АСТ/тромбоцитарный индекс (APRI). В плазме крови устанавливали концентрации некоторых маркеров системного воспаления: интерлейкин-6 (IL-6), растворимый CD14 (sCD14), растворимый CD163 (sCD163), свободный рецептор II к фактору некроза опухоли-альфа (sTNF-RII), интерферон-гамма индуцированный протеин 10 (IP-10), кишечный протеин, связывающий жирные кислоты (I-FABP), неоптерин, D-димеры и бактериальный липополисахарид (ЛПС). Мононуклеары крови получали путем центрифугирования в градиенте плотности стандартным методом. Выделенные клетки окрашивали с использованием моноклональных антител и анализировали на проточном цитофлуориметре. Определяли относительные и абсолютные количества CD4+ и CD8+ тимических мигрантов, наивных Т-лимфоцитов, клеток центральной и эффекторной памяти, а также терминальных эффекторов. Анализировали уровень активации периферических Т-лимфоцитов. При анализе данных рассчитывали медиану и интерквартильный размах. Сравнение между показателями проводили с использованием критерия Манна-Уитни. Оценку связей выполняли путем корреляционного анализа (R – коэффициент ранговой корреляции Спирмена). В результате проведенных исследований нами было впервые установлено, что: - у ВИЧ/ВГС-коинфицированных пациентов интенсивность системного воспаления значительно выше, чем у больных с ВИЧ моноинфекцией; - если при ВИЧ моноинфекции основным фактором системного воспаления является повреждение кишечника и выход бактериальных продуктов в кровь, то при ВИЧ/ВГС коинфекции существуют дополнительные факторы, усиливающие системное воспаление; - факторами, усиливающими процесс системного воспаления при ВИЧ/ВГС коинфекции, являются: 1) нарушение печеночного барьера; 2) цитолиз гепатоцитов; 3) усиление активации макрофагов под действием вируса гепатита С (механизм неизвестен); - у ВИЧ/ВГС-коинфицированных больных дефицит наивных CD4+ Т-лимфоцитов является основой неэффективного восстановления иммунной системы на фоне подавленной под влиянием антиретровирусной терапии вирусной нагрузки ВИЧ; - нарушение восстановления численности CD4+ Т-клеток при ВИЧ/ВГС коинфекции ведет к усилению разрушения печени и развитию цирроза.

 

Публикации

1. Королевская Л.Б., Шмагель К.В., Сайдакова Е.В., Шмагель Н.Г., Слободчикова С.В., Черешнев В.А. Влияние коинфекции вирусом гепатита С на численность субпопуляций CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов ВИЧ-инфицированных пациентов, получающих антиретровирусную терапию Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, Т. 161, №2. С. 243-246 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1007/s10517-016-3395-1

2. Шмагель Н.Г, Шмагель К.В., Королевская Л.Б., Сайдакова Е.В., Черешнев В.А. Связь системного воспаления и повреждения кишечного барьера с активацией, истощением и нарушением регенерации Т-лимфоцитов при эффективном лечении ВИЧ-инфекции Клиническая медицина, Т. 94, № 1. С. 47-51 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.18821/0023-2149-2016-94-1-47-51

3. Шмагель Н.Г., Шмагель К.В., Сайдакова Е.В., Королевская Л.Б., Черешнев В.А. У ВИЧ-инфицированных пациентов, коинфицированных вирусом гепатита С, дискордантный ответ CD4+ Т-клеток на антиретровирусную терапию сопровождается усилением повреждения печени Доклады академии наук, Т.465, №1, С. 116-118 (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1134/S1607672915060034


Аннотация результатов, полученных в 2016 году
На предыдущем этапе исследования нами было установлено, что коинфицирование вирусом гепатита C (ВГС) у ВИЧ-позитивных больных сопровождается более выраженным по сравнению с ВИЧ моноинфекцией развитием системного воспаления. У ВИЧ/ВГС коинфицированных больных также было обнаружено усиление деструктивных процессов в печени и повышение вероятности развития фиброза и цирроза при нарушении восстановления CD4+ T-лимфоцитов в ответ на терапию. Кроме того, коинфекция вызывала более значительное снижение в крови количества наивных CD4+ Т-клеток и повышение числа CD8+ Т-лимфоцитов центральной памяти. Исходя из того факта, что 98% лимфоцитов в организме человека находится в лимфоидных органах [Trepel, 1974], на втором этапе исследования необходимо было подтвердить наличие выявленных закономерностей для клеток лимфатических узлов. Кроме того, оценка системного воспаления была нами проведена только на основе определения уровней провоспалительных цитокинов и метаболитов. Концентрации противовоспалительных цитокинов не были установлены. В процессе работы также стало очевидным, что мы не можем игнорировать вероятную роль иммунных комплексов в развитии системного воспаления при ВИЧ/ВГС коинфекции, так как оба заболевания характеризуются выраженным развитием гуморального иммунного ответа на вирусные антигены. Целью второго этапа исследований стала дополнительная оценка механизмов развития системного воспаления при коинфекции и сравнение у пациентов с ВИЧ/ВГС коинфекцией распределения субпопуляций CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов разной степени зрелости в лимфатических узлах и крови. Основную исследуемую группу составили 42 пациента с сочетанной ВИЧ/ВГС инфекцией. Две контрольные группы были представлены 37 ВИЧ-моноинфицированными больными и 20 относительно здоровыми донорами без признаков ВИЧ или ВГС инфекции. У 12 ВИЧ-инфицированных больных были взяты лимфатические узлы. Все ВИЧ-инфицированные субъекты находились на антиретровирусной терапии не менее двух лет. Вирусная нагрузка ВИЧ в их крови была полностью подавлена (<50 копий в мл крови). План работы был одобрен этическим комитетом. От всех участников исследования было получено информированное согласие. В крови у них определяли уровни вирусной нагрузки ВИЧ и ВГС, активность аспартат аминотрансферазы (АСТ) и аланин аминотрансферазы (АЛТ), число тромбоцитов, концентрации TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3 и IL-10. Паховые лимфатические узлы забирали под местной анестезией гомогенизировали в присутствии коллагеназ. Мононуклеары, полученные из крови и гомогенатов лимфатических узлов, метили моноклональными антителами и анализировали на проточном цитофлуориметре. Определяли содержание CD4+ и CD8+ тимических мигрантов, наивных Т-лимфоцитов, стволовых клеток памяти, клеток центральной и эффекторной памяти, а также терминальных эффекторов. Анализировали уровень активации периферических Т-лимфоцитов. Выделение циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) проводили при 3% и 4% концентрациях полиэтиленгликоля-6000, а затем устанавливали содержание IgG, IgM и IgA в составе ЦИК. При анализе данных рассчитывали медиану и интерквартильный размах. Сравнение между показателями проводили с использованием критерия Манна-Уитни. Оценку связей выполняли путем корреляционного анализа (R – коэффициент ранговой корреляции Спирмена). В результате проведенных исследований нами было впервые установлено, что: ˗ выявленный на клетках крови дефицит наивных CD4+ T-лимфоцитов у ВИЧ/ВГС-коинфицированных пациентов является реальным отражением неблагоприятной ситуации в лимфоидных органах; ˗ недостаточность наивных CD4+ T-клеток при ВИЧ/ВГС-коинфекции существенно глубже, чем при ВИЧ моноинфекции; их утрата путем апоптоза мало вероятна по причине активной продукции этими клетками антиапоптотического фактора Bcl-2; ˗ у пациентов с ВИЧ/ВГС-коинфекцией и ВИЧ-моноинфекцией пролиферативная активность наивных CD4+ T-лимфоцитов в лимфатических узлах находится на одном уровне; ˗ в лимфатических узлах ВИЧ-инфицированных субъектов значительно острее, чем в крови проявляется нарушение экспрессии на T-клетках рецептора к IL-7; доля тимических мигрантов среди наивных CD4+ T-лимфоцитов в них в 2,5 раза ниже, чем в крови; ˗ интенсивность системного воспаления у ВИЧ/ВГС коинфицированных пациентов значительно выше, чем у больных с ВИЧ моноинфекцией, а активность провоспалительных агентов не компенсируется выбросом противовоспалительных цитокинов; ˗ иммунные комплексы, присутствующие в кровотоке больных, могут вносить дополнительный вклад в активацию иммунитета у коинфицированных больных.

 

Публикации

1. Королевская Л.Б., Шмагель К.В., Сайдакова Е.В., Шмагель Н.Г., Шилов Д.Ю., Черешнев В.А. Сравнение субпопуляционного состава Т-лимфоцитов периферической крови и лимфатических узлов у ВИЧ-инфицированных пациентов Российский иммунологичекий журнал, Т. 10(19), № 2(1), с. 404-406 (год публикации - 2016)

2. Королевская Л.Б., Шмагель К.В., Шмагель Н.Г., Сайдакова Е.В. Systemic activation of the immune system in HIV infection: The role of the immune complexes (hypothesis) Medical Hypotheses, V.88. P.53-56 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.mehy.2016.01.009

3. Шмагель К.В., Сайдакова Е.В., Шмагель Н.Г., Королевская Л.Б., Черешнев В.А., Робинсон Д., Гривел Д., Доуек Д., Марголис Л., Энтони Д.Д., Ледерман М.М. Systemic inflammation and liver damage in HIV/hepatitis C virus coinfection HIV Medicine, V.17(8), P.581-589 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1111/hiv.12357

4. Шмагель К.В., Шмагель Н.Г., Королевская Л.Б., Сайдакова Е.В., Черешнев В.А Причины активации T-лимфоцитов у ВИЧ-инфицированных пациентов, коинфицированных вирусом гепатита С Терапевтический архив, №11. С.22-28 (год публикации - 2016)

5. Шмагель К.В., Сайдакова Е.В., Шмагель Н.Г., Королевская Л.Б., Черешнев В.А. Liver damage and inflammation in HIV/hepatitis C virus coinfection Тезисы Пятой Конференции по ВИЧ/СПИДу в Восточной Европе и Центральной Азии, с. 278-279 (год публикации - 2016)

6. Шмагель Н.Г., Шмагель К.В., Сайдакова Е.В., Королевская Л.Б., Черешнев В.А. Дискордантный ответ CD4+ Т-клеток на антиретровирусную терапию сопровождается усилением повреждения печени Тезисы Пятой Конференции по ВИЧ/СПИДу в Восточной Европе и Центральной Азии, с. 44-45 (год публикации - 2016)


Аннотация результатов, полученных в 2017 году
У пациентов коинфицированных ВИЧ и вирусом гепатита С (ВГС) чаще развивается дискордантный ответ на антиретровирусную терапию (АРТ), при котором не происходит значительного прироста числа CD4+ Т-клеток на фоне вирусологически эффективного лечения. Ранее мы показали, что такие больные характеризуются усилением деструктивных процессов в печени, повышением вероятности развития фиброза и цирроза, а также выраженным системным воспалением. Целью заключительного этапа проекта была оценка механизмов развития системного воспаления у ВИЧ/ВГС коинфицированных больных с дискордантным ответом на лечение. Всего было обследовано 79 ВИЧ-инфицированных пациентов, разделенных на четыре группы в зависимости от эффективности прироста числа CD4+ Т-клеток на фоне АРТ и наличия или отсутствия ВГС коинфекции. У части ВИЧ-инфицированных больных (по три человека из каждой группы) под местной анестезией были взяты паховые лимфатические узлы. Все ВИЧ-инфицированные субъекты находились на антиретровирусной терапии не менее двух лет. Вирусная нагрузка ВИЧ в их крови была подавлена (<50 копий в мл крови). План работы был одобрен этическим комитетом. От всех участников исследования было получено письменное информированное согласие. Мононуклеары, выделенные из периферической крови и гомогенатов лимфатических узлов, метили моноклональными антителами и анализировали на проточном цитофлюориметре. Определяли субпопуляционный состав CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов и их функциональное состояние (пролиферация, активация, истощение). В гистологических препаратах лимфоузлов оценивали степень фиброзирования ткани, пролиферацию и численность клеточных элементов. Исследование роли иммунных комплексов в активации Т-клеток проводили с использованием модельных систем, содержащих антигены ВИЧ или ВГС. При анализе данных рассчитывали медиану и интерквартильный размах. Сравнение между показателями проводили с использованием критерия Манна-Уитни или критерия знаков. В результате проведенных исследований нами впервые установлено, что: 1) при дискордантном ответе на АРТ у ВИЧ/ВГС коинфицированных и ВИЧ моноинфицированных больных происходят однонаправленные изменения субпопуляционного состава Т-лимфоцитов; 2) из двух заболеваний, вызываемых ВИЧ и ВГС, ведущая роль в нарушении структуры лимфатических узлов принадлежит ВИЧ-инфекции; 3) в лимфатических узлах ВИЧ-позитивных больных с дискордантным ответом на АРТ увеличена доля PAR-1+ Т-клеток, что может вносить вклад в развитие локального воспаления; 4) у ВИЧ-зараженных больных с неэффективным ответом на лечение коинфицирование гепатитом С приводит к изменению функционального состояния Т-лимфоцитов, а именно: a. увеличению относительного количества хелперных и цитотоксических CD95+Bcl-2+ Т-клеток центральной памяти в лимфатических узлах, что, вероятно, отражает состояние их активации; b. повышению доли пролиферирующих CD4+ Т-лимфоцитов, главным образом, за счет клеток центральной памяти; c. развитию глубокого истощения CD4+ и CD8+ Т-клеток памяти; 5) в условиях in vitro иммунные комплексы, содержащие антигены ВИЧ, способны стимулировать Т-лимфоциты. Это может вносить дополнительный вклад в активацию иммунокомпетентных клеток и развитие системного воспаления при ВИЧ-инфекции.

 

Публикации

1. Королевская Л.Б., Шмагель К.В., Сайдакова Е.В., Шмагель Н.Г., Черешнев В.А. Иммунные комплексы, содержащие антигены ВИЧ, активируют Т-лимфоциты периферической крови Доклады академии наук, Т. 469, № 2. с.256-259 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.7868/S0869565216200299

2. Сайдакова Е.В., Шмагель К.В., Королевская Л.Б., Шмагель Н.Г., Черешнев В.А. Экспансия Т-лимфоцитов CD8+ при коинфекции ВИЧ/ВГС связана с системным воспалением Доклады академии наук, Т. 474, №1, с.128-131 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.7868/S0869565217130266

3. Шмагель К.В., Шмагель Н.Г., Черешнев В.А. Активация иммунитета при ВИЧ-инфекции Медицинская иммунология, Т. 19, №5. с.489-504 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.15789/1563-0625-2017-5-489-504

4. Шмагель К.В., Сайдакова Е.В., Королевская Л.Б., Шмагель Н.Г., Черешнев В.А. Intreated HCV-coinfection in HIV-infected patients induces additional CD4+ T-lymphocyte deficiency due to mobilization of naive cells into immune response resulting in their regeneration failure 9th IAS Conference on HIV Science Abstract Book, TUPEB0400, P. 241 (год публикации - 2017)


Возможность практического использования результатов
Полученные данные о негативном влиянии коинфицирования вирусом гепатита С (ВГС) на течение ВИЧ инфекции обосновывают необходимость лечения гепатита на самых ранних этапах развития инфекции. ВИЧ/ВГС коинфицированным пациентам рекомендуется начало антиретровирусной терапии до развития иммунодефицита (при уровне CD4+ Т-лимфоцитов более 500 клеток/мкл). Наличие при сочетанной инфекции выраженного системного воспаления, прямо связанного с дефицитом CD4+ T-лимфоцитов, предполагает необходимость внедрения в практику лечения ВИЧ-инфекции комплексных мер по снижению воспаления. ВИЧ/ВГС коинфицированных пациентов следует рассматривать как субъектов с дополнительным фактором риска развития СПИД неассоциированных заболеваний.