抗逆转录病毒治疗为何难解HIV-1免疫激活难题？单核细胞RNA揭示真相

HIV-1感染是全球公共卫生的重大挑战，尽管抗逆转录病毒治疗（ART）已显著抑制病毒复制，但对于一部分HIV-1感染者，免疫系统恢复依然不完全。这些免疫功能重建不全者（INR）即使在ART治疗下，依然面临慢性免疫激活和炎症（cIA/I）的困扰，这使得他们更容易发生非AIDS相关的严重疾病事件（SNAEs）。尽管免疫激活和炎症被认为是引发SNAEs的关键因素，但其具体机制尚未完全阐明。

近年来，研究逐渐将目光投向HIV-1的潜在病毒库及其代谢异常对cIA/I的影响。单核细胞作为炎症反应的核心，可能在这一过程中起着重要作用。HIV-1在单核细胞中的持续存在，以及单核细胞的免疫代谢异常，可能是导致INR长期炎症和免疫激活的重要原因。该研究首次系统分析了HIV-1病毒库及单核细胞的代谢特征，揭示了这些因素在INR中的重要作用，或为未来改善INR患者预后提供了新思路。

研究方法

该研究为一项横断面研究，于2021年3月至2022年3月在西班牙一家医院进行。研究对象包括100名HIV感染者（PHIV），其中25名为未接受治疗的患者，75名为接受抗逆转录病毒治疗（ART）且病毒载量未检测到的患者（35名为INR，40名为IR）。此外，还纳入了10名健康对照者（HC）。纳入标准包括未接受治疗的PHIV和治疗经历丰富但具有未检测到的病毒载量的PHIV，排除标准包括在过去36个月内的机会性感染、乙型或丙型肝炎共感染、Child-Pugh A级及以上的肝硬化、恶性肿瘤或可能影响CD4+T细胞计数的药物使用。主要研究终点是评估IR和INR之间HIV单核细胞储库的差异，主要通过HIV-DNA和细胞相关的HIV-RNA进行评估。

研究结果

参与者特征：

● 研究共纳入100名PHIV和10名HC。PHIV中，25名未接受治疗，75名有ART经历。

● INR和IR在CD4+ T细胞计数和CD4+/CD8+比率上存在差异，分别为228 vs. 660 cells/μL（P < 0.001）和0.4 vs. 1.0（P < 0.001）。

单核细胞特征：

● 与HC相比，PHIV中非经典型单核细胞增加，所有单核细胞亚群的CCR5表达增加。

● 未接受治疗的PHIV参与者的单核细胞表达更高水平的CD38。

● sCD14和sCD163的血浆浓度在未接受治疗的PHIV中更高，分别为3225.0 ng/mL和172.7 ng/mL。

HIV-1储存库

(a) IR组（n = 28）、INR组（n = 33）和未治疗组（N，n = 21）中单核细胞的HIV-RNA

(b) IR组（n = 13）、INR组（n = 14）和未治疗组（N，n = 12）中CD4+ T细胞和单核细胞的总HIV-DNA

(c) IR组（n = 13）、INR组（n = 14）和未治疗组（N，n = 12）中单核细胞个体前病毒的基因组完整性

炎症标志物：

● 血浆中高敏感C反应蛋白（hs-CRP）、白介素-8（IL-8）、γ干扰素（IFN-γ）、巨噬细胞炎症蛋白1α （MIP-1α）和巨噬细胞炎症蛋白1β（ MIP-1β）的浓度在所有参与者中相似。

● 未接受治疗的PHIV患者组的D-二聚体、血β2-微球蛋白（β2-m）、γ干扰素诱导蛋白10 （IP-10）和MIP-1β水平较高。

● INR组的β2-m和IP-10水平高于HC组和IR组，IL-6水平是HC组患者的两倍，但仅与HC组相比具有统计学意义（P = 0.048）。

单核细胞中量化的HIV-1-RNA和-DNA

● 检测频率：HIV-RNA在所有PHIV组中的检测频率相似，但未接受治疗的PHIV组的浓度最高 (66.7%)。

● HIV-RNA浓度比较：ddPCR技术仅在IR和INR组中检测到HIV-DNA，而未在未接受治疗的PHIV中检测到。

● HIV-RNA相关性分析：HIV-RNA与IP-10水平呈正相关（P = 0.305，P = 0.044），与sCD163（P = 0.280，P = 0.059）及CD4+/CD8+比率呈负相关（P = −0.289，P = 0.054），且与治疗月份也呈负相关（P = −0.298，P = 0.062）。

● HIV-DNA检测结果：在IR组中检测到4例HIV-DNA（共36例），在INR中检测到1例（共35例），未治疗组中无HIV-DNA检测到。使用ddPCR技术的局限性促使进一步研究，采用IPDA技术进行更敏感的检测。

单核细胞免疫代谢评估

● 未治疗组在所有单核细胞亚群中表达更高水平的频率葡萄糖转运蛋白（GLUT1）（P< 0.022），INR组在非经典亚群中的GLUT1频率高于HC组（P = 0.043）

● GLUT1的高表达与HIV-RNA、血浆IP-10、β2-m和CD38表达呈正相关，并与CD4+/CD8+比率呈负相关（P = 0.005）；INR和未治疗组的葡萄糖摄取率较高（分别为63.2%和64.5%），但未达到统计显著性（P = 0.250）

● 在细胞生物能量学评估中，未治疗组和INR组的线粒体功能失调百分比显著高于IR组和HC组（P = 0.040），线粒体功能失调与L-乳酸/2NBDG比率呈负相关（P < 0.001），支持INR组线粒体功能受损的假设。

单核细胞葡萄糖代谢

（a）GLUT1高表达（GLUT1high）

（b）L-乳酸/2NBDG比率

单核细胞线粒体功能

（a）在HC、IR、INR和未治疗组的经典、中间和非经典单核细胞亚群中进行的线粒体功能的代谢测定，包括功能障碍线粒体（MTG+ TMRE−）的评估。实时量化FACS分离的单核细胞的细胞生物能量学参数

（b）耦合效率和（c）生物能量健康指数（BHI），在HC（n = 8）、IR（n = 6）、INR（n = 3）和N（n = 2）中进行

讨论和总结

这项研究验证了抗逆转录病毒治疗（ART）对病毒复制的抑制效果不完全的假设，并提出单核细胞可能作为HIV-1的短暂储存库，尤其在INR中，单核细胞中的HIV-DNA和HIV-RNA水平均高于IR组。研究发现，与HIV-DNA相比，HIV-RNA与单核细胞激活和炎症的关系更加密切，且与CD4+/CD8+比值呈负相关。此外，INR的单核细胞表现出葡萄糖代谢异常和线粒体功能障碍。

此外，研究揭示了INR单核细胞葡萄糖代谢通路的异常，表现为GLUT1高表达，伴随葡萄糖摄取增加和线粒体功能障碍，且这些代谢异常与HIV-RNA水平及单核细胞的激活状态密切相关。线粒体损伤与免疫恢复能力密切相关，提示单核细胞中的代谢改变可能是INR免疫功能未完全恢复的原因之一。

总的来说，本研究揭示了INR患者单核细胞中HIV-1储存库的存在及其与单核细胞代谢异常、炎症和免疫抑制的关联。这些发现对临床医生具有重要意义，提示了INR患者现阶段面临的治疗挑战，且需要进一步研究以优化治疗策略，从而减少HIV储存库的形成及其引发的免疫激活与代谢异常。

参考文献

Muñoz-Muela E, Trujillo-Rodríguez M, Serna-Gallego A, et al. HIV-1-DNA/RNA and immunometabolism in monocytes: contribution to the chronic immune activation and inflammation in people with HIV-1. EBioMedicine. 2024 Sep 11;108:105338. doi: 10.1016/j.ebiom.2024.105338.