EFFECT OF THE DEGREE OF IMMUNOSUPPRESSION AND HIGHLY ACTIVE ANTIRETROVIRAL THERAPY ON SERUM IL-17 AND IL-10 LEVEL IN PATIENTS WITH HIV-INFECTION

Cover Page

Abstract


We analyzed IL-17 and IL-10 serum levels in HIV-infected patients with different stage of disease, degree of immunodeficiency and treatment. We observed 70 patients with HIV infection. Among the patients studied 44 patients on antiretroviral therapy. HIV infection is marked increase in the concentration of IL-10, especially in patients with severe immunosuppression (CD4 <200 ml-1). In HIV-infected patients with severe immunosuppression, which do not receive highly active antiretroviral therapy, there is an increase of IL-10 and IL-17 in serum, which may indicate a systemic immune activation.

Full Text

На протяжении последнего времени Украина по темпам роста количества пациентов с ВИЧ-инфекцией заняла одно из ведущих мест в Восточной Европе. Характерный признак ВИЧ-инфекции – тяжелый иммунодефицит, обусловленный прогрессирующим снижением числа CD4-лимфо-цитов (Т-хелперов) и их функциональной недостаточностью. Как известно, оппортунистические инфекции в большинстве случаев развиваются при количестве CD4-лимфоцитов меньше 200 мкл-1 и являются главной причиной клинических проявлений и смерти при ВИЧ-инфекции [2]. В настоящее время выделяют четыре основных субпопуляции Т-хелперов: Тх1 (Т-хелперы 1 типа), Тх2 (Т-хелперы 2 типа), Тх17 (Т-хелперы 17) и Treg (Т-хелперы регуляторные). Все они различаются спектром секретируемых цитокинов и регуляторными функциями [7, 8]. Изучение функций Tх17 показало, что они выделяют интерлейкин 17 (ИЛ-17), который является мощным провоспалительным цитокином и играют важную роль при защите организма от внеклеточных бактерий и грибов, а также при аутоиммунных заболеваниях [3, 5]. Выяснено, что Treg экспрессируют транскрипционный фактор Foxp3 (forkhead box P3), выделяют интерлейкин 10 (ИЛ-10) и путем контактного взаимодействия вызывают угнетение иммунных реакций [9]. Противовоспалительные эффекты ИЛ-10 связаны с угнетением продукции провоспалительных цитокинов [2], стимуляцией активности В-лимфоцитов. В нескольких исследованиях показано, что повышение содержания ИЛ-10 наблюдается у пациентов с ВИЧ-инфекцией, и что нейтрализация повышенного количества ИЛ-10 может стимулировать активность Т-лимфоцитов [1, 2, 4]. Таким образом, исследования роли ИЛ-17 и ИЛ-10 при ВИЧ-инфекции довольно ограничены, а изучение их совместного влияния и функционирования у пациентов с ВИЧ-инфекцией не проводилось. Цель исследования − оценка концентрации ИЛ-17 и ИЛ-10 в сыворотке крови больных ВИЧ-инфекцией на разных стадиях заболевания, с разной степенью иммунодефицита, а также в зависимости от проведения высокоактивной антиретровирусной терапии (ВААРТ). Материалы и методы Одномоментное поперечное исследование было проведено в клинике кафедры инфекционных болезней Запорожской медицинской академии последипломного образования. В исследовании было 70 больных с ВИЧ-инфекцией, которые находились на учете в Запорожском областном СПИД-центре. Средний возраст больных – 34 года (от 23 до 47). Женщин –о 30, мужчин – 40. У 25 пациентов диагностирована I-II клиническая стадия ВИЧ-инфекции, у 22 – ІІІ клиническая стадия, у 23 – ІV клиническая стадия (согласно классификации ВОЗ, 2006). Средний срок пребывания на диспансерном учете с момента выявления ВИЧ-инфекции – 5 лет (от 1 до 10 лет). Среди обследованных больных 45 пациентов получали ВААРТ в течение от 1 до 5 лет. В зависимости от степени иммунодефицита (по уровню CD4 -лимфоцитов) и наличия или отсутствия ВААРТ предварительно все больные были распределены в четыре группы: 1 группа – 28 пациентов с уровнем CD4 -лимфоцитов более 200 мкл-1, которые получали ВААРТ; 2 группа – 16 пациентов с уровнем CD4-лимфоцитов менее 201 мкл-1, которые получали ВААРТ; 3 группа – 16 пациентов с уровнем CD4-лимфоцитов более 200 мкл-1, которые не получали ВААРТ; 4 группа – 10 пациентов с уровнем CD4-лимфоцитов меньше 201 мкл-1, которые не получали ВААРТ. Объем иммунологического обследования включал определение абсолютного и относительного уровней Т-лимфоцитов (CD3+), Т-хелперов (CD4+), Т-киллеров (CD8+), иммуно-регуляторного индекса (CD4+/ CD8+) с помощью моноклональних антител на проточном цитофлуориметре COULTER® EPIСS® XL (Beckmon Coulter, США). Определение концентрации ИЛ-17 и ИЛ-10 в сыворотке крови проводилось с помощью иммуноферментного анализа (ІФА) с использованием тест-систем Вектор-Бест (Россия). Уровень вирусной нагрузки ВИЧ в крови методом ПЦР определялся с использованием тест-систем Abbott Realtime™ HIV-1 на амплификаторе Abbott Real-time m2000rt. Контрольную группу составили 11 ВИЧ-негативных практически здоровых лиц в возрасте 25 – 45 лет. Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием программного обеспечения STATISTICA 6.0 (STATSOFT). Большинство исследуемых признаков не имели нормального распределения, поэтому для дальнейшего статистического анализа использовались непараметрические методы. Данные представлены в виде Ме (LQ-UQ), где Mе – медиана, LQ-UQ интерквартильний размах. При сравнении нескольких независимых групп использовался дисперсионный анализ Краскела-Уолиса. Для сравнения двух независимых групп использовался U критерий Манна-Уитни. Различия считались статистически значимыми при Р<0,05. Для проведения корреляционного анализа использовался ранговый метод Спирмена. Результаты и их обсуждение При сравнении концентраций ИЛ-17 и ИЛ-10 у больных с ВИЧ-инфекцией разного пола и возраста, а также с разными стадиями заболевания (по классификации ВОЗ, 2006) значимых отличий и никаких корреляционных связей выявлено не было. Отмечалась тенденция к повышению содержания ИЛ-17 у больных с IV клинической стадией ВИЧ-инфекции. При сравнении средних показателей сывороточного ИЛ-17 у больных исследуемых групп (табл. 1) зарегистрировано значимое повышение, в сравнении с контрольной группой, концентрации сывороточного ИЛ-17 у больных с ВИЧ-инфекцией со значительной степенью иммунодефицита – с уровнем CD4-лимфоцитов ниже 200 мкл-1, которые не получали ВААРТ (4 группа). Таблица 1 Концентрация ИЛ-17 и ИЛ-10 у больных с разным числом CD4-лимфоцитов в зависимости от проведения ВААРТ Ме (LQ-UQ) Показатель Контрольная группа (n=11) ВААРТ без ВААРТ р Краскела-Уолиса CD4> 200 (n=28) CD4< 201 (n=16) CD4> 200 (n=16) CD4< 201 (n=10) <0,01 ИЛ-10 (пг/мл) 0,1 (0-0,8) 0,1 (0-0,9) 1,75 (0-5,56)* 6 (1-12,6)* 6,7 (4,7-10)* <0,01 ИЛ-17 (пг/мл) 0,47 (0,1-1,4) 0,1 (0-0,9) 0,28 (0-1,42) 0,25 (0-1,7) 1,22 (0,6-2,6)* 0,021 ИЛ-10/ ИЛ-17 0 0 0,36 (0-9,9) 7,28 (2,6-11,2)* 4,9 (1,5-10,6)* <0,01 * – Р<0,05 по критерию Мана-Уитни в сравнении с контрольной группой Отмечено наличие прямой корреляции средней силы (R=0,41, P<0,05) между количеством ИЛ-17 и уровнем вирусной нагрузки ВИЧ. Показатели в других группах значимо не отличались от контрольной группы. Корреляционный анализ также не показал никаких корреляций между содержанием ИЛ-17 в сыворотке крови и другими иммунологическими и лабораторными показателями у обследованных больных. При исследовании серологических уровней ИЛ-10 выявлено повышение содержания этого цитокина у 69% пациентов. Отмечено достоверное превышение показателей ИЛ-10 у пациентов второй, третьей и четвертой групп. Выявлена прямая корреляция средней силы (R=0,52, P<0,05) между количеством ИЛ-10 и уровнем вирусной нагрузки ВИЧ. Во второй группе больных, получавших ВААРТ, средние показатели ИЛ-10 были в 3 раза ниже, чем у больных обеих групп, не получавших ВААРТ. У данных больных имела место и высокая вирусная нагрузка (3,7 log10 – 5,6 log10), значительно превосходившая показатели пациентов, получавших антиретровирусные препараты. Показатель соотношения двух исследуемых цитокинов (ИЛ-10/ ИЛ-17) был достоверно повышен в обеих группах больных, не получавших ВААРТ. У больных четвертой группы средние значения этого показателя были в 1,5 раза ниже, чем в третьей группе. Это подтверждает нарастание количества провоспалительного ИЛ-17 у пациентов с тяжелой иммуносупрессией не получавших ВААРТ. В то же время значимых корреляционных связей между содержанием ИЛ-10 и уровнем CD4-лимфоцитов, а также с другими лабораторными показателями не выявлено. В нашем исследовании показано, что у пациентов с ВИЧ-инфекцией имеет место повышение количества сывороточного ИЛ-10 и ИЛ-17 при тяжелой иммуносупрессии. Снижение соотношения этих цитокинов у пациентов с тяжелой иммуносупрессией не получающих ВААРТ свидетельствует о более значительном повышении провоспалительных реакций на фоне прогрессирующего развития СПИД-индикаторных заболеваний. Применение ВAAРT позволяет значительно подавить репликацию ВИЧ (что подтверждается снижением вирусной нагрузки). Параллельно вначале происходит снижение активности провоспалительных цитокинов (ИЛ-17), а затем и противовспалительных (ИЛ-10). Выявленные изменения соотношения цитокинов у наших больных можно объяснить следующим. При ВИЧ-инфекции отмечается существенное уменьшение субпопуляции Тх17, в том числе в лимфоидных тканях ассоциированных со слизистыми оболочками (желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей). Именно здесь Тх17 выполняют очень важные функции контроля локальной микрофлоры и предупреждения ее транслокации в системный кровоток с последующей диссеминацией по организму. Ведущую роль при этом играет локальная секреция ИЛ-17, который также поддерживает активную пролиферацию гастроинтестинальных энтероцитов, что является активным защитным механизмом [6,7,8]. Угнетение функции Тх17, за счет их разрушения при ВИЧ-инфекции, приводит к нарушению целостности эпителия слизистых оболочек и транслокации микроорганизмов и их токсинов непосредственно в кровь с дальнейшим системным распространением. Как результат, имеет место системная иммунная активация, которая приводит к взрыву репликации ВИЧ в организме с дальнейшим резким снижением количества CD4-лимфоцитов и прогрессированием ВИЧ-инфекции. При этом у больных развиваются разные оппортунистические инфекции, в частности бактериальные и грибковые, при которых Тх17 играют важную защитную роль. Соответственно имеет место повышение продукции цитокинов Тх17, в частности ИЛ-17, уже не только локально на слизистых оболочках, а также и в сыворотке крови. Это и зафиксировано у больных 4 группы. У большинства больных этой группы имели место тяжелые СПИД-индикаторные поражения, в том числе бактериальной и грибковой этиологии. Одновременно происходит активация секреции противовоспалительного ИЛ-10 и его количество также нарастает параллельно с вирусной нагрузкой ВИЧ. При тяжелой иммуносупрессии и развитий оппортунстических инфекций секреция ИЛ-17 становиться более значительной. Назначение ВААРТ приводит к угнетению вирусной репликации, повышению количества Т-хелперов, в том числе Тх17, что восстанавливает их функцию на слизистых оболочках. Следствием этого являются уменьшение транслокации микрофлоры и угнетение системной иммунной активации, что проявляется в снижении концентрации провоспалительных цитокинов (в том числе ИЛ-17). Вслед за этим происходит снижение активности противовоспалительных реакций, что проявляется снижение количества ИЛ-10. Повышенное содержание ИЛ-17 и ИЛ-10 в сыворотке крови больных с ВИЧ-инфекцией может рассматриваться как маркер системной иммунной активации у пациентов с тяжелой иммуносупрессией. Разработка и применение сопутствующей ВAAРT иммуномодулирующей терапии с блокадой или активацией секреции конкретных цитокинов может повысить эффективность лечения пациентов на поздних стадиях ВИЧ-инфекции при развитии СПИД-индикаторных поражений. Выводы 1. Уровень сывороточного ИЛ-17 и ИЛ-10 у больных с ВИЧ-инфекцией не зависит от пола, возраста больных и клинической стадии заболевания. 2. При ВИЧ-инфекции отмечается повышение концентрации ИЛ-10, особенно у пациентов с тяжелой иммуносупрессией (CD4 < 200 мкл-1). 3. У больных ВИЧ-инфекцией с тяжелой иммуносупрессией (CD4 < 200 мкл-1), которые не получают высокоактивную антиретровирусную терапию, отмечается повышение содержания ИЛ-10 и ИЛ-17 в сыворотке крови. 4. Повышение содержания ИЛ-10 и ИЛ-17 в сыворотке крови у больных с ВИЧ-инфекцией может рассматриваться как маркер системной иммунной активации на фоне значительного снижения количества CD4-лимфоцитов у пациентов с конечными стадиями заболевания.

About the authors

D G Zhyvytsia

Email: naukazmapo@gmail.com

References

  1. Cytokine profile in human immunodeficiency virus positive patients with and without tuberculosis / S.K. Agarwal [et al.] // J. Assoc. Physicians. India. – 2001. – Vol. 49. – P. 799-802.
  2. Breen E.C. Pro- and anti-inflammatory cytokines in human immunodeficiency virus infection and acquired immunodeficiency syndrome / E.C. Breen // Pharmacol. Ther. – 2002. – Vol. 95. – P. 295-304.
  3. CD4 T cells mediate abscess formation in intra-abdominal sepsis by an IL-17-dependent mechanism / D.R. Chung [et al.] // J. Immunol. 2003. – Vol. 170. – P. 1958-1963.
  4. Roles of Toll-like receptor 4 and IL-23 in IL-17 expression in response to Klebsiella pneumoniae infection / K.I. Happel [et al.] // J. Immunol. – 2003. – Vol. 170. – P. 4432-4436.
  5. Endogenous IL-17 as a mediator of neutrophil recruitment caused by endotoxin exposure in mouse airways / M. Miyamoto [et al.] // J. Immunol. – 2003. – Vol. 170. – P. 4465-4472.
  6. Reciprocal TH17 and regulatory T cell differentiation mediated by retinoic acid / D. Mucida [et al.] // Science. – 2007. – Vol. 317. – P. 256-260.
  7. Intracellular production of type I and type II cytokines during HIV-1 progression in Thai patients / N. Onlamoon [et al.] // Asian. Pac. J. Allergy. Immunol. – 2003. – Vol. 21. – P. 43-48.
  8. Interleukin-17, a T-cell-derived cytokine, promotes tumorigenicity of human cervical tumors in nude mice / E. Tartour [et al.] // Cancer. Res. – 1999. – Vol. 59. – P. 3698-3704.
  9. TGF-beta-induced Foxp3 inhibits T(H)17 cell differentiation by antagonizing ROR gammat function / L. Zhou [et al.] // Nature. – 2008. – Vol. 453. – P. 236-240.

Statistics

Views

Abstract - 353

PDF (Russian) - 261

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2013 Zhyvytsia D.G.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies