Regulatory CD4⁺ T cells in the immune reconstitution of HIV-infected individuals

Abstract

Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS) caused by the human immunodeficiency virus (HIV) is characterized by a steady imbalance in the immune system mainly at the level of the cell-mediated immunity, leading to a final stage of inability to counteract major life threatening infections and tumors. With the advent of highly active antiretroviral therapy (HAART), HIV infection became manageable as a chronic disease. However, HAART does not fully restore health and does not always lead to the recovery of the CD4+T cell numbers to normal levels. Regulatory T cells (Treg), a specialized subset of T cells, play an essential role in the control of immune responses. In the context of HIV infection, Treg may be considered harmful by suppressing HIV-specific immune responses or beneficial, by dampening excessive immune activation. It has also been hypothesize that their deregulation could hamper immune recovery and be involved in the immune reconstitution inflammatory syndrome (IRIS). Despite many reports concerning the role of Treg in the immune system recovery of HIV-infected patients under HAART, the subject remains controversial. Clarifying Treg function in this process is of paramount importance to better understand the immune reconstitution in HIV-infected patients and therefore, potentially use this information to improve the disease management. Focused on understanding the role of Treg in the immune system reconstitution, we endeavor a work involving exclusively HIV-infected patients under HAART. Two studies were performed: a cross-sectional study involving HIV-infected patients aviremic under HAART, and a longitudinal study involving HIV-infected patients HAART-naïve, who were followed since the initiation of therapy, through several time-points and until they have performed two years of HAART (providing they were adherent to HAART and the treatment was effective at decreasing the viral load). We found that untreated HIV-infected patients in a more advanced stage of the disease (<200 CD4+ T cells/mm3), tend to show higher Treg percentages among CD4+ T cells (although with high inter-individual variability) comparing to healthy controls and that those patients under HAART tend to normalize Treg percentage. However, after 2 years (longitudinal study) or even more years (cross-sectional study) of HAART, although the median Treg percentage of HIV-infected patients was not different when compared with that of healthy individuals, the number of HIV-infected patients with a Treg percentage ≥10% was significantly superior to the one within the healthy group, and patients still demonstrated a more heterogeneous distribution of Treg percentages. We also observed that a Treg subset homeostasis disturbance (lower naïve Treg and higher cycling Treg among Treg) was present at baseline and that this disturbance had not normalized even after two years under HAART in patients in a more advanced stage of the disease (<200 CD4 Concerning immune recovery under HAART, we found, in our cross-sectional study: that amongst the patients with nadir values <200 cells/mm 3, the individuals with higher Treg percentages had the poorest CD4+ T cell reconstitution; that the well-described direct correlation between the nadir value and CD4+ T cell reconstitution was clearly more evident in individuals with high Treg proportions; and finally, we also found a strong negative correlation between Treg percentages and CD4+ T cell recovery among immunological non-responder HIV-infected individuals. In addition, in our longitudinal study, we confirmed a negative correlation between baseline Treg proportion and CD4+ T cell count at 24 months of therapy. However, we found that the individuals who presented high Treg percentages at baseline are for the most part the ones with lower nadirs and that there was a link between higher Treg percentage and lower CD4+ T cell count at baseline that explained the correlation found. (DC4+ T cell/mm3 (CD4+ T cell count progression during therapy was independent on having high or low Treg percentages at baseline). One of the patients of the longitudinal cohort has developed a paradoxical toxoplasmosis-IRIS therefore allowing us to investigate the Treg and Treg subsets dynamics before, throughout, and after the process. We found an accentuated deregulation of Treg percentage and Treg subsets which suggests that these cells might have an important role in that condition.

A Síndrome de Imunodeficiência Adquirida (SIDA) causada pelo vírus da imunodeficiência humana (VIH) é caracterizada por um desequilíbrio marcado do sistema imunitário, principalmente ao nível da imunidade mediada por células, levando a uma fase final de incapacidade para contrariar um grande número de infeções e tumores. Com o advento da terapêutica antirretrovírica de alta eficácia (HAART), a infeção pelo VIH tornou-se numa doença crónica controlável. No entanto, a HAART não restaura completamente a saúde e nem sempre é suficiente para que os doentes recuperem totalmente as células T CD4+ As células T reguladoras (Treg), uma subpopulação de células T especializadas em regular a resposta imunitária de outras células, desempenham um papel essencial no controlo da resposta imunitária. No contexto da infeção pelo VIH, as Treg podem ser consideradas prejudiciais por poderem diminuir ou mesmo suprimir as respostas imunitárias específicas anti-VIH ou benéficas, ao conseguirem diminuir a ativação imunitária exagerada encontrada no contexto desta doença. Tem sido também defendido que a sua desregulação, frequentemente observada em doentes com infeção por VIH, poderia dificultar a recuperação imunitária ou ainda estar envolvida na patogénese da síndrome inflamatória de reconstituição imunitária (IRIS). Apesar dos muitos estudos realizados nesta área, o papel das Treg na infeção pelo VIH ainda é controverso. Esclarecer o seu papel nesta doença é de suma importância para se perceber melhor a reconstituição imunitária e para, potencialmente, se poder usar essa informação na melhoria do manuseamento da doença. para valores que possam ser considerados normais. Com o objetivo de compreender o papel das Treg na recuperação imunitária em doentes sob HAART, realizámos um trabalho que envolveu doentes infetados pelo VIH sob HAART. Foi realizado um estudo transversal que envolveu doentes infetados pelo VIH, todos sob HAART, e todos com bons resultados em termos de diminuição da carga viral, e um estudo longitudinal que envolveu doentes infetados pelo VIH, naïves em terapêutica e que foram seguidos desde o início do tratamento, durante vários momentos até atingirem os dois anos de terapêutica (desde que aderentes à HAART e sendo esta, eficiente na redução da carga viral). Estes estudos mostraram-nos que doentes infetados pelo VIH não tratados e que se encontram numa fase mais avançada da doença (<200 células T CD4+/mm3), apresentam percentagens elevadas de Treg (embora com grande variabilidade inter-individual), em comparação com controlos saudáveis. Observámos também que a HAART tende a normalizar essas percentagens de Treg, ao longo do tempo nesses doentes. No entanto, mesmo após dois (no estudo longitudinal) ou mais anos (no estudo transversal) de HAART, apesar da mediana da percentagem de Treg dos doentes infetados pelo VIH não ser diferente daquela apresentada pelos controlos saudáveis, o número de doentes infetados pelo VIH que apresentavam uma percentagem de Treg ≥10% era significativamente maior que no grupo controlo e os doentes continuavam a apresentar uma maior variabilidade das percentagens de Treg. Observámos também que a desregulação da homeostasia das Treg (uma menor percentagem das Treg naïves e uma maior proliferação das Treg dentro das Treg) já presente nos doentes antes de iniciarem HAART, não normaliza com a terapêutica, nos doentes em fase mais avançada de doença (<200 células T CD4+/mm3, persistindo alterada mesmo ao fim de dois anos de terapêutica antirretrovírica. No que diz respeito à recuperação imunitária sob HAART, encontrámos, no nosso estudo transversal: que entre os doentes com valores de nadir <200 células/mm3, os indivíduos com percentagens altas de Treg tiveram pior reconstituição de células T CD4+; que a correlação direta já bem descrita entre o valor do nadir e o de células T CD4+ era claramente mais evidente em indivíduos com percentagens elevadas de Treg; e, finalmente, encontrámos também uma forte correlação negativa entre as percentagens de Treg e a recuperação de células T CD4+ entre os indivíduos infetados pelo VIH, imunologicamente não respondedores. Além disso, no nosso estudo longitudinal, encontrámos uma correlação negativa entre a percentagem de Treg no momento do início da terapia e o valor das células T CD4+ aos 24 meses de terapêutica. No entanto, verificou-se que os indivíduos que apresentavam percentagens altas de Treg no início do estudo eram, na maior parte, aqueles com valores de nadir inferiores e que era o elo entre a alta percentagem de Treg e o baixo valor de células T CD4+ no início do estudo, que explicava a correlação encontrada (a progressão da contagem de células T CD4+ durante a terapia era independente de se ter percentagens de Treg altas ou baixas no início do estudo). Um dos doentes da coorte longitudinal desenvolveu uma IRIS paradoxal no contexto de uma toxoplasmose, permitindo-nos observar a dinâmica das Treg e das suas subpopulações celulares antes, durante e depois dessa intercorrência. Constatámos uma desregulação acentuada da percentagem das Treg e das suas subpopulações durante essa intercorrência, o que nos sugere que as Treg possam ter um papel importante nesse processo.