引言
乙型肝炎病毒(HBV)与人类免疫缺陷病毒(HIV)感染均为严峻的公共卫生挑战,由于传播途径相似,HIV合并HBV感染很常见,合并感染不仅加速艾滋病病程进展,增加肝脏相关终点事件发生风险,还影响联合抗逆转录病毒疗法(cART)方案的选择,从而影响患者的生存及预后1。多项研究报告称,cART可提高HIV/HBV合并感染患者的乙肝表面抗原(HBsAg)清除率,但相关的免疫学特征仍不清楚。
鉴于此,北京协和医院感染内科主任李太生教授等对接受cART治疗的HIV/HBV合并感染患者的免疫学特征进行了纵向分析,探索HIV/HBV合并感染患者HBsAg下降的免疫学机制2。研究结果近期见刊于Journal of Translational Medicine(IF:6.1)。
研究设计
研究招募了在北京协和医院感染科就诊的48例HIV/HBV合并感染患者,所有患者在入组时均未接受过HIV和HBV治疗,随后接受了以拉米夫定(3TC)或3TC+替诺福韦(TDF)为基础的cART,随访至少6个月。采用流式细胞术检测HIV/HBV合并感染患者在接受cART治疗前(基线)、cART治疗后1年和3年的免疫细胞亚群,并进行纵向分析。同时招募61例仅HBV感染者,其中包括21例未经治疗的患者(NT组)和40例正在接受核苷(酸)类似物(NAs)治疗的患者(NAs组),并进行横断面分析。
图1 所有患者的人口统计学和临床特征
研究结果
不同HBsAg下降率患者T细胞活化和耗竭标志物的差异表达
HIV/HBV合并感染患者根据是否出现HBsAg应答(sAg-R,即cART治疗后6个月内HBsAg水平较基线下降≥0.5 log10 IU/mL),分为sAg-R组(n=16)和HBsAg无应答(sAg-NR)组(n=32)。比较cART治疗后HBsAg快速下降(sAg-R)和未快速下降(sAg-NR)的HIV/HBV合并感染患者的免疫学特征,发现sAg-R组基线CD4+T细胞比例显著低于sAg-NR组,但在第3年结束时有所恢复(图2A)。
为了解HBsAg清除过程中免疫表型的变化,使用流式细胞术分析T细胞活化标志物CD38和HLA-DR,增殖标志物Ki67,耗竭标志物PD-1、TIM-3和KLRG1,转录因子T-bet和EOMES以及趋化因子受体CXCR5的表达水平。与仅HBV感染者相比,HIV/HBV合并感染患者的部分活化和耗竭标志物的表达水平升高,如CD4+T细胞上的CD38、HLA-DR、Ki67、PD-1、TIM-3和T-bet以及CD8+T细胞上的CD38、HLA-DR、Ki67、PD-1、KLRG1和T-bet,而CD8+T细胞上的CXCR5、TIM-3和EOMES表达水平下降(图2B)。开始cART治疗后,HIV/HBV合并感染患者的CD38、HLA-DR、Ki67、PD-1、TIM-3、KLRG1和T-bet表达水平下降,而sAg-R患者的CXCR5表达水平升高(图2C),这表明抗病毒治疗和病毒载量抑制改善了HIV/HBV合并感染患者的免疫衰竭状态。
值得注意的是,与sAg-NR患者相比,sAg-R患者的T细胞免疫表型有所不同:
cART治疗前及cART治疗后1年CD4+T细胞上的HLA-DR表达水平显著更高(图2D);
cART治疗前CD4+T细胞上的Ki67、PD-1表达水平显著更高(图2E-F);
cART治疗后1年CD8+T细胞上的HLA-DR表达水平显著更高(图2G);
cART治疗前及cART治疗后1年CD8+T细胞上的T-bet表达水平显著更高(图2H)。
上述数据表明,HBsAg快速下降的患者在cART治疗前和cART治疗期间T细胞活化和增殖水平均较高。
图2 不同HBsAg下降率患者的活化和耗竭标志物表达
HBsAg快速下降患者效应记忆T细胞亚群增多
进一步分析T细胞亚群,结果显示,与仅HBV感染者相比,HIV/HBV合并感染患者的CD8+效应记忆T细胞(TEM)比例更高,初始T细胞(TN)比例更低。与sAg-NR患者相比,sAg-R患者(图3B):
cART治疗前TN、中央记忆T细胞(TCM)、TEM、Treg细胞比例相似;
cART治疗后1年CD4+TEM、CD8+TEM细胞比例显著更高;
cART治疗前及cART治疗期间终末分化效应记忆CD4+T细胞(TEMRA)比例显著更低;
cART治疗期间CD8+TEMRA细胞比例显著更低。
上述数据表明,HBV对记忆T细胞的分化具有明显影响。
图3 HBV和HIV/HBV合并感染患者记忆T细胞亚群的特征
HBsAg快速下降患者IL-17和Th17/Treg比值升高
cART治疗后1年,sAg-R患者CD4+T细胞分泌IL-17的水平显著高于sAg-NR患者(图4A)。与仅HBV感染者相比,HIV/HBV合并感染患者Th17与Treg比例更加失衡,其中,sAg-R患者的Th17/Treg比值显著高于sAg-NR患者(图4B)。IL-17水平和Th17/Treg比值的升高表明sAg-R患者存在炎症反应。
图4 不同HBsAg下降率患者IL17+CD4+T细胞和Th17/Treg比值
HIV/HBV合并感染患者HBV特异性T细胞动力学分析
对HIV/HBV合并感染患者的HBV特异性CD4+和CD8+T细胞反应进行纵向分析,结果显示,cART治疗前后,HIV/HBV合并感染患者的HBV特异性CD4+T细胞增殖水平(通过Ki67表达测量)均显著低于仅HBV感染者。尽管sAg-R患者的HBV特异性CD4+T细胞增殖水平低于sAg-NR患者,但未观察到统计学差异。此外,与仅HBV感染者相比,HIV/HBV合并感染患者HBV核心抗原(HBcAg)特异性CD4+T细胞分泌的IFN-γ水平显著更低,但分泌的IL-2水平显著更高;而与sAg-NR患者相比,sAg-R患者cART治疗后1年HBcAg特异性CD4+T细胞分泌的IFN-γ和IL-2水平均显著更高(图5A)。
HIV/HBV合并感染患者特异性CD8+T细胞的增殖能力同样低于仅HBV感染者。仅HBV感染者CEF特异性CD8+T细胞分泌的IFN-γ和TNF-α水平显著高于HIV/HBV合并感染者,而两组之间HBcAg特异性CD8+T细胞分泌的IFN-γ和TNF-α水平无明显差异,均保持在较低水平(图5B-C)。这一结果表明,HIV感染会影响CD8+T细胞对CEF的反应,但不会进一步损害CD8+T细胞对HBV的低特异性反应。此外,也没有观察到特异性CD8+T细胞增殖或分泌功能的恢复。
上述结果表明,HIV/HBV合并感染患者HBsAg快速下降可能与HBV特异性CD4+T细胞而非CD8+T细胞密切相关。
图5 HBV特异性T细胞动力学分析及患者临床特征与T细胞表型改变之间的关系
纵向分析HBcAg特异性CD4+(A)、CD8+T(B)和CEF特异性CD8+T(C)细胞反应的表型。(D)患者临床特征与T细胞表型改变之间的关联。
患者临床特征与T细胞表型改变之间的关联
分析HIV/HBV合并感染患者T细胞表型与临床指标之间的潜在相关性,观察到分泌IFN-γ、IL-2的HBV特异性CD4+T细胞以及分泌IFN-γ的特异性CD8+T细胞的基线水平与HBsAg水平呈显著负相关;cART治疗后1年,分泌IL-2的特异性CD4+T细胞、CD8+T细胞水平均与HBsAg呈显著负相关,表明HBsAg水平可能会在cART治疗前后抑制宿主的HBV免疫力(图5D)。
cART治疗后HBV特异性T细胞反应与HBsAg下降之间存在正相关,具体表现为分泌IFN-γ和IL-2的HBV特异性CD4+T细胞、CD8+T细胞均与HBsAg下降呈显著正相关。此外,HLA-DR+CD4+、Ki67+CD4+、PD-1+CD4+、CD38+CD8+、HLA-DR+CD8+、TIM-3+CD8+T细胞水平均与HBsAg下降呈显著正相关。
此外,差异表达基因(DEG)分析显示,与sAg-NR患者相比,sAg-R患者表现出富含IL-17信号通路的趋化因子和炎症因子基因表达上调,表明HBsAg反应性合并感染患者显示出免疫清除阶段的特征。
小结
研究全面分析了HIV/HBV合并感染患者的免疫表型变化,结果表明HIV/HBV合并感染患者在cART治疗期间,HBsAg快速下降与T细胞活化有关,尤其是CD4+T细胞,同时TEM、Th17细胞亚群和HBV特异性CD4+T细胞反应水平也发生了显著变化。研究人员推测免疫激活和HBV特异性CD4+T细胞可能有助于HIV/HBV合并感染患者清除HBsAg,这些发现或许可以部分解释HIV/HBV合并感染患者较高的血清HBsAg清除率现象,并为功能性治愈HBV感染提供新的视角。
近年来,HIV/HBV合并感染患者在接受cART治疗后血清HBsAg清除率较高的现象受到了广泛关注,但具体原因尚不明确,可能与启动cART后的免疫重建有关。李太生教授等深入探索免疫学机制发现,HBsAg快速下降与HIV/HBV合并感染患者的T细胞活化有关,为我们提供了新的见解。因此,以增强CD4+T细胞活化和反应为目标的干预措施可能有助于功能性治愈HBV感染,值得更多的研究来探索和确定。
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参考文献
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