Insights sobre Infecção pelo HIV-1 e Dinâmica das Células T
Examinando a resposta imunológica e a exaustão na infecção pelo HIV-1.
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Índice
HIV-1 é um vírus que ataca o sistema imunológico e afeta principalmente um tipo de célula chamada CD4+ T cells. Essas células são super importantes pra combater infecções. Quando uma pessoa pega HIV-1, o sistema imunológico dela vai perdendo a eficiência com o tempo. Essa queda é bem notável nas primeiras semanas após a infecção, com uma redução significativa nas CD4+ T cells e um aumento na carga viral.
O sistema imunológico tenta reagir ao HIV-1 ativando outro tipo de célula, as CD8+ T cells, que são responsáveis por eliminar as células infectadas. Apesar dessa resposta do corpo, o HIV-1 não é completamente eliminado. Com o tempo, a presença constante do vírus leva a um estado chamado Exaustão das Células T, onde as CD8+ T cells ficam menos eficazes em combater o vírus.
Progressão da Infecção pelo HIV-1
Num cenário típico sem tratamento, quem tem HIV-1 vai ver uma queda gradual no número de CD4+ T cells ao longo de cerca de dez anos. Essa queda eventualmente resulta na síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS), onde o corpo tem dificuldade em se defender contra infecções. Enquanto a maioria das pessoas com HIV-1 passa por essa queda, um grupo pequeno conhecido como controladores de HIV-1 consegue manter baixos níveis do vírus e retardar a progressão da doença sem tratamento.
Os controladores de HIV-1 conseguem manter uma contagem normal de CD4+ T cells e têm melhores resultados de saúde em comparação com quem não controla o vírus efetivamente. Estudar como esses controladores conseguem manter o vírus sob controle pode ajudar a desenvolver novos tratamentos e vacinas para o HIV-1.
Resposta Imune e Ativação Crônica
Quando o HIV-1 infecta uma pessoa, ele desencadeia uma série de respostas imunológicas. Inicialmente, o sistema imunológico ativa as células T pra lutar contra o vírus. Porém, como o HIV-1 consegue escapar da detecção e eliminação pelo sistema, a ativação imune constante gera uma inflamação crônica. Essa ativação contínua se deve principalmente à diminuição das CD4+ T cells e à incapacidade dos tratamentos tradicionais de remover certas células infectadas.
As células T ativadas normalmente reagem a infecções se expandindo e produzindo substâncias que ajudam a controlar o vírus. No entanto, durante a fase aguda da infecção pelo HIV, os pontos de checagem imunes também são aumentados. Esses pontos servem pra moderar a resposta imunológica e evitar danos pela inflamação. Em casos de infecção crônica, o sistema imunológico luta pra equilibrar o controle do vírus e limitar os danos nos tecidos.
Exaustão das Células T
A exaustão das células T é uma das principais razões pelas quais a resposta imunológica se torna menos eficaz com o tempo. Quando as células T estão ativamente ativadas por longos períodos, elas começam a expressar mais receptores de pontos de checagem imunológica (ICRs) que inibem sua função. Esse aumento de ICRs resulta numa perda gradual da funcionalidade das células T, dificultando o controle da replicação viral.
Entre os ICRs, o PD-1 é frequentemente observado nas células T durante infecções crônicas. Inicialmente, sua expressão não impede que as células T sejam eficazes. Mas, com o tempo, níveis mais altos de PD-1 levam a um estado de exaustão onde as células T não conseguem mais controlar efetivamente a replicação do HIV-1.
Impacto dos Tratamentos
A terapia antirretroviral (TAR) é o tratamento padrão para HIV-1. Embora a TAR consiga reduzir a carga viral e melhorar a função imunológica, não é suficiente pra restaurar completamente a funcionalidade perdida das CD8+ T cells exauridas. Vários estudos indicam que o momento em que o tratamento é iniciado pode influenciar a capacidade da TAR de reduzir os marcadores de exaustão nas células T.
Outro ICR, o Tim-3, também está associado à exaustão das células T. Sua expressão aumenta durante a infecção crônica pelo HIV-1 e correlação com a progressão da doença. Níveis de outros ICRs como CTLA-4, TIGIT e LAG3 também são estudados em relação à exaustão das células T.
Entendendo os Controladores de HIV
Uma observação única é que alguns indivíduos, conhecidos como controladores de HIV, conseguem manter baixas cargas virais e preservar sua função imunológica sem TAR. Isso sugere que eles têm mecanismos específicos que permitem controlar o vírus. Investigar o que acontece com essas pessoas quando perdem a capacidade de controlar o vírus pode esclarecer a biologia do HIV-1 e a exaustão das células T.
Pesquisas mostraram que as CD8+ T cells de controladores de HIV apresentam níveis mais baixos de marcadores de exaustão em comparação com as de indivíduos com altas cargas virais. Em estudos, quando controladores de HIV foram colocados em TAR, eles perderam a capacidade de suprimir a replicação do vírus em experimentos de laboratório. Essa perda foi acompanhada de um aumento dos marcadores de exaustão nas suas CD8+ T cells.
Objetivos da Pesquisa
O principal objetivo dos estudos recentes é identificar as mudanças na ativação e exaustão das células T entre os controladores de HIV e determinar se a combinação de tratamentos que visam a exaustão poderia melhorar a resposta imunológica. Uma abordagem é usar terapia de bloqueio de pontos de checagem imunológica pra restaurar a funcionalidade das CD8+ T cells exauridas.
Caracterizando os Estados das Células T
Pra explorar as diferenças entre HIV controlado e HIV não controlado, pesquisadores avaliaram os estados de ativação e exaustão das células T de vários grupos. Amostras de sangue foram coletadas de indivíduos HIV-negativos, controladores de HIV e pessoas com altas cargas virais. A citometria de fluxo foi usada pra analisar a presença de marcadores de ativação e exaustão nas CD8+ T cells.
Os achados mostraram que os controladores de HIV mantêm um nível mais baixo de ativação em comparação com aqueles com altas cargas virais. Eles também expressam menos marcadores de exaustão como PD-1 e Tim-3. No entanto, quando os controladores perdem a capacidade de controlar o vírus, há um aumento notável desses marcadores de exaustão.
Investigando Mudanças Pós Controle
À medida que alguns controladores de HIV perderam seu controle sobre o vírus, os pesquisadores acompanharam as mudanças nos estados de ativação e exaustão das células T. Os dados sugeriram uma ligação direta entre a perda do controle viral e níveis elevados de exaustão nas CD8+ T cells. Embora essa relação seja observada, ainda não está claro se a exaustão leva à perda do controle ou se é uma consequência disso.
O Papel das Terapias Combinadas
Dada a conexão estabelecida entre a exaustão das células T e a perda de controle, os pesquisadores buscaram investigar se terapias de bloqueio de pontos de checagem imunológica poderiam ajudar a restaurar o controle viral. Em ambientes laboratoriais, as CD8+ T cells de participantes que tinham perdido o controle foram tratadas com anticorpos que bloqueiam PD-1 e Tim-3. O objetivo era ver se esse tratamento poderia melhorar a capacidade delas de suprimir a replicação do HIV.
Resultados Experimentais
Quando testada em condições laboratoriais, a combinação de bloqueio de pontos de checagem imunológica restaurou efetivamente a função das CD8+ T cells em alguns indivíduos, permitindo que eles suprimissem a replicação viral. No entanto, as respostas a esse tratamento variaram entre os diferentes doadores. Alguns mostraram melhorias significativas no controle do vírus, enquanto outros não responderam tão bem.
Essa variabilidade pode estar relacionada aos níveis de marcadores de exaustão presentes nas CD8+ T cells antes do tratamento. Níveis mais altos de células T exauridas podem prever respostas piores a terapias de bloqueio de pontos de checagem imunológica.
Estudos Longitudinais
Pra entender como a exaustão das células T evolui ao longo do tempo durante a TAR, foram realizados estudos longitudinais. Participantes que perderam o controle e iniciaram a TAR foram monitorados quanto a mudanças nos marcadores de exaustão enquanto continuavam o tratamento. Apesar da TAR reduzir a carga viral, os marcadores de exaustão persistiram, indicando que só a TAR pode não ser suficiente pra reverter a exaustão das células T.
As observações revelaram que, após iniciar a TAR, populações de células T exauridas ainda podiam ser identificadas, sugerindo que a exaustão imunológica contínua desempenha um papel no controle viral, independentemente da TAR.
Uma Nova Abordagem para Tratamento
Diante dos marcadores de exaustão persistentes, os pesquisadores estão agora focando em terapias combinadas que poderiam potencialmente aumentar a resposta imunológica em controladores de HIV. Ao abordar a exaustão das células T com bloqueio de pontos de checagem imunológica, pode ser possível melhorar a funcionalidade imunológica deles e ajudar a gerir as cargas virais de forma mais eficaz.
Conclusão
A interrelação entre a infecção pelo HIV-1, a exaustão das células T e a resposta imunológica apresenta desafios complexos para o tratamento e gerenciamento. Embora a TAR tenha sido um divisor de águas no controle do vírus, ela não restaura completamente as capacidades do sistema imunológico. Entender os mecanismos que permitem a algumas pessoas controlar efetivamente o HIV sem tratamento pode guiar futuras terapias.
Estudando as características dos controladores de HIV e seus perfis imunológicos, os pesquisadores esperam desenvolver intervenções novas que possam melhorar as respostas imunológicas e, finalmente, levar a melhores resultados para aqueles que vivem com HIV. A pesquisa continuada nessa área será essencial pra descobrir estratégias potenciais pra aumentar a funcionalidade imunológica e controlar a replicação viral em indivíduos infectados pelo HIV.
Título: HIV-1 controllers possess a unique CD8+ T-cell activation phenotype and loss of control is associated with increased expression of exhaustion markers
Resumo: HIV-1 controllers are a rare population of individuals that exhibit spontaneous control of HIV-1 infection without antiretroviral therapy. These controllers can be categorized based on the level and mechanism of control. Understanding the mechanisms by which controllers maintain and eventually lose this ability would be highly valuable in HIV-1 cure or vaccine research. We explored whether CD8+ T cell exhaustion plays a role in the maintenance and loss of control by examining immune characteristics of HIV-1 controllers and controllers who lost control within the duration of the study. Previous work revealed the ability of CD8+ T-cells isolated from HIV-1 controllers to suppress HIV-1 replication in matched CD4+ T-cells ex vivo. Using flow cytometry, we analyzed exhaustion marker expression on CD8+ T-cells from these controllers and determined that they maintain a unique exhaustion profile as compared to HIV-negative individuals and standard progressors. The low level of T-cell exhaustion seen in controllers was reversed when these individuals lost control and showed increased viral loads. Immune checkpoint blockade targeting exhaustion markers was able to restore ex vivo control by CD8+ T-cells from former controllers. These results suggest that CD8+ T cell exhaustion compromises the ability to control viral replication in HIV-1 controllers. AUTHOR SUMMARYDespite the use of antiretroviral therapy, HIV continues to be a major public health issue that affects the lives of millions of people. Some infected people can control viral infection without therapy. The mechanism by which some people can control HIV infection at low, but detectable levels is unknown. In this study we examined the state of cytotoxic CD8+ T-cells in a group of HIV controllers and found that controllers maintain low levels of markers for a chronic state of activation called exhaustion. Loss of control correlated with increase in exhausted T-cells and for individuals who had recently lost control of infection we could restore protection in the cell culture dish by using immune checkpoint blockade drugs that affect exhaustion.
Autores: ZACHARY KLASE, A. D. Jones, Z. Capriotti, E. Santos, A. Lin, R. Van Duyne, S. M. Smith
Última atualização: 2024-04-12 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.09.588737
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.09.588737.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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