Background. Perinatal HIV-1 infection is acquired in the milieu of a developing immune system, leading to high levels of uncontrolled viral replication. Highly active antiretroviral therapy (HAART), which is usually a combination of protease and reverse transcriptase inhibitors, efficiently reduces HIV-1 load to undetectable levels and increases the number of circulating CD4 T cells in children as well as adults. To add to the scarce information available on early HAART treatment and immune reconstitution in HIV-1-infected children, we investigated the viral dynamics and the immunological response in early HAART treated-children and the immune reconstitution in HIV-1-infected children with discordant response to therapy. Methods. Early HAART cohort: 6 HIV-1-infected infants who started HAART within 3 months of age were studied. Plasma HIV-1 RNA, cell-associated HIV-1 DNA, unspliced and multiply spliced HIV-1 mRNAs, HIV-1 antibodies were assessed in sequential peripheral blood samples. HIV-1 cellular immune response was measured by EliSpot assay. Discordant cohort: CD4+ and CD8+ T cell subsets in 14 HIV-1-infected children with suppression of HIV-1 plasma viraemia (virological responders, VR) and in 16 virological non responders (VNR) to therapy were studied at baseline and after approximately 2 years of HAART. Results. Early HAART cohort. All children showed a decline in plasma viraemia to undetectable levels. HIV-1 DNA persisted in 4 children, but only 2 of these had detectable HIV-1 mRNA. All viral parameters remained persistently negative in 2 children. Only 2 children produced HIV-1 antibodies, while the others, after having lost maternal antibodies, remained seronegative. No HIV-1 cellular immune response was observed in any child. Therapy interruption was performed in 2 children: one HIV-1-seropositive and one HIV-1-seronegative with persistently undetectable levels of all viral parameters. Rebound of HIV-1 plasma viraemia in the seronegative child was more rapid and higher than that observed in the seropositive child. Discordant cohort. During therapy, CD4+ T cells increased in both groups, but were higher in the VR than in the VNR group. All CD4+ T cell subsets (naive, central memory, effector/memory and CD38+) increased significantly in VR children, while there was a significant increase only in naive cells in VNR children. Naive CD8+ T cells and T cell receptor rearrangement excision circles (TREC), an indicator of thymic output, increased in both VR and VNR children. Activated CD8+CD38+ T cells decreased in VR but remained high in VNR children. Levels of circulating lipopolysaccharide (LPS), an indicator of microbial translocation, further increased in VNR children. Conclusions. Early ART treatment in infants modifies the natural course of infection by controlling HIV-1 replication and reducing viral load to below the threshold levels required for onset of HIV-1 immune response, but does not prevent the establishment of a reservoir of latently infected cells that precludes virus eradication. Moreover, a long-term HAART treatment induced an increase in naive T cells in all HIV-1-infected children, regardless of their virological response. However, the persistence of viraemia resulted in an impaired expansion of memory CD4+ T cells susceptible to HIV-1 infection, and together with the microbial translocation sustained the persistence of a high level of immune activation.

Introduzione. L'infezione perinatale da HIV-1 è acquisita quando il sistema immunitario del bambino è in fase di sviluppo ed è caratterizzata da un'elevata e non controllata replicazione virale. La terapia antiretrovirale altamente efficace (HAART), che genericamente prevede l'utilizzo di inibitori della proteasi e della trascrittasi inversa, riduce efficientemente la carica virale di HIV-1 sotto livelli non rilevabili e aumenta il numero di cellule T CD4+ circolanti nei bambini come negli adulti. Al fine di incrementare le scarse informazioni sul trattamento precoce con HAART e sull'immunoricostituzione in bambini HIV-1-infetti, è stata analizzata la dinamica virale e la risposta immunitaria in bambini trattati precocemente con HAART e l'immunoricostituzione in bambini HIV-1-infetti che hanno mostrato una risposta discordante alla terapia. Metodi. Coorte in HAART precoce: sono stati studiati 6 neonati HIV-1-infetti che hanno iniziato HAART entro i 3 mesi di età. HIV-1 RNA plasmatico, HIV-1 DNA cellula-associato, HIV-1 mRNA unspliced e multiply spliced e anticorpi anti-HIV-1 sono stati analizzati in campioni sequenziali di sangue periferico. La risposta immunitaria cellulare HIV-1-specifica è stata misurata mediante saggio EliSpot. Coorte discordante: le sottopopolazioni cellulari T CD4+ e CD8+ sono state studiate al baseline e dopo circa 2 anni di HAART in 14 bambini HIV-1-infetti che hanno mostrato una soppressione della viremia plasmatica (rispondenti virologici, VR) e in 16 bambini non rispondenti virologici alla terapia (VNR). Risultati. Coorte in HAART precoce. In tutti i bambini è stata osservata una riduzione della viremia plasmatica. In 4 bambini è stato rilevato l’HIV-1 DNA; di questi 2 erano anche positivi per l’HIV-1 mRNA. Solo 2 bambini hanno prodotto propri anticorpi anti-HIV-1 mentre gli altri, dopo la perdita degli anticorpi materni, sono rimasti persistentemente sieronegativi. In nessun paziente è stata osservata una risposta immunitaria cellulare HIV-1-specifica. L’interruzione di terapia è stata effettuata in un paziente HIV-1-sieropositivo ed in uno sieronegativo. L’aumento della viremia plasmatica nel bambino sieronegativo è stato più rapido ed elevato rispetto a quello osservato nel paziente sieropositivo. Coorte discordate. Durante HAART è stato riscontrato un aumento delle cellule T CD4+ sia nei bambini VR sia nei VNR; tale incremento era più elevato nel primo gruppo rispetto a quello rilevato nel secondo. Tutte le sottopopolazioni cellulari T CD4+ (naive, central memory, effector/memory e CD38+) sono aumentate significativamente nei bambini VR mentre nei VNR l’incremento significativo avveniva solo nelle cellule naive. In entrambe i gruppi si è osservato un aumento nelle cellule T CD8+ naive e nella forma epitomale di riarrangiamento del recettore delle cellule T (TREC), un indicatore della funzionalità timica. Le cellule T CD8+CD38+ attivate sono diminuite nei bambini VR mentre sono rimaste elevate nei VNR. I livelli plasmatici di lipopolisaccaride (LPS), un indicatore della translocazione microbica, erano aumentati nei pazienti VNR. Conclusioni. La somministrazione precoce di HAART nel neonato modifica il naturale corso dell’infezione da HIV-1. Tale regime, sebbene controlli la replicazione virale, riduce la viremia plasmatica sotto i livelli soglia necessari ad induce una risposta immunitaria HIV-1-specifica e non previene l’istaurazione di una latenza virale che impedisce l’eradicazione dell’infezione. Un prolungato trattamento con HAART nei bambini HIV-1-infetti permette, inoltre, un aumento delle cellule T naive che è indipendentemente dalla risposta virologica alla terapia. Una viremia persistente, comunque, impedisce l’espansione delle cellule T CD4+ memory suscettibili all’infezione virale e, insieme alla translocazione microbica, contribuisce a mantenere elevati i livelli di immuno-attivazione.

Anselmi, A. (2008). Dinamica virale e risposta immune HIV-1-specifica in neonati sottoposti a terapia antiretrovirale ed immunoricostituzione in bambini infettati da HIV-1 con differente risposta virologica alla terapia.

Dinamica virale e risposta immune HIV-1-specifica in neonati sottoposti a terapia antiretrovirale ed immunoricostituzione in bambini infettati da HIV-1 con differente risposta virologica alla terapia

ANSELMI, ALESSIA
2008-07-21

Abstract

Introduzione. L'infezione perinatale da HIV-1 è acquisita quando il sistema immunitario del bambino è in fase di sviluppo ed è caratterizzata da un'elevata e non controllata replicazione virale. La terapia antiretrovirale altamente efficace (HAART), che genericamente prevede l'utilizzo di inibitori della proteasi e della trascrittasi inversa, riduce efficientemente la carica virale di HIV-1 sotto livelli non rilevabili e aumenta il numero di cellule T CD4+ circolanti nei bambini come negli adulti. Al fine di incrementare le scarse informazioni sul trattamento precoce con HAART e sull'immunoricostituzione in bambini HIV-1-infetti, è stata analizzata la dinamica virale e la risposta immunitaria in bambini trattati precocemente con HAART e l'immunoricostituzione in bambini HIV-1-infetti che hanno mostrato una risposta discordante alla terapia. Metodi. Coorte in HAART precoce: sono stati studiati 6 neonati HIV-1-infetti che hanno iniziato HAART entro i 3 mesi di età. HIV-1 RNA plasmatico, HIV-1 DNA cellula-associato, HIV-1 mRNA unspliced e multiply spliced e anticorpi anti-HIV-1 sono stati analizzati in campioni sequenziali di sangue periferico. La risposta immunitaria cellulare HIV-1-specifica è stata misurata mediante saggio EliSpot. Coorte discordante: le sottopopolazioni cellulari T CD4+ e CD8+ sono state studiate al baseline e dopo circa 2 anni di HAART in 14 bambini HIV-1-infetti che hanno mostrato una soppressione della viremia plasmatica (rispondenti virologici, VR) e in 16 bambini non rispondenti virologici alla terapia (VNR). Risultati. Coorte in HAART precoce. In tutti i bambini è stata osservata una riduzione della viremia plasmatica. In 4 bambini è stato rilevato l’HIV-1 DNA; di questi 2 erano anche positivi per l’HIV-1 mRNA. Solo 2 bambini hanno prodotto propri anticorpi anti-HIV-1 mentre gli altri, dopo la perdita degli anticorpi materni, sono rimasti persistentemente sieronegativi. In nessun paziente è stata osservata una risposta immunitaria cellulare HIV-1-specifica. L’interruzione di terapia è stata effettuata in un paziente HIV-1-sieropositivo ed in uno sieronegativo. L’aumento della viremia plasmatica nel bambino sieronegativo è stato più rapido ed elevato rispetto a quello osservato nel paziente sieropositivo. Coorte discordate. Durante HAART è stato riscontrato un aumento delle cellule T CD4+ sia nei bambini VR sia nei VNR; tale incremento era più elevato nel primo gruppo rispetto a quello rilevato nel secondo. Tutte le sottopopolazioni cellulari T CD4+ (naive, central memory, effector/memory e CD38+) sono aumentate significativamente nei bambini VR mentre nei VNR l’incremento significativo avveniva solo nelle cellule naive. In entrambe i gruppi si è osservato un aumento nelle cellule T CD8+ naive e nella forma epitomale di riarrangiamento del recettore delle cellule T (TREC), un indicatore della funzionalità timica. Le cellule T CD8+CD38+ attivate sono diminuite nei bambini VR mentre sono rimaste elevate nei VNR. I livelli plasmatici di lipopolisaccaride (LPS), un indicatore della translocazione microbica, erano aumentati nei pazienti VNR. Conclusioni. La somministrazione precoce di HAART nel neonato modifica il naturale corso dell’infezione da HIV-1. Tale regime, sebbene controlli la replicazione virale, riduce la viremia plasmatica sotto i livelli soglia necessari ad induce una risposta immunitaria HIV-1-specifica e non previene l’istaurazione di una latenza virale che impedisce l’eradicazione dell’infezione. Un prolungato trattamento con HAART nei bambini HIV-1-infetti permette, inoltre, un aumento delle cellule T naive che è indipendentemente dalla risposta virologica alla terapia. Una viremia persistente, comunque, impedisce l’espansione delle cellule T CD4+ memory suscettibili all’infezione virale e, insieme alla translocazione microbica, contribuisce a mantenere elevati i livelli di immuno-attivazione.
A.A. 2007/2008
Immunologia
19.
Background. Perinatal HIV-1 infection is acquired in the milieu of a developing immune system, leading to high levels of uncontrolled viral replication. Highly active antiretroviral therapy (HAART), which is usually a combination of protease and reverse transcriptase inhibitors, efficiently reduces HIV-1 load to undetectable levels and increases the number of circulating CD4 T cells in children as well as adults. To add to the scarce information available on early HAART treatment and immune reconstitution in HIV-1-infected children, we investigated the viral dynamics and the immunological response in early HAART treated-children and the immune reconstitution in HIV-1-infected children with discordant response to therapy. Methods. Early HAART cohort: 6 HIV-1-infected infants who started HAART within 3 months of age were studied. Plasma HIV-1 RNA, cell-associated HIV-1 DNA, unspliced and multiply spliced HIV-1 mRNAs, HIV-1 antibodies were assessed in sequential peripheral blood samples. HIV-1 cellular immune response was measured by EliSpot assay. Discordant cohort: CD4+ and CD8+ T cell subsets in 14 HIV-1-infected children with suppression of HIV-1 plasma viraemia (virological responders, VR) and in 16 virological non responders (VNR) to therapy were studied at baseline and after approximately 2 years of HAART. Results. Early HAART cohort. All children showed a decline in plasma viraemia to undetectable levels. HIV-1 DNA persisted in 4 children, but only 2 of these had detectable HIV-1 mRNA. All viral parameters remained persistently negative in 2 children. Only 2 children produced HIV-1 antibodies, while the others, after having lost maternal antibodies, remained seronegative. No HIV-1 cellular immune response was observed in any child. Therapy interruption was performed in 2 children: one HIV-1-seropositive and one HIV-1-seronegative with persistently undetectable levels of all viral parameters. Rebound of HIV-1 plasma viraemia in the seronegative child was more rapid and higher than that observed in the seropositive child. Discordant cohort. During therapy, CD4+ T cells increased in both groups, but were higher in the VR than in the VNR group. All CD4+ T cell subsets (naive, central memory, effector/memory and CD38+) increased significantly in VR children, while there was a significant increase only in naive cells in VNR children. Naive CD8+ T cells and T cell receptor rearrangement excision circles (TREC), an indicator of thymic output, increased in both VR and VNR children. Activated CD8+CD38+ T cells decreased in VR but remained high in VNR children. Levels of circulating lipopolysaccharide (LPS), an indicator of microbial translocation, further increased in VNR children. Conclusions. Early ART treatment in infants modifies the natural course of infection by controlling HIV-1 replication and reducing viral load to below the threshold levels required for onset of HIV-1 immune response, but does not prevent the establishment of a reservoir of latently infected cells that precludes virus eradication. Moreover, a long-term HAART treatment induced an increase in naive T cells in all HIV-1-infected children, regardless of their virological response. However, the persistence of viraemia resulted in an impaired expansion of memory CD4+ T cells susceptible to HIV-1 infection, and together with the microbial translocation sustained the persistence of a high level of immune activation.
HAART ; viral dynamics; HIV-1-infection; children; immune activation; immune reconstitution; immune response; LPS
Settore MED/04 - Patologia Generale
ita
Tesi di dottorato
Anselmi, A. (2008). Dinamica virale e risposta immune HIV-1-specifica in neonati sottoposti a terapia antiretrovirale ed immunoricostituzione in bambini infettati da HIV-1 con differente risposta virologica alla terapia.
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