CD4+T细胞焦亡在HIV慢性感染中的临床意义及机制研究

Chronic HIV-1 infection is generally characterized by progressive CD4+ T cell depletion and persistent inflammation. Recent studies have suggested that abortive infection of quiescent CD4+ T cells results in pyroptosis, a highly inflammatory form of cell death, which accounts for the massive CD4+ T cell loss and potentially further perpetuates chronic inflammation. However, the clinical relevance and the underlying mechanism of CD4+ T cell pyroptosis in chronic HIV infection are not well understood. By detection of caspase-1 activation and GSDMD cleavage in CD4+ T cells of PBMC and lymph nodes, we intend to investigate the clinical significance as well as the molecular mechanism of CD4+ T cell pyroptosis during chronic HIV infection. This study might be leveraged to develop novel interventions to HIV treatment.

HIV慢性感染最主要的特征是CD4+T细胞数量不断减少和持续炎症。已有基于体外细胞感染模型的研究发现，静息CD4+T细胞中发生流产感染（abortive infection）活化caspase-1触发细胞焦亡（pyroptosis）是CD4+T细胞减少的主要因素。焦亡导致细胞死亡的同时伴随着IL-1b, IL-18和细胞内容物的释放，引起机体炎症。这提示细胞焦亡是偶联HIV感染过程中CD4+T细胞减少和炎症反应发生的重要因素。但在HIV慢性感染病人中，CD4+T细胞焦亡的临床意义和发生机制还不清楚。本项目以临床HIV患者为研究对象，对病人外周血和淋巴结CD4+T细胞焦亡进行检测，分析CD4+T细胞焦亡与CD4+T细胞减少、HIV病毒活跃复制、持续炎症的关系，同时对CD4+T细胞焦亡发生机制进行探索。本研究将明确CD4+T细胞焦亡在慢性HIV感染中的临床意义，有望为艾滋病治疗新策略提供线索。

HIV慢性感染最主要的特征是CD4+T细胞数量不断减少和持续炎症。已有基于体外细胞感染模型的研究发现，静息CD4+T细胞中发生流产感染（abortive infection）活化caspase-1触发细胞焦亡（pyroptosis）是CD4+T细胞减少的主要因素。焦亡导致细胞死亡的同时伴随着IL-1, IL-18和细胞内容物的释放，引起机体炎症。这提示细胞焦亡是偶联HIV感染过程中CD4+T细胞减少和炎症反应发生的重要因素。但在HIV慢性感染病人中，CD4+T细胞焦亡的临床意义和发生机制还不清楚。本项目建立“小分子抑制剂+抗体”的凋亡-焦亡同时检测的流式分析技术、基于GSDMD活化特异性抗体的组织原位细胞焦亡分析、多色免疫组化（mIHC）联合核酸原位杂交（RNAscope）等创新技术手段。利用HIV临床队列研究发现，在外周血中，随着HIV疾病进展，CD4+ T细胞的凋亡和焦亡比例均逐渐增加，且与HIV感染者体内的炎症反应呈正相关的关系。在淋巴结中，发生焦亡的细胞主要定位在淋巴滤泡外围，且与患者HIV病毒水平密切相关；而HIV感染细胞和发生凋亡的细胞主要定位于淋巴滤泡区域。进一步机制研究证实，活性氧（ROS）介导的NLRP3炎症小体活化参与了HIV诱导的旁观者CD4+ T细胞焦亡。HIV慢性感染导致患者细胞中NLRP3炎症小体相关的信号显著上调，处于易焦亡状态。病毒颗粒通过与CD4+ T细胞表面共受体作用，不依赖建立感染即可诱导ROS活化并诱发NLRP3炎症小体介导的capsase-1活化和焦亡；在实现病毒抑制的患者中，持续的炎症或TCR同源抗原刺激，也能通过该途径诱导细胞焦亡。相关研究为艾滋病的免疫治疗和以NLRP3炎症小体、焦亡为靶点的药物开发提供了理论基础。