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今天分享一篇发表于AIDS,题为“Immature/transitional B-cell expansion is associated with bone loss in HIV-infected individuals with severe CD4+ T-cell lymphopenia”的研究报告。
HIV 感染和部分HIV 药物可能会增加 HIV 感染者患骨质疏松症的风险。来自Emory University School of Medicine的Weitzmann团队长期致力于从骨免疫方面,探究HIV感染者发生骨丢失的机制。
HIV 感染者骨丢失可能是由多重因素造成,免疫重建是其中一个理论[1]。HIV 感染引起免疫缺陷导致T细胞和 B细胞的损伤和耗竭,B细胞中骨保护素 (OPG) 的表达降低, NF-κB 配体受体激活剂 (RANKL)的产生增加。RANKL 与 OPG 的比率增加并导致骨丢失。而启动抗逆转录病毒治疗(ART)后,T细胞活化和再群体化导致 T 细胞和其他免疫细胞(如 B 细胞和巨噬细胞)分泌破骨细胞因子,包括 RANKL 和肿瘤坏死因子 (TNF)。这些因子的分泌加速了骨丢失,超出了由 HIV 感染引起的 B 细胞中 RANKL 与 OPG 的不平衡所引起的骨丢失(图1)。
图1 HIV感染及cART引发骨丢失
2014年发表在Plos Pathogen上的文章表明,B细胞中RANKL/OPG比例失调和HIV感染者髋部和股骨颈的骨密度/T值/Z值有关,但和脊柱骨密度无关[2]。2015年发表在Nature Communications的文章中,他们将 T 细胞移植到免疫功能低下的小鼠中,以模拟 ART 诱导的 T 细胞扩增。T 细胞重建引起 B 细胞和/或 T 细胞产生 RANKL 和 TNFα,伴随着骨吸收增强和骨量减少[3]。
表1 患者基线特征
研究者对先前研究进行了子分析,共纳入了120 名年龄在30-50岁的受试者,包括 58名HIV未感染者和62名初治HIV感染者。大多数 HIV感染者出现 CD4+T 细胞减少,按照CD4+T 细胞计数是否大于200 个cells/μl,分为严重减少和中度减少,分别为42人和20人(表1)。
图2 流式细胞术分析CD10+ 未成熟B 细胞
研究者用流式细胞术对三组受试者的外周血单个核细胞(PBMC)进行分析,发现未感染组和CD4+T 细胞>200个cells/μl的未成熟B细胞比例接近,但对于CD4+T 细胞<200个cells/μl的患者,他们的未成熟B细胞的比例明显增高 (图2) 。在此基础之上,研究者把CD4+T细胞计数分成更细的组,并做了相关性分析,发现CD4+ T细胞计数越低,不成熟B细胞占比越多(图3)。同时发现,血浆 IL-7 增加与疾病进展之间存在密切联系。在严重淋巴细胞减少组中,IL-7与不成熟B细胞的增多存在直接相关性(图4)。
图3 未成熟B 细胞的扩增与疾病进展相关
图4 IL-7与疾病进展及不成熟B细胞扩增相关
此外,该研究的亮点在于,其直接将未成熟B细胞比例和临床上骨密度检查的指标进行相关性分析,发现除了脊柱部位的Z值外,未成熟B细胞的比例与髋部、股骨颈和脊柱的骨密度、T值和Z值均呈负相关(图5)。
图5 未成熟 B 细胞比例扩增与髋部、股骨颈和脊柱的骨密度相关
研究者对总B细胞中RANKL的OPG的表达进行了测定发现,未成熟B细胞比例和总B细胞中RANKL/OPG的表达呈正相关。而对HIV感染者的小样本纵向队列研究也发现,16周ART治疗后,随着患者CD4+ T细胞计数的恢复、免疫重建后,未成熟B细胞比例比治疗前出现了明显的下降(图6)。但是文章并没有单独展示出纵向观察下,这12名患者在16周ART治疗后DXA检查髋部、股骨颈和脊柱的骨密度及T值、Z值的变化,这也是本文中存在的局限性。
研究者提出了一个假说,试图解释为什么CD4+ T细胞计数不同的患者出现了不同程度的骨丢失:在严重 CD4+T细胞减少的HIV感染者中,IL-7水平升高导致未成熟B细胞扩增,表达RANKL的活化记忆 B 细胞、组织样记忆B细胞同步增多,引起更高的 RANKL /OPG 比率、促进了破骨细胞生成和骨丢失。在中度 CD4 +T细胞减少的HIV感染者中,较低水平的IL-7 可控制未成熟B细胞的数量,并伴随较多表达OPG 的静息记忆 B 细胞产生,RANKL/ OPG 比例轻微失衡,最后破骨细胞生成和骨丢失的程度较为温和(图7)。
由此得出结论,表达 CD10 的未成熟B细胞扩增可能通过总 B 细胞 RANKL/OPG 比率的增加,加剧严重CD4+T细胞减少的HIV 感染者发生中轴骨和四肢骨的骨丢失。未成熟B细胞的扩增可能是HIV感染者骨丢失的前哨,可用作筛查具有骨质疏松症风险HIV感染者的生物标志物。
目前,真实世界有关ART方案转换的大样本临床研究层出不穷,但大多局限于较为表浅的流行病学层面的探讨,比如不同ART治疗方案下对HIV感染者骨密度的影响,对于HIV感染相关骨骼疾病的机制研究还不够深入,尤其是在数量庞大、病毒抑制的PLWH群体中。
关注HIV感染者骨丢失具有重要临床意义,仍需要有关BMD与我国HIV感染者骨折风险的进一步研究。
参考文献:
[1] Titanji K, Ofotokun I, Weitzmann MN. Immature/transitional B-cell expansion is associated with bone loss in HIV-infected individuals with severe CD4+ T-cell lymphopenia. AIDS. 2020 Aug 1;34(10):1475-1483. doi: 10.1097/QAD.0000000000002563. PMID: 32675561; PMCID: PMC7371241.
[2] Weitzmann MN, Ofotokun I. Physiological and pathophysiological bone turnover - role of the immune system. Nat Rev Endocrinol. 2016;12(9):518-532. doi:10.1038/nrendo.2016.91
[3] Titanji K, Vunnava A, Sheth AN, et al. Dysregulated B cell expression of RANKL and OPG correlates with loss of bone mineral density in HIV infection. PLoS Pathog. 2014;10(10):e1004497. Published 2014 Nov 13. doi:10.1371/journal.ppat.1004497
[4] Ofotokun I, Titanji K, Vikulina T, et al. Role of T-cell reconstitution in HIV-1 antiretroviral therapy-induced bone loss. Nat Commun. 2015;6:8282. Published 2015 Sep 22. doi:10.1038/ncomms9282
编审/罗樱