Gut Cytotoxic CD4 T cells in HIV-1 Pathogenesis
HIV-1 发病机制中的肠道细胞毒性 CD4 T 细胞
基本信息
- 批准号:9925642
- 负责人:
- 金额:$ 44.57万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-01-07 至 2024-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:ApoptoticArchivesAutomobile DrivingBiologicalBiologyBiopsyBloodBlood CirculationCCR5 geneCD3 AntigensCD4 Positive T LymphocytesCell DeathCellsCessation of lifeChronicCytokine SignalingCytotoxic T-LymphocytesDataDevelopmentDiseaseEnteralEnterobacteriaceaeEpithelialEpitheliumExposure toFlow CytometryFrequenciesFunctional disorderGastrointestinal tract structureGenesGram-Negative BacteriaGranzymeGrowthGut MucosaHIV-1HumanHuman BiologyImmuneIn VitroIndividualInfectionInflammationInflammatoryInflammatory ResponseKnowledgeLAMP-1Lamina PropriaLeaky GutLife Cycle StagesLigandsLinkLymphoidLymphoid TissueMacaca mulattaMediatingMediator of activation proteinMemoryMicrobeModelingMolecularMolecular ProfilingMucositisMucous MembraneOutcomePathogenesisPathogenicityPathway interactionsPersonsPhenotypePlasmaPlayPopulationProcessProductionPropertyReportingResolutionRoleSIVSignal PathwaySignal TransductionSiteSourceT-Cell ActivationT-Cell DepletionT-LymphocyteUp-RegulationViralVirus DiseasesWorkacute infectionantiretroviral therapycell typecohortcommensal bacteriacomorbiditycytokinecytotoxicdysbiosisextracellulargut microbiomeimmune activationin vivoinhibitor/antagonistinsightmemory CD4 T lymphocytemicrobialmicrobiomemortalitymutantnovel markernovel therapeutic interventionperforinperipheral bloodresponsesurvival predictiontranscription factortranscriptometranscriptomics
项目摘要
ABSTRACT
HIV-1-associated inflammation and chronic immune activation persist despite suppressive antiretroviral
therapy and are strongly linked to the development of comorbidities and increased mortality. The
gastrointestinal (GI) tract is likely a major source of chronic inflammation, as early HIV-1 replication and CD4 T
cell depletion in the gut results in mucosal inflammation and barrier dysfunction, leading to the translocation of
enteric microbes/microbial products into the lamina propria and the systemic circulation. To gain insights into
the molecular processes that drive gut-focused chronic immune activation, we profiled the transcriptome of gut
CD4+CD8α- T cells exposed to gram-negative enteric bacteria and then infected with HIV-1 ex vivo. Multiple
granzyme genes were upregulated following microbe exposure that was further enhanced with HIV-1 infection,
suggesting the synergistic induction of CD4 cytotoxic T lymphocyte (CTL) activity. In pilot ex vivo studies, the
human gut CD4 CTL phenotype was associated with granzyme (GZ) B expression, TCR signaling, Th1/17
polyfunctionality, reactivity to commensal bacteria and subsets expressing GZA, perforin and/or CD107a. The
CD4 CTL phenotype was expressed in CD4 T cells from the gut to a much greater extent than from peripheral
blood and lymphoid tissue. Importantly, HIV-1 replicated to a greater extent in gut CD4 CTLs ex vivo. Here, we
hypothesize that gut CD4 CTLs are uniquely primed to respond to enteric microbes, are highly
susceptible to HIV-1 mediated killing, and play critical roles in mucosal HIV-1 pathogenesis via
cytolytic and pro-inflammatory mechanisms. To gain insights on the role of gut CD4 CTLs in HIV-1
pathogenesis, we propose 3 aims. In Aim 1, we will determine if microbiome species and ligands induce gut
CD4 CTLs in an MHC-II-dependent manner, obtain insights into gut CD4 CTL origin and function by single-cell
transcriptomics, and investigate the stability and fate of these cells ex vivo. In Aim 2, we will determine how
HIV-1 infection further augments GZB production in gut CD4 T cells and using our ex vivo lamina propria
aggregate culture (LPAC) model, determine if gut CD4 CTLs exacerbate direct and bystander HIV-1-mediated
CD4 T cell death via cytolytic mechanisms. In Aim 3, we will evaluate the triggers for GZ secretion and dissect
the non-cytolytic, pro-inflammatory properties of GZs secreted by microbe-exposed gut CD4 T cells ex vivo.
Importantly, we will explore the in vivo relationship between CD4 CTL frequencies and markers of mucosal and
systemic inflammation in archived plasma and gut biopsies from well-characterized cohorts of both untreated
and treated persons with chronic HIV-1 infection. Altogether, these studies should provide critical
information on this striking gut immune cell subpopulation and its contribution to mucosal
inflammation and disease.
抽象的
HIV-1相关的炎症和慢性免疫激活持续存在抑制性抗逆转录病毒
治疗,与合并症的发展和死亡率增加密切相关。这
胃肠道(GI)可能是慢性感染的主要来源,因为早期HIV-1复制和CD4 T
肠道中的细胞部署会导致粘膜注射和屏障功能障碍,导致易位
肠道微生物/微生物产物中的固有层和全身循环。洞悉
我们驱动肠道慢性免疫激活的分子过程,我们介绍了肠道的转录组
CD4+CD8α-T细胞暴露于革兰氏阴性肠细菌,然后被HIV-1外体感染。多种的
在微生物暴露后,将颗粒酶基因上调,并通过HIV-1感染进一步增强
表明CD4细胞毒性T淋巴细胞(CTL)活性的协同诱导。在试验后的研究中,
人肠道CD4 CTL表型与颗粒(Gz)B表达,TCR信号,TH1/17有关
多功能性,对表达GZA,Perforin和/或CD107A的共生细菌的反应性。这
CD4 CTL表型在CD4 T细胞中从肠道中表达的程度要大得多。
血液和淋巴组织。重要的是,HIV-1在肠道CD4 CTL中更大程度地复制。在这里,我们
假设肠道CD4 CTL是独特的,以响应促进微生物,高度
容易受到HIV-1介导的杀戮,并通过
细胞溶解和促炎机制。为了了解肠道CD4 CTL在HIV-1中的作用
发病机理,我们提出3个目标。在AIM 1中,我们将确定微生物组和配体是否诱导肠道
以MHC-II依赖性方式CD4 CTL,获得肠道CD4 CTL起源和功能的见解
转录组学,并研究这些细胞的稳定性和命运。在AIM 2中,我们将确定如何
HIV-1感染进一步增强了肠道CD4 T细胞中的GZB产生,并使用我们的离体层
骨料培养(LPAC)模型,确定肠道CD4 CTL是否直接和旁观者HIV-1介导
CD4 T细胞死亡通过细胞溶解机制。在AIM 3中,我们将评估GZ分泌的触发器
由微生物暴露的肠道CD4 T细胞分泌的GZ的非溶解,促炎特性。
重要的是,我们将探讨CD4 CTL频率与粘膜标记和标记之间的体内关系
来自未经处理
并治疗患有慢性HIV-1感染的人。总之,这些研究应提供关键
有关这种引人注目的肠道免疫细胞亚群及其对粘膜的贡献的信息
炎症和疾病。
项目成果
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