Influence of chemokine polymorphisms on the disease progression of HIV-1 infected patients receiving HAART therapy

BACKGROUND: More than 25 years have passed since the emergence of the HIV-1 epidemic. During this time our knowledge about the pathogenesis of HIV-1 infection has increased substantially achieving many accomplishments in its prevention and medical treatment. A critical step has been the introduction of HAART (Highly Active Antiretroviral Therapy) which has significantly prolonged the survival of infected patients. However HAART does not cure the infection and new targets for therapy are being pursued. The chemokine network is a promising field of research. It consists of receptors and molecules produced by tissue cells at sites of inflammation and leucocytes. Its role is to mediate the creation of immune responses. However HIV-1 exploits the chemokine network and uses its receptors for cell adhesion and infection. The receptors CXCR4 and CCR5 are used by HIV-1 to enter lymphocytes and macrophages. The mutation CCR5Δ32 leads to a truncated form of CCR5 which does not appear on the cell surface conferring infection immunity to homozygous individuals and resistance to infection progression in heterozygous patients. This has resulted in the creation of CCR5 antagonists for use in HIV-1 medical treatment. Other mutations in chemokine receptors or their ligands have also been shown to affect the progression of HIV-1 infection. OBJECTIVE: In this study we examined the effects of nine chemokine polymorphisms on immunologic and virologic response to HAART in a group of 149 patients followed in “A. Syngros” Hospital (Athens). The polymorphisms were CCR5Δ32, CXCL12-3A, CCR2-64I, CCR5-59029G/A, CXCR6-3E/K, In1.1T/C, H7 haplotype, CX3CR1-V249I and CX3CR1-T280M. STUDY DESIGN: We genotyped our patients using PCR and agarose and acrylamid gel electrophoresis. We performed Kaplan-Meier analysis using the following end-point criteria: 1) time from HAART initiation to undetectable viral load (VL<50 copies/ml),(2) maximum duration of viral suppression, (3) time from HAART administration until CD4 elevation ?200 cells/mm3 for patients with baseline CD4 below 200 cells/mm3 and ?500 cells/mm3 for patients with baseline CD4 between 200 and 499 cells/mm3, respectively, and (4) time from HAART initiation until CD4 reduction below baseline values. RESULTS: Our results revealed that patients with baseline CD4 between 200- 499 cells/mm3 and heterozygous or homozygous for the CCR2-64I allele achieved undetectable VL counts at 3.5±0.5 months as compared to 10.2±1.4 months in the group homozygous for the wild type receptor CCR2 (p =0.018, n=69). Additionally patients with CCR2-64I retained undetectable VL for 28±2 months in contrast to 20±2 months in the homozygous wild type group (p =0.048, n=69). Patients with baseline CD4 between 200-499 cells/mm3 carrying CXCL12-3A restored the CD4 population faster than the homozygous wild type group (mean: 9±2 and 14±2 months, respectively, p =0.023, n=69) and demonstrated a trend for faster VL suppression than the wild type group (7.4±1.6 months and 10.5±1.7 months respectively, p=0.103, n=69). Patients with the CXCR6-3K in homozygous or eterozygous state exhibited a shorter duration of viral suppression (<50cps/ml) in comparison to homozygous CXCR6-3E patients (mean 19±6 and 48±3 months respectively, p=0.036, n=137). On the other hand the CX3CR1-249I and CX3CR1-280M alleles in homozygous states were correlated with a favourable response to HAART by faster restoration of CD4 counts to higher levels compared to the homozygous CX3CR1-249V and CX3CR1- viii 280T states respectively (mean: 3±1 months in CX3CR1-249I/I patients, 16±2 months in CX3CR1-249V/V patients, p =0.001, n =115 and mean 3±2 months in CX3CR1- 280M/M patients and 19±3 months in CX3CR1-280T/T patients, p =0.024, n =115). CONCLUSION: The polymorphisms CCR2-64I, CXCL12-3A, CXCR6-3E/K, CX3CR1-V249I and CX3CR1-T280M affect the immunological and virological response to the initiation of HAART in HIV-1 infected patients. The results from this study suggest that the above chemokines and receptors are important in the pathogenesis of HIV-1 infection and may provide new targets for therapy in the future after better understanding of their interactions.ΥΠΑΡΧΟΝΤΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ: Περισσότερα από 20 χρόνια έχουν περάσει από την εμφάνιση της επιδημίας του HIV-1. Στο διάστημα αυτό οι γνώσεις για την παθογένεια της λοίμωξης έχουν αυξηθεί θεαματικά και έχουν σημειωθεί σημαντικά βήματα στην πρόληψη και θεραπευτική της αντιμετώπιση. Ορόσημο αποτελεί η εισαγωγή της HAART (Highly Active Antiretroviral Therapy), που έχει παρατείνει σημαντικά την επιβίωση των ασθενών. Ωστόσο η HAART δεν επιφέρει την ίαση και συνεπώς η αναζήτηση εναλλακτικών θεραπειών συνεχίζεται. Το σύστημα των χημειοκινών αποτελεί ένα ελπιδοφόρο πεδίο έρευνας. Αποτελείται από ανοσοδραστικά μόρια και υποδοχείς που εκφράζονται από λευκά αιμοσφαίρια και ιστούς, ιδιαίτερα σε καταστάσεις φλεγμονής. Παίζουν σημαντικό ρόλο στη συγκρότηση ανοσολογικών απαντήσεων για την άμυνα του οργανισμού. Ωστόσο ο ιός του HIV-1 εκμεταλλεύεται το σύστημα των χημειοκινών και ιδιαίτερα τους υποδοχείς του, προκειμένου να προσκολληθεί στα λευκά αιμοσφαίρια και να τα μολύνει. Χαρακτηριστικά ο HIV-1 χρησιμοποιεί τους υποδοχείς CXCR4 και CCR5 για να μολύνει λεμφοκύτταρα και μακροφάγα. Η μετάλλαξη CCR5Δ32 οδηγεί στην παραγωγή ενός τεμαχισμένου υποδοχέα CCR5 που δεν εκφράζεται στην κυτταρική μεμβράνη. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ανοσία στη μόλυνση σε ομόζυγα CCR5Δ32 άτομα και την ανθεκτικότητα στην εξέλιξη της λοίμωξης στους ετερόζυγους CCR5Δ32 ασθενείς. Η ανακάλυψη αυτή οδήγησε στη δημιουργία συνθετικών ανταγωνιστών του CCR5 που χρησιμοποιούνται στη φαρμακευτική θεραπεία της λοίμωξης από HIV-1. Εκτός όμως από το CCR5, έχει βρεθεί πως η εξέλιξη της λοίμωξης επηρεάζεται και από άλλους πολυμορφισμούς του συστήματος χημειοκινών. ΣΤΟΧΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ: Διερευνήθηκαν οι επιδράσεις εννέα πολυμορφισμών του συστήματος χημειοκινών στην ανοσολογική και ιολογική ανταπόκριση μετά την έναρξη θεραπείας με HAART σε 149 ασθενείς που παρακολουθήθηκαν στο νοσοκομείο “Α. Συγγρός” (Αθήνα). Οι πολυμορφισμοί ήταν οι ακόλουθοι: CCR5Δ32, CXCL12-3A, CCR2-64I, CCR5-59029G/A, CXCR6-3E/K, In1.1T/C, απλότυπος H7, CX3CR1-V249I και CX3CR1-T280M. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ: Πραγματοποιήθηκε γονοτυπική ανάλυση στους ασθενείς χρησιμοποιώντας PCR και ηλεκτροφόρηση σε γέλη αγαρόζης και ακρυλαμιδίου. Ακολούθησε στατιστική ανάλυση κατά Kaplan-Meier χρησιμοποιώντας τα ακόλουθα τελικά σημεία: 1) Χρόνος από την έναρξη της HAART μέχρι τη μείωση του ιικού φορτίου (VL) κάτω από τα ανιχνεύσιμα επίπεδα (<50cps/ml), 2) διάρκεια καταστολής του VL κάτω από ανιχνεύσιμα επίπεδα, 3) χρόνος από την έναρξη της HAART μέχρι την άνοδο των CD4?200cells/mm3 και ?500cells/mm3 για ασθενείς που είχαν αρχική τιμή CD4<200cells/mm3 και <500cells/mm3 αντίστοιχα, 4) χρόνος από την έναρξη της HAART μέχρι την πτώση των CD4 κάτω από την αρχική τιμή. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Από τη μελέτη αυτή προέκυψε ότι σε ασθενείς με αρχική τιμή CD4 μεταξύ 200-499cells/mm3 και ετερόζυγους ή ομόζυγους για το αλληλόμορφο CCR2-64I υπήρξε ταχύτερη πτώση του VL (3.5±0.5μήνες) κάτω από τα ανιχνεύσιμα επίπεδα συγκριτικά με τους ομόζυγους για το φυσικό αλληλόμορφο του CCR2 υποδοχέα (10.2±1.4 μήνες)(p=0.018, n=69). Επιπλέον ασθενείς με το αλληλόμορφο CCR2-64I διατηρούσαν VL κάτω από 50cps/ml για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα συγκριτικά με ασθενείς ομόζυγους για το φυσικό αλληλόμορφο του CCR2 (28±2 και 20±2 μήνες αντίστοιχα, p=0.048, n=69). Σε ασθενείς με αρχική vi τιμή CD4 μεταξύ 200-499cells/mm3 και ετερόζυγους ή ομόζυγους για το αλληλόμορφο CXCL12-3A, τα CD4 αυξήθηκαν ταχύτερα πάνω από 500cells/mm3 (9±2 μήνες) συγκριτικά με ασθενείς ομόζυγους για το φυσικό αλληλόμορφο του CXCL12 (14±2 μήνες) (p=0.023, n=69). Οι φορείς του CXCL12-3A αλληλομόρφου εμφάνισαν και μια τάση για ταχύτερη πτώση του VL μετά την έναρξη της HAART συγκριτικά με τους ομόζυγους φορείς του φυσικού αλληλομόρφου (7.4±1.6 και 10.5±1.7 μήνες αντίστοιχα, p=0.103, n=69). Σε ασθενείς με το αλληλόμορφο CXCR6-3K σε ομόζυγη ή ετερόζυγη κατάσταση παρατηρήθηκε μικρότερη διάρκεια καταστολής του VL<50cps/ml συγκριτικά με τους ομόζυγους CXCR6-3E (19±6 και 48±3 μήνες αντίστοιχα, p=0.036, n=137). Απεναντίας η παρουσία του CX3CR1-249I και του του CX3CR1-280M σε ομόζυγη κατάσταση συσχετίστηκε με ταχύτερη άνοδο των CD4 σε υψηλότερα επίπεδα συγκριτικά με τον ομόζυγο CX3CR1-249V και CX3CR1-280T γονότυπο αντίστοιχα (3±1 μήνες σε ομόζυγους CX3CR1-249I/I, 16±2 μήνες σε ομόζυγους CX3CR1-249V/V ασθενείς, p=0.001, n=115), (3±2 μήνες σε ομόζυγους CX3CR1-280M/M, 19±3 μήνες σε ομόζυγους CX3CR1-280T/T ασθενείς, p=0.024, n=115). ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ: Οι πολυμορφισμοί CCR2-64I, CXCL12-3A, CXCR6-3E/K, CX3CR1-V249I και CX3CR1-T280M επηρεάζουν την έκβαση της HAART με βάση τους ιολογικούς και ανοσολογικούς δείκτες παρακολούθησης σε ασθενείς με λοίμωξη από HIV-1. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης υποδεικνύουν ότι οι παραπάνω χημειοκίνες παίζουν σημαντικό ρόλο στην παθογένεια της λοίμωξης από HIV-1 και μπορούν να προσφέρουν μελλοντικούς θεραπευτικούς στόχους μετά από καλύτερη κατανόηση των αλληλεπιδράσεών τους

CCR2-64I and CXCL12 3\u27A alleles confer a favorable prognosis to AIDS patients undergoing HAART therapy

BACKGROUND: The chemokine receptor polymorphisms CCR5Delta32, CXCL12 3\u27A, CCR2-64I and CCR5-59029 G/A have been demonstrated to affect HIV-1 infection and progression. OBJECTIVE: We studied the impact of the above polymorphisms on the effectiveness of a 30-month treatment with highly active antiretroviral therapy (HAART) in 149 HIV-1 patients. STUDY DESIGN: We stratified the patients according to CD4 CDC criteria and applied Kaplan-Meier analysis using the following end-point criteria: (a) the time from HAART initiation to undetectable viral load (VL) counts (VL\u3c50 copies/ml), (b) the duration of undetectable VL status and (c) the time required for CD4+ T-cell counts to pass over the 500 cells/ml threshold. RESULTS: Our results in the second group (CD4 201-500) revealed that patients with the CCR2-64I allele achieved undetectable VL counts at 3.5+/-0.48 months as compared to 10.26+/-1.42 months in the control group (p=0.018). The VL remained undetectable for 28+/-2 months, in contrast to 20+/-2 months in the control group (p=0.048). Patients carrying CXCL12 3\u27A restored the CD4 population faster than the control group (9+/-2 and 14+/-2 months, respectively, p=0.023). The CCR5Delta32 and CCR5-59029 G/A alleles did not appear to affect the parameters studied. CONCLUSIONS: Our results suggest that patients carrying either CCR2-64I or CXCL12 3\u27A have a more favorable prognosis during HAART treatment