HIV and the immune system during highly active antiretroviral therapy

Het humaan immuundeficiëntie virus (HIV) is de veroorzaker van het verworven immuundeficiëntie syndroom (Acquired Immunodeficiency Syndrome, AIDS). Een infectie met HIV leidt tot een afname van het aantal CD4 + T cellen. Deze cellen spelen een centrale rol bij de afweer van het lichaam tegen ziekmakende micro-organismen, zoals gisten, schimmels, bacteriën en virussen. De CD4 + T cellen worden wel de helper cellen van het afweer systeem genoemd. Afname van het aantal helper cellen door een HIV infectie maakt het afweersysteem minder effectief en uiteindelijk ontwikkelt zich bij de meeste HIV geïnfecteerde patiënten AIDS. De schadelijke werking die HIV uitoefent op het afweersysteem kan afgeremd worden door behandeling met een combinatie van HIV remmers. Deze geneesmiddelen worden ook wel antiretrovirale geneesmiddelen genoemd. HIV is immers een zogenaamd retrovirus. In de kliniek worden op het ogenblik twee typen antiretrovirale middelen gebruikt, die elk een specifiek enzym van HIV remmen: protease remmers en reverse transcriptase remmers. In dit proefschrift worden onderzoeken beschreven naar het effect van deze combinaties (cocktails) van antiretrovirale geneesmiddelen op de replicatie (vermenigvuldiging) van HIV en het naar het herstel van het afweersysteem tijdens zon combinatie therapie. De hoofdstukken Als inleiding op dit proefschrift wordt in hoofdstuk 1 een overzicht gegeven van de huidige kennis over de pathogenese van HIV infectie en de effecten van antiretrovirale therapie. Hoofdstuk 2 beschrijft de CHEESE studie. CHEESE staat voor Comparative trial in HIV infected patients Evaluating Efficacy and Safety of saquinavir Enhanced oral formulation and indinavir given as part of a?triple therapy. In deze studie werd de antiretrovirale effectiviteit en de bijwerkingen van twee combinatie therapieën met elkaar vergeleken, te weten een combinatie van saquinavir soft-gelatin-capsules (SGC) + zidovudine (AZT) + lamivudine (3TC) versus een combinatie van indinavir + AZT + 3TC (de standaard therapie toen de studie werd gestart). Het was de eerste studie waarin twee protease remmers (saquinavir en indinavir) met elkaar vergeleken werden, toegediend in combinatie met dezelfde reverse transcriptase remmers. Het was een gerandomiseerde, open label studie (dus iedereen wist welke medicatie er na loting aan de patiënten toegediend werd), uitgevoerd in 8 ziekenhuizen in Nederland. In totaal namen er 70 HIV geïnfecteerde (volwassen) patiënten deel aan de studie, 35 in elke arm. De patiënten waren voor het begin van deze studie nooit behandeld met HIV remmers. De antiretrovirale effectiviteit van beide therapie armen was niet verschillend na 24 weken en na 48 weken therapie. In beide behandelarmen van de studie was een snelle afname van het aantal virus deeltjes in het plasma waarneembaar. Na 24 weken therapie was het percentage patiënten met minder dan 50 kopieën HIV RNA (het genetisch materiaal van HIV) per milliliter plasma 74.3% in de saquinavir groep en 71.4% in de indinavir groep. Dit verschil is niet significant. De toename van het aantal CD4 + T cellen in de eerste 24 weken was hoger in de saquinavir-SGC groep dan in de indinavir groep (162±20 VS. 89±21 cellen per mm3). Echter, na 32 weken therapie was geen verschil in het CD4 getal meer aantoonbaar was tussen beide therapie armen. De soft-gel-capsules van saquinavir zijn ontwikkeld omdat de oorspronkelijke toedieningsvorm van saquinavir, de hard-gel-capsules, een lage biologische beschikbaarheid heeft van slechts 4% (het wordt niet goed opgenomen in het lichaam). In hoofdstuk 3 is onderzocht of gebruik van de saquinavir soft-gel-capsules leidt tot hogere saquinavir spiegels in plasma bij patiënten dan bij gebruik van de hard-gel-capsules. Een hogere biologische beschikbaarheid van de soft-gel-capsules ten opzichte van de hard gel capsules kon niet aangetoond worden. Tevens kon geen relatie aangetoond worden tussen de saquinavir spiegels in het plasma van de patiënten en de antiretrovirale repons gedurende 48 weken therapie. 205 hoofdstuk 11 9/21/00 1:12 PM Pagina 205?In hoofdstuk 4 en hoofdstuk 5 is de relatie onderzocht tussen de leeftijd van HIV geïnfecteerde patiënten en de regeneratie (de heraanmaak) van nieuwe T cellen gedurende antiretrovirale combinatie therapie. Nieuwe T cellen worden aangemaakt in de thymus (zwezerik). Dit is een orgaan dat vlak bij het hart ligt. Nieuwe T cellen worden ook wel naïeve T cellen genoemd omdat ze nooit in aanraking zijn geweest met lichaamsvreemd materiaal (antigeen). Een infectie met HIV leidt tot een afname van het aantal naïeve T cellen waardoor de afweer tegen nieuwe infecties gecompromitteerd kan worden. Onze hypothese was dat de snelheid waarmee het aantal naïeve T cellen toeneemt tijdens antiretrovirale combinatie therapie afneemt met de leeftijd, omdat de thymus kleiner wordt als iemand ouder wordt. De snelheid van naïeve T-cel aanmaak bleek inderdaad omgekeerd evenredig te zijn met de leeftijd van de patiënten. Dit geldt zowel voor kinderen in de leeftijdscategorie van 0-16 jaar (hoofdstuk 4) als voor volwassenen van 25 tot 56 jaar (hoofdstuk 5). In hoofdstuk 6 is onderzocht of de productie van naïeve T cellen door de thymus is verminderd in HIV geïnfecteerde patiënten. Door sommige onderzoekers is gesteld dat De T-cel productie van de thymus bepaald kan worden door het aantal T cellen te meten die recent de thymus verlaten hebben. Deze nieuwe T cellen kan men herkennen aan de aanwezigheid van een T-cel receptor excisie cirkel (TREC). Deze TRECs zijn cirkelvormige stukjes DNA die ontstaan bij het T-cel rijpingsproces in de thymus, tijdens de vorming van de antigeen receptor van de T cel. Een infectie met HIV leidt tot een afname van het aantal T cellen dat TRECs bevat. Gebruik makend van een wiskundig model hebben wij aangetoond dat de verlaging van het aantal TREC positieve T cellen tijdens HIV infectie beter verklaard kan worden door de toename van deling van de naïeve T cellen dan door een vermindering van de thymus functie. In hoofdstuk 7 en hoofdstuk 8 is de activatie en deling van T cellen onderzocht in onbehandelde HIV geïnfecteerde patiënten en in patiënten tijdens combinatie therapie. Een infectie met HIV leidt tot een toename in de activatie en deling van T cellen. Deze T-cel hyperactivatie kan verklaard worden met twee modellen. Volgens het eerste model is de hyperactivatie het gevolg van een gegeneraliseerde immuunactivatie, veroorzaakt door SAMENVATTING IN HET NEDERLANDS 206 hoofdstuk 11 9/21/00 1:12 PM Pagina 206?antigenen van HIV zelf, en van andere pathogenen (bijvoorbeeld van opportunistische pathogenen). Volgens het andere model is de toegenomen activatie en deling van T cellen tijdens HIV infectie het gevolg van een regelmechanisme van het afweersysteem, dat probeert de afname van het aantal CD4 + T cellen door HIV te compenseren (een homeostatische respons). In hoofdstuk 7 en hoofdstuk 8 is geprobeerd uit te maken welk van deze twee modellen het beste de T cel hyperactivatie verklaart. Stimulatie door antigenen lijkt de beste verklaring voor de T-cel hyperactivatie in HIV infecties. Bij een meerderheid van de patiënten leidt krachtige antiretrovirale combinatie therapie tot een zodanige onderdrukking van HIV dat geen HIV RNA kopieën in het plasma meer aantoonbaar is, althans minder dan 50 kopieeen per milliliter. Echter, nadat het virus eenmaal ondetecteerbaar is geworden in het plasma tijdens combinatie therapie, vinden bij een aanzienlijk deel van de patiënten (tot 40%) kortdurende perioden van HIV viremie plaats. Deze perioden van viremie heten hebben wij blips genoemd. Het doel van de studie in hoofdstuk 9 was om te bepalen of deze blips geassocieerd zijn met de ontwikkeling van resistentie van HIV tegen combinatie therapie. Bij een meerderheid van de patiënten met een blip was HIV resistentie aantoonbaar op genetisch niveau. Hoofdstuk 10 is de algemene discussie. 207 hoofdstuk 11 9/21/00 1:12 PM Pagina 207?SAMENVATTING IN HET NEDERLANDS 208 hoofdstuk 11 9/21/00 1:12 PM Pagina 20

The Dominant Source of CD4+ and CD8+ T-Cell Activation in HIV Infection Is Antigenic Stimulation

To distinguish between antigenic stimulation and CD4+ T-cell homeostasis as the cause of T-cell hyperactivation in HIV infection, we studied T-cell activation in 47 patients before and during highly active antiretroviral therapy (HAART). We show that expression of human leukocyte antigen (HLA)-DR, CD38, and Ki67 on T cells decreased during HAART but remained elevated over normal values until week 48 of therapy. We confirm previous reports that T-cell activation correlates positively with plasma HIV RNA levels (suggesting antigenic stimulation), and negatively with CD4 count (suggesting CD4+ T-cell homeostasis). However, these correlations may be spurious, because misleading, due to the well-established negative correlation between CD4 count and plasma HIV RNA levels. To resolve this conflict, we computed partial correlation coefficients. Correcting for CD4 counts, we show that plasma HIV RNA levels contributed to T-cell hyperactivation. Correcting for plasma HIV RNA levels, we show that CD4+ T-cell depletion contributed to T-cell activation. Correcting for both, activation of CD4+ and CD8+ T cells remained positively correlated. Because this suggests that CD4^+ and CD8^+ T-cell activation is caused by a common additional factor, we conclude that antigenic stimulation by HIV or other (opportunistic) infections is the most parsimonious explanation for T-cell activation in HIV infection. Persistence of HIV antigens may explain why T-cell activation fails to revert to levels found in healthy individuals after 48 weeks of therapy

Multi-centre evaluation of real-time multiplex PCR for detection of carbapenemase genes OXA-48, VIM, IMP, NDM and KPC

Background: Resistance to carbapenem antibiotics is emerging worldwide among Enterobacteriaceae. To prevent hospital transmission due to unnoticed carriage of carbapenemase producing micro-organisms in newly admitted patients, or follow-up of patients in an outbreak setting, a molecular screening method was developed for detection of the most prevalent carbapenemase genes; blaOXA-48, blaVIM, blaIMP, blaNDM and blaKPC.Methods: A real-time multiplex PCR assay was evaluated using a collection of 86 Gram negative isolates, including 62 carbapenemase producers. Seven different laboratories carried out this method and used the assay for detection of the carbapenemase genes on a selection of 20 isolates.Results: Both sensitivity and specificity of the multiplex PCR assay was 100%, as established by results on the strain collection and the inter-laboratory comparisons.Conclusions: In this study, we present a multiplex real-time PCR that is a robust, reliable and rapid method for the detection of the most prevalent carbapenemases blaOXA-48, blaVIM, blaIMP, blaNDM and blaKPC, and is suitable for screening of broth cultured rectal swabs and for identification of carbapenemase genes in cultures

Increased cell division but not thymic dysfunction rapidly affects the T-cell receptor excision circle content of the naive T cell population in HIV-1 infection

Recent thymic emigrants can be identified by T cell receptor excision circles (TRECs) formed during T-cell receptor rearrangement. Decreasing numbers of TRECs have been observed with aging and in human immunodeficiency virus (HIV)-1 infected individuals, suggesting for thymic impairment. Here, we show that in healthy individuals, declining thymic output will affect the TREC content only when accompanied by naive T-cell division. The rapid decline in TRECs observed during HIV-1 infection and the increase following HAART are better explained not by thymic impairment, but by changes in peripheral T-cell division rates. Our data indicate that TREC content in healthy individuals is only indirectly related to thymic output, and in HIV-1 infection is mainly affected by immune activation

National laboratory-based surveillance system for antimicrobial resistance: a successful tool to support the control of antimicrobial resistance in the Netherlands

An important cornerstone in the control of antimicrobial resistance (AMR) is a well-designed quantitative system for the surveillance of spread and temporal trends in AMR. Since 2008, the Dutch national AMR surveillance system, based on routine data from medical microbiological laboratories (MMLs), has developed into a successful tool to support the control of AMR in the Netherlands. It provides background information for policy making in public health and healthcare services, supports development of empirical antibiotic therapy guidelines and facilitates in-depth research. In addition, participation of the MMLs in the national AMR surveillance network has contributed to sharing of knowledge and quality improvement. A future improvement will be the implementation of a new semantic standard together with standardised data transfer, which will reduce errors in data handling and enable a more real-time surveillance. Furthermore, the

Molecular characteristics of carbapenemase-producing Enterobacterales in the Netherlands; results of the 2014–2018 national laboratory surveillance

Objectives: Carbapenem resistance mediated by mobile genetic elements has emerged worldwide and has become a major public health threat. To gain insight into the molecular epidemiology of carbapenem resistance in The Netherlands, Dutch medical microbiology laboratories are requested to submit suspected carbapenemase-producing Enterobacterales (CPE) to the National Institute for Public Health and the Environment as part of a national surveillance system. Methods: Meropenem MICs and species identification were confirmed by E-test and MALDI-TOF and carbapenemase production was assessed by the Carbapenem Inactivation Method. Of all submitted CPE, one species/carbapenemase gene combination per person per year was subjected to next-generation sequencing (NGS). Results: In total, 1838 unique isolates were received between 2014 and 2018, of which 892 were unique CPE isolates with NGS data available. The predominant CPE species were Klebsiella pneumoniae (n = 388, 43%), Escherichia coli (n = 264, 30%) and Enterobacter cloacae complex (n = 116, 13%). Various carbapenemase alleles of the same carbapenemase gene resulted in different susceptibilities to meropenem and this effect varied between species. Analyses of NGS data showed variation of prevalence of carbapenemase alleles over time with blaOXA-48 being predominant (38%, 336/892), followed by blaNDM-1 (16%, 145/892). For the first time in the Netherlands, blaOXA-181, blaOXA-232 and blaVIM-4 were detected. The genetic background of K. pneumoniae and E. coli isolates was highly diverse. Conclusions: The CPE population in the Netherlands is diverse, suggesting multiple introductions. The predominant carbapenemase alleles are blaOXA-48 and blaNDM-1. There was a clear association between species, carbapenemase allele and susceptibility to meropenem

T-cell division in human immunodeficiency virus (HIV)-1 infection is mainly due to immune activation: a longitudinal analysis in patients before and during highly active antiretroviral therapy (HAART)

In human immunodeficiency virus (HIV)-1 infection, highly increased T-cell turnover was proposed to cause exhaustion of lymphocyte production and consequently development of AIDS. Here, we investigated cell proliferation, as measured by expression of the Ki-67 nuclear antigen, in peripheral blood CD41 and CD81 lymphocyte subpopulations before and during highly active antiretroviral therapy (HAART). In untreated HIV-1 infection, both the percentage and number of Ki-671 CD41 and CD81 lymphocytes were significantly increased, compared with values obtained from healthy individuals. A more than 10-fold increase in the percentage of dividing naive CD41 T cells in the blood was found when the number of these cells were below 100 per mL.. HAART induced an immediate decline in Ki-67 antigen expression, despite often very low CD41 T-cell numbers, arguing against increased proliferation being a homeostatic response. After approximately 24 weeks of HAART treatment, a transient increase in the number of proliferating cells was seen, but only in the CD41 CD271 memory pool. In the CD81 T-cell compartment, the number of dividing cells was elevated 20- to 25-fold. This increase was most notable in the CD271 CD 45RO1 and CD272 CD45RO1 memory CD81 T-cell pool, corresponding with the degree of expansion of these subsets. Reduction of plasma HIV-RNA load by HAART was accompanied by a decrease in numbers and percentages of dividing cells in all CD81 T-cell subsets. Taken together, our results indicate that peripheral T-cell proliferation is a consequence of generalized immune activation

T-cell division in human immunodeficiency virus (HIV)-1 infection is mainly due to immune activation: a longitudinal analysis in patients before and during highly active antiretroviral therapy (HAART)

In human immunodeficiency virus (HIV)-1 infection, highly increased T-cell turnover was proposed to cause exhaustion of lymphocyte production and consequently development of AIDS. Here, we investigated cell proliferation, as measured by expression of the Ki-67 nuclear antigen, in peripheral blood CD41 and CD81 lymphocyte subpopulations before and during highly active antiretroviral therapy (HAART). In untreated HIV-1 infection, both the percentage and number of Ki-671 CD41 and CD81 lymphocytes were significantly increased, compared with values obtained from healthy individuals. A more than 10-fold increase in the percentage of dividing naive CD41 T cells in the blood was found when the number of these cells were below 100 per mL.. HAART induced an immediate decline in Ki-67 antigen expression, despite often very low CD41 T-cell numbers, arguing against increased proliferation being a homeostatic response. After approximately 24 weeks of HAART treatment, a transient increase in the number of proliferating cells was seen, but only in the CD41 CD271 memory pool. In the CD81 T-cell compartment, the number of dividing cells was elevated 20- to 25-fold. This increase was most notable in the CD271 CD 45RO1 and CD272 CD45RO1 memory CD81 T-cell pool, corresponding with the degree of expansion of these subsets. Reduction of plasma HIV-RNA load by HAART was accompanied by a decrease in numbers and percentages of dividing cells in all CD81 T-cell subsets. Taken together, our results indicate that peripheral T-cell proliferation is a consequence of generalized immune activation

High treatment uptake in human immunodeficiency virus/ hepatitis C virus-coinfected patients after unrestricted access to direct-acting antivirals in the Netherlands

Background The Netherlands has provided unrestricted access to direct-acting antivirals (DAAs) since November 2015. We analyzed the nationwide hepatitis C virus (HCV) treatment uptake among patients coinfected with human immunodeficiency virus (HIV) and HCV. Methods Data were obtained from the ATHENA HIV observational cohort in which >98% of HIV-infected patients ever registered since 1998 are included. Patients were included if they ever had 1 positive HCV RNA result, did not have spontaneous clearance, and were known to still be in care. Treatment uptake and outcome were assessed. When patients were treated more than once, data were included from only the most recent treatment episode. Data were updated until February 2017. In addition, each treatment center was queried in April 2017 for a data update on DAA treatment and achieved sustained virological response. Results Of 23574 HIV-infected patients ever linked to care, 1471 HCV-coinfected patients (69% men who have sex with men, 15% persons who [formerly] injected drugs, and 15% with another HIV transmission route) fulfilled the inclusion criteria. Of these, 87% (1284 of 1471) had ever initiated HCV treatment between 2000 and 2017, 76% (1124 of 1471) had their HCV infection cured; DAA treatment results were pending in 6% (92 of 1471). Among men who have sex with men, 83% (844 of 1022) had their HCV infection cured, and DAA treatment results were pending in 6% (66 of 1022). Overall, 187 patients had never initiated treatment, DAAs had failed in 14, and a pegylated interferon-alfa–based regimen had failed in 54. Conclusions Fifteen months after unrestricted DAA availability the majority of HIV/HCV-coinfected patients in the Netherlands have their HCV infection cured (76%) or are awaiting DAA treatment results (6%). This rapid treatment scale-up may contribute to future HCV elimination among these patients