Желудочно-кишечный тракт является основным местом передачи и ранней репликации ВИЧ, а изменения в слизистой оболочке способствуют прогрессированию заболевания.
Постоянное воспаление слизистой оболочки во время ВИЧ-инфекции приводит к микробному дисбиозу и транслокации, и показатели микробной транслокации были неоднократно связаны с системным воспалением в клинических исследованиях. Однако временное развитие и факторы микробного дисбиоза при ВИЧ до конца не изучены.
Изменения в составе микробиома кишечника, или дисбиоз, были ассоциированы с ВИЧ в многочисленных исследованиях. Наиболее распространенные результаты включают увеличение потенциально патогенных протеобактерий, увеличение воспалительного рода Prevotella и уменьшение комменсалов, таких как Bacteroidetes и Firmicutes. Несмотря на множество качественных исследований, обобщаемость данных о микробиоме ограничена различиями в сборе образцов, когортах и неизвестным влиянием многочисленных факторов.
Многие факторы могут влиять на состав микробиома, включая возраст, географию, диету, прием антибиотиков и поведение. Недавние исследования показали, что мужчины, имеющие секс с мужчинами (МСМ), имеют характерный состав микробиома, отличный от мужчин, имеющих секс с женщинами, и некоторые из этих изменений микробиома схожи с теми, которые приписываются ВИЧ в других кросс-секционных исследованиях.
На сегодняшний день лишь немногие исследования изучали долгосрочный состав микробиома у людей до и после заражения ВИЧ, вероятно, из-за редкости таких образцов. В недавнем исследовании Chen et al. изучали образцы фекалий МСМ из Многоцентрового когортного исследования по СПИДу (MACS) и обнаружили, что у сероконвертеров ВИЧ-1 до инфицирования ВИЧ-1 микробиом претерпел явные изменения, включая снижение численности Bacteroidaceae, и эти изменения ассоциировались с повышением биомаркеров воспаления в плазме крови. После сероконверсии увеличение Prevotellaceae и Victivallaceae было связано с более быстрым развитием болезни. Это подчеркивает необходимость дальнейшего изучения микробиома до заражения ВИЧ и на ранних стадиях инфекции для лучшего понимания его роли в риске заражения и траектории развития болезни.
Изменения микробиома при ВИЧ связаны с изменениями в метаболитах хозяина и иммунных биомаркерах. Изменения в метаболитах плазмы, связанных с метаболизмом желчных кислот и аминокислотным обменом, были связаны с ВИЧ, а метаболические изменения в дальнейшем были связаны с прогрессированием заболевания во многих исследованиях. Serrano-Villar et al. показали, что ВИЧ также приводит к специфическим изменениям в метаболитах бактерий кишечника, связанных с метаболизмом аминокислот, по сравнению с другими воспалительными заболеваниями. Время этих метаболических изменений и их связь с заражением ВИЧ неизвестны.
В данном исследовании мы стремились всесторонне изучить долгосрочные изменения микробиома, метаболизма и иммунных биомаркеров у людей до и после ранней сероконверсии ВИЧ, по сравнению с контрольной группой людей с аналогичными демографическими и поведенческими характеристиками, которые не заразились ВИЧ. Мы предположили, что ранние изменения в микробиоме и связанных с ним метаболитах после ВИЧ-инфекции могут помочь выявить движущие силы и механизмы, приводящие к ВИЧ-ассоциированному дисбиозу и иммунной активации. Мы также предположили, что уже существующие различия в составе микробиома и/или выработке метаболитов у лиц, заразившихся ВИЧ, по сравнению с поведенчески сопоставимыми контрольными лицами могут способствовать риску передачи ВИЧ через слизистые оболочки.
Методы
Чтобы решить эту проблему, мы изучили микробиом кишечника, метаболом сыворотки крови и цитокины в течение длительного времени у 27 человек до и во время обострения ВИЧ-инфекции, используя образцы, собранные в нескольких текущих когортных исследованиях. Для сравнения использовались соответствующие контрольные участники (n=28) из тех же когортных исследований без ВИЧ, но с аналогичным поведенческим риском.
Выводы
Мы выявили незначительные изменения в микробиоме во время острой ВИЧ-инфекции, но обнаружили изменения в метаболитах сыворотки крови, связанных с метаболизмом вторичных желчных кислот (литохолат сульфат, гликохоленат сульфат) и аминокислот (3-метил-2-оксовалерат, серин, цистеин, N-ацетилпутрескин). Более значительные различия в микробиоме, включая уменьшение количества Bacteroides spp и увеличение количества Megasphaera elsdenii, наблюдались при сравнении показателей, полученных до заражения ВИЧ, с аналогичными показателями контрольной группы риска. У тех, кто заразился ВИЧ, также были повышены воспалительные цитокины (TNF-α, фактор активации В-клеток, IL-8) и биоактивные липиды (пальмитоил-сфингозин-фосфоэтаноламид и глицерофосфоинозитол) до заражения ВИЧ по сравнению с соответствующим контролем.
Интерпретация
Продольная выборка выявила уже существующие различия в микробиоме у участников с острым ВИЧ по сравнению с подобранными контрольными участниками, наблюдавшимися в течение того же периода. Эти данные подчеркивают важность углубления понимания роли микробиома в восприимчивости к ВИЧ.
