Persistent HIV expression induced type I IFN responses and inflammaging

点击翻译按钮获取中文摘要

ABSTRACT  Despite  effective  anti-­retroviral  therapy  (cART),  HIV-­infected  individuals  remain  at  an  unusually  high  risk  of  morbidity  and  mortality  from  HIV-­associated  non-­AIDS  (HANA)  clinical  conditions,  such  as  cardiovascular  disease, neurocognitive decline, and osteoporosis. The excess risk for these age-­related diseases is attributed  to the residual immune activation that persists despite cART. Older cART-­suppressed HIV-­infected individuals  have  an  even  greater  risk  for  these  inflammation-­driven  diseases  compared  to  younger  counterparts;;  this  suggests  a  synergistic  adverse  effect  of  HIV  and  advanced  age.  In  our  preliminary  studies,  we  observed  that  cART-­suppressed  HIV+  individuals,  especially  those  of  older  age  (≥50),  exhibited  higher  monocyte/macrophage  activation  and  had  greater  cell-­associated  RNA  levels  (ca-­RNA)  despite  no  significant  difference  in  reservoir  size  (HIV  DNA),  suggesting  a  link  between  HIV  gene  expression  and  monocyte  activation. Importantly, we found that de novo HIV unspliced viral RNA expression alone, even in the absence  of  virus  particle  production,  can  induce  production  of  type  I  IFN  responses  and  pro-­inflammatory  cytokines  in  macrophages.  In  addition,  we  observed  that  HIV  and  aging  appear  to  synergistically  advance  CD8+  T  cell  exhaustion,  as  defined  by  increased  expression  of  inhibitory  receptors  (IRs).  Also,  co-­culture  of  HIV-­infected  macrophages  and  CD8+  T  cells  revealed  that  increased  IR  expression  is  mediated,  at  least  in  part,  by  type  I  IFNs.  Collectively,  these  preliminary  findings  support  our  central  hypothesis  that  the  increased  HIV  unspliced  RNA expression in aged individuals drives type I IFN responses from infected monocytes/macrophages, which  in  turn  promotes  CD8+  T  cell  exhaustion,  causing  a  loss  of  virological  control,  and  hence,  perpetuating  this  HANA-­inducing  inflammatory  cycle.  In  this  study,  we  propose  innovative  approaches  and  sampling  from  a  prospective cohort of HIV-­infected individuals stratified by age and matched by duration of cART compared to  age-­matched  uninfected  individuals  to  test  our  hypothesis.  In  Aim  1  we  will  determine  if  expression  of  unspliced HIV RNA in macrophages and ageing synergistically enhance type I IFN responses. In Aim 2 we will  determine  how  age,  HIV,  and  monocyte/macrophage-­derived  inflammatory  responses  drive  CD8+  T  cell  exhaustion.  In  Aim  3  we  will  evaluate  how  age  and  CD8+  T  cell  exhaustion  contribute  to  the  persistence  and  expression  of  the  viral  reservoir.  We  predict  that  these  studies  will  lead  to  the  identification  of  the  biological  mechanisms  that  drive  HANA  diseases  despite  effective  cART.  Such  insight  will  be  critically  important  for  development  of  effective  strategies  to  decrease  or  reverse  the  persistent  immune  activation  driving  disease  pathogenesis in the growing population of older (≥50 years old) individuals living with HIV.