Persistent HIV expression induced type I IFN responses and inflammaging

摘要 尽管有有效的抗逆转录病毒治疗（cART），HIV感染者仍然处于异常高的风险， 艾滋病病毒相关的非艾滋病（HANA）临床疾病，如心血管疾病， 疾病、神经认知衰退和骨质疏松症。这些与年龄相关的疾病的过度风险归因于 尽管有cART，残余的免疫激活仍然存在。老年cART-1抑制HIV-1感染者 与年轻人相比，这些炎症驱动的疾病的风险更大; 表明艾滋病毒和高龄的协同不利影响。 在我们的初步研究中，我们观察到， cART-抑制HIV+个体，尤其是老年人（≥50岁）， 单核细胞/巨噬细胞活化，并有更大的细胞相关RNA水平（ca-RNA），尽管没有显着 储库大小（HIV DNA）的差异，表明HIV基因表达与单核细胞 activation.重要的是，我们发现，从头HIV未剪接的病毒RNA表达单独，即使在没有 病毒颗粒的产生，可以诱导产生I型干扰素反应和促炎细胞因子， 巨噬细胞 此外，我们观察到HIV和衰老似乎协同促进CD 8 + T细胞增殖， 衰竭，定义为抑制性受体（IR）表达增加。 此外，共培养HIV-1感染者 巨噬细胞和CD 8 + T细胞显示IR表达的增加至少部分是由I型 干扰素。 总的来说，这些初步发现支持了我们的中心假设，即增加的未剪接的艾滋病毒 老年个体中的RNA表达驱动来自感染的单核细胞/巨噬细胞的I型IFN应答， 反过来又促进CD 8 + T细胞耗竭，导致病毒学控制的丧失，从而使这种情况持续下去。 HANA-1诱导炎症循环。 在这项研究中，我们提出了创新的方法和抽样，从一个 按年龄分层并按cART持续时间匹配的HIV-1感染者的前瞻性队列， 年龄匹配的未感染者来验证我们的假设。 在目标1中，我们将确定 巨噬细胞中未剪接的HIV RNA和衰老协同增强I型IFN应答。在目标2中， 确定年龄、HIV和单核细胞/巨噬细胞衍生的炎症反应如何驱动CD 8 + T细胞 疲惫不堪 在目标3中，我们将评估年龄和CD 8 + T细胞耗竭如何促进持续性， 表达的病毒库。 我们预测，这些研究将导致生物识别 尽管cART有效，但仍存在驱动HANA疾病的机制。 这样的洞察力将是至关重要的， 开发有效的策略以减少或逆转持续性免疫激活驱动疾病 发病机制在不断增长的老年（≥50岁）艾滋病毒感染者人群中。

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.