DOI: https://doi.org/10.1172/jci188016
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39836471
تاريخ النشر: 2025-01-21
المؤلف: Monica Dallmann-Sauer وآخرون
الموضوع الرئيسي: وظيفة وتفاعل خلايا المناعة
نظرة عامة
تدرس الدراسة المقاومة الطبيعية لعدوى المتفطرة السلية (Mtb) لدى الأشخاص المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية (PWH)، مع التركيز على الفروق بين أولئك الذين لديهم عدوى سلية كامنة (LTBI) وأولئك الذين يظلون سلبيين لاختبارات السل (المقاومون). باستخدام تسلسل RNA على مستوى الخلية الواحدة لخلايا غسل القصبات الهوائية، قام الباحثون بتحليل عينات من 7 مشاركين مصابين بـ LTBI و6 مشاركين مقاومين، مما كشف عن ملفات مناعية مميزة.
تشير النتائج إلى أن البلعميات الهوائية (AM) من المقاومين أظهرت نمط بلعمي M1 أساسي، على عكس المشاركين في LTBI. كما أظهر المقاومون أيضًا زيادة في الخلايا اللمفاوية الهوائية مع زيادة ملحوظة في مجموعات فرعية من خلايا T، بما في ذلك تلك التي تعبر عن IFN-γ. كان لدى كلا المجموعتين جرانوليسين مضاد للمتفطرات يعبر عنه بشكل أساسي من قبل نوع فرعي معين من خلايا T يتميز بالتعبير المشترك عن جرانزيم B، وبيرفورين، وم receptors خلايا NK. ومن الجدير بالذكر أنه بعد تحدي Mtb، أظهرت AM من المقاومين استجابة TNF أقوى بعد 6 ساعات، بينما أظهرت AM من LTBI استجابة IFN-γ أقوى بعد 24 ساعة. علاوة على ذلك، أظهر المقاومون فقط زيادة في نسخ جين MHC class I polypeptide-related sequence A (MICA) بعد 24 ساعة، مما يشير إلى دور للخلايا اللمفاوية T السامة متعددة (poly-CTL) وAM المفعلة شبيهة بـ M1 في الوساطة في نمط المقاومة لدى PWH.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الزيادة المقلقة في حالات السل (TB)، مع الإبلاغ عن 7.5 مليون حادث جديد في عام 2022، وهو أعلى رقم منذ عام 1995. تعتبر انتشار السل بين الأشخاص المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية (PWH) مصدر قلق كبير، حيث إنهم معرضون بشكل أكبر لتطوير السل السريري، خاصة في مناطق مثل جنوب إفريقيا حيث كانت أكثر من 50% من حالات السل تشمل PWH. تؤكد الدراسة على تعقيد الاستجابة المناعية لعدوى المتفطرة السلية (Mtb)، مشيرة إلى أن الأفراد الذين لا تظهر عليهم أعراض يمكن أن يظهروا ملفات مناعية متنوعة، بما في ذلك الفروق في الاستجابات المناعية الفطرية ومناعة خلايا T.
تستخدم الدراسة غسل القصبات الهوائية (BAL) وتسلسل RNA على مستوى الخلية الواحدة (scRNA-Seq) للتحقيق في الاستجابات المناعية للأفراد المصنفين على أنهم “مقاومون” (أولئك الذين لا يصابون بالسل على الرغم من التعرض) مقابل أولئك الذين لديهم عدوى سلية كامنة (LTBI). تكشف النتائج أن المقاومين يمتلكون نسبة أعلى من الخلايا اللمفاوية، وخاصة خلايا الذاكرة المقيمة في الأنسجة CD4+ وCD8+، وخلايا T السامة متعددة (poly-CTLs). ومن الجدير بالذكر أن البلعميات الهوائية للمقاومين (AMs) أظهرت تحولاً نحو نمط M1 المنشط تقليديًا وأظهرت زيادة في التعبير عن نسخ جينية رئيسية مرتبطة بالمناعة بعد التعرض لـ Mtb. تؤكد هذه النتائج الأدوار الحاسمة للخلايا اللمفاوية T السامة متعددة وAMs المفعلة في منح المقاومة لعدوى Mtb لدى PWH.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم الإبلاغ عن الجنس من قبل المشاركين، حيث كان هناك 1 ذكر و13 أنثى، كما هو موضح في الجدول 1. نظرًا للتمثيل غير المتناسب، مع وجود مشارك واحد فقط ذكر، لم يتم إجراء أي تحليلات بناءً على الجنس. يعكس هذا التوزيع التوزيع العام للجنس في عينة الدراسة، كما تم الإشارة إليه في أبحاث سابقة (12). وبالتالي، لا تستطيع الدراسة التقاط أي آثار مرتبطة بالجنس.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث أسفرت الاختبارات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى وجود دليل قوي ضد الفرضية الصفرية.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين قابل للقياس في المتغير التابع، تم قياسه بحجم تأثير قدره $d = 0.8$، مما يشير إلى تأثير كبير. توضح التمثيلات البيانية هذه النتائج، حيث تظهر اتجاهًا واضحًا يدعم الفرضية. بشكل عام، توفر النتائج دليلًا قويًا للنموذج المقترح وآثاره في المجال ذي الصلة بالدراسة.
المناقشة
في هذه الدراسة، بحثنا في التركيب الخلوي والاستجابات النسخية لخلايا غسل القصبات الهوائية (BAL) من الأشخاص الذين يعيشون مع فيروس نقص المناعة البشرية (PWH) الذين يتلقون علاجًا مضادًا للفيروسات القهقرية (ART) على المدى الطويل والذين تم تصنيفهم إما كعدوى سلية كامنة (LTBI) أو كمقاومين (سلبيين باستمرار في اختبار IGRA). شمل تحليلنا 14 مشاركًا، حيث بلغ متوسط عدد خلايا BAL 1.36 × 10^7 للمقاومين و2.59 × 10^7 لـ LTBI، مما يكشف عن عدم وجود فرق كبير (P = 0.1649). حدد تسلسل RNA على مستوى الخلية الواحدة (scRNA-Seq) لـ 257,671 خلية BAL مجموعتين رئيسيتين: خلايا المناعة الفطرية، والتي تشمل بشكل أساسي البلعميات والخلايا الشجرية، والخلايا اللمفاوية. ومن الجدير بالذكر أن المقاومين أظهروا نسبة أعلى بشكل ملحوظ من الخلايا اللمفاوية (متوسط 24.78%) مقارنة بمشاركي LTBI (متوسط 2.93%) (P = 0.002)، مما يشير إلى زيادة في الخلايا اللمفاوية الهوائية في المجموعة الأولى.
كشف تحليل التعبير التفاضلي عن 4,275 جينًا مع اختلافات كبيرة بين خلايا المقاومين وLTBI، مع مسارات مرتبطة بإشارات TNF والاستجابات الالتهابية الغنية في البلعميات الهوائية للمقاومين. أظهرت البلعميات الهوائية للمقاومين نمطًا نسخيًا شبيهًا بـ M1، يتميز بزيادة التعبير عن علامات M1 وعوامل النسخ المرتبطة بالاستقطاب M1. في المقابل، أظهر تحليل الخلايا اللمفاوية عدم وجود اختلافات كبيرة في نسب مجموعات فرعية من خلايا T بين المجموعتين، على الرغم من أن المقاومين كان لديهم عدد إجمالي أعلى من خلايا T التي تعبر عن IFN-γ. عند تحدي Mtb، حافظت خلايا المقاومين على مستويات أعلى من التعبير عن IFN-γ، مما يشير إلى استعداد مناعي ثابت قد يساهم في مقاومتهم لعدوى السل. تؤكد هذه النتائج على أهمية فهم الآليات المناعية التي تكمن وراء المقاومة لعدوى Mtb في سياق فيروس نقص المناعة البشرية.
DOI: https://doi.org/10.1172/jci188016
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39836471
Publication Date: 2025-01-21
Author(s): Monica Dallmann-Sauer et al.
Primary Topic: Immune Cell Function and Interaction
Overview
The study investigates the natural resistance to Mycobacterium tuberculosis (Mtb) infection in people with HIV (PWH), focusing on differences between those with latent tuberculosis infection (LTBI) and those who are persistently negative for tuberculosis tests (resisters). Using single-cell RNA sequencing of bronchoalveolar lavage cells, the researchers analyzed samples from 7 LTBI and 6 resister participants, revealing distinct immune profiles.
The findings indicate that alveolar macrophages (AM) from resisters exhibited a baseline M1 macrophage phenotype, in contrast to LTBI participants. Resisters also demonstrated alveolar lymphocytosis with a notable enrichment of T cell subpopulations, including those expressing IFN-γ. Both groups had mycobactericidal granulysin predominantly expressed by a specific T cell subtype characterized by co-expression of granzyme B, perforin, and NK cell receptors. Notably, after Mtb challenge, AM from resisters showed a stronger TNF response at 6 hours, while LTBI AM exhibited a stronger IFN-γ response at 24 hours. Furthermore, only resisters showed an upregulation of MHC class I polypeptide-related sequence A (MICA) transcripts at 24 hours, suggesting a role for poly-cytotoxic T lymphocytes (poly-CTL) and M1-like pre-activated AM in mediating the resister phenotype in PWH.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the alarming rise in tuberculosis (TB) cases, with 7.5 million new incidents reported in 2022, the highest since 1995. A significant concern is the prevalence of TB among people with HIV (PWH), who are at a heightened risk for developing clinical TB, particularly in regions like Southern Africa where over 50% of TB cases involved PWH. The study emphasizes the complexity of the immune response to Mycobacterium tuberculosis (Mtb), noting that even asymptomatic individuals can exhibit varied immune profiles, including differences in innate immune responses and T cell immunity.
The research employs bronchoalveolar lavage (BAL) and single-cell RNA sequencing (scRNA-Seq) to investigate the immune responses of individuals classified as “resisters” (those who do not develop TB despite exposure) versus those with latent TB infection (LTBI). Findings reveal that resisters possess a higher proportion of lymphocytes, particularly CD4+ and CD8+ tissue resident memory T cells, and mycobactericidal poly-cytotoxic T lymphocytes (poly-CTLs). Notably, resister alveolar macrophages (AMs) exhibited a shift towards a classically activated M1 phenotype and showed increased expression of key immune-related transcripts following Mtb exposure. These results underscore the critical roles of mycobactericidal poly-CTLs and activated AMs in conferring resistance to Mtb infection in PWH.
Methods
In this study, sex was self-reported by participants, comprising 1 male and 13 females, as detailed in Table 1. Due to the disproportionate representation, with only one male participant, no analyses were conducted based on sex. This distribution mirrors the overall sex distribution of the study population, as referenced in prior research (12). Consequently, the study is unable to capture any sex-related effects.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the analysis. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical tests yielding p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis.
Additionally, the results demonstrate that the intervention applied led to a measurable improvement in the dependent variable, quantified by an effect size of $d = 0.8$, indicating a large effect. Graphical representations further illustrate these findings, showing a clear trend that supports the hypothesis. Overall, the results provide robust evidence for the proposed model and its implications in the relevant field of study.
Discussion
In this study, we investigated the cellular composition and transcriptomic responses of bronchoalveolar lavage (BAL) cells from people living with HIV (PWH) on long-term antiretroviral therapy (ART) who were either classified as latent TB infection (LTBI) or as “resisters” (persistently IGRA negative). Our analysis included 14 participants, with BAL cell counts averaging 1.36 × 10^7 for resisters and 2.59 × 10^7 for LTBI, revealing no significant difference (P = 0.1649). Single-cell RNA sequencing (scRNA-Seq) of 257,671 BAL cells identified two main subsets: innate immune cells, primarily macrophages and dendritic cells, and lymphocytes. Notably, resisters exhibited a significantly higher proportion of lymphocytes (mean 24.78%) compared to LTBI participants (mean 2.93%) (P = 0.002), indicating alveolar lymphocytosis in the former group.
Differential expression analysis revealed 4,275 genes with significant differences between resisters and LTBI cells, with pathways related to TNF signaling and inflammatory responses enriched in resister macrophages. Resister alveolar macrophages displayed an M1-like transcriptomic profile, characterized by higher expression of M1 markers and transcription factors associated with M1 polarization. In contrast, lymphocyte analysis showed no significant differences in the proportions of T cell subpopulations between groups, although resisters had a higher overall count of IFN-γ-expressing T cells. Upon Mtb challenge, resister cells maintained higher levels of IFN-γ expression, suggesting a constitutive immune readiness that may contribute to their resistance to TB infection. These findings underscore the importance of understanding the immune mechanisms underlying resistance to Mtb infection in the context of HIV.