Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Actual Infectology" Том 5, №1, 2017

Back to issue

Changes in the immune status of HIV-infected individuals with chronic toxoplasmosis infestation and toxoplasmosis encephalitis

Authors: Грижак І.Г. (ORCID ID: 0000-0002-5131-0223)
ДВНЗ «Івано-Франківський національний медичний університет», м. Івано-Франківськ, Україна

Categories: Infectious diseases

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. Інвазія Toxoplasma gondii у ВІЛ-інфікованих осіб може призвести до поглибленої імунопатології, що сприяє реактивації брадизоїтів та розвитку тяжких опортуністичних захворювань. Мета дослідження: вивчити особливості імунологічного статусу ВІЛ-інфікованих пацієнтів, які інвазовані токсоплазмами, та визначити предиктори розвитку токсоплазмозу мозку. Матеріали та методи. Обстежено 61 ВІЛ-інфіковану особу (33 особи серопозитивні на токсоплазмоз і 28 — серонегативні). Застосовували імуноферментний метод для визначення титрів специфічних протитоксоплазмозних IgG та IgМ; загальних IgM, IgA, IgG, а також IL-2, -4, -10, INF-γ, TNF-2α. Статистичну обробку здійснювали в статистичному пакеті програми Exсel з використанням t-критерію Стьюдента, а також z-критерію Фішера. Методом Байєса та послідовного статистичного аналізу А. Вальда визначали діагностичну цінність окремих лабораторних показників. Результати. У ВІЛ-інфікованих осіб виявлено дисбаланс цитокінів порівняно зі здоровими особами. У серонегативних на токсоплазмоз пацієнтів були підвищені рівні IL-4 (1,57 ± 0,30 пг/мл проти 0,81 ± 0,09 пг/мл, р < 0,001), IL-10 (9,81 ± 0,17 пг/мл проти 6,70 ± 0,13 пг/мл, р < 0,001), ТNF-2α (2,89 ± 0,08 пг/мл проти 1,90 ± 0,04 пг/мл, р < 0,001), INF-γ (9,30 ± 0,47 пг/мл проти 4,13 ± 0,12 пг/мл, р < 0,001), а також загальний IgG (20,63 ± 0,65 г/л проти 16,30 ± 0,94 г/л, р < 0,001). На відміну від серонегативних осіб у серопозитивних були вищими показники IL-10 (11,88 ± 0,50 пг/мл проти 9,81 ± 0,17 пг/мл, р < 0,05) та INF-γ (10,75 ± 0,44 пг/мл проти 9,30 ± 0,47 пг/мл, р < 0,05). Поєднання 2 ознак — INF-γ < 8,8 пг/мл та IL-4 < 0,77 пг/мл чи INF-γ < 8,8 пг/мл та IL-10 > 11,8 пг/мл або 3 ознак — IL-4 < 0,77 пг/мл, IL-10 > 11,8 пг/мл та IL-2 < 1,5 пг/мл є предиктором розвитку токсоплазмозного енцефаліту. Висновки. Установлено, що у ВІЛ-інфікованих осіб відмічаються підвищені рівні деяких прозапальних (TNF-α, INF-γ) та протизапальних (IL-4, -10) цитокінів, але порівняно із серонегативними в серопозитивних на токсоплазмоз осіб переважають показники INF-γ і IL-10. Проявом поглибленої імунопатології та предиктором розвитку токсоплазмозного енцефаліту є зниження рівня INF-γ, IL-4, -2 із підвищенням рівня IL-10 у контингенті серопозитивних на токсоплазмоз осіб.

Актуальность. Инвазия Toxoplasma gondii у ВИЧ-инфицированных лиц может привести к углубленной иммунопатологии, которая способствует реактивации брадизоитов и развитию тяжелых оппортунистических заболеваний. Цель исследования: изучить особенности иммунологического статуса ВИЧ-инфицированных пациентов, инвазированных токсоплазмами, и определить предикторы развития токсоплазмоза мозга. Материалы и методы. Обследован 61 ВИЧ-инфицированный человек (33 человека серопозитивные на токсоплазмоз и 28 — серонегативные). Применяли иммуноферментный метод для определения титров специфических противотоксоплазмозных IgG и IgМ; общих IgM, IgA, IgG, а также IL-2, -4, -10, INF-γ, TNF-2α. Статистическую обработку осуществляли в статистическом пакете программы Exсel с использованием t-критерия Стюдента, а также z-критерия Фишера. Методом Байеса и последовательного статистического анализа А. Вальда определяли диагностическую ценность отдельных лабораторных показателей. Результаты. У ВИЧ-инфицированных лиц выявлен дисбаланс цитокинов по сравнению со здоровыми людьми. У серонегативных на токсоплазмоз пациентов были повышены уровни IL-4 (1,57 ± 0,30 пг/мл против 0,81 ± 0,09 пг/мл, р < 0,001), IL-10 (9,81 ± 0,17 пг/мл против 6,70 ± 0,13 пг/мл, р < 0,001), ТNF-2α (2,89 ± 0,08 пг/мл против 1,90 ± 0,04 пг/мл, р < 0,001), INF-γ (9,30 ± 0,47 пг/мл против 4,13 ± 0,12 пг/мл, р < 0,001), а также общий IgG (20,63 ± 0,65 против 16,30 ± 0,94, р < 0,001). В отличие от серонегативных лиц у серопозитивных были выше показатели IL-10 (11,88 ± 0,50 пг/мл против 9,81 ± 0,17 пг/мл, р < 0,05) и INF-γ (10,75 ± 0,44 пг/мл против 9,30 ± 0,47 пг/мл, р < 0,05). Сочетание 2 признаков — INF-γ < 8,8 пг/мл и IL-4 < 0,77 пг/мл или INF-γ < 8,8 пг/мл и IL-10 > 11,8 пг/мл или 3 признаков — IL-4 < 0,77 пг/мл, IL-10 > 11,8 пг/мл и IL-2 < 1,5 пг/мл является предиктором развития токсоплазмозного энцефалита. Выводы. Установлено, что у ВИЧ-инфицированных лиц отмечаются повышенные уровни некоторых провоспалительных (TNF-α, INF-γ) и противовоспалительных (IL-4, -10) цитокинов, но по сравнению с серонегативными у серопозитивных по токсоплазмозу лиц преобладают показатели INF-γ и IL-10. Проявлением углубленной иммунопатологии и предиктором развития токсоплазмозного энцефалита является снижение уровня INF-γ, IL-4, -2 с повышением уровня IL-10 в контингенте серопозитивных на токсоплазмоз пациентов.

Background. Invasion of Toxoplasma gondii in human immunodeficiency virus (HIV) infected persons may cause more profound immunodeficiency, which may contribute to the reactivation of bradyzoites and development of severe opportunistic infections. The aim of our work was to study the features of the immune status of HIV-infected patients, who infested with Toxoplasma and to define the predictors of brain toxoplasmosis. Materials and me­thods. The study involved 61 HIV-positive people (33 individuals seropositive for toxoplasmosis and 28 — seronegative). Enzyme-linked immunosorbent assay was used for determining the titers of specific anti-Toxoplasma gondii immunoglobulin G (IgG) and IgM; total IgM, IgA, IgG, and interleukin-2 (IL-2), IL-4, IL-10, interferon-γ (INF-γ), tumor necrosis factor-2α (TNF-2α). Statistical analysis was performed in statistical software packages Excel using Student’s t-test and Fisher’s z-test, statistical analysis was conducted by Bayes and consistent A. Wald method. Results. In HIV-infected persons, we have identified an imbalance of cytokines compared with healthy individuals. The seronegative for toxoplasmosis patients had elevated levels of IL-4 (1.57 ± 0.30 pg/ml vs. 0.81 ± 0.09 pg/ml, р < 0.001), IL-10 (9.81 ± 0.17 pg/ml vs. 6.70 ± 0.13 pg/ml, р < 0.001), TNF-2α (2.89 ± 0.08 pg/ml vs. 1.90 ± 0.04 pg/ml, р < 0.001), INF-γ (9.30 ± 0.47 pg/ml vs. 4.13 ± 0.12 pg/ml, р < 0.001), and total IgG (20.63 ± 0.65 g/l vs. 16.30 ± 0.94 g/l, р < 0.001). In seropositive individuals, the rates of IL-10 were higher then in seronegative ones (11.88 ± 0.50 pg/ml vs. 9.81 ± 0.17 pg/ml, р < 0.05), as well as INF-γ (10.75 ± 0.44 pg/ml vs. 9.30 ± 0.47 pg/ml, р < 0.05). Combination of 2 features: INF-γ < 8.8 pg/ml and IL-4 < 0.77 pg/ml; or INF-γ < 8.8 pg/ml and IL-10 > 11.8 pg/ml; or 3 signs — IL-4 < 0.77 pg/ml, IL-10 > 11.8 pg/ml and IL-2 < 1.5 pg/ml — is predictive in terms of the development of toxoplasmosis encephalitis. Conclusions. It was found that HIV-positive people have elevated levels of certain pro-inflammatory (TNF-α, INF-γ) and anti-inflammatory (IL-4, IL-10) cytokines, but in people seropositive for toxoplasmosis compared to seronegative ones, the indicators of INF-γ and IL-10 dominated. A manifestation of profound immunopathology and a predictor of toxoplasmosis encephalitis is the reduction of INF-γ, IL-4, IL-2 with increased IL-10 level in seropositive persons.


Keywords

ВІЛ-інфекція; токсоплазмоз мозку; цитокіни; імунопатологія

ВИЧ-инфекция; токсоплазмоз мозга; цитокины; иммунопатология

HIV-infection; brain toxoplasmosis; cytokines; immunopathology


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Hoffmann C, Rockstroh JK, editors. HIV 2015/16. Available from: https://hivbook.com. Accessed: February 11, 2017.
2. Miedema F, Hazenberg MD, Tesselaar K, van Baarle D, de Boer RJ, Borghans JA. Immune Activation and Collateral Damage in AIDS Pathogenesis. Front Immunol. 2013;4:298. doi: https://doi.org/10.3389/fimmu.2013.00298.
3. Zaporozhan VM, Aryayev ML, compilers. VIL-infektsiya i SNID [HIV-infection and AIDS]. 2nd ed., rev. and suppl. Kiev: Zdorov’ya; 2004. 636 p. (in Ukrainian). 
4. Aaronson DS, Horvath CM. A road map for those who don’t know JAK-STAT. Science. 2002 May;296(5573):1653-5. doi:10.1126/science.1071545. PMID: 12040185. 
5. Kim SK, Fouts AE, Boothroyd JC. Toxoplasma gondii dysre–gulates IFN-gamma-inducible gene expression in human fibroblasts: insights from a genome-wide transcriptional profiling. J Immunol. 2007;178(8):5154-65. PMID: 17404298. 
6. Lang C, Algner M, Beinert N, Gross U, Luder CG. Diverse mechanisms employed by Toxoplasma gondii to inhibit IFN-gamma-induced major histocompatibility complex class II gene expression. Microbes Infect. 2006;8(8):1994-2005. PMID: 16824778. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.micinf.2006.02.031.
7. Luder CG, Walter W, Beuerle B, Maeurer MJ, Gross U. Toxoplasma gondii down-regulates MHC class II gene expression and antigen presentation by murine macrophages via interference with nuclear translocation of STAT1alpha. Eur J Immunol. 2001;31(5):1475-84. PMID: 11465104. 
8. Adams LB, Hibbs JBJr, Taintor RR, Krahenbuhl JL. Microbiostatic effect of murine-activated macrophages for Toxoplasma gondii. Role for synthesis of inorganic nitrogen oxides from L-arginine. Journal of immunology. 1990;144(7):2725-2729. 
9. Jun CD, Kim SH, Soh CT, Kang SS, Chung HT. Nitric oxide mediates the toxoplasmastatic activity of murine microglial cells in vitro. Immunol Invest. 1993;22(8):487-501. doi: http://dx.doi.org/10.3109/08820139309084178.
10. Chao CC, Anderson WR, Hu S, Gekker G, Martella A, Peterson PK. Activated microglia inhibit multiplication of Toxoplasma gondii via a nitric oxide mechanism. Clin Immunol Immunopathol. 1993;67(2):178-183. doi: http://dx.doi.org/10.1006/clin.1993.1062.
11. Koide M, Kawahara Y, Tsuda T, Yokoyama M. Cytokine-induced expression of an inducible type of nitric oxide synthase gene in cultured vascular smooth muscle cells. FEBS Lett. 1993;318(3):213-217. doi: 10.1016/0014-5793(93)80514-U.
12. Zhao Y, Ferguson DJ, Wilson DC, Howard JC, Sibley  LD, Yap GS. Virulent Toxoplasma gondii evade immunity-related GTPase-mediated parasite vacuole disruption within primed macrophages. Journal of immunology. 2009;182(6):3775-3781. doi: 10.4049/jimmunol.0804190. 
13. Langermans JA, Hulst Vander ME, Nibbering PH, Hiemstra PS, Fransen L, Van Furth R. IFN-gamma-induced L-arginine-dependent toxoplasmastatic activity in murine peritoneal macrophaes is mediated by endogenous tumor necrosis factor-alpha. Journal of immunology. 1992;148(2):568-574. PMID: 1729374.
14. Jana M, Liu X, Koka S, Ghosh S, Petro TM, Pahan K. Ligation of CD40 stimulates the induction of nitric-oxide synthase in microglialcells. J Biol Chem. 2001;276(48):44527-44533. doi: 10.1074/jbc.M106771200. 
15. Drannyk HN, editor. Klinichna imunolohiia i alerholohiia [Clinical immonology and allergology]. Kiev: Polyhraf plius; 2006. 482 p. (in Ukrainian).
16. Khan IA, Matsuura T, Kasper LH. IL-10 mediates immunosuppression following primary infection with Toxoplasma gondii in mice. Parasite immunology. 1995;17(4):185-195. doi: 10.1111/j.1365-3024.1995.tb00888.x. 
17. Glantz S, compilar. Mediko-biologicheskaya statistika [Biomedical statistics]. 4th ed. Moscow: Praktika; 1999. 459p. (in Russian). 
18. Toxoplasmosis (Toxoplasma Infection). Center for Disease Control and Prevention (US): Resources for Health Professionals. Available from: http://www.cdc.gov/parasites/toxoplasmosis/health_professionals/index.html#tx. Accessed: February 11, 2017. 
19. Clinical protocol for diagnosis and treatment of opportunistic infections and general symptoms in HIV-infected adults and adolescents. Available from: http://ucdc.gov.ua/uploads/documents/5416f7/5e383386d320c87999c2801c80fcdcd8.pdf.

Back to issue