Análise da estrutura e funcionalidade metabólica da microbiota intestinal de indivíduos HIV positivos controladores de elite

Abstract

Indivíduos HIV positivos classificados como controladores de elite (EC, do inglês Elite Controllers) representam um grupo raro de indivíduos com a capacidade de controle da replicação viral, mantendo a viremia em níveis baixos ou indetectáveis por longos períodos na ausência de tratamento antirretroviral. Atualmente esses indivíduos representam modelo promissor para o estudo de diversos mecanismos envolvidos no controle natural da progressão do HIV. Diversos estudos têm sido desenvolvidos para caracterizar melhor esse grupo, na tentativa de uma maior compreensão dos fatores envolvidos no controle da infecção. Sabe-se que alterações na microbiota intestinal têm sido relacionadas a várias doenças e na infecção causada pelo HIV-1 estudos apontam diferenças na composição da microbiota de indivíduos HIV positivos em comparação a indivíduos não infectados. O objetivo desse estudo foi investigar a composição e funcionalidade da microbiota intestinal de uma coorte de indivíduos HIV positivos com perfil EC, bem como outros aspectos que possam contribuir para o controle da progressão da doença causada pelo HIV-1. Inicialmente foi observado que os pacientes HIV positivos apresentaram alterações na abundância de vários táxons quando comparados com indivíduos não infectados. As análises revelaram que a família Atopobiaceae e os gêneros Acidaminococcus, Libanicoccus e Lachnospiraceae NK3A20 estavam mais enriquecidos nos indivíduos HIV positivos, enquanto que a ordem Verrucomicrobiales, classe Verrucomicrobiae, famílias Barnesiellaceae e Akkermansiaceae e os gêneros Angelakissela, Oscillospira, Turicibacter, Bilophila e Akkermansia eram mais abundantes entre os indivíduos HIV negativos. Também foi observado que vários táxons foram significativamente mais abundantes em HIV positivos com perfil EC em comparação com não-controladores e HIV negativos, incluindo Acidaminococcus, Clostridium methylpentosum, Barnesiella, Eubacterium coprostanoligenes e Lachnospiraceae UCG-004 . Não foram observadas diferenças na diversidade alfa e beta entre pacientes HIV positivos e indivíduos saudáveis. A partir da predição do conteúdo funcional in silico foi possível identificar diversas vias metabólicas que variaram em abundância entre pacientes HIV positivos não-controladores e indivíduos não infectados. Observou se que uma maior abundância do gênero Prevotella e uma diminuição de Bacteroides está associado ao comportamento de homens que fazem sexo com homens infectados pelo HIV. Ademais, demonstrou-se pela primeira vez que o subtipo viral parece influenciar na composição da microbiota intestinal. Indivíduos infectados com o subtipo B possuíam uma microbiota mais rica em Succinivibrio, enquanto que um enriquecimento de Streptococcus foi observado nos pacientes infectados pelo subtipo C. Este estudo representa a primeira caracterização da microbiota intestinal no Brasil de um grupo de de indivíduos HIV positivos EC e pode contribuir para investigações futuras que considerem a microbiota intestinal como possível alvo terapêutico.

Abstract: HIV-positive individuals classified as elite controllers (EC) represent a rare group of individuals with the ability to control viral replication, maintaining viremia at low or undetectable levels for long periods in the absence of antiretroviral treatment. Currently, these individuals represent a promising model for the study of several mechanisms involved in the natural control of HIV progression. Several studies have been developed to better characterize this group, in an attempt to better understand the factors involved in infection control. It is known that changes in the gut microbiota have been related to several diseases and in the infection caused by HIV-1, studies show differences in the composition of the microbiota of HIV-positive individuals compared to non-infected individuals. The aim of this study was to investigate the composition and functionality of the gut microbiota of a cohort of HIV-positive individuals with an EC profile, as well as other aspects that may contribute to the control of disease progression caused by HIV-1. Initially, it was observed that HIV-positive patients showed alterations in the abundance of several taxa when compared to non-infected individuals. The analyzes revealed that the Atopobiaceae family and the genera Acidaminococcus, Libanicoccus and Lachnospiraceae NK3A20 were more enriched in HIV-positive individuals, while the order Verrucomicrobiales, class Verrucomicrobiae, families Barnesiellaceae and Akkermansiaceae, and the genera Angelakissela, Oscillospira, Turicibacter, Bilophila and Akkermansia more abundant among HIV-negative individuals. It was also observed that several taxa were significantly more abundant in EC-profile positive HIV compared to non-controllers and HIV negative, including Acidaminococcus, Clostridium methylpentosum, Barnesiella, Eubacterium coprostanoligenes and Lachnospiraceae UCG-004. No differences in alpha and beta diversity were observed between HIV-positive patients and healthy individuals. From the prediction of functional content in silico, it was possible to identify several metabolic pathways that varied in abundance between non-controlling HIV positive patients and non-infected individuals. It was observed that a greater abundance of the genus Prevotella and a decrease in Bacteroides is associated with the behavior of men who have sex with men infected with HIV. Furthermore, it was demonstrated for the first time that the viral subtype seems to influence the composition of the intestinal microbiota. Individuals infected with subtype B had a microbiota richer in Succinivibrio, while an enrichment of Streptococcus was observed in patients infected with subtype C. This study represents the first characterization of the intestinal microbiota of a Brazilian cohort of HIV-positive EC individuals and may contribute for future investigations that consider the intestinal microbiota as a possible therapeutic target.