Study of oxidative phosphorylation and glycolysis in CD4+T lymphocytes of HIV/HCV coinfected immunological non-responders by means of the seahorse technology

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Oxidative phosphorylation and glycolysis are essential for CD4+ T-lymphocyte survival, division, and functioning. However, indirect evidence suggests that in HIV-positive hepatitis C virus (HCV) coinfected immunological non-responders to antiretroviral therapy, the CD4+ T-cell metabolic activity parameters are violated. This information implies that in immunological non-responders, CD4+ T-lymphocytes' inability to productively divide and increase in number after viral suppression by antiretroviral drugs may be due to metabolic dysfunction. The newly released technology for the analysis of extracellular fluxes using seahorse XF equipment permits assessment of the cells’ metabolic activity. The aim of this study was to evaluate the efficiency of oxidative phosphorylation and glycolysis in CD4+ T-lymphocytes of HIV/HCV coinfected immunological non-responders using Seahorse technology. Peripheral blood samples from patients of two groups were studied: HIV/HCV coinfected immunological non-responders with CD4+ T-lymphocyte count less than 350/µl and HIV/HCV coinfected immunological responders with CD4+ T-cell count more than 500/µl. In isolated CD4+ T-lymphocytes, the basal and maximal oxygen consumption rates by complexes of the mitochondrial electron transport chain, as well as the rate of medium acidification by protons formed during glycolysis, were assessed. It has been established that in HIV/HCV coinfected immunological non-responders, both basal and maximal oxygen consumption rates by CD4+ T-cell mitochondria are reduced. Moreover, in isolated CD4+ T-lymphocytes of immunological non-responders, the basal rate of glycolysis is increased. It can be assumed that a significant part of CD4+ T-lymphocytes in HIV/HCV coinfected immunological non-responders is activated and ready for homeostatic proliferation, which aggravates the need for additional energy and macromolecules. However, cells are unable to change their metabolism in a coordinated manner to meet these demands. The identified dysregulation of metabolic pathways may contribute to the low regenerative capacity of CD4+ T-lymphocytes in HIV/HCV coinfected immunological non-responders.

About the authors

Larisa B. Korolevskaya

Institute of Ecology and Genetic of Microorganisms, Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: bioqueen@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9840-7578

PhD, Research Scientist, Laboratory of Ecological Immunology

Russian Federation, 13 Golev St., Perm 614081, Пермь

Violetta V. Vlasova

Institute of Ecology and Genetic of Microorganisms, Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: violetbaudelaire73@gmail.com

Junior Research Scientist at the Laboratory of Molecular Immunology

Russian Federation, 13 Golev St., Perm 614081, Пермь

Nadezhda G. Shmagel

Institute of Ecology and Genetic of Microorganisms, Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: shmagel_ng@iegm.ru

Dr. Sc. (Med.), Senior Research Scientist at the Laboratory of Ecological Immunology

Russian Federation, 13 Golev St., Perm 614081, Пермь

Evgeniya V. Saidakova

Institute of Ecology and Genetic of Microorganisms, Perm Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: radimira@list.ru

Dr.Sc. (Biol.), Head of the Laboratory of Molecular Immunology

Russian Federation, 13 Golev St., Perm 614081, Пермь

References

  1. N.G. Shmagel, K.V. Shmagel, V.A. Chereshnev. Clinical aspects of inefficiency of highly active antiretroviral therapy. Infectious Diseases, 2011, Vol.9. no. 1, pp. 5-10.
  2. Autran B., Carcelaint G., Li T. S., Gorochov G., Blanc C., Renaud M., Durali M., Mathez D., Calvez V., Leibowitch J., Katlama C., Debre P. Restoration of the immune system with anti-retroviral therapy. Immunol Lett, 1999, Vol. 66, no. 1-3, pp. 207-211.
  3. Chen, T. Y., E. L. Ding, G. R. Seage Iii, and A. Y. Kim. Meta-analysis: increased mortality associated with hepatitis C in HIV-infected persons is unrelated to HIV disease progression. Clin Infect Dis, 2009, Vol. 49, no. 10, pp. 1605-1615.
  4. Grist J.T., Jarvis L.B., Georgieva Z., Thompson S., Kaur Sandhu H., Burling K., Clarke A., Jackson S., Wills M., Gallagher F.A., Jones J.L. Extracellular Lactate: A Novel Measure of T Cell Proliferation. J Immunol, 2018, Vol. 200, no. 3, pp. 1220-1226.
  5. Gutierrez F., Padilla S., Masia M., Iribarren J. A., Moreno S., Viciana P., Hernandez-Quero J., Aleman R., Vidal F., Salavert M., Blanco J. R., Leal M., Dronda F., Perez Hoyos S., del Amo J., and Ris Md Co. Patients' characteristics and clinical implications of suboptimal CD4 T-cell gains after 1 year of successful antiretroviral therapy. Curr HIV Res, 2008, Vol. 6, no. 2, pp. 100-107.
  6. Li X.B., Gu J.D., Zhou Q.H. Review of aerobic glycolysis and its key enzymes - new targets for lung cancer therapy. Thorac Cancer, 2015, Vol. 6, no. 1, pp. 17-24.
  7. Masson J.J.R., Cherry C.L., Murphy N.M., Sada-Ovalle I., Hussain T., Palchaudhuri R., Martinson J., Landay A.L., Billah B., Crowe S.M., Palmer C.S. Polymorphism rs1385129 Within Glut1 Gene SLC2A1 Is Linked to Poor CD4+ T Cell Recovery in Antiretroviral-Treated HIV+ Individuals. Front Immunol, 2018, Vol. 17, no. 9, p. 900.
  8. Wheaton W. W., Weinberg S. E., Hamanaka R. B., Soberanes S., Sullivan L. B., Anso E., Glasauer A., Dufour E., Mutlu G. M., Budigner G. S., Chandel N. S. Metformin inhibits mitochondrial complex I of cancer cells to reduce tumorigenesis. Elife, 2014, Vol. 3, no. 3, e02242.
  9. Younes S. A., Talla A., Pereira Ribeiro S., Saidakova E. V., Korolevskaya L. B., Shmagel K. V., Shive C. L., Freeman M. L., Panigrahi S., Zweig S., Balderas R., Margolis L., Douek D. C., Anthony D. D., Pandiyan P., Cameron M., Sieg S. F., Calabrese L. H., Rodriguez B., Lederman M. M. Cycling CD4+ T cells in HIV-infected immune nonresponders have mitochondrial dysfunction. J Clin Invest, 2018, Vol. 128, no. 11, pp. 5083-5094.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. CD4+T lymphocyte basal (A) and maximal (B) oxygen consumption rates in HIV/HCV coinfected patients with different response efficiency to antiretroviral therapy

Download (190KB)
3. Figure 2. Rate of medium acidification by CD4+T lymphocytes in HIV/HCV coinfected patients with different response efficiency to antiretroviral therapy

Download (75KB)

Copyright (c) 2023 Korolevskaya L.B., Vlasova V.V., Shmagel N.G., Saidakova E.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».