Chronic activation of the immune system is a hallmark of progressive HIV infection and better predicts disease outcome than plasma viral load, yet its etiology remains obscure. Here we show that circulating microbial products, probably derived from the gastrointestinal tract, are a cause of HIV-related systemic immune activation. Circulating lipopolysaccharide, which we used as an indicator of microbial translocation, was significantly increased in chronically HIV-infected individuals and in simian immunodeficiency virus (SIV)-infected rhesus macaques (P ≤ 0.002). We show that increased lipopolysaccharide is bioactive in vivo and correlates with measures of innate and adaptive immune activation. Effective antiretroviral therapy seemed to reduce microbial translocation partially. Furthermore, in nonpathogenic SIV infection of sooty mangabeys, microbial translocation did not seem to occur. These data establish a mechanism for chronic immune activation in the context of a compromised gastrointestinal mucosal surface and provide new directions for therapeutic interventions that modify the consequences of acute HIV infection.

Abnormalities in CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T (T reg) cells have been implicated in susceptibility to allergic, autoimmune, and immunoinflammatory conditions. However, phenotypic and functional assessment of human T reg cells has been hampered by difficulty in distinguishing between CD25-expressing activated and regulatory T cells. Here, we show that expression of CD127, the α chain of the interleukin-7 receptor, allows an unambiguous flow cytometry–based distinction to be made between CD127lo T reg cells and CD127hi conventional T cells within the CD25+CD45RO+RA− effector/memory and CD45RA+RO− naive compartments in peripheral blood and lymph node. In healthy volunteers, peripheral blood CD25+CD127lo cells comprised 6.35 ± 0.26% of CD4+ T cells, of which 2.05 ± 0.14% expressed the naive subset marker CD45RA. Expression of FoxP3 protein and the CD127lo phenotype were highly correlated within the CD4+CD25+ population. Moreover, both effector/memory and naive CD25+CD127lo cells manifested suppressive activity in vitro, whereas CD25+CD127hi cells did not. Cell surface expression of CD127 therefore allows accurate estimation of T reg cell numbers and isolation of pure populations for in vitro studies and should contribute to our understanding of regulatory abnormalities in immunopathic diseases.

The significance of elevated plasma levels of bacterial lipopolysaccharide (LPS) in persons with chronic HIV infection remains undefined. We measured LPS levels by use of limulus lysate assay, and DNA sequences encoding bacterial ribosomal 16S RNA (16S rDNA) were assessed by quantitative polymerase chain reactions in plasma samples obtained from 242 donors. Plasma levels of 16S rDNA were significantly higher in human immunodeficiency virus (HIV)–infected subjects than in uninfected subjects, and they correlated with LPS levels. Higher levels of 16S rDNA were associated with higher levels of T cell activation and with lower levels of CD4 T cell restoration during antiretroviral therapy. Antiretroviral therapy reduces but does not fully normalize plasma levels of bacterial 16S rDNA, an index of microbial translocation from the gastrointestinal tract. High levels of 16S rDNA during therapy are strongly associated with reduced increases in the CD4+ T lymphocyte count, irrespective of plasma HIV RNA levels. These findings are consistent with the importance of microbial translocation in immunodeficiency and T cell homeostasis in chronic HIV infection

Persistent infection in resting CD4+ T cells prevents eradication of HIV-1. Since the chromatin remodeling enzyme histone deacetylase 1 (HDAC1) maintains latency of integrated HIV, we tested the ability of the HDAC inhibitor valproic acid to deplete persistent, latent infection in resting CD4+ T cells.We did a proof-of-concept study in four volunteers infected with HIV and on highly-active antiretroviral therapy (HAART). After intensifying the effect of HAART with subcutaneous enfuvirtide 90 mug twice daily for 4-6 weeks to prevent the spread of HIV, we added oral valproic acid 500-750 mg twice daily to their treatment regimen for 3 months. We quantified latent infection of resting CD4+ T cells before and after augmented treatment by limiting-dilution culture of resting CD4+ T cells after ex-vivo activation.The frequency of resting cell infection was stable before addition of enfuvirtide and valproic acid, but declined thereafter. This decline was significant in three of four patients (mean reduction 75%, range 68% to >84%). Patients had slight reactions to enfuvirtide at the injection site, but otherwise tolerated treatment well.Combination therapy with an HDAC inhibitor and intensified HAART safely accelerates clearance of HIV from resting CD4+ T cells in vivo, suggesting a new and practical approach to eliminate HIV infection in this persistent reservoir. This finding, though not definitive, suggests that new approaches will allow the cure of HIV in the future.

HIV risk behaviors, susceptibility to HIV acquisition, progression of disease after infection, and response to antiretroviral therapy all vary by age. In those living with HIV, current effective treatment has increased the median life expectancy to >70 years of age. Biologic, medical, individual, social, and societal issues change as one ages with HIV infection, but there has been only a small amount of research in this field. Therefore, the Office of AIDS Research of the National Institutes of Health commissioned a working group to develop an outline of the current state of knowledge and areas of critical need for research in HIV and Aging; the working groups' findings and recommendations are summarized in this report. Key overarching themes identified by the group included the following: multimorbidity, polypharmacy, and the need to emphasize maintenance of function; the complexity of assessing HIV versus treatment effects versus aging versus concurrent disease; the inter-related mechanisms of immune senescence, inflammation, and hypercoagulability; the utility of multivariable indices for predicting outcomes; a need to emphasize human studies to account for complexity; and a required focus on issues of community support, caregivers, and systems infrastructure. Critical resources are needed to enact this research agenda and include expanded review panel expertise in aging, functional measures, and multimorbidity, and facilitated use and continued funding to allow long-term follow-up of cohorts aging with HIV.

Background. Defining the association of non–AIDS-defining events with inflammation and immune activation among human immunodeficiency virus (HIV)–infected persons with antiretroviral therapy (ART)–associated virological suppression is critical to identifying interventions to decrease the occurrence of these events. Methods. We conducted a case-control study of HIV-infected subjects who had achieved virological suppression within 1 year after ART initiation. Cases were patients who experienced non–AIDS-defining events, defined as myocardial infarction, stroke, non–AIDS-defining cancer, non–AIDS-defining serious bacterial infection, or death. Controls were matched to cases on the basis of age, sex, pre-ART CD4+ T-cell count, and ART regimen. Peripheral blood mononuclear cells and plasma specimens obtained at the visit before ART initiation (hereafter, baseline), the visit approximately 1 year after ART initiation (hereafter, year 1), and the visit immediately preceding the non–AIDS-defining event (hereafter, pre-event) were analyzed for activated CD4+ and CD8+ T cells, plasma interleukin 6 (IL-6) level, soluble tumor necrosis factor receptor I (sTNFR-I) level, sTNFR-II level, soluble CD14 level, kynurenine-to-tryptophan (KT) ratio, and D-dimer level. Conditional logistic regression analysis was used to study the association between biomarkers and outcomes, with adjustment for potential confounders. Results. Higher IL-6 level, sTNFR-I level, sTNFR-II level, KT ratio, and D-dimer level at year 1 were associated with the occurrence of a non–AIDS-defining event. Significant associations were also seen between non–AIDS-defining events and values of these biomarkers in specimens obtained at baseline and the pre-event time points. Effects remained significant after control for confounders. T-cell activation was not significantly related to outcomes. Conclusions. Interventional trials to decrease the incidence of non–AIDS-defining events among HIV-infected persons with virological suppression should consider targeting the pathways represented by these soluble markers. Clinical Trials Registration. NCT00001137.

Human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) infection disrupts the intestinal immune system, leading to microbial translocation and systemic immune activation. We investigated the impact of HIV-1 infection on the intestinal microbiome and its association with mucosal T-cell and dendritic cell (DC) frequency and activation, as well as with levels of systemic T-cell activation, inflammation, and microbial translocation. Bacterial 16S ribosomal DNA sequencing was performed on colon biopsies and fecal samples from subjects with chronic, untreated HIV-1 infection and uninfected control subjects. Colon biopsies of HIV-1-infected subjects had increased abundances of Proteobacteria and decreased abundances of Firmicutes compared with uninfected donors. Furthermore at the genus level, a significant increase in Prevotella and decrease in Bacteroides was observed in HIV-1-infected subjects, indicating a disruption in the Bacteroidetes bacterial community structure. This HIV-1-associated increase in Prevotella abundance was associated with increased numbers of activated colonic T cells and myeloid DCs. Principal coordinates analysis demonstrated an HIV-1-related change in the microbiome that was associated with increased mucosal cellular immune activation, microbial translocation, and blood T-cell activation. These observations suggest that an important relationship exists between altered mucosal bacterial communities and intestinal inflammation during chronic HIV-1 infection.

Chronic inflammation in older individuals is thought to contribute to inflammatory, age-related diseases. Human monocytes are comprised of three subsets (classical, intermediate and nonclassical subsets), and despite being critical regulators of inflammation, the effect of age on the functionality of monocyte subsets remains to be fully defined. In a cross-sectional study involving 91 healthy male (aged 20-84 years, median 52.4) and 55 female (aged 20-82 years, median 48.3) individuals, we found age was associated with an increased proportion of intermediate and nonclassical monocytes (P = 0.002 and 0.04, respectively) and altered phenotype of specific monocyte subsets (e.g. increased expression of CD11b and decreased expression of CD38, CD62L and CD115). Plasma levels of the innate immune activation markers CXCL10, neopterin (P < 0.001 for both) and sCD163 (P = 0.003) were significantly increased with age. Whilst similar age-related changes were observed in both sexes, monocytes from women were phenotypically different to men [e.g. lower proportion of nonclassical monocytes (P = 0.002) and higher CD115 and CD62L but lower CD38 expression] and women exhibited higher levels of CXCL10 (P = 0.012) and sCD163 (P < 0.001) but lower sCD14 levels (P < 0.001). Monocytes from older individuals exhibit impaired phagocytosis (P < 0.05) but contain shortened telomeres (P < 0.001) and significantly higher intracellular levels of TNF both at baseline and following TLR4 stimulation (P < 0.05 for both), suggesting a dysregulation of monocyte function in the aged. These data show that aging is associated with chronic innate immune activation and significant changes in monocyte function, which may have implications for the development of age-related diseases.

Human immunodeficiency virus (HIV)-1 infection is associated with progressive cell-mediated immune deficiency and abnormal immune activation. Although highly active antiretroviral therapy regimens can increase circulating CD4 T lymphocyte counts and decrease the risk of opportunistic complications, the effects of these treatments on immune reconstitution are not well understood. In 44 persons with moderately advanced HIV-1 infection, after 12 weeks of treatment with zidovudine, lamivudine, and ritonavir, plasma HIV-1 RNA fell a median of 2.3 logs (P < .0001). Circulating numbers of naive and memory CD4 T lymphocytes (P < .001), naive CD8 T lymphocytes (P < .004), and B lymphocytes (P < .001) increased. Improved lymphocyte proliferation to certain antigens and a tendency to improvement in delayed-type hypersensitivity also were seen. Dysregulated immune activation was partially corrected by this regimen; however, the perturbed expression of T cell receptor V regions in the CD4 and CD8 T lymphocyte populations was not significantly affected. Ongoing studies will ascertain if longer durations of virus suppression will permit more complete immune restoration.

During unresolved infections, some viruses escape immunological control and establish a persistant reservoir in certain cell types, such as human immunodeficiency virus (HIV), which persists in follicular helper T cells (TFH cells), and Epstein-Barr virus (EBV), which persists in B cells. Here we identified a specialized group of cytotoxic T cells (TC cells) that expressed the chemokine receptor CXCR5, selectively entered B cell follicles and eradicated infected TFH cells and B cells. The differentiation of these cells, which we have called 'follicular cytotoxic T cells' (TFC cells), required the transcription factors Bcl6, E2A and TCF-1 but was inhibited by the transcriptional regulators Blimp1, Id2 and Id3. Blimp1 and E2A directly regulated Cxcr5 expression and, together with Bcl6 and TCF-1, formed a transcriptional circuit that guided TFC cell development. The identification of TFC cells has far-reaching implications for the development of strategies to control infections that target B cells and TFH cells and to treat B cell-derived malignancies.