L'eliminació ràpida i espontània postpart de Plasmodium Falciparum està relacionada amb l'expulsió de la placenta
Jul 10, 2023
La parasitemia entre dones embarassades amb immunitat protectora contra la malària per Plasmodium falciparum està sovint dominada per eritròcits infectats (EI) positius per VAR2CSA. VAR2CSA media el segrest d'EI a la placenta. Vam plantejar la hipòtesi que l'eliminació espontània de parasitemia postpart observada anteriorment en aquestes dones està relacionada amb l'expulsió de la placenta, que elimina el focus de segrest dels EI positius per VAR2CSA. Es van avaluar les parasitemies i la transcripció gènica abans i poc després del part en 17 dones de Ghana. La caiguda precipitada de la parasitemia postpart va anar acompanyada d'una reducció selectiva de la transcripció del gen que codifica VAR2CSA. Les nostres troballes proporcionen una explicació mecanicista per a l'observació anterior.
Paraules clau.
immunitat adquirida; VAR2CSA; pfEMP1; malària placentària; Plasmodium falciparum; embaràs; gens var; immunitat específica de la variant.
Els residents de zones amb transmissió estable de paràsits Plasmodium falciparum adquireixen una immunitat protectora substancial contra la malària durant la infància, revisada en referència [1]. La proteïna 1 de membrana d'eritròcits de P. falciparum (PfEMP1) és una família d'antígens paràsits, codificats per aproximadament 60 gens var per genoma i que median el segrest d'eritròcits madurs infectats (IE) als receptors vasculars d'acollida, revisats a la referència [2]. Malgrat la importància de PfEMP1 en la immunitat protectora adquirida, les dones d'aquestes zones es tornen altament susceptibles a la malària durant l'embaràs. Això s'ha relacionat amb infeccions amb paràsits que expressen PfEMP1 de tipus VAR2CSA, la qual cosa condueix a l'acumulació d'EI a l'espai intervellós, provocant malària placentària [2, 3].
VAR2CSA media l'adhesió dels EI al sulfat de condroitina baix en sulfat (CSA), un receptor hoste que normalment està restringit a la placenta [4]. El segrest específic dels receptors d'EI és una estratègia important de supervivència del paràsit, ja que prevé la destrucció esplènica dels EI madurs [2]. Per tant, els EI positius per VAR2CSA tenen un gran desavantatge de supervivència en hostes no embarassades i la immunoglobulina G (IgG) específica de VAR2CSA no s'adquireix abans del primer embaràs [2, 3]. Això explica l'alta susceptibilitat de les dones embarassades (i particularment dels primigèrs) a la malària per P. falciparum, fins i tot en zones amb transmissió estable del paràsit, on s'adquireix una immunitat protectora substancial molt abans d'arribar a l'edat fèrtil [3]. Les infeccions per P. falciparum en dones embarassades solen estar dominades per paràsits que expressen VAR2CSA [5], tot i que també es troben habitualment paràsits que expressen altres tipus de PfEMP1 (i presumiblement que segresten fora de la placenta) [6]. Sobre aquesta base, proposem que es puguin definir 2 tipus fonamentalment diferents de malària en dones embarassades. Un és la malària placentària, que és causada per paràsits que expressen VAR2CSA i que es produeix principalment en dones de baixa paritat sense immunitat protectora específica de VAR2CSA substancial. L'altre tipus és la malària causada per paràsits que expressen altres tipus de PfEMP1 i on els EI segresten en teixits no placentaris. Aquest darrer tipus no es limita a dones embarassades i pot ocórrer en dones de qualsevol paritat. Simplement reflecteix els buits en la immunitat específica de variants (principalment PfEMP1) en general [7].
Tenint en compte aquests punts, vam plantejar la hipòtesi que els informes anteriors de resolució espontània de la parasitemia de P. falciparum en dones embarassades a l'Àfrica en pocs dies després del part [8, 9] reflecteixen la sobtada desaparició del focus de segrest dels EI positius per VAR2CSA com a la placenta és expulsada durant el part.
MÈTODES
Lloc d'estudi i participants
L'estudi es va dur a terme a 5 centres sanitaris (Abura Dunkwa, Biriwa, Mankessim, Moree i Saltpond) a la regió central de Ghana. La transmissió de P. falciparum a l'àrea d'estudi és estable, però amb una variació estacional substancial.
Les dones embarassades a curt termini, que van consentir per escrit a participar en l'estudi després de rebre informació oral i escrita sobre els seus objectius, van ser reclutades entre novembre de 2020 i febrer de 2021. Les dones amb qualsevol forma de complicacions de l'embaràs van ser excloses de la participació. Tot i que la majoria de les dones van rebre tractament preventiu intermitent com a part de la política d'atenció prenatal actual a Ghana (taula suplementària 1), cap d'elles va rebre cap tipus de tractament antimalàric durant la durada de l'estudi (és a dir, des de poc abans del part fins al final de la seva participació uns dies després). L'estudi va ser aprovat pel comitè de revisió institucional del Noguchi Memorial Institute for Medical Research (NMIMR-IRB CPN 005/20-21) i pel comitè d'ètica de recerca del Ghana Health Service (GHS-ERC 005/08/20).
Detecció i quantificació de la infecció per P. falciparum
La infecció per paràsits de P. falciparum es va determinar mitjançant una prova de diagnòstic ràpid, per microscòpia de frotis de sang tenyits de Giemsa i per reacció quantitativa en cadena de la polimerasa (qPCR) essencialment com es va descriure anteriorment [10, 11], utilitzant les mostres de sang perifèrica recollides. L'ADN extret de sis 10-dilucions d'un cultiu in vitro de P. falciparum IT4 en fase anul·lar a un 1% de parasitemia es va utilitzar per establir una corba estàndard per permetre la quantificació qPCR de la parasitemia.
Anàlisi de la transcripció gènica var
Parasite RNA was preserved in the field and used for quantification of var gene transcript levels essentially as described [11, 12], but using universal 1-step reverse transcription-qPCR (RT-qPCR) kits (E3005X, NEB Inc), a Quant Studio 5 thermal cycler system and fructose-bisphosphate aldolase as endogenous control. Data points were not considered if the cycle threshold (Ct) value for the endogenous control was >30 and/or if the Tm for the var gene amplicon for each pair of primers diverged >2 graus del valor esperat. L'abundància de la transcripció es va calcular mitjançant 2-ΔCt, on la mitjana ΔCt=mitjana parell d'iniciadors Ctvar - control Ctendogen mitjà.
Anàlisi estadística
Les associacions entre la transcripció var2csa i les variables clíniques es van provar mitjançant la correlació de rang de Spearman amb la correcció per a proves múltiples. La correlació entre les parasitemies detectades per microscòpia i per PCR es va avaluar mitjançant la prova de correlació producte-moment de Pearson. Les dades obtingudes en diferents moments es van comparar mitjançant l'anàlisi de la variància de mesures repetides (RM-ANOVA) o per RM-ANOVA en rangs (RM-ANOVA-R) segons correspongués, seguit de proves post hoc per a diferències per parelles. Es va utilitzar el programari SigmaPlot versió 14 (Systat Inc) per analitzar les dades i els valors P<.05 were considered significant.
RESULTATS
Participants a l'estudi
Un total de 377 dones consentides van ser examinades per a la infecció per P. falciparum, mentre estaven en part. D'aquests, 15 (4,0 per cent ) eren paràsits positius per microscòpia de frotis de sang perifèric per punxada de dits, 24 (6,4 per cent) per prova de diagnòstic ràpid i 50 (13,3 per cent) per PCR. A partir d'aquests resultats, 17 dones positives amb test de diagnòstic ràpid van ser inscrites i seleccionades per al seguiment entre 8 i 16 hores després del part, 24-48 hores després del part i 48-72 hores després del part. La informació clínica dels participants de l'estudi es resumeix a la taula complementària 1. No hi va haver associacions estadísticament significatives entre la proporció de paràsits que transcrivien var2csa i cap de les variables clíniques enumerades.
Eliminació postpart de la parasitemia
En el moment del lliurament, tots els participants de l'estudi eren parasitemics per frotis de sang i/o qPCR (taula suplementària 1). Entre 8 i 16 hores després del part, la parasitemia detectable microscòpicament havia disminuït espontàniament (és a dir, sense intervenció terapèutica) en 14/17 dones (figura 1A). Entre 24 i 48 hores després del part, les parasitemies havien baixat encara més i eren molt baixes o indetectables en la majoria de les dones (P=0,03 en comparació amb el prepart, Friedman RM-ANOVA-R). 24 hores més tard, totes les dones menys una no tenien parasitemia detectable (P=.005 en comparació amb el prepart, RM-ANOVA-R). Pel que fa a les parasitemies detectades per PCR (figura 1B), les parasitemies postpart van ser significativament inferiors entre 24 i 48 hores i entre 48 i 72 hores que abans del part (P <.001, RM-ANOVA-R). Els nivells també van ser significativament més baixos entre 48 i 72 hores després del part que entre 8 i 16 hores després del part (P <.001, RM-ANOVA-R). Les parasitemies estimades per microscòpia i qPCR es correlacionen significativament (P < 0,001). Aquestes dades confirmen informes anteriors d'eliminació ràpida i espontània postpart de la parasitemia de P. falciparum entre dones que viuen a zones amb transmissió estable d'aquest paràsit [8, 9].
Transcripció de paràsits dels gens var
To identify the likely sequestration focus of the IEs detected, we measured parasite transcription of the PfEMP1-encoding var gene groups. Prior to delivery, var2csa, which encodes VAR2CSA-type PfEMP1 mediating placental IE sequestration [2, 3], was the primary transcript (up to >El 90 per cent de la transcripció var total) en 9/17 dones i la transcripció var2csa es va poder detectar en totes (figura 2 i figura suplementària 1). Així, es va detectar la transcripció de gens var que no estan associats amb la malària placentària (a més de var2csa) en tots els participants preparats i dominada en algunes dones, d'acord amb les observacions anteriors [6].
La proporció de transcripcions var2csa va disminuir durant el seguiment postpart en totes les dones (figura 2 i figura suplementària 1), paral·lelament a la disminució de les parasitemies (figura 1). Per tant, hi va haver un canvi marcat de la transcripció de var2csa abans del lliurament cap a la transcripció d'altres gens var després del part. Les úniques excepcions (entre aquelles dones on hi havia dades de transcripció postpart) van ser les participants B213, S003, S001 i B201 (figura suplementària 1). Tanmateix, basant-nos en l'observació que les parasitemies postpart també van disminuir notablement entre aquestes dones (figura 1), considerem probable que s'hagués vist un canvi corresponent de la transcripció de var2csa si s'haguessin disposat de dades de moments posteriors. En general, les dades són totalment coherents amb una desaparició selectiva dels EI positius per VAR2CSA, tal com havíem plantejat.
DISCUSSIÓ
PfEMP1 és una família de proteïnes exportades pels paràsits intraeritrocítics de P. falciparum a la superfície dels EI, on funcionen com a lligands d'adhesió per a diferents receptors vasculars de l'hoste [2]. Aquests lligands estan codificats per la família de gens var variant clonalment amb uns 60 membres per genoma del paràsit haploide. Els gens es transcriuen i es tradueixen d'una manera mútuament excloent, assegurant que només un sol PfEMP1 s'expressa a la superfície de l'IE en un moment donat. Tanmateix, cada paràsit té el potencial de canviar entre els seus diferents gens var, permetent canvis en l'especificitat d'adhesió de l'IE i les propietats antigèniques [2].
Les proteïnes PfEMP1 es poden agrupar i subagrupar segons un conjunt de criteris estructurals, que influeixen en les seves característiques funcionals [2]. Així, el grup A PfEMP1 (codificat per una dotzena de gens var per genoma) media l'adhesió d'IE als receptors hostes com EPCR i ICAM-1, i s'ha implicat en la patogènesi de la malària infantil greu en general i la malària cerebral. en particular [2]. En canvi, la transcripció de gens pertanyents al grup B i C sembla estar associada amb la malària sense complicacions i les infeccions asimptomàtiques. Finalment, el PfEMP1 de tipus VAR2CSA, codificat per només un o alguns dels gens var2csa per genoma del paràsit, és funcional i antigènicament completament diferent de tots els altres PfEMP1, i està fortament implicat en la patogènesi de la placenta, així com en la immunitat adquirida. malària [2, 3, 13].
A més, la major part de l'evidència disponible apunta a VAR2CSA com el principal i probablement l'únic lligand CSA de bona fe. Finalment, s'ha demostrat anteriorment que la parasitemia perifèrica en dones embarassades amb exposició a P. falciparum de tota la vida inclou, i sovint està dominada per, EI que són positius per VAR2CSA i tenen el fenotip característic general de les infeccions placentàries per P. falciparum [5, 13–. 15]. Sobre aquesta base, vam plantejar la hipòtesi que l'explicació més convincent per a l'eliminació espontània de la parasitemia en dones embarassades als pocs dies del part [8, 9] és la destrucció esplènica selectiva dels EI positius per VAR2CSA després de l'expulsió de la placenta durant el part, que elimina eficaçment el seu receptor d'adhesió afins.
Els resultats que es presenten aquí confirmen l'eliminació ràpida postpart [8, 9] de la parasitemia perifèrica de P. falciparum (figura 1). A més, donen suport a les observacions que la parasitemia perifèrica en dones embarassades africanes inclou, i sovint està dominada per, paràsits que transcrivien var 2- csa [6, 15] (figura 2 i figura suplementària 1). El més important, però, és que les nostres dades amplien aquestes observacions anteriors proporcionant proves convincents per primera vegada per a una explicació mecanicista per a la ràpida eliminació postpart de paràsits perifèrics en dones amb immunitat adquirida de manera natural contra la malària per P. falciparum. A part d'una diferència numèricament molt menor, i únicament límit significativa, en la transcripció del grup var A1 (figura suplementària 2), l'únic canvi important i estadísticament significatiu en la transcripció dels gens var després del part va ser la transcripció relativa reduïda de var2csa (figura 2B i suplementària). Figura 2).
El nostre estudi té limitacions. La mida de la mostra és petita. Això es deu principalment a la implementació reeixida del tractament preventiu intermitent de la malària per a les dones embarassades, que ha fet que la malària placentària sigui molt menys freqüent i ha necessitat la detecció de moltes dones per trobar participants elegibles. A més, les limitades instal·lacions del nostre lloc d'estudi van impedir l'avaluació directa de l'especificitat del receptor d'adhesió dels EI recollits o el seu fenotip immunològic. No obstant això, les proves actuals i les troballes anteriors es combinen perfectament.
En conclusió, hem presentat proves que la desaparició brusca del focus de segrest dels EI positius VAR2CSA quan s'expulsa la placenta contribueix significativament a l'eliminació ràpida i espontània postpart de la parasitemia de P. falciparum en dones amb exposició natural a aquests paràsits. Els paràsits que transcriuen altres gens var i que mostren PfEMP1 de tipus no VAR2CSA a la superfície de l'IE sovint no poden prosperar i causar malalties en adults en zones endèmiques, a causa de la immunitat protectora específica de PfEMP1-a la malària adquirida durant la infància [2] . La supervivència continuada dels EI postpart no VAR2CSA es pot veure encara més compromesa per processos fisiològics associats al part, com ara les respostes immunitàries proinflamatòries. Finalment, la ingesta no revelada de fàrmacs antipalúdics immediatament abans del part podria contribuir. Sigui quina sigui la raó, la parasitemia va disminuir notablement després del part en algunes dones, on els paràsits de transcripció var2csa constituïen només una minoria de la parasitemia prèvia al part, i aquesta troballa mereix més estudi. El nostre estudi sustenta el paper clau de PfEMP1 en la immunitat adquirida contra la malària en general, i específicament de VAR2CSA en la patogènesi i immunitat de la malària placentària.
Dades complementàries
Hi ha materials suplementaris disponibles a The Journal of Infectious Diseases en línia. Constituïts per dades facilitades pels autors en benefici del lector, els materials publicats no són copiats i són responsabilitat exclusiva dels autors, per la qual cosa les preguntes o comentaris s'han d'adreçar a l'autor corresponent.
Notes
Aportacions dels autors.
NGA, MPQ, MFO i LH van contribuir a la concepció i disseny de l'estudi. NGA va realitzar la recollida de mostres. NGA, MPQ i LH van realitzar anàlisis de dades. NGA, MPQ i LH van preparar el manuscrit. Tots els autors van llegir i van aprovar la versió final del manuscrit.
Agraïments.
Agraïm a totes les dones que hagin acceptat participar en el nostre estudi. També agraïm a totes les llevadores, metges, auxiliars mèdics i infermeres dels diferents centres sanitaris la seva ajuda en la recollida de mostres.
Exempció de responsabilitat.
Els finançadors no van tenir cap paper en el disseny de l'estudi, la recollida i l'anàlisi de dades, la decisió de publicar o la preparació del manuscrit. El finançament per pagar les despeses de publicació d'accés obert d'aquest article va ser proporcionat per Danida.
Suport financier.
Aquest treball va comptar amb el suport de Danida (número de beca 17-02-KU al projecte MAVARECA-II), inclosa una beca de doctorat a NGA L'Agència Executiva de Recerca de la Comissió Europea va donar suport a MPQ (número de beca 101028915, Beca Individual Marie Skłodowska-Curie 2020). , projecte PAMSEQ).
Potencials conflictes d'interessos.
Tots els autors: No s'han informat conflictes d'interessos. Tots els autors han enviat el formulari ICMJE per a la divulgació de possibles conflictes d'interessos. S'han revelat els conflictes que els editors consideren rellevants per al contingut del manuscrit.
