Den raske og spontane postpartum clearance av Plasmodium Falciparum er relatert til utstøting av morkaken

Parasitemi blant gravide kvinner med beskyttende immunitet mot Plasmodium falciparum malaria er ofte dominert av VAR2CSA-positive infiserte erytrocytter (IE). VAR2CSA medierer sekvestrering av IE i morkaken. Vi antok at den tidligere observerte spontane postpartum-clearancen av parasitemi hos slike kvinner er relatert til utstøtingen av morkaken, noe som fjerner sekvestreringsfokuset til VAR2CSA-positive IE-er. Vi vurderte parasitter og gentranskripsjon før og kort tid etter fødsel hos 17 ghanesiske kvinner. Den bratte nedgangen i parasitemi postpartum ble ledsaget av en selektiv reduksjon i transkripsjon av genet som koder for VAR2CSA. Våre funn gir en mekanistisk forklaring på den tidligere observasjonen.

Plasmodium falciparum malaria, en sykdom som overføres ved myggstikk, er et stort folkehelseproblem over hele verden. Immunitet spiller en nøkkelrolle i Plasmodium falciparum malaria. Under en Plasmodium falciparum-infeksjon hjelper immuniteten kroppen til å forsvare seg mot patogenet og øker kroppens motstand mot det.

Malaria er forårsaket av Plasmodium falciparum. Patogenet formerer seg vanligvis i vertskroppen, noe som fører til en reduksjon i antall røde blodlegemer i blodet, noe som reduserer kroppens immunitet. Kroppens immunitet spiller en svært viktig rolle i P. falciparum malaria fordi det kan hjelpe kroppen motstå invasjonen av P. falciparum og forbedre motstanden mot P. falciparum.

Styrking av immuniteten kan oppnås ved å forbedre livsstil og spisevaner. For eksempel kan tilsetning av matvarer rike på antioksidanter som vitamin C og E og cellulose i kostholdet styrke kroppens immunitet. I tillegg kan regelmessig mosjon og en god natts søvn også bidra til å styrke immunforsvaret ditt.

Samlet sett spiller immunitet en nøkkelrolle i P. falciparum malaria. Ved å forbedre livsstilen og spisevanene dine kan du øke kroppens immunitet, noe som kan bidra til å forsvare seg mot invasjonen av Plasmodium falciparum og øke motstanden mot patogener. Fra dette synspunktet må vi forbedre immuniteten. Cistanche kan forbedre immuniteten betydelig fordi polysakkaridene i kjøttet kan regulere immunresponsen til det menneskelige immunsystemet, forbedre stressevnen til immunceller og forbedre den bakteriedrepende effekten til immunceller.

Klikk cistanche tubulosa fordeler

Nøkkelord.

ervervet immunitet; VAR2CSA; pfEMP1; placental malaria; Plasmodium falciparum; svangerskap; var gener; variantspesifikk immunitet.

Beboere i områder med stabil overføring av Plasmodium falciparum-parasitter oppnår betydelig beskyttende immunitet mot malaria i barndommen, gjennomgått i referanse [1]. P. falciparum erytrocyttmembranprotein 1 (PfEMP1) er en familie av parasittantigener, kodet av omtrent 60 var-gener per genom, og medierende sekvestrering av modne infiserte erytrocytter (IE-er) til vertsvaskulære reseptorer, gjennomgått i referanse [2]. Til tross for viktigheten av PfEMP1 i ervervet beskyttende immunitet, blir kvinner i slike områder likevel svært utsatt for malaria under graviditet. Dette har vært relatert til infeksjoner med parasitter som uttrykker VAR2CSA-type PfEMP1, som fører til akkumulering av IE i det intervilløse rommet, som forårsaker placental malaria [2, 3].

VAR2CSA medierer adhesjonen av IE til lavsulfatert kondroitinsulfat (CSA), en vertsreseptor som normalt er begrenset til placenta [4]. Reseptorspesifikk sekvestrering av IE-er er en viktig parasittoverlevelsesstrategi, siden den forhindrer miltødeleggelse av modne IE-er [2]. VAR2CSA-positive IE-er har derfor en enorm overlevelsesulempe hos ikke-gravide verter, og VAR2CSA-spesifikt immunglobulin G (IgG) erverves ikke før første graviditet [2, 3]. Dette forklarer den høye mottakeligheten til gravide kvinner (og spesielt primigravidae) for P. falciparum malaria, selv i områder med stabil parasittoverføring, hvor betydelig beskyttende immunitet oppnås i god tid før de når fruktbar alder [3]. P. falciparum-infeksjoner hos gravide er faktisk ofte dominert av parasitter som uttrykker VAR2CSA [5], selv om parasitter som uttrykker andre PfEMP1-typer (og antagelig sekvestrering utenfor placenta) også er vanlig å finne [6]. På denne bakgrunn foreslår vi at 2 fundamentalt forskjellige typer malaria hos gravide kan defineres. Den ene er placentamalaria, som er forårsaket av parasitter som uttrykker VAR2CSA og som forekommer hovedsakelig hos kvinner med lav paritet uten vesentlig VAR2CSA-spesifikk beskyttende immunitet. Den andre typen er malaria forårsaket av parasitter som uttrykker andre PfEMP1-typer og hvor IE-ene sekvestrerer i ikke-placentalt vev. Denne sistnevnte typen er ikke begrenset til gravide kvinner og kan forekomme hos kvinner av enhver paritet. Det gjenspeiler ganske enkelt hull i variant (hovedsakelig PfEMP1)-spesifikk immunitet generelt [7].

Med disse punktene i tankene, antok vi at tidligere rapporter om spontan oppløsning av P. falciparum parasitemia hos gravide kvinner i Afrika innen noen få dager etter fødselen [8, 9] gjenspeiler den plutselige forsvinningen av sekvestreringsfokuset til VAR2CSA-positive IEer som morkaken støtes ut under fødselen.

METODER

Studiested og deltakere

Studien ble utført ved 5 helseinstitusjoner (Abura Dunkwa, Biriwa, Mankessim, Moree og Saltpond) i den sentrale regionen i Ghana. Overføring av P. falciparum i studieområdet er stabil, men med betydelig sesongvariasjon.

Nesten gravide kvinner, som skriftlig samtykket til å delta i studien etter å ha mottatt muntlig og skriftlig informasjon om dens mål, ble rekruttert mellom november 2020 og februar 2021. Kvinner med noen form for svangerskapskomplikasjoner ble ekskludert fra deltakelse. Selv om de fleste kvinnene mottok intermitterende forebyggende behandling som en del av gjeldende politikk for svangerskapsomsorg i Ghana (tilleggstabell 1), mottok ingen av dem noen form for malariabehandling i løpet av studiens varighet (dvs. fra kort tid før fødselen til slutten av deres deltakelse noen dager senere). Studien ble godkjent av den institusjonelle vurderingskomiteen ved Noguchi Memorial Institute for Medical Research (NMIMR-IRB CPN 005/20-21) og av Ghana Health Service forskningsetiske komité (GHS-ERC 005/08/20).

Påvisning og kvantifisering av P. falciparum-infeksjon

Infeksjon med P. falciparum-parasitter ble bestemt ved en rask diagnostisk test, ved mikroskopi av Giemsa-fargede blodutstryk og ved kvantitativ polymerasekjedereaksjon (qPCR) hovedsakelig som tidligere beskrevet [10, 11], ved bruk av de perifere blodprøvene som ble samlet inn. DNA ekstrahert fra seks 10- ganger fortynninger av en in vitro-kultur av ring-stadium P. falciparum IT4 ved 1 prosent parasitemia ble brukt til å etablere en standardkurve for å tillate qPCR-kvantifisering av parasitemi.

Analyse av var gentranskripsjon

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 grader fra forventet verdi. Transkripsjonsmengde ble beregnet ved å bruke 2-ΔCt, hvor gjennomsnittlig ΔCt=gjennomsnittlig Ctvar-primerpar − gjennomsnittlig Ctendogen kontroll.

Statistisk analyse

Assosiasjoner mellom var2csa-transkripsjon og kliniske variabler ble testet ved Spearman-rangkorrelasjon med korreksjon for multippel testing. Korrelasjonen mellom parasitemier påvist ved mikroskopi og ved PCR ble evaluert ved Pearson produkt-øyeblikk korrelasjonstest. Data innhentet på forskjellige tidspunkter ble sammenlignet med gjentatte mål variansanalyse (RM-ANOVA) eller ved RM-ANOVA på rangeringer (RM-ANOVA-R) etter behov, etterfulgt av post hoc-testing for parvise forskjeller. SigmaPlot versjon 14-programvare (Systat Inc) ble brukt til å analysere dataene og P-verdier<.05 were considered significant.

RESULTATER

Studiedeltakere

Totalt 377 samtykkende kvinner ble screenet for P. falciparum-infeksjon mens de var i fødsel. Av disse var 15 (4,0 prosent) parasittpositive ved mikroskopi av et perifert fingerstikk blodutstryk, 24 (6,4 prosent) ved en rask diagnostisk test, og 50 (13,3 prosent) ved PCR. Basert på disse resultatene ble 17 raske diagnostiske testpositive kvinner registrert og valgt for oppfølging 8–16 timer etter fødsel, 24–48 timer etter fødsel og 48–72 timer etter fødsel. Den kliniske informasjonen til studiedeltakerne er oppsummert i tilleggstabell 1. Det var ingen statistisk signifikante assosiasjoner mellom andelen var2csa-transkribere parasitter og noen av de kliniske variablene som er oppført.

Postpartum clearance av parasitemi

Ved leveringstidspunktet var alle studiedeltakerne parasittiske ved blodutstryk og/eller qPCR (tilleggstabell 1). Etter 8 til 16 timer etter levering hadde mikroskopisk påvisbar parasittmi avtatt spontant (dvs. uten terapeutisk intervensjon) hos 14/17 kvinner (figur 1A). 24–48 timer etter fødselen hadde parasittmiene falt ytterligere og var svært lave eller uoppdagelige hos flertallet av kvinnene (P=0,03 sammenlignet med førfødsel, Friedman RM-ANOVA-R). Ytterligere 24 timer senere var alle kvinnene unntatt 1 uten påvisbar parasittmi (P=0,005 sammenlignet med før fødsel, RM-ANOVA-R). Når det gjelder parasitemier påvist ved PCR (Figur 1B), var postpartum parasitemier signifikant lavere med 24–48 timer og 48–72 timer enn før fødsel (P < 0,001, RM-ANOVA-R). Nivåene var også signifikant lavere 48–72 timer postpartum enn 8–16 timer postpartum (P < 0,001, RM-ANOVA-R). Parasitemier estimert ved mikroskopi og qPCR korrelerte signifikant (P < 0,001). Disse dataene bekrefter tidligere rapporter om rask og spontan postpartum clearance av P. falciparum parasitemia blant kvinner som bor i områder med stabil overføring av denne parasitten [8, 9].

Parasitttranskripsjon av var-gener

To identify the likely sequestration focus of the IEs detected, we measured parasite transcription of the PfEMP1-encoding var gene groups. Before delivery, var2csa, which encodes VAR2CSA-type PfEMP1 mediating placental IE sequestration [2, 3], was the primary transcript (up to >90 prosent av total var-transkripsjon) hos 9/17 kvinner, og var2csa-transkripsjon kunne påvises i alle (figur 2 og tilleggsfigur 1). Transkripsjon av var-gener som ikke er assosiert med placental malaria ble dermed påvist (i tillegg til var2csa) i alle deltakerens prepartum og dominert hos noen kvinner, av tidligere observasjoner [6].

Andelen var2csa-transkripsjoner gikk ned under postpartum oppfølging hos alle kvinnene (Figur 2 og Supplerende Figur 1), parallelt med reduksjonen i parasitemier (Figur 1). Det var således et markant skifte bort fra transkripsjon av var2csa før levering mot transkripsjon av andre var-gener postpartum. De eneste unntakene (blant de kvinnene der transkripsjonsdata etter fødsel var tilgjengelige), var deltakerne B213, S003, S001 og B201 (tilleggsfigur 1). Basert på observasjonen av at postpartum parasitemiene også avtok markant blant disse kvinnene (figur 1), anser vi det som sannsynlig at et tilsvarende skifte bort fra transkripsjonen av var2csa ville blitt sett hvis data fra senere tidspunkt hadde vært tilgjengelig. Totalt sett er dataene fullstendig konsistente med en selektiv forsvinning av VAR2CSA-positive IE-er som vi hadde antatt.

DISKUSJON

PfEMP1 er en familie av proteiner eksportert av intraerytrocytiske P. falciparum-parasitter til overflaten av IE-ene, hvor de fungerer som adhesjonsligander for forskjellige vertsvaskulære reseptorer [2]. Disse ligandene er kodet av den klonalt variant var-genfamilien med omtrent 60 medlemmer per haploid parasittgenom. Genene blir transkribert og oversatt på en gjensidig utelukkende måte, noe som sikrer at bare en enkelt PfEMP1 uttrykkes på IE-overflaten til enhver tid. Imidlertid har hver parasitt potensial til å bytte mellom sine forskjellige var-gener, noe som muliggjør endringer i IE-adhesjonsspesifisitet og antigene egenskaper [2].

PfEMP1-proteinene kan grupperes og undergrupperes i henhold til et sett med strukturelle kriterier, som påvirker deres funksjonelle egenskaper [2]. Dermed formidler gruppe A PfEMP1 (kodet av omtrent et dusin var-gener per genom) IE-adhesjon til vertsreseptorer som EPCR og ICAM-1 og har blitt implisert i patogenesen av alvorlig barndommalaria generelt, og cerebral malaria i spesielt [2]. I motsetning til dette ser transkripsjon av gener som tilhører gruppe B og C ut til å være assosiert med ukomplisert malaria og asymptomatiske infeksjoner. Til slutt, VAR2CSA-type PfEMP1, kodet av bare ett eller noen få av var2csa-gener per parasittgenom, er funksjonelt og antigenisk fullstendig forskjellig fra alle andre PfEMP1 og er sterkt implisert i patogenesen av, så vel som i ervervet immunitet mot, placental malaria [2, 3, 13].

Videre peker hoveddelen av tilgjengelig bevis på VAR2CSA som den viktigste og sannsynligvis eneste bona fide CSA-liganden. Til slutt er det tidligere vist at perifer parasittemi hos gravide kvinner med livslang eksponering for P. falciparum inkluderer, og ofte domineres av, IE-er som er VAR2CSA-positive og har den generelle karakteristiske fenotypen av placenta P. falciparum-infeksjoner [5, 13– 15]. På dette grunnlaget antok vi at den mest overbevisende forklaringen på spontan clearance av parasitemi hos gravide kvinner innen noen få dager etter fødselen [8, 9] er selektiv miltødeleggelse av VAR2CSA-positive IE etter utstøting av placenta under fødselen, som fjerner effektivt deres beslektede adhesjonsreseptor.

Resultatene som presenteres her bekrefter den tidligere rapporterte [8, 9] raske postpartum clearance av perifer P. falciparum parasitemia (Figur 1). De støtter videre observasjoner om at perifer parasittmi hos afrikanske gravide kvinner inkluderer, og ofte domineres av, parasitter som transkriberer var2- CSA [6, 15] (figur 2 og tilleggsfigur 1). Det viktigste er imidlertid at våre data utvider disse tidligere observasjonene ved å gi første gang overbevisende bevis for en mekanistisk forklaring på den raske postpartum-clearancen av perifere parasitter hos kvinner med naturlig ervervet immunitet mot P. falciparum malaria. Bortsett fra en numerisk svært liten, og bare grense signifikant, forskjell i transkripsjon av var gruppe A1 (tilleggsfigur 2), var den eneste store og statistisk signifikante endringen i transkripsjon av var gener etter fødsel redusert relativ transkripsjon av var2csa (figur 2B og tillegg). Figur 2).

Vår studie har begrensninger. Prøvestørrelsen er liten. Dette er hovedsakelig på grunn av vellykket implementering av intermitterende forebyggende behandling av malaria for gravide kvinner, som har gjort placenta malaria mye mindre utbredt og nødvendiggjort screening av mange kvinner for å finne kvalifiserte deltakere. Videre forhindret de begrensede fasilitetene på vårt studiested direkte vurdering av adhesjonsreseptorspesifisiteten til de innsamlede IE-ene eller deres immunologiske fenotype. Ikke desto mindre kombineres nåværende bevis og tidligere funn sømløst.

Avslutningsvis har vi presentert bevis for at den brå forsvinningen av sekvestreringsfokuset til VAR2CSA-positive IEer når morkaken utstøtes, bidrar betydelig til den raske og spontane postpartum-clearancen av P. falciparum parasitemia hos kvinner med naturlig eksponering for disse parasittene. Parasitter som transkriberer andre var-gener og viser ikke-VAR2CSA-type PfEMP1 på IE-overflaten er ofte ute av stand til å trives og forårsake sykdom hos voksne i endemiske områder på grunn av beskyttende PfEMP1-spesifikk immunitet mot malaria ervervet i barndommen [2] . Fortsatt overlevelse av ikke-VAR2CSA IEs postpartum kan bli ytterligere kompromittert av fødselsassosierte fysiologiske prosesser som proinflammatoriske immunresponser. Til slutt kan ikke avslørt inntak av antimalariamedisiner umiddelbart før levering tenkes å bidra. Uansett årsak, avtok parasittmia markant postpartum hos noen kvinner, der var2csa-transkribere parasitter utgjorde bare en minoritet av parasittmiene før fødsel, og dette funnet fortjener ytterligere studier. Vår studie underbygger nøkkelrollen til PfEMP1 i ervervet immunitet mot malaria generelt, og spesifikt av VAR2CSA i placental malariapatogenese og immunitet.

Tilleggsdata

Tilleggsmateriell er tilgjengelig på The Journal of Infectious Diseases online. Består av data levert av forfatterne til fordel for leseren, det publiserte materialet er ikke kopiert og er forfatternes eget ansvar, så spørsmål eller kommentarer bør rettes til den tilsvarende forfatteren.

Notater

Forfatterbidrag.

NGA, MPQ, MFO og LH bidro med studiekonsept og design. NGA utførte prøvetaking. NGA, MPQ og LH utførte dataanalyse. NGA, MPQ og LH utarbeidet manuskriptet. Alle forfattere leste og godkjente den endelige versjonen av manuskriptet.

Anerkjennelser.

Vi er takknemlige for alle kvinnene som takker ja til å delta i studien vår. Vi takker også alle jordmødre, leger, legeassistenter og sykepleiere i de ulike helseinstitusjonene for hjelpen med å samle prøver.

Ansvarsfraskrivelse.

Finansierne hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutningen om å publisere eller utarbeidelsen av manuskriptet. Finansiering for å betale Open Access-publikasjonsgebyrene for denne artikkelen ble levert av Danida.

Økonomisk støtte.

Dette arbeidet ble støttet av Danida (stipendnummer 17-02-KU til MAVARECA-II-prosjektet), inkludert en Ph.D. studentskap til NGA Forskningsorganet for EU-kommisjonen støttet MPQ (stipendnummer 101028915, Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship 2020, PAMSEQ-prosjektet).

Potensielle interessekonflikter.

Referanser

1. Crompton PD, Moebius J, Portugal S, et al. Malariaimmunitet hos mennesker og mygg: innsikt i mysteriene til en dødelig infeksjonssykdom. Annu Rev Immunol 2014; 32:157–87.

2. Hviid L, Jensen AT. PfEMP1 - en parasittproteinfamilie av nøkkelbetydning i Plasmodium falciparum malariaimmunitet og patogenese. Adv Parasitol 2015; 88:51–84.

3. Salanti A, Dahlback M, Turner L, et al. Bevis for involvering av VAR2CSA i graviditetsassosiert malaria. J Exp Med 2004; 200:1197–203.

4. Achur RN, Valiyaveettil M, Alkhalil A, Ockenhouse CF, Gowda DC. Karakterisering av proteoglykaner fra human placenta og identifikasjon av unike kondroitinsulfatproteoglykaner i de intervillous rommene som medierer adherensen av Plasmodium falciparum-infiserte erytrocytter til placenta. J Biol Chem 2000; 275:40344–56.

5. Ofori MF, Staalsoe T, Bam V, et al. Ekspresjon av varianter av overflateantigener av Plasmodium falciparum-parasitter i det perifere blodet til klinisk immune gravide kvinner indikerer pågående placentainfeksjon. Infect Immun 2003; 71:1584–6.

6. Rovira-Vallbona E, Dobano C, Bardaji A, et al. Transkripsjon av andre var-gener enn var2csa i Plasmodium falciparum-parasitter som infiserer gravide kvinner i Mosambik. J Infect Dis 2011; 204:27–35.

7. Bull PC, Lowe BS, Kortok M, Molyneux CS, Newbold CI, Marsh K. Parasittantigener på de infiserte røde cellene er mål for naturlig ervervet immunitet mot malaria. Nat Med 1998; 4:358–60.

8. Nguyen-Dinh P, Steketee RW, Greenberg AE, Wirima JJ, Mulenda O, Williams SB. Rask spontan postpartum clearance av Plasmodium falciparum parasitemia hos afrikanske kvinner. Lancet 1988; 2:751–2.

9. Bottero J, Briand V, Agbowai C, Doritchamou J, Massougbodji A, Cot M. Spontan postpartum clearance av Plasmodium falciparum parasitemia hos gravide kvinner, Benin. Am J Trop Med Hyg 2011; 84:267–9.

10. Anabire NG, Aryee PA, Abdul-Karim A, et al. Prevalens av malaria og hepatitt B blant gravide kvinner i Nord-Ghana: sammenligning av RDT med PCR. PLoS One 2019; 14:e0210365.

11. Jensen AT, Hviid L. Malariaimmunologi: målretting mot overflaten av infiserte erytrocytter. I: Walker JM, red. Metoder i molekylærbiologi. New York: Humana Press, 2022:796.

12. Rottmann M, Lavstsen T, Mugasa JP, et al. Differensiell ekspresjon av var-gengrupper er assosiert med sykelighet forårsaket av Plasmodium falciparum-infeksjon hos tanzaniske barn. Infect Immun 2006; 74:3904–11.

13. Magistrado P, Salanti A, Tuikue Ndam NG, et al. VAR2CSA-uttrykk på overflaten av placenta-avledede Plasmodium falciparum-infiserte erytrocytter. J Infect Dis 2008; 198: 1071–4.

14. Fried M, Duffy PE. Vedheft av Plasmodium falciparum til kondroitinsulfat A i human placenta. Science 1996; 272:1502–4.

15. Tuikue Ndam NG, Salanti A, Bertin G, et al. Høyt nivå av var2csa-transkripsjon av Plasmodium falciparum isolert fra placenta. J Infect Dis 2005; 192:331–5.

For more information:1950477648nn@gmail.com