Plasmodium Falciparum'i kiire ja spontaanne sünnitusjärgne kliirens on seotud platsenta väljutamisega
Jul 10, 2023
Plasmodium falciparum malaaria vastu kaitsva immuunsusega rasedate naiste parasiteemias domineerivad sageli VAR2CSA-positiivsed nakatunud erütrotsüüdid (IE). VAR2CSA vahendab IE sekvestreerimist platsentas. Hüpoteesisime, et varem täheldatud spontaanne sünnitusjärgne parasiteemia kliirens sellistel naistel on seotud platsenta väljutamisega, mis eemaldab VAR2CSA-positiivsete IE-de sekvestratsioonifookuse. Hindasime parasiteemiat ja geenide transkriptsiooni enne ja vahetult pärast sünnitust 17 Ghana naisel. Parasiteemia järsu langusega pärast sünnitust kaasnes VAR2CSA-d kodeeriva geeni transkriptsiooni selektiivne vähenemine. Meie leiud annavad varasemale vaatlusele mehaanilise seletuse.
Märksõnad.
omandatud immuunsus; VAR2CSA; pfEMP1; platsenta malaaria; Plasmodium falciparum; Rasedus; var geenid; variantspetsiifiline immuunsus.
Plasmodium falciparum parasiitide stabiilse levikuga piirkondade elanikud omandavad lapsepõlves olulise kaitsva immuunsuse malaaria vastu, mida vaadeldakse viites [1]. P. falciparum erütrotsüütide membraanivalk 1 (PfEMP1) on parasiitide antigeenide perekond, mida kodeerib ligikaudu 60 var geeni genoomi kohta ja mis vahendab küpsete nakatunud erütrotsüütide (IE) sekvestreerimist peremeesorganismi vaskulaarsetele retseptoritele, mida vaadeldakse viites [2]. Vaatamata PfEMP1 tähtsusele omandatud kaitsvas immuunsuses, muutuvad sellistes piirkondades olevad naised raseduse ajal malaaria suhtes siiski väga vastuvõtlikuks. Seda on seostatud VAR2CSA-tüüpi PfEMP1 ekspresseerivate parasiitide nakatumisega, mis põhjustab IE-de kuhjumist villidevahelises ruumis, põhjustades platsenta malaariat [2, 3].
VAR2CSA vahendab IE-de adhesiooni madala sulfaadisisaldusega kondroitiinsulfaadiga (CSA), peremeesretseptoriga, mis on tavaliselt piiratud platsentaga [4]. IE-de retseptorispetsiifiline sekvestreerimine on parasiitide ellujäämise oluline strateegia, kuna see hoiab ära küpsete IE-de põrna hävimise [2]. Seetõttu on VAR2CSA-positiivsed IE-d mitterasedate peremeesorganismide ellujäämisel tohutult ebasoodsas olukorras ja VAR2CSA-spetsiifilist immunoglobuliini G (IgG) ei omandata enne esimest rasedust [2, 3]. See seletab rasedate naiste (ja eriti primigravidae) suurt vastuvõtlikkust P. falciparum'i malaaria suhtes, isegi stabiilse parasiitide ülekandega piirkondades, kus oluline kaitseimmuunsus omandatakse juba enne viljakas eas jõudmist [3]. Rasedate naiste P. falciparum'i infektsioonides domineerivad tõepoolest sageli VAR2CSA-d ekspresseerivad parasiidid [5], kuigi sageli leitakse ka muid PfEMP1 tüüpe ekspresseerivaid (ja arvatavasti sekvestreerivaid platsentat) parasiite [6]. Selle põhjal teeme ettepaneku määratleda 2 põhimõtteliselt erinevat tüüpi malaariat rasedatel naistel. Üks neist on platsenta malaaria, mida põhjustavad VAR2CSA-d ekspresseerivad parasiidid ja mis esineb peamiselt madala pariteediga naistel, kellel puudub oluline VAR2CSA-spetsiifiline kaitseimmuunsus. Teine tüüp on malaaria, mida põhjustavad parasiidid, mis ekspresseerivad teisi PfEMP1 tüüpe ja kus IE-d sekvestreeruvad mitteplatsentaalsetes kudedes. See viimane tüüp ei ole piiratud rasedatega ja võib esineda mis tahes pariteediga naistel. See lihtsalt peegeldab lünki variandi (peamiselt PfEMP1) spetsiifilises immuunsuses üldiselt [7].
Neid punkte silmas pidades püstitasime hüpoteesi, et varasemad teated P. falciparum parasiteemia spontaanse lahenemise kohta rasedatel Aafrikas mõne päeva jooksul pärast sünnitust [8, 9] peegeldavad VAR2CSA-positiivsete IE-de sekvestreerimisfookuse järsku kadumist. platsenta väljutatakse sünnituse ajal.
MEETODID
Õppekoht ja osalejad
Uuring viidi läbi 5 tervishoiuasutuses (Abura Dunkwa, Biriwa, Mankessim, Moree ja Saltpond) Ghana keskosas. P. falciparum'i edasikandumine uuritavas piirkonnas on stabiilne, kuid hooajaliselt varieerub oluliselt.
Peaaegu rasedad naised, kes andsid kirjaliku nõusoleku uuringus osalemiseks pärast suulise ja kirjaliku teabe saamist selle eesmärkide kohta, võeti tööle ajavahemikus novembrist 2020 kuni veebruarini 2021. Naised, kellel esines raseduse mis tahes vormis tüsistusi, jäeti osalemisest välja. Kuigi enamik naisi sai Ghanas kehtiva sünnituseelse hoolduse poliitika raames vahelduvat ennetavat ravi (täiendav tabel 1), ei saanud ükski neist uuringu ajal (st vahetult enne sünnitust kuni sünnituse lõpuni) mingit malaariavastast ravi. nende osalemine paar päeva hiljem). Uuringu kiitsid heaks Noguchi Meditsiiniuuringute Memoriaalinstituudi institutsionaalse ülevaatenõukogu (NMIMR-IRB CPN 005/20-21) ja Ghana tervishoiuteenistuse uurimiseetika komitee (GHS-ERC 005/08/20).
P. falciparumi nakkuse tuvastamine ja kvantifitseerimine
P. falciparum parasiitide nakatumine määrati kiirdiagnostika testiga, Giemsaga värvitud vereäigete mikroskoopiaga ja kvantitatiivse polümeraasi ahelreaktsiooni (qPCR) abil, nagu eelnevalt kirjeldatud [10, 11], kasutades kogutud perifeerse vere proove. DNA-d, mis ekstraheeriti tsüklistaadiumis P. falciparum IT4 in vitro kultuuri kuuekordsest 10-kordsest lahjendusest 1% parasiteemiaga, kasutati standardkõvera loomiseks, mis võimaldab parasiteemia kvantifitseerida qPCR abil.
Var Gene Transkriptsiooni analüüs
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 kraadi oodatavast väärtusest. Transkriptsiooni arvukus arvutati kasutades 2-ΔCt, kus keskmine ΔCt=keskmine Ctvar praimeri paar − keskmine Ctendogeenne kontroll.
Statistiline analüüs
Var2csa transkriptsiooni ja kliiniliste muutujate vahelisi seoseid testiti Spearmani auastme korrelatsiooniga mitme testimise korrektsiooniga. Korrelatsiooni mikroskoopia ja PCR abil tuvastatud parasiteemiate vahel hinnati Pearsoni toote-momendi korrelatsioonitestiga. Erinevatel ajahetkedel saadud andmeid võrreldi vastavalt vajadusele korduvate mõõtmiste dispersioonanalüüsiga (RM-ANOVA) või järjestuste RM-ANOVA-ga (RM-ANOVA-R), millele järgnes paaridevaheliste erinevuste post hoc testimine. Andmete ja P väärtuste analüüsimiseks kasutati tarkvara SigmaPlot versioon 14 (Systat Inc)<.05 were considered significant.
TULEMUSED
Uuringus osalejad
Kokku 377 nõusoleku andnud naist kontrolliti sünnituse ajal P. falciparum'i nakkuse suhtes. Neist 15 (4.{3}} protsenti) olid parasiitpositiivsed perifeerse sõrmejälgitud vereproovi mikroskoopia põhjal, 24 (6,4 protsenti) kiirdiagnostilise testiga ja 50 (13,3 protsenti) PCR-i järgi. Nende tulemuste põhjal registreeriti 17 kiirdiagnostika testi positiivset naist, kes valiti jälgimiseks 8–16 tundi pärast sünnitust, 24–48 tundi pärast sünnitust ja 48–72 tundi pärast sünnitust. Uuringus osalejate kliiniline teave on kokku võetud täiendavas tabelis 1. Var2csa-transkribeerivate parasiitide osakaalu ja loetletud kliiniliste muutujate vahel ei olnud statistiliselt olulisi seoseid.
Parasiteemia sünnitusjärgne puhastamine
Sünnituse ajal olid kõik uuringus osalejad vereproovi ja/või qPCR-i järgi parasiitilised (täiendav tabel 1). 8–16 tundi pärast sünnitust oli mikroskoopiliselt tuvastatav parasiteemia spontaanselt (st ilma terapeutilise sekkumiseta) vähenenud 14/17 naisel (joonis 1A). 24–48 tundi pärast sünnitust olid parasiteemiad veelgi vähenenud ja enamikul naistest olid need väga madalad või tuvastamatud (P=0,03 võrreldes sünnituseelsega, Friedman RM-ANOVA-R). Veel 24 tundi hiljem oli kõigil naistel peale ühe tuvastatava parasiteemiata (P=0,005 võrreldes sünnituseelsega, RM-ANOVA-R). Mis puutub PCR-ga tuvastatud parasiteemiatesse (joonis 1B), siis sünnitusjärgsed parasiteemiad olid 24–48 tunni ja 48–72 tunni võrra oluliselt väiksemad kui sünnituseelsel ajal (P < 0,001, RM-ANOVA-R). Tase oli ka oluliselt madalam 48–72 tundi pärast sünnitust kui 8–16 tundi pärast sünnitust (P < 0,001, RM-ANOVA-R). Mikroskoopia ja qPCR abil hinnatud parasiteemiad korreleerusid oluliselt (P < 0,001). Need andmed kinnitavad varasemaid teateid P. falciparum parasiteemia kiirest ja spontaansest sünnitusjärgsest kliirensist naiste seas, kes elavad selle parasiidi stabiilse levikuga piirkondades [8, 9].
Var geenide parasiitide transkriptsioon
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 >90 protsenti kogu var-transkriptsioonist) 9/17 naisel ja var2csa transkriptsiooni oli võimalik tuvastada kõigil (joonis 2 ja täiendav joonis 1). Var-geenide transkriptsioon, mis ei ole seotud platsenta malaariaga, tuvastati seega (lisaks var2csa-le) kõigil osalejatel enne sünnitust ja domineeris mõnel naisel vastavalt varasematele tähelepanekutele [6].
Var2csa transkriptide osakaal vähenes sünnitusjärgse jälgimise ajal kõigil naistel (joonis 2 ja täiendav joonis 1), paralleelselt parasiteemiate vähenemisega (joonis 1). Seega toimus märkimisväärne nihe var2csa transkriptsioonilt enne sünnitust teiste var-geenide sünnitusjärgse transkriptsiooni suunas. Ainsad erandid (nende naiste seas, kelle sünnitusjärgse transkriptsiooni andmed olid saadaval), olid osalejad B213, S003, S001 ja B201 (täiendav joonis 1). Kuid lähtudes tähelepanekust, et sünnitusjärgsed parasiteemiad vähenesid märkimisväärselt ka nende naiste seas (joonis 1), peame tõenäoliseks, et hilisemate ajahetkede andmete olemasolul oleks täheldatud vastavat nihet var2csa transkriptsioonist eemale. Üldiselt on andmed täielikult kooskõlas VAR2CSA-positiivsete IE-de valikulise kadumisega, nagu me oletasime.
ARUTELU
PfEMP1 on valkude perekond, mida intraerütrotsüütilised P. falciparum parasiidid ekspordivad IE pinnale, kus nad toimivad adhesiooniligandidena peremeesorganismi erinevate vaskulaarsete retseptorite jaoks [2]. Neid ligande kodeerib kloonilise variandi var geeniperekond, milles on umbes 60 liiget haploidse parasiidi genoomi kohta. Geenid transkribeeritakse ja transleeritakse üksteist välistaval viisil, tagades, et IE pinnal ekspresseerub igal ajahetkel ainult üks PfEMP1. Siiski on igal parasiidil potentsiaal vahetada oma erinevate var-geenide vahel, võimaldades muuta IE adhesioonispetsiifilisust ja antigeenseid omadusi [2].
PfEMP1 valke saab rühmitada ja alarühmitada vastavalt struktuurikriteeriumidele, mis mõjutavad nende funktsionaalseid omadusi [2]. Seega vahendab rühm A PfEMP1 (mida genoomi kohta kodeerib kümmekond var-geeni) IE adhesiooni peremeesretseptoritega, nagu EPCR ja ICAM-1, ning on olnud seotud raske lapseea malaaria ja ajumalaaria patogeneesiga üldiselt. eriti [2]. Seevastu B- ja C-rühma kuuluvate geenide transkriptsioon näib olevat seotud tüsistusteta malaaria ja asümptomaatiliste infektsioonidega. Lõpuks, VAR2CSA-tüüpi PfEMP1, mida kodeerib ainult üks või paar var2csa geeni parasiidi genoomi kohta, on funktsionaalselt ja antigeenselt täiesti erinev kõigist teistest PfEMP1-st ning on tugevalt seotud platsenta patogeneesiga ja ka omandatud immuunsusega platsenta suhtes. malaaria [2, 3, 13].
Lisaks viitab suurem osa olemasolevatest tõenditest VAR2CSA-le kui peamisele ja tõenäoliselt ainsale heausksele CSA ligandile. Lõpuks on varem näidatud, et elukestva P. falciparumiga kokkupuutega rasedate naiste perifeerne parasiteemia hõlmab ja sageli domineerivad VAR2CSA-positiivsed IE-d, millel on platsenta P. falciparumi infektsioonide üldine iseloomulik fenotüüp [5, 13– 15]. Selle põhjal püstitasime hüpoteesi, et kõige veenvam seletus parasiteemia spontaansele vabanemisele rasedatel mõne päeva jooksul pärast sünnitust [8, 9] on VAR2CSA-positiivsete IE-de selektiivne põrna hävitamine pärast platsenta väljutamist sünnituse ajal, mis eemaldab tõhusalt nende sugulasadhesiooniretseptori.
Siin esitatud tulemused kinnitavad varem teatatud [8, 9] perifeerse P. falciparum parasiteemia kiiret sünnitusjärgset kliirensit (joonis 1). Lisaks toetavad nad tähelepanekuid, et Aafrika rasedate naiste perifeerne parasiteemia hõlmab ja sageli domineerivad parasiidid, mis transkribeerivad var{3}} csa [6, 15] (joonis 2 ja täiendav joonis 1). Kõige tähtsam on aga see, et meie andmed laiendavad neid varasemaid tähelepanekuid, pakkudes esmakordselt veenvaid tõendeid mehhaanilise seletuse kohta perifeersete parasiitide kiire sünnitusjärgse kliirensi kohta naistel, kellel on looduslikult omandatud immuunsus P. falciparum malaaria vastu. Lisaks numbriliselt väga väikesele ja ainult piiripealsele olulisele erinevusele var-rühma A1 transkriptsioonis (täiendav joonis 2) oli ainus oluline ja statistiliselt oluline muutus var-geenide transkriptsioonis pärast sünnitust var2csa suhtelise transkriptsiooni vähenemine (joonis 2B ja täiendav). Joonis 2).
Meie uuringul on piirangud. Valimi suurus on väike. Selle põhjuseks on peamiselt asjaolu, et rasedate naiste malaaria vahelduva ennetava ravi edukas rakendamine, mis on muutnud platsentamalaaria palju vähem levinud ja tinginud paljude naiste sõeluuringu, et leida sobivaid osalejaid. Lisaks takistasid meie uuringukoha piiratud võimalused kogutud IE-de või nende immunoloogilise fenotüübi adhesiooniretseptori spetsiifilisuse otsest hindamist. Sellegipoolest ühendavad praegused tõendid ja varasemad leiud sujuvalt.
Kokkuvõtteks oleme esitanud tõendeid selle kohta, et VAR2CSA-positiivsete IE-de sekvestratsioonifookuse järsk kadumine platsenta väljutamisel aitab oluliselt kaasa P. falciparum parasiteemia kiirele ja spontaansele sünnitusjärgsele kliirensile naistel, kes puutuvad nende parasiitidega kokku. Parasiidid, mis transkribeerivad teisi vargeene ja näitavad IE pinnal mitte-VAR2CSA-tüüpi PfEMP1, ei suuda endeemilistes piirkondades täiskasvanutel sageli areneda ega põhjustada haigusi, kuna neil on lapsepõlves omandatud kaitsev PfEMP{5}spetsiifiline immuunsus malaaria vastu [2] . Mitte-VAR2CSA IE-de jätkuvat ellujäämist pärast sünnitust võivad veelgi kahjustada sünnitusega seotud füsioloogilised protsessid, näiteks põletikueelsed immuunvastused. Lõpuks võib kaasa aidata ka malaariavastaste ravimite avaldamata võtmine vahetult enne sünnitust. Olenemata põhjusest vähenes parasiteemia mõnel naisel märkimisväärselt pärast sünnitust, kus var2csa-transkribeerivad parasiidid moodustasid vaid vähese osa sünnituseelsest parasiteemiast ja see leid väärib täiendavat uurimist. Meie uuring toetab PfEMP1 võtmerolli malaaria vastu omandatud immuunsuses üldiselt ja eriti VAR2CSA-l platsenta malaaria patogeneesis ja immuunsuses.
Täiendavad andmed
Täiendavad materjalid on saadaval veebis The Journal of Infectious Diseases. Koosnedes andmetest, mille autorid on lugeja kasuks toonud, postitatud materjale ei kopeerita ja need on autorite ainuvastutus, seega tuleks küsimuste või kommentaaridega pöörduda vastava autori poole.
Märkmed
Autorite kaastööd.
NGA, MPQ, MFO ja LH aitasid kaasa uuringu kontseptsioonile ja kavandamisele. NGA tegi proovide kogumise. NGA, MPQ ja LH viisid läbi andmete analüüsi. NGA, MPQ ja LH koostasid käsikirja. Kõik autorid lugesid ja kinnitasid käsikirja lõpliku versiooni.
Tänuavaldused.
Oleme tänulikud kõigile naistele, kes nõustusid meie uuringus osalema. Samuti täname kõiki ämmaemandaid, arste, arstiabisid ja õdesid erinevates tervishoiuasutustes proovide kogumisel abi eest.
Vastutusest loobumine.
Rahastajatel ei olnud mingit rolli uuringu kavandamisel, andmete kogumisel ja analüüsimisel, avaldamisotsuse tegemisel ega käsikirja ettevalmistamisel. Selle artikli avatud juurdepääsu avaldamise tasude maksmiseks rahastas Danida.
Rahaline toetus.
Seda tööd toetas Danida (grandi number 17-02-KU MAVARECA-II projektile), sealhulgas doktorantuur NGA-s Euroopa Komisjoni Teadusuuringute Rakendusagentuur toetas MPQ-d (grandi number 101028915, Marie Skłodowska-Curie individuaalne stipendium 2020) , PAMSEQ projekt).
Võimalikud huvide konfliktid.
Kõik autorid: huvide konflikte pole teatatud. Kõik autorid on esitanud ICMJE vormi võimalike huvide konflikti avalikustamiseks. Konfliktid, mida toimetajad peavad käsikirja sisuga seoses oluliseks, on avalikustatud.
