Den snabba och spontana elimineringen av Plasmodium Falciparum efter förlossningen är relaterad till utstötning av placentan

Parasitemi bland gravida kvinnor med skyddande immunitet mot Plasmodium falciparum malaria domineras ofta av VAR2CSA-positiva infekterade erytrocyter (IE). VAR2CSA förmedlar sekvestreringen av IE i moderkakan. Vi antog att den tidigare observerade spontana postpartum-clearancen av parasitemi hos sådana kvinnor är relaterad till utdrivningen av moderkakan, vilket tar bort sekvestreringsfokuset för VAR2CSA-positiva IE. Vi bedömde parasitemier och gentranskription före och kort efter förlossningen hos 17 ghananska kvinnor. Den snabba minskningen av parasitemi postpartum åtföljdes av en selektiv minskning av transkriptionen av genen som kodar för VAR2CSA. Våra fynd ger en mekanistisk förklaring till den tidigare observationen.

Plasmodium falciparum malaria, en sjukdom som överförs av myggbett, är ett stort folkhälsoproblem över hela världen. Immunitet spelar en nyckelroll vid Plasmodium falciparum malaria. Under en Plasmodium falciparum-infektion hjälper immunitet kroppen att försvara sig mot patogenen och ökar kroppens motståndskraft mot den.

Malaria orsakas av Plasmodium falciparum. Patogenen förökar sig vanligtvis i värdkroppen, vilket leder till en minskning av antalet röda blodkroppar i blodet, vilket minskar kroppens immunitet. Kroppens immunitet spelar en mycket viktig roll vid P. falciparum malaria eftersom det kan hjälpa kroppen att motstå invasionen av P. falciparum och förbättra motståndet mot P. falciparum.

Immunitetsstärkande kan uppnås genom att förbättra livsstil och matvanor. Till exempel kan tillsats av livsmedel rika på antioxidanter som vitamin C och E och cellulosa till kosten förbättra kroppens immunitet. Dessutom kan regelbunden motion och en god natts sömn också hjälpa till att stärka ditt immunförsvar.

Sammantaget spelar immunitet en nyckelroll vid P. falciparum malaria. Genom att förbättra din livsstil och matvanor kan du stärka din kropps immunitet, vilket kan hjälpa till att försvara mot invasionen av Plasmodium falciparum och öka motståndskraften mot patogener. Ur denna synvinkel måste vi förbättra immuniteten. Cistanche kan avsevärt förbättra immuniteten eftersom polysackariderna i köttet kan reglera immunsvaret hos det mänskliga immunsystemet, förbättra immuncellers stressförmåga och förbättra immuncellernas bakteriedödande effekt.

Klicka cistanche tubulosa fördelar

Nyckelord.

förvärvad immunitet; VAR2CSA; pfEMPl; placenta malaria; Plasmodium falciparum; graviditet; var gener; variantspecifik immunitet.

Invånare i områden med stabil överföring av Plasmodium falciparum-parasiter förvärvar betydande skyddande immunitet mot malaria i barndomen, granskat i referens [1]. P. falciparum erytrocytmembranprotein 1 (PfEMP1) är en familj av parasitantigener, kodade av cirka 60 var-gener per genom, och förmedlar sekvestrering av mogna infekterade erytrocyter (IEs) till värdkärlreceptorer, granskad i referens [2]. Trots betydelsen av PfEMP1 i förvärvad skyddande immunitet, blir kvinnor i sådana områden ändå mycket mottagliga för malaria under graviditeten. Detta har relaterats till infektioner med parasiter som uttrycker VAR2CSA-typ PfEMP1, vilket leder till ackumulering av IE i det intervillösa utrymmet, vilket orsakar malaria i placenta [2, 3].

VAR2CSA medierar vidhäftningen av IE till lågsulfaterat kondroitinsulfat (CSA), en värdreceptor som normalt är begränsad till placentan [4]. Receptorspecifik sekvestrering av IEs är en viktig parasitöverlevnadsstrategi, eftersom den förhindrar mjältförstöring av mogna IEs [2]. VAR2CSA-positiva IE har därför en enorm överlevnadsnackdel hos icke-gravida värdar, och VAR2CSA-specifikt immunglobulin G (IgG) förvärvas inte före den första graviditeten [2, 3]. Detta förklarar den höga känsligheten hos gravida kvinnor (och särskilt primigravidae) för P. falciparum malaria, även i områden med stabil parasitöverföring, där betydande skyddande immunitet förvärvas långt innan de når fertil ålder [3]. P. falciparum-infektioner hos gravida kvinnor domineras faktiskt ofta av parasiter som uttrycker VAR2CSA [5], även om parasiter som uttrycker andra PfEMP1-typer (och antagligen sekvestrerar utanför moderkakan) också är vanliga [6]. På grundval av detta föreslår vi att 2 fundamentalt olika typer av malaria hos gravida kvinnor kan definieras. Den ena är placentamalaria, som orsakas av parasiter som uttrycker VAR2CSA och som förekommer huvudsakligen hos kvinnor med låg paritet utan betydande VAR2CSA-specifik skyddsimmunitet. Den andra typen är malaria orsakad av parasiter som uttrycker andra PfEMP1-typer och där IE:erna binder sig i icke-placentala vävnader. Den sistnämnda typen är inte begränsad till gravida kvinnor och kan förekomma hos kvinnor av vilken paritet som helst. Det återspeglar helt enkelt luckor i variant (främst PfEMP1)-specifik immunitet i allmänhet [7].

Med dessa punkter i åtanke antog vi att tidigare rapporter om spontan upplösning av P. falciparum parasitemia hos gravida kvinnor i Afrika inom några dagar efter förlossningen [8, 9] återspeglar det plötsliga försvinnandet av sekvestreringsfokuset för VAR2CSA-positiva IEs som moderkakan utvisas under förlossningen.

METODER

Studieplats och deltagare

Studien genomfördes vid 5 hälsoinrättningar (Abura Dunkwa, Biriwa, Mankessim, Moree och Saltpond) i den centrala regionen i Ghana. Överföringen av P. falciparum i studieområdet är stabil men med betydande säsongsvariation.

Snart gravida kvinnor, som skriftligen samtyckte till att delta i studien efter att ha fått muntlig och skriftlig information om dess syften, rekryterades mellan november 2020 och februari 2021. Kvinnor med någon form av graviditetskomplikationer uteslöts från deltagande. Även om de flesta av kvinnorna fick intermittent förebyggande behandling som en del av den nuvarande mödravårdspolicyn i Ghana (kompletterande tabell 1), fick ingen av dem någon form av antimalariabehandling under studiens varaktighet (dvs. från kort före förlossningen till slutet av deras deltagande några dagar senare). Studien godkändes av den institutionella granskningsnämnden vid Noguchi Memorial Institute for Medical Research (NMIMR-IRB CPN 005/20-21) och av Ghana Health Service forskningsetiska kommitté (GHS-ERC 005/08/20).

Detektion och kvantifiering av P. falciparum-infektion

Infektion av P. falciparum-parasiter bestämdes genom ett snabbt diagnostiskt test, genom mikroskopi av Giemsa-färgade blodutstryk och genom kvantitativ polymeraskedjereaktion (qPCR) i huvudsak som tidigare beskrivits [10, 11], med hjälp av de insamlade perifera blodproverna. DNA extraherat från sex 10-faldiga utspädningar av en in vitro-kultur av ringstadium P. falciparum IT4 vid 1 procent parasitemi användes för att upprätta en standardkurva för att möjliggöra qPCR-kvantifiering av parasitemi.

Analys av var Gentranskription

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 från förväntat värde. Transkriptförekomsten beräknades med hjälp av 2-ΔCt, där medelvärde ΔCt=medelvärde för Ctvar-primerpar - medelvärde av Ctendogen kontroll.

Statistisk analys

Samband mellan var2csa-transkription och kliniska variabler testades med Spearman-rankkorrelation med korrigering för flera tester. Korrelationen mellan parasitemier detekterade med mikroskopi och med PCR utvärderades med Pearsons produkt-moment korrelationstest. Data erhållna vid olika tidpunkter jämfördes genom upprepade mätningar av variansanalys (RM-ANOVA) eller med RM-ANOVA på rangordningar (RM-ANOVA-R) efter behov, följt av post hoc-testning för parvisa skillnader. Programvaran SigmaPlot version 14 (Systat Inc) användes för att analysera data och P-värden<.05 were considered significant.

RESULTAT

Studiedeltagare

Totalt 377 samtyckande kvinnor screenades för P. falciparum-infektion under förlossningen. Av dessa var 15 (4,0 procent) parasitpositiva genom mikroskopi av ett perifert blodprov med fingerstick, 24 (6,4 procent) genom ett snabbt diagnostiskt test och 50 (13,3 procent) genom PCR. Baserat på dessa resultat inkluderades 17 snabba diagnostiska testpositiva kvinnor och valdes ut för uppföljning 8–16 timmar efter förlossningen, 24–48 timmar efter förlossningen och 48–72 timmar efter förlossningen. Den kliniska informationen från studiedeltagarna sammanfattas i tilläggstabell 1. Det fanns inga statistiskt signifikanta samband mellan andelen var2csa-transkriberande parasiter och någon av de listade kliniska variablerna.

Postpartum eliminering av parasitemi

Vid tidpunkten för leveransen var alla studiedeltagare parasitära genom blodutstryk och/eller qPCR (kompletterande tabell 1). 8 till 16 timmar efter förlossningen hade mikroskopiskt detekterbar parasitemi minskat spontant (dvs utan terapeutisk intervention) hos 14/17 kvinnor (Figur 1A). 24–48 timmar efter förlossningen hade parasitemierna minskat ytterligare och var mycket låga eller omöjliga att upptäcka hos majoriteten av kvinnorna (P=0,03 jämfört med före förlossningen, Friedman RM-ANOVA-R). Ytterligare 24 timmar senare var alla kvinnor utom 1 utan detekterbar parasitemi (P=0,005 jämfört med före förlossningen, RM-ANOVA-R). När det gäller parasitemier som upptäckts med PCR (Figur 1B), var postpartum parasitemier signifikant lägre med 24–48 timmar och 48–72 timmar än före förlossningen (P < 0,001, RM-ANOVA-R). Nivåerna var också signifikant lägre 48–72 timmar efter förlossningen än 8–16 timmar efter förlossningen (P < 0,001, RM-ANOVA-R). Parasitemier uppskattade med mikroskopi och qPCR korrelerade signifikant (P < 0,001). Dessa data bekräftar tidigare rapporter om snabb och spontan postpartum clearance av P. falciparum parasitemia bland kvinnor som bor i områden med stabil överföring av denna parasit [8, 9].

Parasittranskription 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 procent av den totala var-transkriptionen) hos 9/17 kvinnor, och var2csa-transkription kunde detekteras hos alla (Figur 2 och Kompletterande Figur 1). Transkription av var-gener som inte är associerade med placentamalaria upptäcktes således (utöver var2csa) i alla deltagarens prepartum och dominerades hos vissa kvinnor, av tidigare observationer [6].

Andelen var2csa-transkript minskade under postpartumuppföljning hos alla kvinnor (Figur 2 och Kompletterande Figur 1), parallellt med minskningarna av parasitemier (Figur 1). Det skedde således en markant förskjutning från transkription av var2csa före leverans till transkription av andra var-gener postpartum. De enda undantagen (bland de kvinnor där transkriptionsdata efter förlossningen fanns tillgängliga) var deltagarna B213, S003, S001 och B201 (kompletterande figur 1). Men baserat på observationen att postpartum parasitemierna också minskade markant bland dessa kvinnor (Figur 1), anser vi det troligt att en motsvarande förskjutning bort från transkriptionen av var2csa skulle ha setts om data från senare tidpunkter hade varit tillgängliga. Sammantaget överensstämmer uppgifterna helt med ett selektivt försvinnande av VAR2CSA-positiva IE som vi hade antagit.

DISKUSSION

PfEMP1 är en familj av proteiner som exporteras av intraerytrocytiska P. falciparum-parasiter till ytan av IE, där de fungerar som adhesionsligander för olika värdvaskulära receptorer [2]. Dessa ligander kodas av den klonalt variant var-genfamiljen med cirka 60 medlemmar per haploid parasitgenom. Generna transkriberas och översätts på ett ömsesidigt uteslutande sätt, vilket säkerställer att endast en enda PfEMP1 uttrycks på IE-ytan vid varje given tidpunkt. Varje parasit har dock potential att växla mellan sina olika var-gener, vilket möjliggör förändringar i IE-vidhäftningsspecificitet och antigena egenskaper [2].

PfEMP1-proteinerna kan grupperas och undergrupperas enligt en uppsättning strukturella kriterier, som påverkar deras funktionella egenskaper [2]. Grupp A PfEMP1 (kodad av ungefär ett dussin var-gener per genom) förmedlar IE-adhesion till värdreceptorer såsom EPCR och ICAM-1 och har varit inblandad i patogenesen av svår barndomsmalaria i allmänhet och cerebral malaria i särskilt [2]. Däremot verkar transkription av gener som tillhör grupperna B och C vara associerad med okomplicerad malaria och asymtomatiska infektioner. Slutligen är PfEMP1 av VAR2CSA-typ, kodad av bara en eller ett fåtal var2csa-gener per parasitgenom, funktionellt och antigeniskt helt skild från alla andra PfEMP1 och är starkt inblandad i patogenesen av, såväl som i förvärvad immunitet mot, placentamalaria [2, 3, 13].

Dessutom pekar huvuddelen av tillgängliga bevis på VAR2CSA som den huvudsakliga och sannolikt enda bona fide CSA-liganden. Slutligen har det tidigare visats att perifer parasitemi hos gravida kvinnor med livslång exponering för P. falciparum inkluderar, och ofta domineras av, IE som är VAR2CSA-positiva och har den generellt karakteristiska fenotypen av placenta P. falciparum-infektioner [5, 13– 15]. På grundval av detta antog vi att den mest övertygande förklaringen till det spontana elimineringen av parasitemi hos gravida kvinnor inom några dagar efter förlossningen [8, 9] är selektiv mjältdestruktion av VAR2CSA-positiva IE efter utstötningen av moderkakan under förlossningen, vilket tar effektivt bort deras besläktade adhesionsreceptor.

Resultaten som presenteras här bekräftar den tidigare rapporterade [8, 9] snabba postpartum clearance av perifer P. falciparum parasitemia (Figur 1). De stöder vidare observationer att perifer parasitemi hos afrikanska gravida kvinnor inkluderar, och ofta domineras av, parasiter som transkriberar var2- CSA [6, 15] (Figur 2 och Kompletterande Figur 1). Viktigast är dock att våra data utökar dessa tidigare observationer genom att tillhandahålla övertygande bevis för första gången för en mekanistisk förklaring för den snabba postpartum-clearancen av perifera parasiter hos kvinnor med naturligt förvärvad immunitet mot P. falciparum malaria. Bortsett från en numeriskt mycket liten, och endast borderline signifikant, skillnad i transkription av var grupp A1 (kompletterande figur 2), var den enda större och statistiskt signifikanta förändringen i transkription av var gener efter förlossning reducerad relativ transkription av var2csa (figur 2B och kompletterande Figur 2).

Vår studie har begränsningar. Provstorleken är liten. Detta beror främst på det framgångsrika genomförandet av intermittent förebyggande behandling av malaria för gravida kvinnor, vilket har gjort placentamalaria mycket mindre utbredd och nödvändiggjorde screening av många kvinnor för att hitta kvalificerade deltagare. Dessutom förhindrade de begränsade faciliteterna på vår studieplats direkt bedömning av adhesionsreceptorspecificiteten hos de insamlade IE eller deras immunologiska fenotyp. Ändå kombineras nuvarande bevis och tidigare fynd sömlöst.

Sammanfattningsvis har vi presenterat bevis för att det plötsliga försvinnandet av sekvestreringsfokuset för VAR2CSA-positiva IEs när moderkakan drivs ut bidrar signifikant till den snabba och spontana postpartum-clearancen av P. falciparum parasitemia hos kvinnor med naturlig exponering för dessa parasiter. Parasiter som transkriberar andra var-gener och visar PfEMP1 av icke-VAR2CSA-typ på IE-ytan kan ofta inte trivas och orsaka sjukdom hos vuxna i endemiska områden på grund av skyddande PfEMP1-specifik immunitet mot malaria som förvärvats i barndomen [2] . Den fortsatta överlevnaden av icke-VAR2CSA IE efter förlossningen kan äventyras ytterligare av förlossningsassocierade fysiologiska processer såsom proinflammatoriska immunsvar. Slutligen kan ett hemligt intag av antimalarialäkemedel omedelbart före förlossningen tänkas bidra. Oavsett orsaken minskade parasitemi markant efter förlossningen hos vissa kvinnor, där var2csa-transkriberande parasiter endast utgjorde en minoritet av parasitemi före förlossningen, och detta fynd förtjänar ytterligare studier. Vår studie underbygger nyckelrollen för PfEMP1 i förvärvad immunitet mot malaria i allmänhet, och specifikt för VAR2CSA i placental malariapatogenes och immunitet.

Kompletterande data

Kompletterande material finns tillgängligt på The Journal of Infectious Diseases online. Består av data som tillhandahålls av författarna för att gynna läsaren, det publicerade materialet är inte kopierat och är ensam författarnas ansvar, så frågor eller kommentarer bör ställas till motsvarande författare.

Anteckningar

Författarbidrag.

NGA, MPQ, MFO och LH bidrog med studieuppfattning och design. NGA utförde provtagning. NGA, MPQ och LH utförde dataanalys. NGA, MPQ och LH förberedde manuskriptet. Alla författare läste och godkände den slutliga versionen av manuskriptet.

Erkännanden.

Vi är tacksamma för alla kvinnor som tackar ja till att delta i vår studie. Vi tackar också alla barnmorskor, läkare, läkarassistenter och sjuksköterskor på de olika vårdinrättningarna för deras hjälp med provtagningen.

Varning.

Finansiärerna hade ingen roll i studiedesign, datainsamling och analys, beslutet att publicera eller förberedelsen av manuskriptet. Finansiering för att betala Open Access-publikationsavgifterna för denna artikel tillhandahålls av Danida.

Ekonomiskt stöd.

Detta arbete stöddes av Danida (bidragsnummer 17-02-KU till MAVARECA-II-projektet), inklusive en doktorsexamen. studentskap till NGA Europeiska kommissionens forskningsverkställande organ stödde MPQ (bidragsnummer 101028915, Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship 2020, PAMSEQ-projekt).

Potentiella intressekonflikter.

Referenser

1. Crompton PD, Moebius J, Portugal S, et al. Malariaimmunitet hos människa och mygga: insikter i mysterier med en dödlig infektionssjukdom. Annu Rev Immunol 2014; 32:157–87.

2. Hviid L, Jensen AT. PfEMP1 - en parasitproteinfamilj av nyckelvikt i Plasmodium falciparum malariaimmunitet och patogenes. Adv Parasitol 2015; 88:51–84.

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

4. Achur RN, Valiyaveettil M, Alkhalil A, Ockenhouse CF, Gowda DC. Karakterisering av proteoglykaner från human placenta och identifiering av unika kondroitinsulfatproteoglykaner i de intervillous utrymmena som förmedlar vidhäftningen av Plasmodium falciparum-infekterade erytrocyter till placentan. J Biol Chem 2000; 275:40344–56.

5. Ofori MF, Staalsoe T, Bam V, et al. Uttryck av olika ytantigener av Plasmodium falciparum-parasiter i det perifera blodet hos kliniskt immuna gravida kvinnor indikerar pågående placentainfektion. Infect Immun 2003; 71:1584–6.

6. Rovira-Vallbona E, Dobano C, Bardaji A, et al. Transkription av andra var-gener än var2csa i Plasmodium falciparum-parasiter som infekterar moçambikiska gravida kvinnor. J Infect Dis 2011; 204:27–35.

7. Bull PC, Lowe BS, Kortok M, Molyneux CS, Newbold CI, Marsh K. Parasitantigener på de infekterade röda blodkropparna är mål för naturligt förvärvad immunitet mot malaria. Nat Med 1998; 4:358–60.

8. Nguyen-Dinh P, Steketee RW, Greenberg AE, Wirima JJ, Mulenda O, Williams SB. Snabb spontan postpartum clearance av Plasmodium falciparum parasitemia hos afrikanska kvinnor. 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 gravida kvinnor, Benin. Am J Trop Med Hyg 2011; 84:267–9.

10. Anabire NG, Aryee PA, Abdul-Karim A, et al. Prevalensen av malaria och hepatit B bland gravida kvinnor i norra Ghana: jämföra RDT med PCR. PLoS One 2019; 14:e0210365.

11. Jensen AT, Hviid L. Malariaimmunologi: inriktning på ytan av infekterade erytrocyter. I: Walker JM, red. Metoder inom molekylärbiologi. New York: Humana Press, 2022:796.

12. Rottmann M, Lavstsen T, Mugasa JP, et al. Differentiellt uttryck av var-gengrupper är associerat med sjuklighet orsakad av Plasmodium falciparum-infektion hos tanzaniska barn. Infect Immun 2006; 74:3904–11.

13. Magistrado P, Salanti A, Tuikue Ndam NG, et al. VAR2CSA-uttryck på ytan av placenta-härledda Plasmodium falciparum-infekterade erytrocyter. J Infect Dis 2008; 198: 1071–4.

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

15. Tuikue Ndam NG, Salanti A, Bertin G, et al. Hög nivå av var2csa-transkription av Plasmodium falciparum isolerad från placentan. J Infect Dis 2005; 192:331–5.

For more information:1950477648nn@gmail.com