Pembersihan Plasmodium Falciparum Selepas Bersalin yang Cepat Dan Spontan Berkaitan Dengan Pengeluaran Plasenta
Jul 10, 2023
Parasitemia di kalangan wanita hamil yang mempunyai imuniti perlindungan terhadap malaria Plasmodium falciparum sering dikuasai oleh eritrosit yang dijangkiti positif VAR2CSA (IEs). VAR2CSA mengantara penyerapan IE dalam plasenta. Kami membuat hipotesis bahawa pelepasan parasitemia postpartum spontan yang diperhatikan sebelum ini dalam wanita sedemikian adalah berkaitan dengan pengusiran plasenta, yang menghilangkan fokus penyerapan IE positif VAR2CSA. Kami menilai parasitemia dan transkripsi gen sebelum dan sejurus selepas bersalin dalam 17 wanita Ghana. Penurunan mendadak dalam parasitemia selepas bersalin disertai dengan pengurangan terpilih dalam transkripsi pengekodan gen VAR2CSA. Penemuan kami memberikan penjelasan mekanistik untuk pemerhatian awal.
Kata kunci.
imuniti yang diperolehi; VAR2CSA; pfEMP1; malaria plasenta; Plasmodium falciparum; kehamilan; gen var; imuniti khusus varian.
Penduduk kawasan yang mempunyai penularan parasit Plasmodium falciparum yang stabil memperoleh imuniti perlindungan yang besar terhadap malaria pada zaman kanak-kanak, disemak sebagai rujukan [1]. Protein membran erythrocyte P. falciparum 1 (PfEMP1) ialah keluarga antigen parasit, dikodkan oleh kira-kira 60 var gen setiap genom, dan mengantarkan penyerapan eritrosit yang dijangkiti matang (IEs) kepada reseptor vaskular hos, disemak sebagai rujukan [2]. Walaupun kepentingan PfEMP1 dalam imuniti perlindungan yang diperolehi, wanita di kawasan tersebut bagaimanapun menjadi sangat terdedah kepada malaria semasa mengandung. Ini telah dikaitkan dengan jangkitan dengan parasit yang mengekspresikan PfEMP1 jenis VAR2CSA, yang membawa kepada pengumpulan IE dalam ruang intervillous, menyebabkan malaria plasenta [2, 3].
VAR2CSA mengantara lekatan IE kepada kondroitin sulfat bersulfat rendah (CSA), reseptor perumah yang biasanya terhad kepada plasenta [4]. Penyerapan spesifik reseptor bagi IE adalah strategi survival parasit yang penting, kerana ia menghalang pemusnahan splenik IE matang [2]. Oleh itu, IE positif VAR2CSA berada pada kelemahan kelangsungan hidup yang besar dalam perumah yang tidak hamil, dan imunoglobulin G (IgG) khusus VAR2CSA tidak diperoleh sebelum kehamilan pertama [2, 3]. Ini menjelaskan kerentanan tinggi wanita hamil (dan terutamanya primigravidae) kepada malaria P. falciparum, walaupun di kawasan yang mempunyai penularan parasit yang stabil, di mana imuniti perlindungan yang besar diperolehi sebelum mencapai usia melahirkan anak [3]. Jangkitan P. falciparum pada wanita hamil sememangnya sering dikuasai oleh parasit yang menyatakan VAR2CSA [5], walaupun parasit yang menyatakan jenis PfEMP1 lain (dan mungkin mengasingkan diri di luar plasenta) juga biasa dijumpai [6]. Atas dasar ini, kami mencadangkan bahawa 2 jenis malaria pada asasnya berbeza dalam wanita hamil boleh ditakrifkan. Satu ialah malaria plasenta, yang disebabkan oleh parasit yang menyatakan VAR2CSA dan yang berlaku terutamanya pada wanita yang mempunyai pariti rendah tanpa imuniti perlindungan khusus VAR2CSA yang besar. Jenis lain ialah malaria yang disebabkan oleh parasit yang menyatakan jenis PfEMP1 yang lain dan di mana IEs mengasingkan dalam tisu bukan plasenta. Jenis kedua ini tidak terhad kepada wanita hamil dan boleh berlaku pada wanita dalam mana-mana pariti. Ia hanya mencerminkan jurang dalam imuniti khusus varian (terutamanya PfEMP1) secara umum [7].
Dengan mengingati perkara-perkara ini, kami membuat hipotesis bahawa laporan terdahulu mengenai resolusi spontan parasitemia P. falciparum pada wanita hamil di Afrika dalam beberapa hari selepas bersalin [8, 9] mencerminkan kehilangan secara tiba-tiba fokus penyerapan IE positif VAR2CSA sebagai plasenta dikeluarkan semasa bersalin.
KAEDAH
Tapak Kajian dan Peserta
Kajian ini dijalankan di 5 kemudahan kesihatan (Abura Dunkwa, Biriwa, Mankessim, Moree, dan Saltpond) di Wilayah Tengah Ghana. Penghantaran P. falciparum di kawasan kajian adalah stabil, tetapi dengan variasi bermusim yang ketara.
Wanita hamil jangka terdekat, yang bersetuju secara bertulis untuk mengambil bahagian dalam kajian itu selepas menerima maklumat lisan dan bertulis tentang matlamatnya, telah diambil antara November 2020 dan Februari 2021. Wanita yang mempunyai sebarang bentuk komplikasi kehamilan dikecualikan daripada penyertaan. Walaupun kebanyakan wanita menerima rawatan pencegahan terputus-putus sebagai sebahagian daripada polisi penjagaan antenatal semasa di Ghana (Jadual Tambahan 1), tiada seorang pun daripada mereka menerima sebarang bentuk rawatan antimalaria sepanjang tempoh kajian (iaitu, dari sejurus sebelum bersalin sehingga akhir penyertaan mereka beberapa hari kemudian). Kajian itu telah diluluskan oleh lembaga semakan institusi di Noguchi Memorial Institute for Medical Research (NMIMR-IRB CPN 005/20-21) dan oleh jawatankuasa etika penyelidikan Perkhidmatan Kesihatan Ghana (GHS-ERC 005/08/20).
Pengesanan dan Kuantifikasi Jangkitan P. falciparum
Jangkitan oleh parasit P. falciparum ditentukan oleh ujian diagnostik pantas, dengan mikroskopi sapuan darah yang diwarnakan Giemsa, dan oleh tindak balas rantai polimerase kuantitatif (qPCR) pada asasnya seperti yang diterangkan sebelum ini [10, 11], menggunakan sampel darah periferi yang dikumpul. DNA yang diekstrak daripada enam 10-pencairan kultur in vitro peringkat cincin P. falciparum IT4 pada 1 peratus parasitemia telah digunakan untuk membentuk lengkung piawai untuk membenarkan qPCR kuantifikasi parasitemia.
Analisis var Gen Transkripsi
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 darjah daripada nilai yang dijangkakan. Kelimpahan transkrip dikira menggunakan 2-ΔCt, dengan min ΔCt=min pasangan primer Ctvar − min kawalan Ctendogenous.
Analisis statistik
Persatuan antara transkripsi var2csa dan pembolehubah klinikal telah diuji oleh korelasi pangkat Spearman dengan pembetulan untuk pelbagai ujian. Korelasi antara parasitemia yang dikesan oleh mikroskop dan oleh PCR dinilai oleh ujian korelasi momen produk Pearson. Data yang diperoleh pada titik masa yang berbeza dibandingkan dengan analisis ukuran berulang bagi varians (RM-ANOVA) atau oleh RM-ANOVA pada pangkat (RM-ANOVA-R) mengikut kesesuaian, diikuti dengan ujian post hoc untuk perbezaan berpasangan. Perisian SigmaPlot versi 14 (Systat Inc) digunakan untuk menganalisis data, dan nilai P<.05 were considered significant.
KEPUTUSAN
Peserta Kajian
Seramai 377 wanita yang bersetuju telah disaring untuk jangkitan P. falciparum, semasa dalam proses bersalin. Daripada jumlah ini, 15 (4.0 peratus ) positif parasit melalui mikroskopi sapuan darah tusukan jari periferal, 24 (6.4 peratus ) melalui ujian diagnostik pantas dan 50 (13.3 peratus ) oleh PCR. Berdasarkan keputusan ini, 17 wanita positif ujian diagnostik pantas telah didaftarkan dan dipilih untuk susulan pada 8-16 jam selepas bersalin, 24-48 jam selepas bersalin, dan 48-72 jam selepas bersalin. Maklumat klinikal peserta kajian diringkaskan dalam Jadual Tambahan 1. Tiada perkaitan yang signifikan secara statistik antara bahagian parasit transkripsi var2csa dan mana-mana pembolehubah klinikal yang disenaraikan.
Pembersihan Parasitemia Selepas Bersalin
Pada masa penghantaran, semua peserta kajian adalah parasitemik oleh smear darah dan / atau qPCR (Jadual Tambahan 1). Menjelang 8 hingga 16 jam selepas bersalin, parasitemia yang boleh dikesan secara mikroskopik telah menurun secara spontan (iaitu, tanpa campur tangan terapeutik) dalam 14/17 wanita (Rajah 1A). Menjelang 24-48 jam selepas bersalin, parasitemia telah menurun lagi dan sangat rendah atau tidak dapat dikesan dalam kebanyakan wanita (P=.03 berbanding sebelum bersalin, Friedman RM-ANOVA-R). Lagi 24 jam kemudian, semua wanita kecuali 1 tidak mempunyai parasitemia yang dapat dikesan (P=.005 berbanding pra-bersalin, RM-ANOVA-R). Berkenaan dengan parasitemia yang dikesan oleh PCR (Rajah 1B), parasitemia selepas bersalin adalah lebih rendah dengan ketara sebanyak 24-48 jam dan 48-72 jam daripada pra-bersalin (P <.001, RM-ANOVA-R). Tahap juga jauh lebih rendah pada 48-72 jam selepas bersalin berbanding 8-16 jam selepas bersalin (P <.001, RM-ANOVA-R). Parasitemia yang dianggarkan oleh mikroskop dan qPCR berkorelasi dengan ketara (P <.001). Data ini mengesahkan laporan terdahulu mengenai pelepasan parasitemia P. falciparum yang cepat dan spontan selepas bersalin di kalangan wanita yang tinggal di kawasan yang mempunyai penghantaran parasit yang stabil [8, 9].
Transkripsi Parasit Gen 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 >90 peratus daripada jumlah transkripsi var) dalam 9/17 wanita dan transkripsi var2csa boleh dikesan dalam semua (Rajah 2 dan Rajah Tambahan 1). Transkripsi gen var yang tidak dikaitkan dengan malaria plasenta telah dikesan (sebagai tambahan kepada var2csa) dalam semua peserta sebelum bersalin dan didominasi pada sesetengah wanita, mengikut pemerhatian sebelumnya [6].
Perkadaran transkrip var2csa menurun semasa susulan selepas bersalin pada semua wanita (Rajah 2 dan Rajah Tambahan 1), selari dengan penurunan parasitemia (Rajah 1). Oleh itu, terdapat peralihan yang ketara daripada transkripsi var2csa sebelum penghantaran ke arah transkripsi gen var lain selepas bersalin. Satu-satunya pengecualian (antara wanita di mana data transkripsi selepas bersalin tersedia), adalah peserta B213, S003, S001, dan B201 (Tambahan Rajah 1). Walau bagaimanapun, berdasarkan pemerhatian bahawa parasitemia selepas bersalin juga menurun dengan ketara di kalangan wanita tersebut (Rajah 1), kami menganggap kemungkinan peralihan yang sepadan dari transkripsi var2csa akan dapat dilihat jika data dari titik masa kemudian telah tersedia. Secara keseluruhannya, data adalah konsisten sepenuhnya dengan kehilangan terpilih IE positif VAR2CSA seperti yang telah kami hipotesiskan.
PERBINCANGAN
PfEMP1 ialah keluarga protein yang dieksport oleh parasit P. falciparum intraerythrocytic ke permukaan IE, di mana ia berfungsi sebagai ligan lekatan untuk reseptor vaskular perumah yang berbeza [2]. Ligan ini dikodkan oleh keluarga gen var varian klon dengan kira-kira 60 ahli setiap genom parasit haploid. Gen ditranskripsi dan diterjemahkan dalam cara yang saling eksklusif, memastikan bahawa hanya satu PfEMP1 dinyatakan pada permukaan IE pada bila-bila masa. Walau bagaimanapun, setiap parasit mempunyai potensi untuk menukar antara gen var yang berbeza, membolehkan perubahan dalam kekhususan lekatan IE dan sifat antigenik [2].
Protein PfEMP1 boleh dikumpulkan dan disubkumpulan mengikut satu set kriteria struktur, yang mempengaruhi ciri fungsinya [2]. Oleh itu, kumpulan A PfEMP1 (dikodkan oleh kira-kira sedozen gen var setiap genom) mengantara lekatan IE kepada reseptor hos seperti EPCR dan ICAM-1, dan telah terlibat dalam patogenesis malaria kanak-kanak yang teruk secara amnya, dan malaria serebrum. khususnya [2]. Sebaliknya, transkripsi gen kepunyaan kumpulan B dan C nampaknya dikaitkan dengan malaria yang tidak rumit dan jangkitan tanpa gejala. Akhirnya, PfEMP1 jenis VAR2CSA, yang dikodkan oleh hanya satu atau beberapa gen var2csa setiap genom parasit, secara fungsional dan antigenik berbeza sepenuhnya daripada semua PfEMP1 yang lain, dan sangat terlibat dalam patogenesis, serta dalam imuniti yang diperolehi, plasenta. malaria [2, 3, 13].
Tambahan pula, sebahagian besar bukti yang ada menunjukkan VAR2CSA sebagai ligan CSA yang utama dan berkemungkinan hanya bona fide. Akhirnya, sebelum ini telah ditunjukkan bahawa parasitemia periferal pada wanita hamil dengan pendedahan P. falciparum sepanjang hayat termasuk, dan sering didominasi oleh, IE yang positif VAR2CSA dan mempunyai fenotip ciri umum jangkitan P. falciparum plasenta [5, 13- 15]. Atas dasar ini, kami membuat hipotesis bahawa penjelasan yang paling tepat untuk pembersihan spontan parasitemia pada wanita hamil dalam beberapa hari selepas bersalin [8, 9] adalah pemusnahan splenik terpilih bagi IE positif VAR2CSA berikutan pengusiran plasenta semasa penghantaran, yang berkesan menghilangkan reseptor lekatan serumpun mereka.
Keputusan yang dibentangkan di sini mengesahkan yang dilaporkan sebelum ini [8, 9] pelepasan cepat selepas bersalin parasitemia P. falciparum periferal (Rajah 1). Mereka juga menyokong pemerhatian bahawa parasitemia periferal dalam wanita hamil Afrika termasuk, dan selalunya didominasi oleh, parasit yang menyalin var2- csa [6, 15] (Rajah 2 dan Rajah Tambahan 1). Walau bagaimanapun, yang paling penting, data kami memanjangkan pemerhatian awal ini dengan menyediakan bukti kukuh kali pertama untuk penjelasan mekanistik untuk pembersihan parasit periferal selepas bersalin yang cepat pada wanita yang mempunyai imuniti yang diperoleh secara semula jadi terhadap P. falciparum malaria. Selain daripada perbezaan berangka yang sangat kecil, dan hanya sempadan yang signifikan, perbezaan dalam transkripsi kumpulan var A1 (Tambahan Rajah 2), satu-satunya perubahan besar dan signifikan secara statistik dalam transkripsi gen var selepas bersalin telah mengurangkan transkripsi relatif var2csa (Rajah 2B dan Tambahan). Rajah 2).
Kajian kami mempunyai batasan. Saiz sampel adalah kecil. Ini adalah terutamanya kerana kejayaan pelaksanaan rawatan pencegahan malaria secara berselang-seli untuk wanita hamil, yang telah menyebabkan malaria plasenta semakin kurang berleluasa dan memerlukan pemeriksaan ramai wanita untuk mencari peserta yang layak. Tambahan pula, kemudahan terhad di tapak kajian kami menghalang penilaian langsung kekhususan reseptor lekatan IE yang dikumpul atau fenotip imunologi mereka. Walau bagaimanapun, bukti semasa dan penemuan terdahulu digabungkan dengan lancar.
Kesimpulannya, kami telah membentangkan bukti bahawa kehilangan mendadak fokus penyerapan IE positif VAR2CSA apabila plasenta dikeluarkan menyumbang dengan ketara kepada pelepasan parasitemia P. falciparum yang cepat dan spontan pada wanita dengan pendedahan semula jadi kepada parasit ini. Parasit yang menyalin gen var lain dan memaparkan PfEMP1 bukan jenis VAR2CSA pada permukaan IE selalunya tidak dapat berkembang dan menyebabkan penyakit pada orang dewasa di kawasan endemik, kerana perlindungan PfEMP1-imuniti khusus terhadap malaria yang diperoleh pada zaman kanak-kanak [2] . Kemandirian berterusan bukan VAR2CSA IE selepas bersalin mungkin terjejas lagi oleh proses fisiologi yang berkaitan dengan kelahiran seperti tindak balas imun proinflamasi. Akhirnya, pengambilan ubat antimalaria yang tidak didedahkan sejurus sebelum bersalin boleh dibayangkan menyumbang. Walau apa pun sebabnya, parasitemia telah menurun dengan ketara selepas bersalin pada sesetengah wanita, di mana parasit var2csatranscribing hanya membentuk minoriti parasitemia pra-bersalin, dan penemuan ini memerlukan kajian lanjut. Kajian kami menyokong peranan utama PfEMP1 dalam memperoleh imuniti terhadap malaria secara amnya, dan khususnya VAR2CSA dalam patogenesis dan imuniti malaria plasenta.
Data Tambahan
Bahan tambahan boleh didapati di The Journal of Infectious Diseases dalam talian. Terdiri daripada data yang diberikan oleh pengarang untuk memberi manfaat kepada pembaca, bahan yang disiarkan tidak disalin dan merupakan tanggungjawab pengarang sepenuhnya, jadi soalan atau komen harus dialamatkan kepada pengarang yang sepadan.
Nota
Sumbangan pengarang.
NGA, MPQ, MFO, dan LH menyumbangkan konsep dan reka bentuk kajian. NGA melakukan pengumpulan sampel. NGA, MPQ dan LH melakukan analisis data. NGA, MPQ, dan LH menyediakan manuskrip. Semua pengarang membaca dan meluluskan versi akhir manuskrip.
Ucapan terima kasih.
Kami berterima kasih kepada semua wanita yang bersetuju untuk mengambil bahagian dalam kajian kami. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada semua bidan, doktor perubatan, pembantu doktor, dan jururawat di pelbagai kemudahan kesihatan atas bantuan mereka dalam mengumpul sampel.
Penafian.
Pembiaya tidak mempunyai peranan dalam reka bentuk kajian, pengumpulan dan analisis data, keputusan untuk menerbitkan, atau penyediaan manuskrip. Pembiayaan untuk membayar caj penerbitan Open Access untuk artikel ini disediakan oleh Danida.
Sokongan kewangan.
Kerja ini disokong oleh Danida (nombor pemberian 17-02-KU kepada projek MAVARECA-II), termasuk pelajar PhD kepada NGA Agensi Eksekutif Penyelidikan Suruhanjaya Eropah menyokong MPQ (nombor geran 101028915, Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship 2020 , projek PAMSEQ).
Potensi konflik kepentingan.
Semua pengarang: Tiada konflik kepentingan yang dilaporkan. Semua pengarang telah menyerahkan Borang ICMJE untuk Pendedahan Potensi Konflik Kepentingan. Konflik yang dianggap oleh editor berkaitan dengan kandungan manuskrip telah didedahkan.
