Le génotype de l’haptoglobine est associé à une incidence réduite du paludisme à Plasmodium falciparum chez les enfants sur la côte du Kenya

Contexte Haptoglobin Hp génotype détermine l’efficacité de la clairance de l’hémoglobine après l’hémolyse induite par le paludisme et modifie les fonctions antioxydantes et immunitaires L’allèle Hp se serait propagé sous forte pression de sélection, mais on ne sait pas si cela est dû à la malaria ou à d’autres maladies. suivi de l’incidence du paludisme fébrile et d’autres maladies infantiles à l’égard du génotype Hp dans une cohorte prospective d’enfants kenyans pendant les années de suivi Nous avons également mené des enquêtes transversales pour déterminer la prévalence de la parasitémie à Plasmodium falciparum. associée à un pourcentage de réduction du taux d’incidence ajusté des épisodes palustres cliniques; P = pour Hp / vs Hp / et Hp / combiné La protection augmente avec l’âge; aucune protection pendant les premières années de la vie,% de protection à ⩾ ans et% de protection à partir de – ans Les enfants avec le génotype Hp / génotype présentaient un taux significativement plus bas de fièvre non-palustre. la propagation du gène Hp Nos observations suggèrent que l’allèle Hp peut s’être propagé à la suite d’une protection contre le paludisme et que l’allèle Hp peut être maintenu par une protection contre d’autres infections

Le paludisme est une cause importante de mortalité infantile et exerce une pression sélective sur le génome humain Haptoglobin Hp est une protéine plasmatique de phase aiguë qui se lie rapidement et de manière irréversible à l’hémoglobine libre Hb après l’apparition de l’hémolyse induite par le paludisme. La liaison des complexes Hp-Hb aux récepteurs des macrophages CD après l’hémolyse induit la production de cytokines Fait intéressant, Hp modifie également le trafic des leucocytes et la réponse de l’hôte aux lipopolysaccharides bactériens [ ] Les fonctions de Hp dépendent du génotype Deux allèles codominants Hp et Hp sur le chromosome q déterminent les phénotypes de l’homodimère Hp-, du polymère linéaire Hp- et du grand polymère circulaire Hp- On estime que l’allèle Hp est apparu en Inde à partir de une duplication intragénique de l’allèle Hp et se propage depuis sous forte pression sélective Bien que l’incidence et l’expression clinique d’un certain nombre de maladies semblent être influencées par le type Hp revu dans , on ne sait pas quelles pressions de sélection ont pu expliquer la propagation de l’allèle Hp Des différences fonctionnelles claires existent entre les génotypes Hp Homozygotie pour l’allèle Hp est associée à une augmentation Dommages oxydants induits par l’Hb-fer , taux de fer redox-actif et oxydation des lipides et protéines dérivés de l’Hb Ces différences sont reflétées in vivo Les taux sériques de vitamine C et les taux sériques de ferroxidase chez les fumeurs sont significativement réduits chez les individus avec le phénotype Hp μmol / L et U / L, respectivement, mais ne diffèrent pas chez les individus avec les Hp-μmol / L et U / L, respectivement ou Hp-μmol / L et U / L, respectivement phénotype Les dommages oxydatifs à la membrane érythrocytaire accélèrent l’élimination phagocytaire des globules rouges par l’agrégation de la bande et le dépôt de complexes immuns Il est intéressant de noter que les preuves suggèrent qu’il s’agit d’un mécanisme commun pour l’élimination phagocytaire accélérée des parasites parasitaires. érythrocytes en déficit GPD , trait falciforme, et β-thalassémie De plus, le génotype Hp semble déterminer les différences de fonction immunitaire après hémolyse en modifiant la réponse cytokine macrophagique et en modulant l’équilibre Th et Th Allèle Hp est due à la protection contre le paludisme ou d’autres maladies est controversée Des densités parasitaires accrues ont été trouvées chez les souris knock-out Hp , et in vitro Hp était toxique pour les parasites du paludisme dans l’ordre de toxicité, Hp-, suivi de Hp-, par Hp- Sur la base du phénotypage Hp, un certain nombre d’études cas-témoins et transversales ont suggéré que l’homozygotie Hp a un effet protecteur et qu’il existe une susceptibilité accrue chez les individus avec le phénotype Hp-, en particulier par rapport à paludisme grave et l’infection placentaire [,,, -] Cependant, des études supplémentaires n’ont pas trouvé une association avec le génotype Hp Les études précédentes ont été transversales ou cas-contrôle dans la conception ici, nous rapportons sur le effets du génotype Hp dans une cohorte prospective d’enfants parmi lesquels nous avons mesuré l’incidence du paludisme clinique et d’autres maladies fébriles

Participants, matériaux et méthodes

Conception de l’étude L’étude a porté sur une cohorte d’enfants âgés de – ans vivant dans la région de Ngerenya du district de Kilifi sur la côte du Kenya et menée d’août à août L’étude a été intégrée dans une étude plus détaillée décrite ailleurs Giriama, un sous-groupe de l’ethnie Mijikenda Figure fournit un aperçu de la conception de l’étude Les enfants ont été recrutés au début de l’étude ou à la naissance, s’ils étaient nés dans des ménages d’étude pendant la période d’étude. Pour les événements cliniques, en particulier le paludisme, les mères pouvaient également amener leurs enfants à la clinique externe de recherche spécialisée à tout moment si l’enfant était malade. À chaque visite à la clinique, un clinicien obtenait un historique clinique détaillé, faisait un examen et attribuait un diagnostic primaire et secondaire Au cours de la période d’étude, des enquêtes transversales ont été menées pour évaluer la prévalence de Plasmodium falciparum parasitemi un chiffre Les enfants ont quitté l’étude si le consentement éclairé a été retiré ou s’ils ont quitté la zone d’étude pour & gt; mois

toute densité La “définition du paludisme” était basée sur une fièvre mesurée en conjonction avec la présence de parasites de P. falciparum à n’importe quelle densité pour les enfants de moins de 18 ans. année et à une densité de & gt; Parasites / μL chez les enfants âgés de ⩾ ans La définition du paludisme, dérivée par des méthodes de régression logistique multiple, est associée à une sensibilité et à une spécificité de & gt;% pour le diagnostic de paludisme clinique dans cette région. de fièvre falciforme en l’absence de fièvre ou d’autres symptômes de maladie cliniqueLa fièvre non-fémorale était définie comme de la fièvre chez un enfant dont la lame de sang était négative pour P falciparum et qui n’avait pas été traitée avec un antipaludique dans la les jours précédents; cette définition incluait un éventail de maladies fébriles non malignes sous d’autres catégories diagnostiques. Infection des voies respiratoires supérieures chez les enfants dont les principaux symptômes étaient le coryza ou la pharyngite. Infection respiratoire inférieure chez les enfants présentant une toux et une respiration rapide et / ou un tirage thoracique. Critères cliniques de l’Organisation mondiale de la santé Gastro-entérite a été définie comme la diarrhée & gt; selles liquides / jour, avec ou sans vomissements Fièvre de cause inconnue était un diagnostic d’exclusion et a été attribué seulement si aucune étiologie n’a pu être trouvée pour la fièvre Helminth infection a été diagnostiquée chez les enfants qui se sont présentés à la clinique avec des antécédents de vers de toute Procédures de laboratoire Des frottis de sang ont été préparés avec la coloration de Giemsa et examinés pour les parasites du paludisme conformément aux méthodes standard. Densité parasitaire, c.-à-d. le nombre de cas de diarrhée et d’impétigo. les parasites par microlitre de sang total ont été enregistrés comme rapport des parasites aux globules blancs ou, pour les infections «plus lourdes», comme rapport des parasites aux globules rouges. Les densités parasitaires ont été calculées à partir d’évaluations hématologiques complètes, si disponibles; s’ils ne sont pas disponibles, les densités parasitaires ont été calculées en supposant un nombre de globules blancs de ×; cellules / μL ou un nombre de globules rouges de ×; Cellules / μL Le génotype Hp a été déterminé par PCR allèle-spécifique, comme décrit précédemment Les types Hb HbA et HbS ont été caractérisés par électrophorèse en utilisant des acétates de gels de cellulose Helena, et la délétion africaine -kb α-globine commune a été typée par PCR comme décrit Dans tous nos modèles de régression, nous avons pris en compte le regroupement potentiel d’événements chez des enfants d’étude individuels en utilisant l’estimateur en sandwich, qui gonfle les IC et ajuste les valeurs P vers le haut Les variables qui n’étaient pas distribuées normalement ont été log-transformées avant l’analyse. Les modèles de régression multivariée comprenaient les variables explicatives de l’âge comme variable continue, le sexe, le groupe ethnique et la saison définis par mois-blocs; De plus, les génotypes drépanocytaire et α-thalassémie ont été inclus dans les analyses multivariées du paludisme ou des niveaux d’Hb. Nous avons dérivé des rapports IRR pour le paludisme et d’autres maladies en utilisant une régression de Poisson univariée et multivariée Des données antérieures suggèrent que le phénotype Hp- a des propriétés uniques. avec les phénotypes Hp- et Hp- Cette étude a été conçue pour tester l’hypothèse que ces différences fonctionnelles conduiraient à une réduction de l’incidence des épisodes palustres cliniques chez les individus porteurs du Hp / génotype. qui avait le Hp / génotype avec ceux qui avaient le génotype Hp / ou Hp /, et une analyse secondaire traitait chaque génotype séparément. Puisque nous n’avions pas d’hypothèse antérieure concernant l’effet du génotype Hp sur la maladie non malaire, chaque génotype a été considéré séparément. ont été considérées comme n’étant pas à risque de paludisme et ont été omises des populations du numérateur et du dénominateur Les densités parasitaires log-transformées ont été analysées à l’aide de modèles de régression linéaire. Le test du rapport de vraisemblance a été utilisé pour évaluer les interactions entre les variables explicatives et les valeurs de la parasitémie asymptomatique. variables, le cas échéant; Aucune interaction significative n’a été trouvée. Nous avons étudié la possibilité que l’âge ait agi comme modificateur d’effet dans l’association entre le paludisme et le génotype Hp en comparant des modèles incluant ou excluant les termes d’interaction entre génotype Hp et âge, en utilisant le test de Wald. L’approbation de l’étude a été accordée par le Comité national d’éthique du Kenya Medical Research Institute, et les procédures conformes à la Déclaration d’Helsinki révisée du consentement éclairé écrit ont été fournies par les parents ou les tuteurs des enfants avant le recrutement.

Résultats

Caractéristiques de la population étudiée Au total, des visites cliniques ont été effectuées par des enfants pendant les années de suivi, et des enquêtes transversales sur la prévalence parasitaire ont été réalisées pendant cette période. Parmi ces enfants,% portaient le Hp / génotype, Hp / génotype, et% portaient les génotypes Hp / génotype Hp étaient en équilibre de Hardy-Weinberg, qui prédit les fréquences alléliques et génotypiques dans une population non volatile Aucune association n’a été trouvée entre le génotype Hp et le génotype drépanocytaire ou le génotype α-thalassémie. Hp / génotype étaient légèrement plus jeunes que les enfants avec le Hp / ou Hp / génotype P =; Les taux d’Hb ont été mesurés chez les enfants en début d’étude. Les taux d’Hb étaient plus bas chez les enfants avec Hp / génotype que chez les autres P =, par test de log-vraisemblance, probablement à cause de leur âge plus jeune résume les caractéristiques de la population étudiée selon le génotype Hp

Caractéristiques de la population à l’étude, par génotype de l’haptoglobine génotype Hp et paludisme En analyse primaire, l’incidence du paludisme clinique était significativement plus faible chez les enfants avec le génotype Hp / génotype, comparativement aux enfants avec l’autre. les génotypes; le degré de protection était de ~% pour chacune des définitions du paludisme clinique considérées pour la définition [c.-à-d. toute densité de parasitémie], le TRI ajusté était [% IC, -; P =]; pour la définition [densité parasite de & gt; parasites / μL pour les enfants âgés de ⩾ ans], le TRI ajusté était [% IC, -; P =] tableau Une analyse secondaire comparant les génotypes a également indiqué une incidence réduite de paludisme clinique chez les enfants avec le Hp / génotype pour la définition, le TRI ajusté était [% IC, -; P =]; pour la définition, le TRI ajusté était [% CI, -; P =] L’incidence du paludisme ne différait pas entre les enfants avec le Hp / génotype et ceux avec le Hp / génotype pour la définition, le TRI ajusté était [% IC, -; P =]; pour la définition, le TRI ajusté était [% CI, -; P =]

Tableau View largeDownload slideIncidence du paludisme clinique, par haptoglobin Hp génotypeTable View largeTélécharger slideIncidence du paludisme clinique, par génotype Haptoglobin HpPour tous les groupes d’âges combinés, le Hp / génotype était associé à ~% de protection contre les épisodes palustres cliniques. Cependant, ce taux de protection varie âge: il n’y avait pas de protection dans les premières années de la vie, un taux de protection à ⩾ ans et un taux de protection de ~% par rapport aux années – bien qu’une interaction significative n’ait pas été trouvée entre l’âge et la protection sur toute la d’âges χ,; P =, les données supportent l’impression de protection acquise avec l’âge

Figure Vue largeTableau de téléchargementRatios de taux d’incidence IRRs pour le paludisme clinique chez les enfants porteurs d’haptoglobine Hp / génotype par rapport aux génotypes Hp / et Hp /, combinés par âge Comme il s’agissait d’une étude de cohorte longitudinale, certains enfants ont fourni des données à & gt; Les IRR ajustés pour le paludisme chez les enfants avec Hp /, comparés aux individus de base avec Hp / et Hp / ont été calculés individuellement pour chaque strate d’âge en utilisant un modèle de régression de Poisson, qui incluait chaque définition du paludisme comme variable dépendante et l’explication. variables Hémoglobine type HbAA ou HbAS, génotype α-thalassémie, saison définie comme mois-blocs, sexe, groupe ethnique et âge comme variable continue Quatre-vingt-quinze pour cent des valeurs de CI et de signification ont été ajustées pour tenir compte du regroupement potentiel intra-sujet de événements utilisant l’estimateur en sandwich Figure Agrandir l’imageDisplay taux d’IRRs pour le paludisme clinique chez les enfants avec l’haptoglobine Hp / génotype par rapport aux génotypes Hp / et Hp /, combinés par âge Comme il s’agissait d’une étude de cohorte longitudinale, certains enfants ont fourni des données à & gt ; Les IRR ajustés pour le paludisme chez les enfants avec Hp /, comparés aux individus de base avec Hp / et Hp / ont été calculés individuellement pour chaque strate d’âge en utilisant un modèle de régression de Poisson, qui incluait chaque définition du paludisme comme variable dépendante et l’explication. variables Hémoglobine type HbAA ou HbAS, génotype α-thalassémie, saison définie comme mois-blocs, sexe, groupe ethnique et âge comme variable continue Quatre-vingt-quinze pour cent des valeurs de CI et de signification ont été ajustées pour tenir compte du regroupement potentiel intra-sujet de événements utilisant l’estimateur en sandwich La prévalence de la parasitémie asymptomatique au cours des enquêtes transversales était marginalement plus faible dans le groupe Hp / génotype que dans les autres groupes ajustés OR pour Hp / vs Hp / et Hp / combiné, [% CI, – ; P =]; OR ajusté pour l’hétérogénéité entre les génotypes, [% CI, -; P = tableau La prévalence du parasite ne différait pas entre le groupe Hp / génotype et le groupe Hp / génotype ajusté OR; % CI, -; P = La densité moyenne globale des parasites ne différait pas selon le génotype Hp, que ce soit au cours des épisodes de paludisme fébrile P = ou lors d’une infection asymptomatique détectée par des enquêtes transversales; P = chiffre Cependant, dans l’analyse de sous-groupe, les individus avec le Hp / génotype âgés de ⩾ ans présentaient des densités parasitaires plus faibles durant les épisodes de paludisme fébrile, comparativement aux enfants porteurs du coefficient de Hp / vs Hp / et Hp / combiné. % CI – à -; P =

Les données sur la parasitémie asymptomatique proviennent d’enquêtes transversales sur la prévalence du parasite du paludisme dans la cohorte de l’étude Les données sur Hp / et Hp / reflètent les lames qui ont été testées positives pour les parasites du paludisme Les données sur le paludisme clinique proviennent d’épisodes de paludisme définis comme une température axillaire de & gt; ° C en association avec une glissière positive pour le sang chez les enfants. Les données sur Hp / et Hp / reflètent les épisodes de paludisme chez les enfants, et les données sur Hp / reflètent les épisodes de paludisme chez les enfants Les comparaisons ont été faites par régression linéaire avec ajustement pour les effets de l’âge, de la saison, du sexe, du groupe ethnique, de l’hémoglobine ty pe HbAA ou HbAS, et génotype α-thalassémique Pour la parasitémie asymptomatique, le coefficient était% CI, – to; P =, et pour le paludisme clinique, le coefficient était -% IC, – à; Les données sur la parasitémie asymptomatique proviennent d’enquêtes transversales sur la prévalence du parasite du paludisme dans la cohorte de l’étude. Les données sur les lames Hp / et Hp / reflètent les résultats positifs au test de dépistage de la parasitémie. Les données sur le paludisme clinique dérivent d’épisodes de paludisme définis comme une température axillaire de & gt; ° C en association avec le paludisme chez les enfants. une lame positive pour Plasmodium falciparum asexué au stade sanguin à toute densité parasitaire détectée pendant la surveillance active et passive pendant les années de suivi des enfants Les données sur Hp / et Hp / reflètent les épisodes de paludisme chez les enfants, et les données sur Hp / reflètent épisodes de paludisme chez les enfants Les comparaisons ont été faites par régression linéaire avec ajustement pour les effets de l’âge, de la saison, du sexe, du groupe ethnique , HbAA ou HbAS, et le génotype α-thalassémique Pour la parasitémie asymptomatique, le coefficient était% CI, – to; P =, et pour le paludisme clinique, le coefficient était -% IC, – à; Cependant, nous avons trouvé que le génotype Hp / génotype était associé à une réduction en% de l’incidence des épisodes fébriles non malignes ajustée. IRR,; % CI, -; P = tableau L’incidence des épisodes fébriles non malignes ne différait pas chez les enfants avec le Hp / génotype par rapport à ceux avec le TRI ajusté Hp / génotype; % CI, -; P = Nous n’avons pas trouvé d’association significative entre Hp / génotype et tout diagnostic clinique primaire non palustre Il est possible que le Hp / génotype protège contre un éventail de maladies fébriles, et notre étude peut avoir été insuffisamment alimentée pour détecter les différences dans les maladies individuelles

Table View largeTélécharger slideIncidence des maladies infantiles non-malignes, par haptoglobin Hp génotypeTable View largeTélécharger slideIncidence des maladies infantiles non-malignes, par haptoglobin Hp génotype

Discussion

Le paludisme n’était pas constant mais augmentait avec l’âge, atteignant un% de protection chez les enfants de – ans. Cela suggère que, comme le trait drépanocytaire , le Hp / génotype peut entraîner une acquisition accélérée de l’immunité contre le paludisme. les observations sont en accord avec les études précédentes qui ont indiqué un effet protecteur du phénotype Hp [,,], nous n’avons pas trouvé d’effet significatif du génotype Hp / comment le génotype Hp / génotype pourrait-il protéger contre l’infection palustre? Les études suggèrent que la protection antioxydante réduite peut être spécifique à Hp- et que le taux d’hémoglobine induit par le paludisme induit par l’hémoglobine induite par le paludisme. il y a peu de différence entre les phénotypes Hp et Hp à cet égard Des preuves expérimentales suggèrent que la phagocytose accrue des érythrocytes parasités par le cycle dans la drépanocytose, Le déficit en GPD et la β-thalassémie sont médiés par un mécanisme essentiellement similaire à la phagocytose des globules rouges endommagés par oxydation Une augmentation des espèces réactives de l’oxygène du parasite du paludisme en développement et des taux accrus de Hb et de fer dans le génotype Hp / hémichromes liés à la membrane et fer, agrégation des protéines de la bande et liaison de l’IgG et du complément autologues Il est donc possible qu’une immunité accrue dans le génotype Hp / génotype puisse être médiée par l’acquisition accélérée d’anticorps contre des antigènes hôtes modifiés, tels que la protéine exprimée sur l’érythrocyte parasite du cycle Similaire à d’autres polymorphismes génétiques associés au stress oxydant, tels que le déficit GPD et la β-thalassémie, Hp / génotype dans des conditions de stress oxydant peut protéger contre le paludisme au détriment de provoquer l’anémie la réponse à l’inflammation peut représenter une explication alternative de l’effet protecteur du Hp / génotype La cytokine En se fixant aux récepteurs CD des macrophages, les complexes Hp et Hb imitent la liaison des anticorps et déclenchent la sécrétion des cytokines Cette action de piégeage des complexes Hp / Hb induit un effet anti-inflammatoire en stimulant fortement les IL-. sécrétion et synthèse d’hème-oxygénase Les données suggèrent que le complexe Hp- / Hb peut favoriser une réponse cytokine Th en stimulant la libération de moins d’IL- et d’IL-, comparativement au complexe Hp- / Hb . les individus avec le phénotype Hp après hémolyse peuvent également inhiber la production de TNF-α et IFN-γ La signification de ces effets possibles reste à élucider. Cependant, il est possible qu’en modulant la réponse inflammatoire durant l’hémolyse, les individus qui porter le Hp / génotype peut avoir une évolution clinique modifiée de l’infection palustreIntéressant, nous avons constaté que le Hp / génotype a été associée à une protection significative contre non-paludisme Hp module le trafic leucocytaire et la réponse de l’hôte aux lipopolysaccharides bactériens Hp du type Hp est un ligand du récepteur CDb / CD de l’intégrine des macrolécocytes. sur les monocytes, les macrophages et les cellules tueuses naturelles De plus, Hp supprime la libération induite par le lipopolysaccharide de TNF-α, IL- et IL- in vitro et protège l’hôte contre l’effet délétère des lipopolysaccharides in vivo De plus, par liaison Hp exerce un effet bactériostatique sur de nombreux organismes tels que Escherichia coli Des niveaux plus faibles de fer disponible dans le phénotype Hp par rapport au type Hp peuvent ainsi limiter la croissance bactérienne. Dans les études cliniques, Hp – est associée à une augmentation de la mortalité chez les patients atteints de tuberculose et d’infection par le VIH Il est probable que de nombreuses maladies fébriles non malignes seraient dues à des infections virales et une limitation de l’étude est le manque de données de microbiologie Cependant, il semble peu probable que cet effet puisse être expliqué par la protection contre un organisme individuel, mais plutôt que Hp- peut protéger d’une gamme de processus fébriles différents. Nos résultats suggèrent que l’homozygotie L’allèle Hp protège contre le paludisme clinique et l’homozygotie Hp protège contre les maladies fébriles non paludiques Le paludisme à P. falciparum et l’infection bactérienne sont des causes majeures de mortalité infantile en Afrique subsaharienne , et exercent une pression sélective sur le génome humain Bien que la plupart des maladies fébriles sont probablement dus à des infections virales, il est intrigant de supposer que l’équilibre des pressions de sélection des allèles Hp du paludisme et de la bactériémie a pu déterminer la propagation et la distribution géographique du gène Hp. Établir le rôle du gène Hp et les mécanismes de la protection peut améliorer notre compréhension de la physiopathologie du paludisme et d’autres formes fections

Remerciements

Nous remercions les participants à l’étude et leurs familles d’avoir participé à l’étude. Cet article est publié avec la permission du Directeur du Kenya Medical Research Institute. Soutien financier Wellcome Trust et l’Union européenne via l’initiative BioMalpar Network Conflits d’intérêts potentiels Tous les auteurs: pas de conflits