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Inmunología y Genética de la Malaria en la Amazonía
OraLee Branch New York University
Viviana Vanessa Pinedo CancinoUniversidad Nacional de la Amazonía Peruana
Malaria en el Mundo
Prevalencia para Plasmodium falciparum: América Latina = ≤ 5%; África = ≥ 40%
África: aproximadamente 1 millón mueren por malaria y más del 25% son niños menores de 5 años de edad.
[Hay, 2009, PLoS Med, 6(3)]
Riesgo de Malaria
Departamento de Loreto, Iquitos:◦ 1991 P. vivax en Zungarococha, Iquitos (Aramburu y Witzg et al.
1997)◦ 1994 P. falciparum en Padrecocha, Iquitos (Aramburu y Witzg et
al. 1997) 1995-1998, 2004-2005 Epidemias
Plasmodium vivax
Plasmodium falciparum
Plasmodium falciparum más letal:
• Muchas cepas, genéticamente diferentes
• Clínica: forma de crecer en los glóbulos rojos anemia severa, coma.
Plasmodium vivax menos letal:
• La diversidad genética menor, • Dentro del huésped la diversidad
genética no está bien caracterizado?
Malaria
Paradigma de la Inmunidad areas hipo- endemicas en Africa (Snow et al., 1999; Gupta et al., 1999)
después de 5 años de infección = inmunidad adquirida natural
memória imunológica no se desarrolla1) respuestas imunes deterioradas (Weiss and Riley, 1998; kinyanjui et
al., 2007; Weiss and Clark, 2011)
2) áreas de baja transmissión, baja diversidad genética del parasito facilita la respuesta inmune ( Branch et al., 2001; Branch et al., 2005; Sutton et al., 2010; Branch et al., 2010)
Inmunidad en Malaria
Inmunidad y diversidad genética: debemos conocer MÁS para 1. Desarrollar vacunas y predecir el éxito 2. Entender la sostenibilidad de intervenciones (riesgo de
nuevos brotes)
Inmunología y Genética de la Malaria en la Amazonía: PROYECTO MIGIA
IQUITOS, PERU: DETECCION ACTIVA Y PASIVA DESDE EL 2004-HASTA AHORAZungarococha: aprox. 2000 Participantes, al menos 6 muestras/año
PREGUNTAS DEL ESTUDIOPerú presentó brotes epidémicos en los 90, existen factores la
morbilidad mortalidad sea baja lo que sugiere que la población es resistente a malaria.
Paradigma: Para desarrollar resistencia a malaria toma años con parasitemia constante para mantener la inmunidad (estudios realizados en África), toma 5 años-> DIFERENTE EN PERÚ.
Hipótesis: Baja densidad e infecciones espaciadas pueden proporcionar adquisición natural de resistencia a las diferentes variedades genéticas de P. falciparum y P. vivax.
METAS: Caracterizar la sintomatología de cada uno de los tipos de
malaria. Fuerza de infección: microscopia versus detección por PCR. Respuesta inmune humana Diversidad genética de P. falciparum y P. vivax
Población en Estudio• P. falciparum y P. vivax se detectó cerca a Iquitos, (1994)
• Epidemia entre 1994 y 1998 • Baja transmisión y sostenida, con <1 Pf y <3
Pv infecciones / persona / año (Enero–Julio)
• Estudio Longitudinal de cohorte en la comunidad de Zungarococha (N=2000)
1. Detección Pasiva de casos (Posta de Salud)
2. Detección Activa de casos incluye:• Barridos (inicio y final estación de
malaria)• 200 personas seleccionadas cada
mes para el seguimiento semanal.• Al menos 6 muestras/participante/año (6
meses del periodo de transmisión)• Habilidad para controlar y enrolar las
personas positivas en el transcurso del tiempo y espacio.
ComunidadesZGPANRLL
TRATAMIENTOS SON ADMINISTRADOS POR EL MINISTERIO DE SALUD
Detección de casos ACTIVA vs PASIVA en Zungarococha
020406080
100120
E F M A M J J A S O N D
NU
ME
RO
DE
CA
SO
S
MESES
2004ACD VS PCD
PCD V
PCD F
ACD V
ACD F
2005ACD VS PCD
0
50
100
150
E F M A M J J A S O N D
MESES
NU
ME
RO
DE
C
AS
OS
PCD V
PCD F
ACD V
ACD F
2006ACD VS PCD
0
50
100
150
E F M A M J J A S O N D
MESES
NU
ME
RO
DE
C
AS
OS
PCD V
PCD F
ACD V
ACD F
2007ACD VS PCD
0
20
40
60
E F M A M J J A S O N D
MESES
NU
ME
RO
DE
C
AS
OS
PCD V
PCD F
ACD V
ACD F
Detección de casos ACTIVA vs PASIVA en Zungarococha
2008ACD VS PCD
0
20
40
60
E F M A M J J A S O N D
MESES
NU
ME
RO
DE
C
AS
OS
PCD V
PCD F
ACD V
ACD F
E F M A M J J A S O N D0
1020304050
2009ACD VS PCD
PCD VPCD FACD V
MESESNU
ME
RO
DE
CA
SO
S
Malaria en Zungarococha
ConclusionesFUERZA DE INFECCION Y MANIFESTACIONES CLINICAS:
Importante el seguimiento activo para entender el nivel de P. vivax y P. falciparum en PerúPacientes asintomáticos son en mayor numero que los casos sintomáticos, transcurso de los años se han ido equiparando.
Detección de infección con PCR aproximadamente 5 veces mayor que por microscopia. Mayor número de Infecciones Mixtas
PCR detecta baja parasitemias (asintomáticos)
Vigilancia activa: incrementaron en 0.2 a 0.5 infecciones de P. falciparum/persona/año. Mas del 80% de las infecciones reportados eran provenientes de personas sin síntomas como fiebre y con baja carga parasitaria [Branch et al. Malaria journal, 2005, 4:27].
CULTIVO IN VITRO Plasmodium falciparum
3000 ul RPMI 500 ul RBC 1000 ul plasma
Control de la PARASITEMIA
5 µl RBC parasitados(2 a 4% de parasitemia)
mezcla de gases (5% O2, 5% CO2, 90% N2) x 40 seg.
TO
MA
D
E
MU
ES
TR
ASangre de pacientes con malaria
Lavar con RPMI (v/v) a 1500 rpm
A
B
OAD
AP
TA
CIÓ
N D
E
P. f
alc
iparu
m
Cepa NativaPlasmodium falciparum
Incubar por 48 horas.
Banco de Cepas
Infecciones Complejas de P. falciparum TIENEN MAS ÉXITO EN CULTIVO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
83kD 28kD 38kD 42kD
ConservedModerately conservedModerately variableVariable
RO33
K1K1
Mad20Mad20
300150
180
200
210
220
260
170
180
190
210 250
280 270
Palo Alto 3D7
300150
180
200
210
220
260
170
180
190
210
220
290
270
Mad20-Like Wellcome
140 (does not have repeats)
RO33
Single copy encoding gene
Used in strain characterization- SINGLE (= 1 allelic
variant)- COMPLEX (multiple
allelic variants)
Peruvian
African
HYPERendemic versus HYPOendemic PfMSP1-B2 Diversity
Análisis genético de cepas PfMSP1-Block 2
2007
Disminución de Prevalencia y Aumento de Genotipos
ConclusionesDIVERSIDAD GENETICA:
La diversidad genética detectada en P. falciparum MSP-1 Block2 fue baja que la detectada en el Oeste de Kenya, teniendo significancia dentro de los niveles de población y diversidad
El mismo genotipo P. falciparum encontrado en otros países se encontró en Perú
La diversidad de P. falciparum sugiere que las infecciones continuas son producto de diferentes genotipos.
Es poco frecuente encontrar diversidad de genotipos en la misma infección.
En el transcurso de los años a pesar que han ido disminuyendo los casos de malaria se han ido incrementando las infecciones complejas.
Diversidad genética, la aparición/desaparición de los diferentes genotipos estudiados entre 2003 a 2007, proporcionaron una perspectiva de un amplio genoma de P. falciparum en una región de baja transmisión de malaria [Branch et al. Mol Biol Evol. 2011; 28(7): 1973-86].
Respuesta inmune de los Peruanos para los antígenos de vacuna P. falciparum versus Africanos
Después de 2 infecciones por P. falciparum, en adultos y niños hacen producir respuestas de anticuerpos a la Proteína de Superficie del Merozoito-1 el cual es mas que 6 meses.
En contraste, todos los estudios previos de malaria que sugieren que la respuesta de los anticuerpos necesitan al menos 2 meses.
Nuestra hipótesis es que la capacidad de la respuesta de anticuerpos explica por que hay muchos asintomáticos en nuestra cohorte.
Nosotros queremos entender esta respuesta – y usarla para desarrollar una vacuna contra la malaria.
Survival of Peruvian Children vs Kenyan Children:Survival proportions
0 50 100 150 2000
25
50
75
100Peruvian ChildrenPeruvian AdultsKenyan Children
Days After Infection
Perce
nt su
rvival
Personas que han tenido parasitemia > un día produce respuesta de anticuerpos (tratando las infecciones asintomáticos inmediatamente reduce el desarrollo de inmunidad)
Sintomático, parasitemia por mas de un día
Asintomático, parasitemia mas que un día (2+gota en una semana)
Asintomático, solo parasitemia UN día
La mejor respuesta inmune desarrollada fue en personas que fueron asintomáticos y con bajo nivel de parasitemias por 6 dias (dos laminas positivas) antes del tratamiento.
Nuestra hipótesis es que la respuesta inmune debe ser expuesta a antígenos por varios días para desarrollar una mas larga respuesta inmune.
Hipótesis: desarrollo de inmunidad del huésped contra malaria en regiones de baja transmisión.
Encontramos que en esta región de baja transmisión, una infección previa es suficiente para producir una respuesta positiva anti-IgG MSP119 durante > 5 meses en ausencia de reinfección, una expansión del plasmblasto total (CD19+ CD27+ CD38high) de la población en la mayoría de los individuos poco después de la infección [Clark et al. Infect Immun. 2012, 80(4): 1583-92]
Conclusiones
Prevalencia de malaria en Zungarococha 2004-2011
Jan-
04
Jul-0
4
Jan-
05
Jul-0
5
Jan-
06
Jul-0
6
Jan-
07
Jul-0
7
Jan-
08
Jul-0
8
Jan-
09
Jul-0
9
Jan-
10
Jul-1
0
Jan-
11
Jul-1
10.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0
P.
falc
ipa
rum
pre
ve
lan
ce
(%
)
Porqué la respuesta de anticuerpos en Perú es buena?Baja ratio de infección?, diversidad
genética del parasito? resulta en mejor adquisición de inmunidad?
La nutrición alimenticia en esta comunidad podría ser un factor associado?
Independientemente de si o no hubo la disminución de casos, contribuyó a una baja de la inmunidad o se debió al cambio climático?
AgradecimientosMalaria Immunology and Genetics in the
Amazon (MIGIA)Participants in the Community of
ZungarocochaTeam of MIGIA project
Crystan Siles, Jean Hernandez, Katty Arista, Claudia Silva, Aldo Montenegro,
Anibal Sánchez, Nolberto Tangoa,Noelina Manuari,Yrma Rioja, otras
Instituto Nacional de Salud (INS):
Gisely Hijar Carlos Padilla
Dr. Cesar Cabezas
LIPNNA, UNAPDra. Lastenia Ruiz Dr. Juancarlos
CastroDr. Moises
Sihuincha
DIRESA-Loreto:Dr. Carlos Alvarez
Dra. Wilma Casanova
New York University
Patrick SuttonEva Clark
GRACIAS
Unidos contra la Malaria