Investigation of replication and epidemiology of Plasmodium malariae in Gabon

Abstract

Hintergrund: Malaria ist eine potentiell tödliche verlaufende Infektionskrankheit, welche vor allem im globalen Süden präsent ist. Von den fünf häufigsten humanpathogenen Spezies des Malariaparasiten ist P. malariae mit Abstand der am wenigsten untersuchte. Dennoch sollten auch seltenere Spezies des Krankheitserregers Teil der Eliminierungsstrategien sein, insbesondere angesichts der Tatsache, dass P. malariae die häufigste nicht-falciparum Malariaspezies in Gabun ist. Jedoch ist über die Epidemiologie, Sensitivität von P. malariae gegenüber den üblichen verwendeten Schizontiziden und seine Mechanismen der Erythrozyteninvasion ist bisher wenig bekannt. Methoden: Im Rahmen der CoMal-Studie wurden willige Probanden aus der Region Lambaréné in Gabun auf Malaria untersucht. Bei positivem Screening-Ergebnis wurden sie um die Abgabe einer Blutprobe gebeten, welche im Rahmen dieser Arbeit weiter untersucht wurden. Mittels ex vivo-Assays, abgeleitet von den Schizonten-Reifungstests der WHO, wurde die Empfindlichkeit des P. malariae Parasiten gegen Chloroquin, Artesunat, Lumefantrin und Atovaquon getestet. Ferner wurde immunologische Färbung spezifischer Oberflächen-marker am infizierten Erythrozyten verwendet, um etwaige Invasionspräferenzen mittels Flowcytometrie zu eruieren. Alle Proben wurden zunächst vorrangig mittels Mikroskopie untersucht und klassifiziert; eine eindeutige Identifikation der Parasitenspezies erfolgte mittels PCR. Ergebnisse: 748 Personen wurde zwischen April und August 2022 in die Studie aufgenommen. Von diesen wurden 233 (31.5%) positiv auf Infektion mit Plasmodium spp. gescreent. Ingesamt 28 (12.02%) waren mit P. malariae infiziert, 17 (7.30%) waren Monoinfektionen. Hospitalisierungen oder Todesfälle wurden nicht beobachtet. Von den mit P. malariae infizierten Individuen präsentierten sich zwei mit Fieber. Von den 28 Infektionen mit P. malariae konnten 18 erfolgreich in weiteren Experimenten verwendet werden. 15 ex vivo drug assays konnten erfolgreich durchgeführt werden. Ex vivo Testungen auf herabgesetzte Empfindlichkeit gegenüber Chloroquin, Artesunat oder Atovaquon zeigten keine Hinweise hierauf. Ein Isolat zeigte eine herabgesetzte Empfindlichkeit gegenüber Lumefantrin. Die Präsenz von P. malariae konnte mittels PCR in allen verwendeten Isolaten nachgewiesen werden. Von den 15 Proben, die in der ex vivo Testung Verwendung fanden, konnten 9 für die Untersuchung eines möglichen Erythrozytenalterstropismus von P. malariae verwendet werden. Flowcytometrische Analysen ergaben keine statistisch signifikanten Ergebnisse, einzig eine Assoziation zwischen Annexin V-Exprimation und Infektion konnte beobachtet werden. Einzelne Färbungen weisen auf hohe Anteile von CD71+ Zellen unter den infizierten hin. Zur Gewinnung endgültig belastbarer Ergebnisse bedarf es weiterer Optimierungen der Methodik. Zusammenfassung: Plasmodium malariae ist ein häufiger Erreger und damit eine Gefahr für die öffentliche Gesundheit Gabuns. Die IC50-Werte dieser Arbeit suggerieren eine adäquate Wirkung der verwendeten Substrate auf den Parasiten. Sie scheinen für die Therapie der Malaria quartana geeignet. Die Wirksamkeit der untersuchten Medikamente wurde bereits zuvor in Untersuchungen bestätigt; aufgrund der niedrigen Probenanzahl und möglicher evolutionärer Dynamiken sollten ähnliche Versuche dennoch in der Region weitergeführt werden. Ein eindeutiger Tropismus von P. malariae konnte nicht abschließend bewiesen werden. Allerdings lassen einzelne Färbungen den Verdacht einer Invasionspräferenz für junge Erythrozyten aufkommen. Zur endgültigen Feststellung müsste die Fragestellung in nachfolgenden Arbeiten weiter untersucht werden. Insgesamt hofft der Autor, Interesse an diesem eher seltenen Erreger geweckt und womöglich auch einen kleinen Teil zur Überbrückung des Wissensdefizits gegenüber den anderen Vertretern von Plasmodium spp. Beigetragen zu haben.