Caracterización serologíca y evaluación de la funcionalidad de anticuerpos frente a antígenos plasmodiales en relación con los antecedentes de malaria en población de Quibdó, Colombia

Abstract

RESUMEN: La malaria, es una enfermedad producida por parásitos protozoos del género Plasmodium, transmitidos al humano por la picadura de mosquitos del género Anopheles. Constituye un importante problema de salud pública en el mundo, con 247 millones de casos y 625.000 muertes estimadas para el 2.021 (1). Cinco especies de Plasmodium son causantes de malaria en humanos (2,3), siendo Plasmodium falciparum y Plasmodium vivax responsables de la mayor carga de la enfermedad en el mundo (1). Las poblaciones naturalmente expuestas construyen inmunidad anti-Plasmodium de forma lenta, después de repetidas exposiciones al parásito (4,5). En zonas de alta transmisión los individuos experimentan una mayor exposición y adquieren anticuerpos a temprana edad (6,7), los cuales podrían brindar protección frente a la sintomatología o gravedad, pero no evitar nuevas infecciones (7). Esta protección puede perderse cuando las personas abandonan las zonas endémicas (8). Ensayos funcionales han demostrado la capacidad opsonizante y neutralizante anticuerpos anti-Plasmodium (4,9,10) y de activación celular (11,12). Estudios en Mali, Kenia y Benín, muestran asociaciones positivas entre la capacidad de anticuerpos IgG para inhibir el crecimiento de P. falciparum in vitro con un menor riesgo de padecer malaria (13–15). La evaluación serológica permite mirar la historia de exposición a Plasmodium en las poblaciones (6,16,17) y puede ser útil para monitorear cambios en los patrones de exposición (18,19). Estudios en Brasil y Perú han reportado variación de la seroprevalencia en función del grado de endemia (20–22). En Colombia hay evidencias de la producción de diversos anticuerpos anti-Plasmodium en personas de zonas endémicas, como frente a la variante VAR2CSA de la proteína 1 de membrana del eritrocito infectado por P. falciparum (PfEMP1) (23) y la proteína de unión al antígeno Duffy de P. vivax (PvDBP) (24). Así como a la proteína del circumsporozoíto-(CSP), la proteína 1 de superficie del merozoito (MSP1) (25), entre otros. Con el objetivo de investigar la inmunidad humoral inducida por infecciones plasmodiales en poblaciones naturalmente expuestas en Colombia, se planteó un estudio descriptivo exploratorio para evaluar la respuesta de anticuerpos IgG contra antígenos de P. falciparum y P. vivax en individuos de Quibdó-Chocó, y su asociación con antecedentes de exposición a la infección. Así como evaluar la capacidad del suero de los individuos expuestos para inhibir el crecimiento de P. falciparum in vitro. A partir del suero de 100 pacientes con malaria se realizaron ELISAs (Enzime Linked Immunosorbent Assay) para la detección de anticuerpos IgG contra péptidos de P. falciparum (PfMSP1 y Proteína rica en glutamato-10 PfGLURP) y de P. vivax (proteína 1 de membrana apical-PvAMA1, PvDBP) (26–30). Además, se evaluó la capacidad del suero para inhibir el crecimiento de P. falciparum in vitro, siguiendo el método descrito por Berthy y cols (31). Los pacientes presentaron un rango de edad de 2 a 77 años, mediana de 22 años (RI: 15 - 39,5). El 55% fueron de sexo masculino. En cuanto a la etnia, el 88% se autodenominaron afrodescendientes, 5% indígenas y 3% blancos. El 76% de los pacientes presentaron infección por P. falciparum y 20% por Plasmodium vivax. La mediana de la parasitemia fue 2.736 parásitos/μL (RI: 736,0 - 7040,0). El 80% de los pacientes manifestaron haber tenido al menos un episodio previo de malaria. El 40% de los pacientes presentó anticuerpos contra PfMSP-1, 31% contra PvDBP y un 28% tanto para PfGLURP como para PvAMA1. El 22% de los sueros de los pacientes inhibió el crecimiento de P. falciparum in vitro (Rango: 0,2% – 77%). No se encontraron correlaciones entre la respuesta de anticuerpos y las variables de exposición a la infección, ni con los porcentajes de inhibición del crecimiento de P. falciparum in vitro. A pesar de no encontrar asociaciones directas con las variables de exposición los resultados obtenidos en este estudio abren un panorama inicial para continuar las investigaciones asociadas a la respuesta inmune naturalmente adquirida y la exploración de los anticuerpos IgG y su papel en la respuesta inmune protectora de las poblaciones afectadas por la malaria en Colombia.

ABSTRACT: Malaria is a disease caused by protozoan parasites of the Plasmodium genus, transmitted to humans through the bite of Anopheles mosquitoes. It constitutes a significant public health issue worldwide, with an estimated 247 million cases and 625.000 deaths in 2.021 (1). Five species of Plasmodium are responsible for malaria in humans (2,3), with Plasmodium falciparum and Plasmodium vivax being the major contributors to the global burden disease (1). Naturally exposed populations develop anti-Plasmodium immunity slowly, following repeated parasite exposure (4,5). In high-transmission areas, individuals experience greater exposure and acquire antibodies at an early age (6,7), which may offer protection against symptoms or severity but not against new infections (7). This protection can wane when individuals leave endemic areas (8). Functional assays have demonstrated the opsonizing and neutralizing capacity of anti-Plasmodium antibodies (4,9,10) and cellular activation (11,12). Studies in Mali, Kenya, and Benin show positive associations between the ability of IgG antibodies to inhibit P. falciparum growth in vitro and a reduced risk of malaria (13–15). Serological assessment provides insight into the history of Plasmodium exposure in populations (6,16,17) and can be useful for monitoring changes in exposure patterns (18,19). Studies in Brazil and Peru have reported seroprevalence variation depending on the level of endemicity (20–22). In Colombia, there is evidence of the production of various anti-Plasmodium antibodies in people from endemic areas, including those against the VAR2CSA variant of the P. falciparum-infected erythrocyte membrane protein 1 (PfEMP1) (23) and the Duffy antigen-binding protein of P. vivax (PvDBP) (24), as well as the circumsporozoite protein (CSP), and merozoite surface protein 1 (MSP1) (25), among others. To investigate the humoral immunity induced by Plasmodium infections in naturally exposed populations in Colombia, an exploratory descriptive study was conducted to evaluate the IgG antibody response against P. falciparum and P. vivax antigens in individuals from Quibdó-Chocó, and its association with a history of infection exposure. Additionally, the capacity of serum from exposed individuals to inhibit P. falciparum growth in vitro was assessed. ELISAs (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) were performed on serum samples from 100 malaria patients to detect IgG antibodies against P. falciparum peptides (PfMSP1 and Glutamate-Rich Protein-PfGLURP) and P. vivax (Apical Membrane Antigen 1-PvAMA1, PvDBP) (26–30). Furthermore, the ability of serum to inhibit P. falciparum growth in vitro was evaluated following the method described by Berthy et al. (31). 12 Patients ranged in age from 2 to 77 years, with a median age of 22 years (IQR: 15 - 39.5). 55% were male. Regarding ethnicity, 88% self-identified as afro-descendant, 5% as Indigenous, and 3% as White. 76% of the patients had P. falciparum infection, and 20% had Plasmodium vivax infection. The median parasitemia was 2,736 parasites/μL (IQR: 736 – 7040). 80% of patients reported having had at least one previous episode of malaria. 40% of patients had antibodies against PfMSP-1, 31% against PvDBP, and 28% for both PfGLURP and PvAMA1. 22% of patient sera inhibited the growth of P. falciparum in vitro (Range: 0.2% – 77%). No correlations were found between antibody response and exposure variables or the percentages of P. falciparum growth inhibition in vitro. Despite not finding direct associations with exposure variables, the results obtained in this study provide an initial perspective for further investigations related to naturally acquired immune response and the exploration of IgG antibodies and their role in the protective immune response of populations affected by malaria in Colombia.