[논문 리뷰] Characterisation of placental malaria in olive baboons (Papio anubis) infected with Plasmodium knowlesi H strain

Barasa Mustafa, Gicheru Muita Michael외 2명|arXiv (Cornell University)|2012. 04. 14.

Malaria Research and Control참고 문헌 13인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 올리브 바바논(Papio anubis)을 사용하여 Plasmodium knowlesi H 주형에 감염시켜 태반 말라리아의 비인간 영장류 모델을 수립하였으며, 기생충이 태반에 침착하는 것을 입증하였다. 이 모델은 인간 태반 말라리아의 핵심 특징, 즉 기생충 혈행 및 조직병리학적 변화를 재현하여, 윤리적 또는 물리적 제약이 있는 인간 연구의 대안으로 번역 가능성을 제공한다.

ABSTRACT

Pregnant women have increased susceptibility to malaria infection. In these women, malaria parasites are frequently found sequestered in the placental intervillous spaces, a condition referred to as placental malaria (PM). Placental malaria threatens the health of the mother and the child's life by causing still births and reduction in gestational age. An estimated 24 million pregnant women in Sub-Saharan Africa are at risk. Mechanisms responsible for increased susceptibility in pregnant women are not fully understood. Pregnancy malaria studies have been limited by the lack of a suitable animal model. This research aimed to develop a baboon (Papio anubis) model for studying PM. The pregnancies of three adult female baboons were synchronized and their gestational levels confirmed by ultrasonography. On the 150th day of gestation the pregnant baboons were infected with Plasmodium knowlesi H strain parasites together with four nulligravid control baboons. Parasitaemia was monitored from two days post inoculation until the 159th day of gestation when caesarean section was done on one baboon in order to obtain the placenta. Two baboons aborted their conceptus. Smears prepared from placental blood demonstrated the presence of Plasmodium knowlesi parasites in all the three sampled placentas. These new findings show that P. knowlesi sequesters in the baboon placenta. In addition, this study has characterized haemoglobin, eosinophil, Immunoglobulin G and Immunoglobulin M profiles in this model. Thus a non human primate (baboon) model for studying PM has been established. The established baboon - P. knowlesi model for studying human placental/pregnancy malaria now offers an opportunity for circumventing the obstacles experienced during human studies like having inadequate tissue for analysis, inaccurate estimation of gestational age, moral, ethical and financial limitations.

연구 동기 및 목표

• 임신부에서 기형태사망 및 조산을 유발하는 태반 말라리아(PM)를 연구하기 위한 비인간 영장류 모델을 개발하기 위해.
• 인간 태반 침착을 모방하는 제어된 윤리적으로 타당한 시스템에서 PM의 발병 기전을 조사하기 위해.
• P. knowlesi에 감염된 임신 바바논의 혈액학적 및 면역학적 프로파일(예: Hb, IgG, IgM, 호酸구세포수)을 특성화하기 위해.
• 인간 연구의 한계를 극복하기 위해, 즉 조직 부족, 임신 기간 정확도 불확실성, 윤리적 제약을 고려하여.

제안 방법

• 3명의 성숙한 여성 올리브 바바논의 동기화된 임신은 초음파를 통해 확인되었다.
• 바바논은 임신 150일차에 Plasmodium knowlesi H 주형에 감염되었으며, 기생충 혈행은 도입 후 2일차부터 모니터링되었다.
• 1명의 바바논은 임신 159일차에 제왕절개 수술을 시행하여 태반 조직을 채취하였다.
• 태반 도말을 제작하고 현미경적으로 말라리아 기생충의 존재 여부를 검사하였다.
• 연구 기간 동안 헤모글로빈, 호산구 수, 혈清 면역글로불린 G 및 M 농도를 측정하였다.
• 면역학적 및 혈액학적 반응을 비교하기 위해 4명의 초산부 대조군 바바논을 포함하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Plasmodium knowlesi H 주형은 인간과 마찬가지로 올리브 바바논의 태반 간질공간에 침착하는가?
• RQ2 이 바바논 모델은 인간 태반 말라리아의 핵심 병리학적 및 면역학적 특징을 정확히 재현할 수 있는가?
• RQ3 P. knowlesi 감염 기간 동안 임신 바바논의 헤모글로빈, 호산구 수, IgG 및 IgM 수치에 어떤 변화가 있는가?
• RQ4 임신 기간 정확도와 조직 가용성 측면에서 이 모델은 인간 연구와 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 검사한 3개의 태반 도말 전부에서 Plasmodium knowlesi 기생충이 확인되어 감염된 바바논의 태반 간질공간에 기생충 침착이 발생했음을 확인하였다.
• 감염된 3마리의 바바논 중 2마리는 태아를 유산하였으며, 이는 감염과 관련된 심각한 임신 합병증을 시사한다.
• 기생충 혈행은 도입 후 2일차부터 감지되었으며, 임신 159일차 제왕절개 시까지 지속된 감염이 확인되었다.
• 헤모글로빈, 호산구 수, IgG 및 IgM 수치에 유의미한 변화가 관찰되어 감염된 개체에서 면역 활성화 및 빈혈이 발생한 것으로 나타났다.
• 이 모델은 인간 태반 말라리아의 핵심 특징, 즉 기생충 침착 및 악성 임신 결과를 성공적으로 재현하였다.
• 이 연구는 태반 말라리아의 발병 기전과 면역 반응을 연구하기 위해 윤리적으로 타당하고 실용적인 인간 연구의 대체 방법을 제공한다.