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Le statut de Lewis et de Sécréteur Médiation Susceptibilité aux Infections à Rotavirus dans un Manière de Génotype Rotavirus

Contexte Les études in vitro récentes ont montré une efficacité réduite en Afrique Des études in vitro récentes ont montré une liaison de la protéine de surface VP aux antigènes du groupe histo-sanguin HBGAs d’une manière génotypique RV, suggérant qu’ils sont des récepteurs putatifs pour RV La diversité des phénotypes HBGA dans différentes populations ethniques, associée à la prévalence / absence de génotypes RV spécifiques, nous a conduit à poser l’hypothèse que les variations génétiques des HBGA dans une population limitent la susceptibilité à certains génotypes RV, conduisant vraisemblablement à une efficacité réduite des vaccins. Au Burkina Faso et au Nicaragua, des enfants atteints de diarrhée ont été étudiés, dont des RV positifs. Au Burkina Faso, les souches P RV n = infectées seulement et les enfants sécréteurs positifs /; P & lt; , mais pas d’enfants Lewis-négatifs En revanche, les souches P n = infectés principalement des enfants Lewis-négatifs n =; P & lt; Les résultats du Nicaragua ont confirmé que tous les enfants infectés par P n = étaient sécréteurs Lewis positifConclusions Comme le VP du génotype P est un composant des vaccins RV actuels, notre constatation que Lewis -les enfants négatifs sont résistants aux souches P fournit une explication plausible de l’efficacité réduite du vaccin dans les populations ayant un pourcentage élevé d’individus Lewis-négatifs, comme en Afrique En outre, nos résultats fournissent une explication plausible pour expliquer pourquoi P RV les souches sont plus fréquentes en Afrique

rotavirus, antigène du groupe histo-sanguin, Lewis, susceptibilité, vaccinRotavirus RV est la principale cause de gastro-entérite aiguë sévère chez les nourrissons et les jeunes enfants et est responsable de décès annuels, la majorité chez les enfants des pays à revenu faible et intermédiaire, avec L’Organisation mondiale de la Santé recommande l’inclusion des vaccins anti-RV dans le programme national de vaccination des pays fortement touchés par les RV Actuellement, les vaccins Rotarix et RotaTeq sont homologués et disponibles dans de nombreux pays. ont montré une efficacité élevée dans les pays industrialisés, les essais de vaccins en Afrique subsaharienne ont montré une efficacité réduite Les raisons en sont encore inconnues, mais la malnutrition, les infections concomitantes, la diversité des souches RV et les facteurs hôtes ont été proposés. Les souches de VD en circulation en Afrique sont différentes de celles des pays à revenu élevé. Le génotype P est également relativement plus répandu en Afrique qu’en Europe et en Amérique du Nord La protéine génotype VP P médie l’attachement du VR et l’entrée dans les entérocytes matures par son domaine de liaison au glycane, VP * Des études in vitro antérieures ont montré que l’infection par RV dépendait de l’acide sialique Les rotavirus animaux reconnaissent les acides sialiques terminaux de la cellule hôte sensibles à la sialidase, alors que beaucoup de rotavirus humains reconnaissent les résidus d’acide sialique interne insensibles à la sialidase De récentes études in vitro, utilisant divers tests de liaison au glycane, ont démontré que les RV humains les plus courants reconnaissent les HBGA antigènes du groupe histo-humain humain d’une manière spécifique au génotype P [, -] Les chaînes HBGA sont principalement exprimées dans l’intestin et présentes sur la plupart des cellules épithéliales des voies intestinales et respiratoires Ces glycanes sont reconnus comme des facteurs de susceptibilité et d’attachement cellulaire pour plusieurs pathogènes entériques tels que Helicobacter pylori et norovirus Pour la biosynthèse des HBGAs, l’enzyme codant pour le gène sécréteur FUT transfère le fucose dans un α- Il est intéressant de noter qu’une récente étude in vivo a suggéré que le génotype sécréteur positif conférait une susceptibilité aux génotypes P RV L’enzyme codant pour le gène Lewis, FUT , d’autre part, transfère du fucose dans une liaison α au précurseur de la chaîne des types ou à l’antigène de type H, générant Lewis a Galβ [Fucα] GlcNAcβ ou les antigènes Lewis b FucαGalβ [Fucα] GlcNAcβ, respectivement Figure L’expression de type H et Lewis HBGAs est donc génétiquement déterminé sur la base de polymorphismes dans les gènes FUT et FUT. La fréquence de ces polymorphismes varie considérablement entre les différents groupes ethniques. populations; par exemple, seulement% -% des populations blanches n’expriment pas les antigènes de Lewis, alors que la prévalence de ce phénotype Lewis-négatif peut atteindre & gt;% dans certaines populations africaines et latino-américaines

Figure Vue largeTableau de lecturePerspectives biosynthétiques des antigènes du groupe histo Les précurseurs du type / chaîne sont considérés Les noms des antigènes dans les cases grises, les locus génétiques des glycosyltransférases en italique et les liens glycosidiques dans les lignes pleines sont séparés par une barre oblique. Voie pour différentes chaînes Les locus génétiques FUT et FUT conduisant à la biosynthèse du sécréteur Se et des antigènes Lewis Le, respectivement, sont mis en évidence en grasFigure View largeTélécharger les voiesbiosynthétiques des antigènes du groupe histo-sanguin Les précurseurs du type / chaîne sont considérés les noms en cases grises, les loci génétiques des glycosyltransférases en italique, et les liens glycosidiques en traits pleins sont séparés par une barre oblique / pour spécifier la voie des différentes chaînes Les loci génétiques FUT et FUT conduisant à la biosynthèse du sécréteur Se et Lewis Les antigènes, respectivement, sont mis en évidence dans boldHere, nous rapportons que le Lewis FUT et secre Les gènes FUT induisent une susceptibilité à l’infection symptomatique par RV, les phénotypes Lewis négatif et sécréteur négatif étant de puissants facteurs de restriction pour les infections de génotype P Nous montrons en outre que les P infectent principalement les enfants Lewis négatifs, un phénotype plus commun En outre, nous émettons l’hypothèse que la résistance aux souches P chez les enfants Lewis-négatifs pourrait être un facteur important contribuant à l’efficacité modeste du vaccin anti-RV. en Afrique subsaharienne

MATÉRIAUX ET MÉTHODES

Étude de la population et de la collection d’échantillons

Des échantillons fécaux et salivaires analysés pour l’association des génotypes RV P et des phénotypes HBGA de l’hôte chez des enfants atteints de diarrhée ont été collectés dans différentes populations, Burkina Faso en Afrique de l’Ouest et Nicaragua en Amérique centrale cérébrovasculaire. recueillies au cours de la saison de RV Décembre -Mars au Centre Médical de Saint Camille CERBA / LABIOGENE à Ouagadougou, Burkina Faso En bref, les selles, la salive et les prélèvements buccaux ont été recueillis auprès des enfants. Les génotypes G et P des VR infectants ont été déterminés par amplification en chaîne par polymérase multiplex PCR et / ou séquençage comme décrit précédemment Les souches RV représentent tous les échantillons RV positifs chez les enfants inclus dans l’étude. Le protocole d’étude a été approuvé par le comité d’éthique institutionnelle du Centre Médical Saint Camille CR / X- / iEn plus du matériel du Burkina Faso, un total d’enfants de León, Nicaragua avec une infection à RV confirmée par dosage immuno-enzymatique [ELISA] et PCR dans les études précédentes ont également été inclus Ces enfants ont déjà été inscrits dans des études d’étiologies de diarrhée infantile impliquant & gt; des cas diarrhéiques de la communauté, des cliniques de soins primaires et de l’hôpital de León qui ont été réalisés en , -, et – des échantillons de salive provenant des enfants inclus dans la présente étude n = ont été collectés par une infirmière lors de visites à domicile. , le consentement éclairé a été signé par un parent ou un tuteur légal Tous les enfants étaient & lt; ans ans lors de l’examen initial pour RV Cette étude a été approuvée par le comité éthique local pour la recherche biomédicale Acta Non, les types G et P des échantillons RV-positifs, si pas précédemment déterminé, ont été évalués par PCR multiplex et confirmé avec séquençage comme décrit précédemment

Test de phénotypage de la salive

Une description détaillée du test de phénotypage salivaire est disponible dans les Supports et Méthodes Supplémentaires. En bref, la présence des HBGA A, B, Lewis a et Lewis b dans la salive a été déterminée par dosage ELISA, comme décrit précédemment Un sous-ensemble de salive des échantillons ont également été étudiés avec Ulex europaeus agglutinin UEA-I, qui reconnaît Fucα-Gal-R présent dans la salive des sécrétrices, avec un test ELISA comme décrit précédemment

Caractérisation génotypique du gène FUT des enfants au Burkina Faso

Pour confirmer le phénotype Lewis, l’ADN a été extrait de cellules buccales prélevées sur un sous-groupe d’enfants burkinabé n = avec Whatman OmniSwab GE Healthcare, Uppsala, Suède, et la région codante du gène FUT a été séquencée. Des échantillons de frottis buccaux ont été inclus, ainsi que des enfants Lewis du Maghreb choisis au hasard. Le kit MagAttract DNA Mini M de Qiagen, Hilden, Allemagne a été utilisé pour l’extraction, et l’ADN a été conservé à – ° C pour séquençage ultérieur. le numéro d’accès au gène FUT NM_ a été obtenu auprès de l’Université de Californie, Santa Cruz Genome navigateur disponible à: http: // genomeucscedu ExonPrimer disponible à: http: // ihggsfde / ihg / ExonPrimerhtml a été utilisé pour concevoir des amorces pour couvrir la séquence codante CDS Ces amorces, couvrant la région FUT CDS pour l’exon, ont été conçues en fragments; pour le fragment FUT_Ex_, la paire EL-s et III-las a été adaptée d’Elmgren et al Les séquences des amorces de PCR pour FUT sont listées dans le tableau supplémentaire, avec une description détaillée de la procédure analytique.

Analyses statistiques

Le test exact de Fisher et les rapports de cotes non ajustés ont été utilisés pour comparer les fréquences des variables qualitatives entre les groupes dépendants en utilisant GraphPad Prism version GraphPad Software, San Diego, Californie Les différences ont été considérées comme statistiquement significatives lorsque le niveau de terminaison était & lt;

RÉSULTATS

Les enfants Lewis-négatifs étaient résistants aux souches de P au Burkina Faso

Dans une étude précédente, nous avons observé une prévalence élevée du phénotype Lewis-négatif Lea-b- au Burkina Faso Parmi les enfants atteints de diarrhée, la distribution phénotypique HBGA était Lea-b%, Leab-% et Lea-b. – Pour déterminer l’association entre HBGA et la sensibilité aux infections et aux génotypes de RV, les enfants RV-positifs infectés par P n =, P n =, P n = -%, avec% et% étant sécréteurs et non-sécréteurs. , et P / [P] n = ont été étudiés Alors que la fréquence des enfants Lewis-négatifs était presque identique entre la population et les groupes infectés par RV% vs%; Tableau, aucun des enfants RV-positifs, Lewis-négatifs ont été infectés avec des génotypes P RV Tableau; P & lt; P souches de RV n = ont été trouvés uniquement chez les enfants Lewis-positifs, qui étaient tous les secrétaires /; P & lt; ; Les tableaux et les génotypes P RV ainsi que les infections mixtes P / P RV ont été observés seulement chez les enfants avec le phénotype Lewis et le sérotype positif Léa-b

Tableau Association entre le phénotype Lewis et le génotype P infectant chez les enfants positifs au rotavirus au Burkina Faso Phénotype de Lewis Phénotype Lewis dans la population étudiée, n = Phénotype Lewis% dans les positifs RV, n = a% P P RV P , n =% Rapport de cotes% CIb P Valuec P , n =% Rapport de cotes% CIb P Valuec Lea-b n = – d NA & lt; Lea-b- n = – & lt; NA & lt; Leab- n = – Phénotype Lewis Lewis Phénotype dans la population étudiée, n =% Phénotype Lewis dans les positifs RV, n = a% P P RV P , n =% Ratio des probabilités% CIb P Valuec P [ ], n =% Rapport de cotes% CIb P Valuec Lea-b n = – d NA & lt; Lea-b- n = – & lt; NA & lt; Leab-n = – NA Abréviations: CI, intervalle de confiance; Le, Lewis; NA, non applicable; RV, rotavirusa Deux infections à P RV ont été trouvées chez les enfants Lea-b, et des infections mixtes P / P chez les enfants Lea-b. Dans le tableau, seules les infections à un seul génotype P ou P Les résultats non ajustés ont été significatifs par rapport à la distribution phénotypique de Lewis dans la population étudiée. Un enfant Lewis positif, Ulex europaeus agglutinine I négatif a été classé comme étant un sécréteur basé sur le génotypage FUT.

Tableau Association entre les génotypes P du rotavirus au statut Lewis et Sécréteur au Burkina Faso Étude phénotypique Population n =% P P RV P n =% Ratio des probabilités% CIa P Valeur RV P n =% Ratio des probabilités% CIa P Valeur Lewis positive n = n = – & lt; b n = NA & lt; b Sécréteur n = – c d NA c Non sécréteur n = – c NA c Lewis négatif n = – & lt; b NA & lt; b Sécréteur n = – c NA NA Non sécréteur n = – c NA NA Phénotype Population de l’étude n =% P P RV P n =% Ratio des probabilités% CIa P Valeur RV P n =% Ratio des probabilités% CIa P Valeur Lewis positif n = N = – & lt; b n = NA & lt; b Sécréteur n = – c d NA c Nonsecreteur n = – c NA c Lewis négatif n = – & lt; b NA & lt; b Sécréteur n = – c NA NA Nonsecretor n = – c NA NA Abréviations: IC, intervalle de confiance; NA, non applicable; RV, rotavirus Probabilités non ajustées ratiob Test exact de Fisher avec significativité, comparée à la distribution phénotypique de Lewis dans la population étudiéec Test exact de Fisher à signification terminale, comparant sécréteur vs non sécréteur, stratifié par Lewis positif ou Lewis négatif, respectivelyd OneP – Lewis infecté Lewis b positif, Ulex europaeus agglutinine I négatif enfant a été classé comme un sécréteur basé sur le génotypage FUTView Large

Variétés de génotype P infectées principalement par Lewis chez le nourrisson au Burkina Faso

Deux tiers des génotypes P RV ont infecté des enfants Lewis négatifs; odds ratio,; P & lt; ; Tableau Les souches P RV étaient significativement plus fréquentes chez les enfants Lewis-négatifs, mais indépendantes du statut de sécréteur comme déterminé par Ulex europeus se liant à la salive ou la présence d’antigènes de Lewis Tableau Parmi les enfants séropositifs, on a observé des P plus souvent chez les enfants de groupe sanguin O par rapport à P RVs% vs%; P =, tout en étant moins fréquent chez les enfants du groupe sanguin A% vs%; P & gt; et le groupe sanguin B% vs%; P & gt; , comparé aux P VRs

Le séquençage du cadre de lecture ouvert FUT des enfants Lewis-négatifs a confirmé les phénotypes de la salive

Pour confirmer le phénotype Lewis-négatif, la séquence codante entière du gène FUT a été séquencée à partir d’enfants qui étaient Lewis-négatifs par ELISA Trente d’entre eux ont été confirmés génotypiquement comme Lewis-négatif pour les allèles précédemment publiés disponibles sur: http: // wwwcnbinlmnihgov / projets / gv / mhc / xslcgicgicmd = bgmut / systemsNom de ces individus était homozygote pour un seul allèle Au total, les allèles Lewis-négatifs ont été identifiés Table supplémentaire, et le dominant était le T & gt; G & gt; A; A & gt; G, le G & gt; A; G & gt; A; G & gt; A et T & gt; C; Allèles C, correspondant à%,% et% des allèles, respectivement. Un enfant RV-négatif a été phénotypé comme Lewis négatif mais était par séquençage hétérozygote, avec seulement un allèle FUT négatif connu T & G, G & gt; A, A & gt; G; l’autre avait une mutation ponctuelle de signification inconnue et ne pouvait donc pas être complètement expliquée. Le séquençage a été effectué chez les enfants Leab- et Lea-b Lewis, et ils étaient génétiquement hétérozygotes avec seulement un allèle Lewis-négatif

P Les RV n’ont infecté que des enfants Lewis et des enfants positifs au Nicaragua

Pour confirmer que le modèle génétique de l’hôte observé au Burkina Faso n’était pas limité à une population ethnique particulière en Afrique, des échantillons de salive d’enfants RV positifs au Nicaragua ont également été collectés et analysés. La distribution de Lewis chez les enfants RV-positifs était Lea-b%, Leab-%, et Lea-b-%, la distribution du génotype P des échantillons RV-positifs était P n =, P n =, P n =, et P / P / P mélange n = RV du génotype P n = n’a été observé que chez les enfants Lea-b Lewis et Sécréteur-positifs et non chez les enfants Lewis-négatifs, ni chez les non-sécréteurs Lewis-positifs Tableau supplémentaire Aussi, RV du génotype P [ ] n’a été observée que chez les enfants positifs à Lewis et les enfants sécréteurs, mais leur petit nombre justifie une interprétation prudente. En outre, comme au Burkina Faso, les enfants Lewis-négatifs ont été infectés uniquement par le génotype P Tableau supplémentaire; Cependant, le nombre d’enfants Lewis-négatifs dans cette cohorte n = était trop petit pour tirer des conclusions Les enfants Lewis-négatifs infectés par RV P étaient également non sécréteurs comme déterminé par la lectine UEA-I Même si la prévalence de la Lewis le phénotype Leab-non-sécréteur positif est faible & lt;% au Nicaragua , aucun de ces enfants n’a été infecté par un génotype RV

DISCUSSION

d, en plus de Lewis b, des niveaux élevés de Lewis a et était UEA-I lectine négative séquençage nucléotidique du gène FUT pour cet enfant a montré un génotype sécréteur hétérozygote et a donc été considéré comme un sécréteur Huang et al a montré un la liaison in vitro des protéines VP * recombinantes des génotypes P et P aux antigènes de type H et de Lewis b, mais pas à Lewis a, ce qui concorde partiellement avec nos résultats. Cependant, dans notre étude, aucun sécréteur Lewis négatif l’antigène de type H était infecté par des souches P , suggérant que la présence d’antigène de type H n’était pas suffisante pour établir une infection symptomatique spécifique du génotype P Nos résultats indiquent donc que le fucose additionnel lié à l’antigène H l’antigène Lewis b est important pour la susceptibilité du génotype P Fait intéressant, Huang et al ont observé que les particules purifiées à triple couche du génotype Wa souche P présentaient une liaison in vitro à la salive Lewis-positive mais pas aux liva des sécréteurs, ce qui est en accord avec nos découvertes. De plus, nos observations in vivo ainsi que des études de liaison antérieures favorisent que les génotypes RVP et P utilisent des facteurs d’attachement cellulaire similaires; Comme le nombre d’infections génotypiques P dans cette étude était faible, d’autres études sont justifiées Comme suggéré précédemment , cela expliquerait pourquoi ces génotypes P se produisent de façon cyclique chez les populations blanches en Europe et en Amérique du Nord ayant une prévalence élevée. Des études récentes in vivo en France et au Vietnam ont observé que les RV du génotype P infectaient uniquement les enfants séropositifs Les deux études se sont concentrées sur le rôle du statut de sécréteur dans l’infection par RV La grande majorité Chez les populations blanches, des individus positifs à la sécrétion expriment l’antigène Lewis b. Cependant, au Burkina Faso, où le pourcentage d’individus Lewis-négatifs est beaucoup plus élevé; nous pourrions étudier le rôle des gènes FUT et FUT en relation avec la susceptibilité de l’hôte spécifique de la souche RV et ainsi suggérer l’importance de la fonctionnalité de ces deux gènes dans la susceptibilité aux infections à P. V.Nous observons que seulement P mais pas P / P Génotypes infectés Les enfants Lewis-négatifs pourraient également expliquer pourquoi le génotype P est observé dans la grande majorité des infections néonatales à RV , mais rarement chez les enfants plus âgés Le soutien de cette hypothèse vient de Des études antérieures ont rapporté que l ‘expression des antigènes de Lewis sur les érythrocytes se développe avec l’ âge et que les jeunes enfants sont généralement Lewis négatifs jusqu’à – mois, après quoi les antigènes de Lewis sont exprimés Ainsi, les enfants néonataux ayant un phénotype sensibles aux génotypes RV P , mais pas aux génotypes P et P Cependant, il est important de noter que ces études ont été réalisées sur des érythrocytes, qui ne correspondent pas directement aux antigènes de Lewis prese Les glycosphingolipides porteurs de la chaîne HBGA Les antigènes ABH et Lewis sont enrichis en épithélium intestinal fœtal et en méconium des nouveau-nés Le précurseur de la chaîne de type GalβGlcNAc est généralement présent en grande quantité dans l’intestin néonatal avec tous les HBGA sur les glycolipides l’ABH, le sécréteur et les produits finaux du gène Lewis Ce modèle contraste avec celui de l’intestin grêle adulte, où le précurseur de la chaîne de caractères n’est habituellement pas détectable et n’a été décrit que chez les individus Lewis et Sécréteur négatif. résection proximale du jéjunum prélevé sur un patient atteint d’un cancer gastrique Bien que seuls des changements structurels mineurs des glycosphingolipides fucosylés se produisent le long de l’axe villositaire d’un intestin adulte , on sait peu de choses sur les modifications cellulaires, temporelles et longitudinales des HBGA. tissus intestinaux dans la petite enfance , en particulier en relation avec les changements dans la microflore intestinale Il est important de noter que les écarts entre Ainsi, l’expression HBGA de la salive et de l’intestin peut se produire, par exemple, en raison d’une infection par des pathogènes tels que H pylori Le fait que le phénotype Lewis-négatif soit plus fréquent dans de nombreuses populations africaines peut expliquer pourquoi P Les infections à RV sont beaucoup plus fréquentes en Afrique que dans les populations blanches en Europe et en Amérique du Nord où le phénotype Lewis-négatif est rare Compte tenu de nos découvertes, la susceptibilité génétique de l’hôte pourrait avoir des implications sur l’efficacité vaccinale. une composante majeure des vaccins RV autorisés dont l’efficacité a été prouvée modeste en Afrique par rapport aux autres régions , avec des populations africaines ayant une fréquence élevée d’individus Lewis-négatifs Parce qu’une infection productive par les vaccins vivants atténués stimulerait un réponse immunitaire, il est raisonnable de suggérer que l’efficacité du vaccin est plus faible chez les individus Lewis-négatifs. En outre, comme l’expression des HBGA est régulée par le développement, il est important de considérer b la composition de la souche vaccinale et l’âge optimal de la vaccination

Remarques

Soutien financier Ce travail a été soutenu par les numéros de subvention du Conseil suédois de la recherche à GL, à LS, et dnr — à LS et FB Tout le génotypage a été effectué à la plate-forme de génomique, Core Facilities, Académie Sahlgrenska à l’Université de Göteborg Tous les auteurs: Aucun conflit potentiel Tous les auteurs ont soumis le formulaire ICMJE pour la divulgation des conflits d’intérêts potentiels Conflits que les éditeurs considèrent pertinents pour le contenu du manuscrit ont été divulgués