白细胞介素-10和可溶性肿瘤坏死因子受体II作为孕妇恶性疟原虫感染潜在生物标志物的病例对照研究——来自布基纳法索纳诺罗地区-文献解析

1. 领域背景与文献引入

文献英文标题:Interleukin-10 and soluble tumor necrosis factor receptor II are potential biomarkers of Plasmodium falciparum infections in pregnant women: a case-control study from Nanoro, Burkina Faso;发表期刊:Biomarker Research;影响因子:未公开;研究领域:妊娠恶性疟原虫感染生物标志物研究。

在撒哈拉以南非洲,约2800万孕妇面临恶性疟原虫感染风险,妊娠疟疾可导致 maternal贫血、低出生体重、早产甚至死产等严重结局。然而,传统诊断方法(快速诊断试验、显微镜检查)对低外周血寄生虫密度、无症状感染的敏感性极低——仅约40%的分娩期PCR阳性患者能通过显微镜检出寄生虫。尽管现有研究提出炎症、血管生成、脂质代谢相关生物标志物可能辅助诊断,但多数研究仅关注单一标志物,缺乏多通路标志物的组合验证,且未针对不同孕次女性(初产妇 vs 经产妇)的免疫状态差异评估诊断性能,尤其对临床意义重大的亚显微感染(显微镜无法检出)的诊断价值尚不明确。本研究旨在填补这一空白,通过病例对照研究评估6种潜在生物标志物对妊娠疟疾的诊断价值,为构建高效的组合诊断模型提供依据。

2. 文献综述解析

作者首先系统回顾妊娠疟疾的病理机制:恶性疟原虫通过表达变异表面抗原VAR2CSA,结合胎盘绒毛膜上皮细胞的硫酸软骨素A(CSA),导致寄生虫在胎盘滞留(胎盘疟疾),引发局部炎症反应(单核细胞浸润、细胞因子失衡)和血管损伤。接着,作者指出传统诊断方法的局限——快速诊断试验(RDT)依赖于疟原虫抗原(如HRP2)检测,但抗原持续存在可能导致假阳性;显微镜检查对低密度感染(<100寄生虫/μL)敏感性不足;实时聚合酶链反应(PCR)虽敏感但因技术门槛和成本难以在基层推广。

随后,作者将现有潜在生物标志物分为三类:炎症相关(IL-10、TNF-α、sTNF-RII)、血管生成相关(sFlt-1)、脂质代谢相关(瘦素、载脂蛋白B)。既往研究显示,IL-10(具有抗炎和免疫调节作用)和sTNF-RII(通过中和TNF-α发挥抗炎作用)水平在妊娠疟疾患者中升高,但缺乏二者组合应用的研究;sFlt-1(血管内皮生长因子受体)虽与胎盘血管损伤相关,但未明确其与妊娠疟疾的特异性关联;瘦素和载脂蛋白B的研究结果不一致,诊断价值未确认。

基于此,作者提出本研究的创新点:1)验证多通路标志物的诊断价值,筛选出最具潜力的组合;2)评估组合模型对不同孕次女性的诊断性能;3)探索标志物与寄生虫密度、临床结局(出生体重)的关联,填补组合生物标志物在妊娠疟疾诊断中的应用空白。

3. 研究思路总结与详细解析

本研究以“评估多通路生物标志物对妊娠疟疾的诊断价值,构建组合模型”为目标,核心科学问题包括:① 炎症、血管生成、脂质代谢标志物能否区分妊娠疟疾感染与未感染状态?② 组合标志物模型对不同孕次女性及亚显微感染的诊断性能如何?③ 标志物水平与寄生虫密度、出生体重是否相关? 技术路线遵循“病例对照设计→样本收集→实验室检测→统计分析→模型构建”的闭环逻辑。

3.1 研究设计与样本选择

实验目的:确定妊娠疟疾病例与对照样本,为生物标志物评估提供基础。
方法细节:本研究嵌套在“社区-based疟疾筛查与治疗(COSMIC)”集群随机对照试验(1800名孕妇)中,通过实时PCR检测分娩时外周血滤纸片的18S rRNA,筛选出79例疟疾阳性(病例组)和81例阴性(对照组)孕妇;收集其二 trimester(首次 antenatal care,ANC)、三 trimester(第二次/第三次 ANC)及分娩时的静脉血(EDTA抗凝),并在分娩时采集胎盘活检。
结果解读:最终430份血浆样本用于生物标志物分析。病例组与对照组的平均年龄(25.4±6.0岁)、分娩时血红蛋白水平无显著差异;病例组初产妇比例(25.3%)略高于对照组(19.8%),但无统计学意义(P=0.371)。所有参与者均无先兆子痫症状,且未使用抗疟药物外的免疫调节剂。
产品关联:文献未提及具体样本收集产品,领域常规使用EDTA抗凝管收集静脉血,Whatman 3MM/1MM滤纸片收集指血样本。

3.2 疟疾感染状态与胎盘组织学检测

实验目的:明确外周血与胎盘的疟疾感染状态,作为生物标志物分析的“金标准”。
方法细节:外周血感染通过实时PCR(检测18S rRNA,最低检测限1寄生虫/μL)和显微镜检查(Giemsa染色,计数200-500白细胞,未检出寄生虫则观察100个高倍视野)联合诊断;胎盘感染通过组织学分析:胎盘活检经10%中性福尔马林固定、石蜡包埋、HE染色后,分为急性感染(有寄生虫无色素)、慢性感染(有寄生虫和色素)、既往感染(仅色素)、无感染四类。
结果解读:分娩时,病例组仅43%(34/79)的样本显微镜阳性,对照组仅2.5%(2/81)显微镜阳性;11.9%(8/67)的外周感染孕妇合并胎盘活动性感染(急性/慢性),对照组仅3%(3/81)。胎盘组织学结果显示,44例孕妇存在绒毛膜羊膜炎(胎盘炎症),但所有生物标志物水平与绒毛膜羊膜炎无显著关联(P>0.05)。
产品关联:实时PCR使用Nuclisens EasyMag系统提取DNA,PCR试剂未提及;显微镜检查采用3% Giemsa染液染色45-60分钟。

3.3 生物标志物酶联免疫吸附试验检测

实验目的:定量检测6种潜在生物标志物的血浆水平,筛选与妊娠疟疾相关的标志物。
方法细节:采用R&D Systems的Quantikine ELISA试剂盒,检测血浆中IL-10(检测下限3.9pg/mL)、TNF-α(5.5pg/mL)、sTNF-RII(2.3pg/mL)、sFlt-1(13.3pg/mL)、瘦素(7.8pg/mL)、载脂蛋白B(9.97ng/mL)的水平;低于检测限的样本取检测限的一半值计入统计。
结果解读:炎症标志物IL-10和sTNF-RII在感染组各时间点(二 trimester、三 trimester、分娩)均显著高于未感染组(P<0.001);TNF-α因多数样本低于检测限(感染组127/176、未感染组238/254),未纳入后续分析;血管生成标志物sFlt-1脂质代谢标志物瘦素、载脂蛋白B无一致的感染相关性(仅瘦素在三 trimester感染组略高,但二 trimester无差异)。敏感性分析显示,排除超出标准曲线的sFlt-1(7.7%样本)、sTNF-RII(7.9%样本)后,结果无显著变化。
产品关联:实验所用关键产品:R&D Systems的Quantikine ELISA试剂盒(IL-10、TNF-α、sTNF-RII、sFlt-1、瘦素、载脂蛋白B)。

3.4 统计分析与组合模型构建

实验目的:关联生物标志物与感染状态、寄生虫密度、出生体重,构建并验证诊断模型。
方法细节:使用Stata 14.1进行回归分析(调整村庄集群效应),评估标志物与感染状态、寄生虫密度的关联;将样本随机分为测试集(n=80)和验证集(n=80),基于测试集的标志物分布确定cutoff值:IL-10<30pg/mL得0分、30-75pg/mL得1分、>75pg/mL得2分;sTNF-RII<3700pg/mL得0分、>3700pg/mL得1分。通过逻辑回归计算模型在验证集的敏感性和特异性。
结果解读:组合模型性能:初产妇的敏感性达88.9%(95%CI 45.7-98.7%)、特异性83.3%(95%CI 57.1-94.9%);经产妇( secundigravidae)敏感性降至81.8%,但特异性保持100%;多产妇(multigravidae)敏感性最低(56.5%),但特异性仍达94.3%。亚显微感染检测:验证集中,2/3的经产妇亚显微感染(显微镜阴性、PCR阳性)、5/12的多产妇亚显微感染可被模型检出。标志物与临床结局的关联:IL-10(P<0.001)、sTNF-RII(P=0.003)与显微镜下寄生虫密度正相关;分娩时IL-10水平与出生体重负相关(P=0.006),但调整孕次和年龄后无显著关联(P>0.05)。

4. Biomarker 研究及发现成果解析

Biomarker 定位与筛选逻辑

本研究聚焦炎症相关生物标志物——白细胞介素-10(IL-10,细胞因子)和可溶性肿瘤坏死因子受体II(sTNF-RII,可溶性受体)。筛选逻辑为:系统综述选候选标志物→病例对照研究验证关联→构建组合模型评估诊断性能:首先通过系统综述选取6种多通路标志物(炎症、血管生成、脂质代谢),然后通过病例对照研究验证其与妊娠疟疾的关联,最终筛选出关联最显著的IL-10和sTNF-RII构建组合模型。

研究过程详述

Biomarker 来源:孕妇二 trimester、三 trimester及分娩时的静脉血血浆。
验证方法:酶联免疫吸附试验(ELISA)定量检测,使用R&D Systems的Quantikine试剂盒,检测下限分别为3.9pg/mL(IL-10)、2.3pg/mL(sTNF-RII)。
特异性与敏感性:组合模型对初产妇显微镜确诊感染的敏感性为88.9%(95%CI 45.7-98.7%)、特异性83.3%(95%CI 57.1-94.9%);对经产妇亚显微感染的敏感性为66.7%(2/3),无假阳性;对多产妇亚显微感染的敏感性为41.7%(5/12),假阳性率5.9%(3/51)。
与寄生虫密度的关联:IL-10(P<0.001)、sTNF-RII(P=0.003)与显微镜下寄生虫密度呈正相关(每增加1个log10寄生虫/μL,IL-10增加0.32pg/mL,sTNF-RII增加0.15pg/mL)。

核心成果提炼

  1. 诊断价值:IL-10和sTNF-RII是妊娠恶性疟原虫感染的潜在生物标志物,其组合模型对初产妇显微镜确诊的疟疾感染具有高敏感性(88.9%)和较好特异性(83.3%),为初产妇(最易发生严重妊娠疟疾)的早期诊断提供了新工具。
  2. 亚显微感染检测:组合模型对经产妇和多产妇的亚显微感染有一定检测能力(经产妇66.7%、多产妇41.7%),弥补了传统方法对低密度感染的敏感性不足。
  3. 病理机制关联:IL-10和sTNF-RII水平与寄生虫密度正相关,提示二者参与妊娠疟疾的炎症反应;分娩时IL-10水平与出生体重负相关,可能反映炎症对胎儿生长的抑制作用。

本研究首次构建了针对不同孕次女性的组合生物标志物模型,为妊娠疟疾的精准诊断提供了关键依据。未来需扩大样本量验证模型的普适性,并纳入其他炎症标志物(如补体C5a、IP-10)进一步提升敏感性,以应对基层常见的亚显微感染和合并感染(如细菌感染)的干扰。

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