Effect of maternal HIV and malaria on the transplacental transfer of antibodies against prevalent pathogens and vaccines in Mozambican women

Abstract

Infectious diseases are one of the main causes of mortality in newborns born in Mozambique. Transplacental transfer of antibodies is essential for conferring protection during the first months of life against these diseases.

In this doctoral thesis, we have assessed the impact of maternal HIV infection and malaria during pregnancy on cord blood levels of antibodies and on the efficiency of placental transfer of IgG subclasses. The effect of other maternal factors and pregnancy outcomes has also been assessed. We have measured total IgG and IgG subclass levels in maternal and cord blood by quantitative suspension array technology against (i) pathogens of high burden and health impact in southern Mozambique, including Plasmodium falciparum, and (ii) antigens from vaccines used for maternal immunization and included in the Expanded Program of Immunization.

Our results have shown that maternal antibody levels are the main determinants of cord antibody levels and the efficiency of IgG subclass transfer differs depending on the antigen and may vary with maternal antigen exposure. We have associated maternal HIV infection with a reduction in cord blood antibodies and with a decrease in placental transfer, mainly IgG1, against a wide range of pathogens and vaccine antigens. We have also associated malaria exposure with a reduction of cord antibody levels and with a decrease in placental transfer in an antigen-antibody dependent manner. Placental malaria has also been associated with a decrease in total IgG levels in the cord. Finally, we have assessed the effect of prematurity and low birth weight and we have found an association of prematurity with lower levels of total IgG against some antigens. We have not observed any negative effect of low birth weight, although we have found an increase in cord IgG2 levels against P. falciparum antigens that could be associated with a higher risk of severe malaria.

In summary, in this thesis we have provided evidence that maternal HIV infection and malaria have negative implications in maternal and infant health, with special importance in sub-Saharan Africa where the prevalence and transmission of these pathogens are high. Our results point out that these infections should be further considered during vaccine development and evaluation, in particular with regards to maternal immunization strategies that are key in public health.

Las enfermedades infecciosas son unas de las causas principales de mortalidad en recién nacidos en Mozambique. La transferencia placentaria de anticuerpos es fundamental para conferir protección durante los primeros meses de vida contra estas enfermedades.

En esta tesis doctoral se ha evaluado el impacto de la infección materna por VIH y la malaria durante el embarazo en los niveles de IgG totales y subclases de IgG en el cordón umbilical y en la transferencia placentaria. También se ha estudiado el efecto de otros factores maternos y complicaciones del embarazo. Nuestros resultados muestran que la eficacia de la transferencia de subclases de IgG es diferente según el antígeno y puede variar con la exposición materna a los antígenos. Hemos asociado la infección materna por VIH con una reducción de anticuerpos en el cordón umbilical y con una disminución de la transferencia placentaria, principalmente IgG1, contra una gama amplia de patógenos y antígenos de vacunas. También hemos asociado la exposición a malaria con una reducción en los niveles de anticuerpos en el cordón umbilical y con una disminución de la transferencia placentaria de una manera antígeno-anticuerpo dependiente. Asimismo, la malaria placentaria también se ha asociado con una disminución de los niveles de IgG totales en cordón. Finalmente, hemos evaluado el efecto de la prematuridad y el bajo peso al nacer. Únicamente hemos encontrado una asociación de la prematuridad con menores niveles de IgG totales contra algunos antígenos. Tampoco hemos observado ningún efecto negativo del bajo peso al nacer, aunque sí un aumento de los niveles IgG2 en cordón contra antígenos de P. falciparum que podría estar asociado con mayor riesgo de sufrir malaria severa.

En resumen, en esta tesis hemos proporcionado evidencia de que la infección materna por VIH y la malaria tienen implicaciones negativas en la salud maternoinfantil, con especial importancia en África subsahariana donde la prevalencia y transmisión de estos patógenos es alta. Nuestros resultados señalan que estas infecciones deben considerarse más a fondo durante el desarrollo y la evaluación de vacunas, en particular respecto a las estrategias de inmunización materna que son clave para la salud pública.