Published August 26, 2020 | Version v1
Publication Open

How Does Blood-Retinal Barrier Breakdown Relate to Death and Disability in Pediatric Cerebral Malaria?

Creators

  • 1. University of Liverpool
  • 2. Malawi-Liverpool-Wellcome Trust Clinical Research Programme
  • 3. Queen Elizabeth Central Hospital
  • 4. Centre for Inflammation Research
  • 5. University of Edinburgh
  • 6. NHS Blood and Transplant
  • 7. Aintree University Hospitals NHS Foundation Trust
  • 8. Liverpool John Moores University
  • 9. University of Rochester Medical Center
  • 10. University of Malawi
  • 11. University College London
  • 12. Liverpool School of Tropical Medicine
  • 13. University of British Columbia
  • 14. American Society for Clinical Pathology
  • 15. Michigan State University

Description

In cerebral malaria, the retina can be used to understand disease pathogenesis. The mechanisms linking sequestration, brain swelling, and death remain poorly understood. We hypothesized that retinal vascular leakage would be associated with brain swelling.We used retinal angiography to study blood-retinal barrier integrity. We analyzed retinal leakage, histopathology, brain magnatic resonance imaging (MRI), and associations with death and neurological disability in prospective cohorts of Malawian children with cerebral malaria.Three types of retinal leakage were seen: large focal leak (LFL), punctate leak (PL), and vessel leak. The LFL and PL were associated with death (odds ratio [OR] = 13.20, 95% confidence interval [CI] = 5.21-33.78 and OR = 8.58, 95% CI = 2.56-29.08, respectively) and brain swelling (P < .05). Vessel leak and macular nonperfusion were associated with neurological disability (OR = 3.71, 95% CI = 1.26-11.02 and OR = 9.06, 95% CI = 1.79-45.90). Large focal leak was observed as an evolving retinal hemorrhage. A core of fibrinogen and monocytes was found in 39 (93%) white-centered hemorrhages.Blood-retina barrier breakdown occurs in 3 patterns in cerebral malaria. Associations between LFL, brain swelling, and death suggest that the rapid accumulation of cerebral hemorrhages, with accompanying fluid egress, may cause fatal brain swelling. Vessel leak, from barrier dysfunction, and nonperfusion were not associated with severe brain swelling but with neurological deficits, suggesting hypoxic injury in survivors.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في الملاريا الدماغية، يمكن استخدام شبكية العين لفهم التسبب في المرض. لا تزال الآليات التي تربط العزل وتورم الدماغ والموت غير مفهومة بشكل جيد. افترضنا أن تسرب الأوعية الدموية في الشبكية سيترافق مع تورم الدماغ. استخدمنا تصوير الأوعية الدموية في الشبكية لدراسة سلامة حاجز الدم في الشبكية. قمنا بتحليل تسرب الشبكية، وعلم أمراض الأنسجة، والتصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ (MRI)، والارتباطات بالوفاة والإعاقة العصبية في المجموعات المحتملة من الأطفال الملاويين المصابين بالملاريا الدماغية. شوهدت ثلاثة أنواع من تسرب الشبكية: تسرب بؤري كبير (LFL)، وتسرب نقطي (PL)، وتسرب الأوعية الدموية. ارتبط LFL و PL بالوفاة (نسبة الاحتمالات [OR] = 13.20، فاصل الثقة 95 ٪ [CI] = 5.21-33.78 و OR = 8.58، 95 ٪ CI = 2.56-29.08، على التوالي) وتورم الدماغ (P < .05). ارتبط تسرب الأوعية الدموية وعدم التروية البقعية بالإعاقة العصبية (OR = 3.71، 95 ٪ CI = 1.26-11.02 و OR = 9.06، 95 ٪ CI = 1.79-45.90). لوحظ تسرب بؤري كبير كنزيف متطور في الشبكية. تم العثور على نواة من الفيبرينوجين والخلايا الأحادية في 39 (93 ٪) نزيف أبيض. يحدث انهيار حاجز الدم والشبكية في 3 أنماط في الملاريا الدماغية. تشير الارتباطات بين LFL وتورم الدماغ والوفاة إلى أن التراكم السريع للنزيف الدماغي، مع خروج السوائل المصاحب، قد يسبب تورمًا مميتًا في الدماغ. لم يرتبط تسرب الأوعية الدموية، من خلل الحاجز، وعدم التروية بتورم شديد في الدماغ ولكن مع عجز عصبي، مما يشير إلى إصابة الناجين بنقص الأكسجين.

Translated Description (French)

Dans le paludisme cérébral, la rétine peut être utilisée pour comprendre la pathogenèse de la maladie. Les mécanismes reliant la séquestration, le gonflement du cerveau et la mort restent mal compris. Nous avons émis l'hypothèse que la fuite vasculaire rétinienne serait associée à un gonflement du cerveau. Nous avons utilisé l'angiographie rétinienne pour étudier l'intégrité de la barrière hémato-rétinienne. Nous avons analysé les fuites rétiniennes, l'histopathologie, l'imagerie par résonance magnétique cérébrale (IRM) et les associations avec la mort et l'invalidité neurologique dans des cohortes prospectives d'enfants malawiens atteints de paludisme cérébral. Trois types de fuites rétiniennes ont été observés : grandes fuites focales (LFL), fuites ponctuelles (PL) et fuites vasculaires. La LFL et la PL ont été associées au décès (odds ratio [OR] = 13,20, intervalle de confiance à 95 % [IC] = 5,21-33,78 et OR = 8,58, IC à 95 % = 2,56-29,08, respectivement) et au gonflement du cerveau (P < 0,05). Les fuites vasculaires et la non perfusion maculaire ont été associées à une incapacité neurologique (RC = 3,71, IC à 95 % = 1,26-11,02 et RC = 9,06, IC à 95 % = 1,79-45,90). Une fuite focale importante a été observée comme une hémorragie rétinienne évolutive. Un noyau de fibrinogène et de monocytes a été trouvé dans 39 (93%) hémorragies centrées sur le blanc. La rupture de la barrière sang-rétine se produit selon 3 schémas dans le paludisme cérébral. Les associations entre la LFL, le gonflement du cerveau et la mort suggèrent que l'accumulation rapide d'hémorragies cérébrales, accompagnée d'une sortie de liquide, peut provoquer un gonflement cérébral fatal. Les fuites vasculaires, dues à un dysfonctionnement de la barrière et à la non-perfusion n'étaient pas associées à un gonflement grave du cerveau, mais à des déficits neurologiques, suggérant une lésion hypoxique chez les survivants.

Translated Description (Spanish)

En la malaria cerebral, la retina se puede utilizar para comprender la patogénesis de la enfermedad. Los mecanismos que vinculan el secuestro, la inflamación cerebral y la muerte siguen siendo poco conocidos. Planteamos la hipótesis de que la fuga vascular retiniana estaría asociada con la hinchazón cerebral. Utilizamos la angiografía retiniana para estudiar la integridad de la barrera hemato-retiniana. Analizamos la fuga retiniana, la histopatología, la resonancia magnética cerebral (IRM) y las asociaciones con la muerte y la discapacidad neurológica en cohortes prospectivas de niños de Malawi con malaria cerebral. Se observaron tres tipos de fuga retiniana: fuga focal grande (LFL), fuga punteada (PL) y fuga de vasos. El LFL y el PL se asociaron con la muerte (odds ratio [OR] = 13.20, intervalo de confianza del 95% [IC] = 5.21-33.78 y OR = 8.58, IC del 95% = 2.56-29.08, respectivamente) e hinchazón cerebral (P < .05). La fuga de vasos y la no perfusión macular se asociaron con discapacidad neurológica (OR = 3,71, IC del 95% = 1,26-11,02 y OR = 9,06, IC del 95% = 1,79-45,90). Se observó una gran fuga focal como una hemorragia retiniana en evolución. Se encontró un núcleo de fibrinógeno y monocitos en 39 (93%) hemorragias centradas en el blanco. La ruptura de la barrera sangre-retina ocurre en 3 patrones en la malaria cerebral. Las asociaciones entre la LFL, la inflamación cerebral y la muerte sugieren que la rápida acumulación de hemorragias cerebrales, con la consiguiente salida de líquido, puede causar una inflamación cerebral fatal. La fuga de vasos, la disfunción de la barrera y la no perfusión no se asociaron con hinchazón cerebral grave, sino con déficits neurológicos, lo que sugiere una lesión hipóxica en los sobrevivientes.

Files

jiaa541.pdf.pdf

Files (16.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:f0b2038bc4a2371c4e811562b9880752
16.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
كيف يرتبط انهيار حاجز الدم والشبكية بالوفاة والإعاقة في الملاريا الدماغية لدى الأطفال ؟
Translated title (French)
Comment la rupture de la barrière hémato-rétinienne est-elle liée à la mort et à l'invalidité dans le paludisme cérébral pédiatrique ?
Translated title (Spanish)
¿Cómo se relaciona la ruptura de la barrera hemato-retiniana con la muerte y la discapacidad en la malaria cerebral pediátrica?

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3080271821
DOI
10.1093/infdis/jiaa541

Is supplement to
https://openalex.org/W4238261176 (Other)
https://openalex.org/W2805183755 (Other)
https://openalex.org/W2489213548 (Other)
https://openalex.org/W2382067280 (Other)
https://openalex.org/W2375477370 (Other)
https://openalex.org/W2288237743 (Other)
https://openalex.org/W2180211413 (Other)
https://openalex.org/W2137722450 (Other)
https://openalex.org/W2025589178 (Other)
https://openalex.org/W1011368413 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malawi

References

  • https://openalex.org/W1540855405
  • https://openalex.org/W1945263069
  • https://openalex.org/W2011607230
  • https://openalex.org/W2036532208
  • https://openalex.org/W2036759824
  • https://openalex.org/W2049106618
  • https://openalex.org/W2055321091
  • https://openalex.org/W2062594082
  • https://openalex.org/W2088615073
  • https://openalex.org/W2090613637
  • https://openalex.org/W2092313569
  • https://openalex.org/W2096357625
  • https://openalex.org/W2118846793
  • https://openalex.org/W2121563923
  • https://openalex.org/W2124850308
  • https://openalex.org/W2131015232
  • https://openalex.org/W2135053419
  • https://openalex.org/W2137698029
  • https://openalex.org/W2148299180
  • https://openalex.org/W2152846661
  • https://openalex.org/W2376553420
  • https://openalex.org/W2410928481
  • https://openalex.org/W2465342791
  • https://openalex.org/W2559896979
  • https://openalex.org/W2623298863
  • https://openalex.org/W2765248711
  • https://openalex.org/W2782715773
  • https://openalex.org/W2789486290
  • https://openalex.org/W2913263910
  • https://openalex.org/W2989675531
  • https://openalex.org/W4211101162
  • https://openalex.org/W4230268538
  • https://openalex.org/W4236042401
  • https://openalex.org/W4294553991