Prevalence and risk factors of malaria among children in southern highland Rwanda

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Increased control has produced remarkable reductions of malaria in some parts of sub-Saharan Africa, including Rwanda. In the southern highlands, near the district capital of Butare (altitude, 1,768 m), a combined community-and facility-based survey on <it>Plasmodium </it>infection was conducted early in 2010.</p> <p>Methods</p> <p>A total of 749 children below five years of age were examined including 545 randomly selected from 24 villages, 103 attending the health centre in charge, and 101 at the referral district hospital. Clinical, parasitological, haematological, and socio-economic data were collected.</p> <p>Results</p> <p><it>Plasmodium falciparum </it>infection (mean multiplicity, 2.08) was identified by microscopy and PCR in 11.7% and 16.7%, respectively; 5.5% of the children had malaria. PCR-based <it>P. falciparum </it>prevalence ranged between 0 and 38.5% in the villages, and was 21.4% in the health centre, and 14.9% in the hospital. Independent predictors of infection included increasing age, low mid-upper arm circumference, absence of several household assets, reported recent intake of artemether-lumefantrine, and chloroquine in plasma, measured by ELISA. Self-reported bed net use (58%) reduced infection only in univariate analysis. In the communities, most infections were seemingly asymptomatic but anaemia was observed in 82% and 28% of children with and without parasitaemia, respectively, the effect increasing with parasite density, and significant also for submicroscopic infections.</p> <p>Conclusions</p> <p><it>Plasmodium falciparum </it>infection in the highlands surrounding Butare, Rwanda, is seen in one out of six children under five years of age. The abundance of seemingly asymptomatic infections in the community forms a reservoir for transmission in this epidemic-prone area. Risk factors suggestive of low socio-economic status and insufficient effectiveness of self-reported bed net use refer to areas of improvable intervention.</p

Prevalence, associated factors and drug resistance of Plasmodium infection among children below five years of age in southern highlands Rwanda

Fragestellung: Die folgende Arbeit beschäftigt sich mit einer 2010 im Hochland des südlichen Ruanda durchgeführten Querschnittsstudie. Ziel war es, aktuelle Daten zur Prävalenz der Malaria und Plasmodieninfektion sowie zu assoziierten Faktoren bei Vorschulkindern zu erheben, das Ausmaß parasitärer Medikamentenresistenz anhand molekularer Resistenzmarker abzuschätzen und die Bedeutung der Plasmodieninfektion für eine Anämie im Vergleich zum Eisenmangel und einem Eisenstoffwechselpolymorphismus (TMPRSS6 736(V)) einzuordnen. Methodik: 749 Kinder im Alter unter fünf Jahren wurden in die Studie eingeschlossen: 545 Kinder aus Dörfern des Huye Distrikts, 103 Patienten eines regionalen Gesundheitszentrums und 101 Patienten des Kreiskrankenhaus Butare. Der Nachweis einer Plasmodieninfektion erfolgte mikroskopisch und per PCR. Klinische und sozioökonomische Daten wurden gesammelt und mit einer Plasmodieninfektion assoziierte Faktoren mittels Regressionsanalyse berechnet. Bei den P. falciparum positiven Proben erfolgte die Typisierung der Allele der Resistenzmarker Pfdhfr, Pfdhps, Pfmdr1 und Pfcrt. Bestimmt wurden Hämoglobin- und Ferritinwerte, sowie der Eisenstoffwechselpolymorphismus TMPRSS6 736(V), der hier erstmalig bei afrikanischen Kindern getestet wurde. Ergebnisse: Bei 11,7% bzw. 16,7% der Kinder wurde eine Infektion mit P. falciparum mikroskopisch bzw. per PCR nachgewiesen, bei 5,5% lag eine Malaria vor. Als signifikante, mit einer Plasmodieninfektion assoziierte Faktoren erwiesen sich u.a. zunehmendes Alter und Faktoren, die auf einen niedrigen sozioökonomischen Status hinweisen. 69% der P. falciparum-Isolate wiesen eine Fünf- oder Sechsfachmutation der Pfdhfr/Pfdhps-Gene auf, die mit einem Therapieversagen von Sulfadoxin-Pyrimethamin assoziiert ist. Pfmdr1 trug in rund 40% das Muster N86-F184-D1246, das mit rekurrenten Infektionen nach Arthemeter-Lumefantrin- Therapie in Zusammenhang gebracht wird. Anämie und Eisenmangel waren bei den Kindern der ländlichen Region häufig (34,4% bzw. 17,5%). Die Plasmodieninfektion erwies sich als stärkster unabhängiger Faktor, der eine Anämie bedingt (Odds-Verhältnis: 10,3); TMPRSS6 736(V) hingegen war selten und nicht signifikant mit einer Anämie assoziiert. Diskussion: Im Studiengebiet des Hochlands von Südruanda wurde eine P. falciparum Infektion bei jedem sechsten Kind beobachtet. Der Großteil der Infektionen insbesondere des ländlichen Gebiets ging ohne offenkundige Symptome einher. Diese asymptomatischen Infektionen stellen ein Reservoir für Übertragungen in dieser ausbruchgefährdeten Region dar. Die Risikofaktoren aus dem Bereich des niedrigen sozioökonomischen Status weisen auf den armutsassoziierte Charakter der Malaria in diesem Gebiet hin. Das hohe Ausmaß an Markern mit Sulfadoxin- Pyrimethamin- Resistenz stützt das Aussetzen Sulfadoxin-Pyrimethamin-basierter Interventionen in Ruanda; das Pfmdr1-Muster weist dagegen auf einen intensiven Medikamentendruck mit Arthemeter-Lumefantrin hin. Obwohl weitgehend asymptomatisch, ist die P. falciparum Infektion neben dem Eisenmangel ein erheblicher Risikofaktor für das Auftreten einer Anämie. Weitere Anstrengungen zur Kontrolle der Malaria und zur Verbesserung der Ernährungssituation bleiben im südlichen Ruanda notwendig.Background: The following paper concerns a cross-sectional study, conducted in southern highlands Rwanda, 2010. The study aimed to gather current data on the prevalence of malaria and Plasmodium infection along with associated factors among pre-school children, on evaluating the level of parasitic drug resistance through molecular resistance markers and on comparing the role of Plasmodium infection in anaemia, with that of iron deficiency and of a polymorphism of iron-regulation (TMPRSS6 736(V)). Methods: There were 749 children under the age of five included in the study: 545 from villages of Huye district, 103 from a local health center and 101 from Butare district hospital. Plasmodium infection was identified by microscopy and PCR. Clinical and socio-economic data were gathered and factors associated with Plasmodium infection were, using regression analysis, worked out. In the case of P. falciparum positive samples, we typed resistance marker alleles pfdhfr, pfdhps, pfmdr1 and pfcrt. We investigated haemoglobin and ferritin levels, along with the polymorphism of iron-regulation TMPRSS6 736(V), which was tested for the first time in African children. Results: P. falciparum infection was detected in 11,7% and 16,7% of children, microscopically or by PCR, malaria was present in 5,5%. As significant factors associated with P. falciparum infection, we identified -among others- age and factors indicating a low socio-economic status. 69% of P. falciparum isolates exhibited pfdhfr/pfdhps quintuple or sextuple mutations associated with sulfadoxinepyrimethamine treatment failure. Around 40% of pfmdr1 carried the N86-F184-D1246 pattern known to be selected in infections reappearing following artemetherlumefantrine treatment. Anaemia and iron deficiency were common in children from rural areas (34,4% and 17,6%). Plasmodium infection proved to be the strongest independent risk factor in the formation of anaemia (odds ratio:10,3); TMPRSS6 736(V) was uncommon and not significantly associated with anaemia. Discussion: In southern Rwanda P. falciparum infection was observed in one in six children. Most infections, especially in rural areas, were not accompanied by obvious symptoms, seemingly asymptomatic infections, forming a reservoir for transmission in this endemic region. Risk factors arising from low socio-economic status refer to the poverty-associated nature of Malaria in this area. The high level of molecular markers with sulfadoxine-pyrimethamine-resistence supports the suspension of SP-based interventions in Rwanda; the pfmdr1 pattern shows an intensive medical pressure from artemether-lumefantrine. Though largely asymptomatic, P. falciparum infection is, alongside iron deficiency, an important risk factor in the development of anaemia. Further efforts to control malaria and improve nutrition in southern Rwanda remain crucial