Malaria serology: performance of six Plasmodium falciparum antigen extracts and of three ways of determining serum titers in IgG and IgM-ELISA

Sanchez, Maria Carmen Arroyo; Avila, Sandra do Lago Moraes de; Quartier-Oliveira, Vera de Paula; Ferreira, Antonio Walter

doi:10.1590/S0036-46651993000600004

Abstracts

The study evaluated six Plasmodium falciparum antigen extracts to be used in the IgG and IgM enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA), for malaria diagnosis and epidemiological studies. Results obtained with eighteen positive and nine negative control sera indicated that there were statistically significant differences among these antigen extracts (Multifactor ANOVA, p< 0.0001). Urea, sodium deoxycholate and Zwittergent antigen extracts performed better than did the three others, their features being very similar for the detection of IgG antibodies. Urea, alkaline and sodium deoxycholate antigen extracts proved to be better than the others for the detection of IgM antibodies. A straight line relationship was found between the optical densities (or their respective log 10) and the log 10 of antibody dilutions, with a very constant slope. Thus serum titers could be determined by direct titration and by two different equations, needing only one serum dilution. For IgM antibody detections, log 10 expression gave results that better correlated with direct titration (95% Bonferroni). For IgG antibody detections, the titer differences were not significant. The reproducibility of antibody titers and antigen batches was also evaluated, giving satisfactory results.

Malaria; Serology; ELISA; Plasmodium falciparum; Antigen extracts

Este estudo avaliou seis extratos antigênicos de Plasmodium falciparum para utilização no diagnóstico da malária e em estudos epidemiológicos, empregando o teste "enzyme-linked immunosorbent assay" (ELISA) para a pesquisa de anticorpos das classes IgG e IgM. Os resultados obtidos empregando dezoito soros padrão positivo e nove padrão negativo, indicaram que houve diferenças estatisticamente significativas entre os extratos antigênicos estudados (Multifactor ANOVA, p <0,0001). Extratos antigênicos preparados com uréia, desoxicolato de sódio e Zwittergent forneceram melhores resultados que os demais e se comportaram de modo bastante semelhante, para a detecção de anticorpos IgG. Extratos antigenicos de uréia, alcalino e de desoxicolato de sódio foram os melhores na detecção de anticorpos IgM. Devido à relação linear obtida entre as densidades ópticas (ou os log10 respectivos) e os log10 das diluições, com uma inclinação constante, os títulos dos soros foram determinados através de duas equações diferentes, que necessitam apenas de uma diluição do soro. Para anticorpos IgM, a expressão que emprega log10 da densidade óptica forneceu resultados que se correlacionaram melhor com a titulação (95% Bon-ferroni). Para anticorpos IgG, as diferenças entre resultados não foram significativas. A avaliação da reprodutibilidade dos títulos e das partidas de antígenos forneceu resultados satisfatórios.

PARASITOLOGY

Malaria serology: performance of six Plasmodium falciparum antigen extracts and of three ways of determining serum titers in IgG and IgM-ELISA

Sorologia da malária: desempenho de seis diferentes extratos antigênicos de Plasmodium falciparum e de três métodos de determinação de títulos de soros no teste ELISA-IgG e IgM

Maria Carmen Arroyo Sanchez; Sandra do Lago Moraes de Avila; Vera de Paula Quartier-Oliveira; Antonio Walter Ferreira

Laboratório de Sotoepidemiologia, Instituto de Medicina Tropical de São Paulo

^{Address for correspondence} Address for correspondence: Dra. Maria Carmen Arroyo Sanchez Laboratório de Soroepidemiologia, Instituto de Medicina Tropical de São Paulo Av. Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 470 05403-000 S. Paulo, Brazil

SUMMARY

The study evaluated six Plasmodium falciparum antigen extracts to be used in the IgG and IgM enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA), for malaria diagnosis and epidemiological studies. Results obtained with eighteen positive and nine negative control sera indicated that there were statistically significant differences among these antigen extracts (Multifactor ANOVA, p< 0.0001). Urea, sodium deoxycholate and Zwittergent antigen extracts performed better than did the three others, their features being very similar for the detection of IgG antibodies. Urea, alkaline and sodium deoxycholate antigen extracts proved to be better than the others for the detection of IgM antibodies.

A straight line relationship was found between the optical densities (or their respective log ₁₀) and the log ₁₀ of antibody dilutions, with a very constant slope. Thus serum titers could be determined by direct titration and by two different equations, needing only one serum dilution. For IgM antibody detections, log ₁₀ expression gave results that better correlated with direct titration (95% Bonferroni). For IgG antibody detections, the titer differences were not significant.

The reproducibility of antibody titers and antigen batches was also evaluated, giving satisfactory results.

Keywords: Malaria; Serology; ELISA; Plasmodium falciparum; Antigen extracts.

RESUMO

Este estudo avaliou seis extratos antigênicos de Plasmodium falciparum para utilização no diagnóstico da malária e em estudos epidemiológicos, empregando o teste "enzyme-linked immunosorbent assay" (ELISA) para a pesquisa de anticorpos das classes IgG e IgM. Os resultados obtidos empregando dezoito soros padrão positivo e nove padrão negativo, indicaram que houve diferenças estatisticamente significativas entre os extratos antigênicos estudados (Multifactor ANOVA, p <0,0001). Extratos antigênicos preparados com uréia, desoxicolato de sódio e Zwittergent forneceram melhores resultados que os demais e se comportaram de modo bastante semelhante, para a detecção de anticorpos IgG. Extratos antigenicos de uréia, alcalino e de desoxicolato de sódio foram os melhores na detecção de anticorpos IgM.

Devido à relação linear obtida entre as densidades ópticas (ou os log₁₀ respectivos) e os log₁₀ das diluições, com uma inclinação constante, os títulos dos soros foram determinados através de duas equações diferentes, que necessitam apenas de uma diluição do soro. Para anticorpos IgM, a expressão que emprega log₁₀ da densidade óptica forneceu resultados que se correlacionaram melhor com a titulação (95% Bon-ferroni). Para anticorpos IgG, as diferenças entre resultados não foram significativas.

A avaliação da reprodutibilidade dos títulos e das partidas de antígenos forneceu resultados satisfatórios.

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ACKNOWLEDGEMENTS

The authors wish to thank Mr. Paulo de Oliveira and Mr. Rivaldo de Souza Cardoso for technical assistence.

This work was supported by LIM-48 and LIM-38 (Laboratórios de Investigação Científica do Hospital das Clínicas, FMUSP).

Recebido para publicação em 13/04/1993

Aceito para publicação em 19/08/1993.

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20. WHITE, C. - Statistical methods in serum surveys. In: PAUL, J.R. & WHITE, C. - Serological epidemiology. London, Academic Press, 1973. p. 19-33.

Address for correspondence:

Dra. Maria Carmen Arroyo Sanchez

Laboratório de Soroepidemiologia, Instituto de Medicina Tropical de São Paulo

Av. Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 470

05403-000 S. Paulo, Brazil

Publication Dates

Publication in this collection
03 July 2006
Date of issue
Dec 1993

History

Accepted
19 Aug 1993
Received
13 Apr 1993

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[1] 1. AMBROISE-THOMAS, P.; THELU, J. & PEYRON, F. - Plasmodium falciparum antibodies. In: BERGMEYER, H. U Methods of enzymatic analysis. Weinhein, VCR Verlags-gcsellschaft, 1986. v.11, p.311-325

[2] 2. CAMARGO, M.E.; SILVEIRA, L.; FURUTA, J.A.; OLIVEIRA, E.P.T. & GERMEK, O.A. - Immunoenzymatic assay of anti-diphteric toxin antibodies in human serum. J. clin. Microbiol., 20: 772-774, 1984.

[3] 3. ENGVALL, E. & PERLMANN, P. - Enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). III. Quantitation of specific antibodies by enzyme labeled anti-immunoglobulin in antigen coated tubes. J. Immunol., 109: 129-135, 1972.

[4] 4. FERREIRA, A.W. & SANCHEZ, M.C.A. - Malária humana. Padronizaçăo e optimizaçăo de testes sorológicos para diagnóstico individual e inquéritos soroepidemiológicos. Rev. Inst. Med. trop. S. Paulo, 30: 137-146, 1988.

[5] 5. FRANCO, E.L.F. - Development of immunoassays for detection of human monoclonal antibody responses to malarial infection. Chapel Hill, 1984. (Dissertation for the Degree of Doctor of Public Health-University of North Carolina).

[6] 6. FRANÇOIS-GÉRARD, C.; GÉRARD, P. & RENTIER, B. - Elucidation of non-parallel EIA curves. J. immunol. Meth., 111: 59-65, 1988.

[7] 7. GLANTZ, S.A. - Bioestadística: cómo detectar, corregir y prevenir errores en la literatura médica. Bol. Ofic. sanit. panamer., 113: 314-325, 1992.

[8] 8. HOSHINO-SHIMIZU, S.; CAMARGO, M.E. & NAGASSE, T.K. - A stable polysaccharide-hemagglutination reagent for the diagnosis of acute or recent Trypanosoma cruzi infections. Rev. Inst. Med. trop. S. Paulo, 20: 208-212, 1978.

[9] 9. HOSHINO-SHIMIZU, S.; NAGASSE-SUGAHARA, T.K.; CASTILHO, E.A.; CAMARGO, M.E. & SHIMIZU,T. - A control chart method for evaluating hemagglutination reagent used in Chagas'disease diagnosis. Bull. Pan Amer. Hlth. Org., 20: 170-178, 1986.

[10] 10. LOWRY,O.H.; ROSEBROUGH, D.; FARR, C. & RANDALL, R.J. - Protein measure with the folin phenol reagent. J. Biochem. (Tokyo), 193: 265-275, 1981.

[11] 11. MASUDA, A.; NASCIMENTO, S.F.; GUERRA, C.S.; PARANHOS, G.S. & FERREIRA, A.W. - Analysis of the specificity of human antibodies to antigens of Leishmania braziliensis braziliensis. Rev. Inst. Med. trop. S. Paulo, 31: 228-234, 1989.

[12] 12. METTINEN-BAUMANN, A.; STRYCH, W.; McBRIDE, J. & HEIDRICH, H.G. - A 46000 dalton Plasmodium falciparum merozoite surface glycoprotein not related to the 185000-195000 dalton schizont precursor molecule: isolation and characterization. Parasit. Res., 74: 317-323, 1988.

[13] 13. QUAKYI, I A. - The development and validation of an enzyme linked immunosorbent assay for malaria. Tropenmed. Parasit.,, 31: 325-333, 1980.

[14] 14. SANCHEZ, M.C.A. - Malária humana: avaliaçăo do teste imunoenzimático, ELISA, na determinaçăo de níveis de anticorpos antiplasmodiais, para estudos soroepidemiológicos e diagnóstico individual. São Paulo, 1988. (Tese de Doutoramento - Instituto de Cięncias Biomédicas da Universidade de Săo Paulo).

[15] 15. SCHAPIRA, A.; FOGH, S.; JEPSEN, S. & PEDERSEN, N.S. - Detection of antibodies to malaria: comparison of results with ELISA, IFAT, and crossed immunoelectrophoresis. Acta path. microbiol. immunol. scand., 92: 299-304, 1984.

[16] 16. SULZER, A.J.; WILSON, M. & HALL, E.C. - Indirect fluorescent-antibody tests for parasitic diseases. V. An evaluation of a thick-smear antigen in the IFA test for malaria antibodies. Amer. J. trop. Med. Hyg., 18: 199-205, 1969.

[17] 17. TRAGER, W. & JENSEN, J.B. - Human malaria parasites in continuous culture. Science, 193: 673-675, 1976.

[18] 18. VOLLER, A.; CORNILLE-BROGGER, R.; STOREY, J. & MOLINEAUX, L. - A longitudinal study of Plasmodium falcipamm malaria in the West Africa savanna using the ELISA technique. Bull. Wld. Hlth. Org., 58: 429-438, 1980.

[19] 19. VOLLER, A.; HULDT, G.; THORS, C. & ENGVALL, E. - New serological test for malaria antibodies. Brit. med. J., 1: 659-661, 1975.

[20] 20. WHITE, C. - Statistical methods in serum surveys. In: PAUL, J.R. & WHITE, C. - Serological epidemiology. London, Academic Press, 1973. p. 19-33.

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