Study of association between spontaneous early abortions and infections of polyoma and papilloma viruses

Gli aborti spontanei avvengono per cause naturali entro la ventesima settimana di gravidanza. Statisticamente, l’80% di questi avviene nel primo trimestre di gestazione e la frequenza sale dal 10% per le donne entro i 35 anni fino al 50% per le donne sopra i 40 anni di età. Invero, altri fattori di rischio possono interferire con la gravidanza, come ad esempio le malattie autoimmuni o la trasmissione verticale dei patogeni. Infatti, molti agenti patogeni sono associati con gli aborti spontanei. Vi sono molti studi che dimostrano che le infezioni virali sono responsabili per il 15% degli aborti precoci. Gli Human Polyomavirus (hPyVs) sono ubiquitari nella popolazione mondiale infettata generalmente durante l’infanzia. Il virus poi rimane latente nell’ospite per tutta la vita. Temporanee immunosoppressioni o –depressioni possono permettere lo sviluppo di diverse patologie associate ai PyVs. La loro presenza è stata identificata in diversi campioni biologici come siero, urine e sperma. Questi dati suggeriscono vie differenti di trasmissione interumana, ma le modalità chiare. In particolare, per alcuni Polyomavirus è stata già documentata la trasmissione verticale dell’infezione. Fino al 2000, le famiglie dei Polyomaviridae e dei Papillomaviridae erano unite in quella dei Papovaviridae. Lo Human Papillomavirus (HPV) appartiene alla famiglia dei Papillomaviridae ed in letteratura è evidenziata la sua capacità di replicarsi in linee cellulari di trofoblasto, suggerendo che sia possibile una sua trasmissione verticale. Questo studio ha investigato l’esistenza di un’associazione tra le infezioni silenti di PyVs e HPV con gli aborti precoci spontanei. A questo scopo, campioni di villi coriali (N=98) sono stati raccolti in seguito ad aborti spontanei (M) avvenuti entro il primo trimestre di gravidanza. Questi campioni sono stati analizzati tramite PCR, qPCR e ddPCR per trovare le sequenze di DNA di JCPyV, BKPyV, MCPyV e HPV. Inoltre, sono stati raccolti ed analizzati anche campioni di cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) delle donne in studio (N=92), per valutare una possibile trasmissione verticale. Come gruppo di controllo sono stati analizzati campioni di villi coriali (N=103) e PBMC (N=102) ottenuti da donne sottopostesi a interruzione volontaria di gravidanza (V.I.). Nel complesso i risultati mostrano non esserci differenze statisticamente significative tra aborti spontanei e volontari escludendo la possibilità di una correlazione tra questo tipo di infezioni e gli aborti spontanei precoci. Non di meno, è stato dimostrato che tutti i virus studiati sono in grado di infettare il trofoblasto. JCPyV nei villi coriali ha una prevalenza del 52% negli aborti spontanei e del 59.2% nelle interruzioni volontarie. Questo è il primo studio che riporta la presenza delle sequenze di JCPyV in questo tipo di tessuto. Anche BKPyV è in grado di infettare i villi coriali, con una prevalenza di circa l’11% nei casi e nei controlli, mentre tra i campioni di PBMC non è stata trovata alcuna positività. Le analisi hanno evidenziato l’infezione da parte di MCPyV in circa il 4% dei campioni di trofoblasto (M e V.I.), mentre la prevalenza nei campioni di PBMC è risultata essere 9.8% e 13.7% rispettivamente nei casi e nei controlli. È interessante notare che in tre casi MCPyV è stato in grado di infettare sia la donna che l’embrionale. Questo ci suggerisce la possibilità di una via di trasmissione verticale. HPV non è stato evidenziato nei PBMC di entrambe le coorti ma è stato invece identificato nel 4% dei villi coriali M e nel 3% dei V.I. In conclusione, sono state individuate infezioni multiple in circa il 20% dei campioni di trofoblasto infettati da Polyomavirus ed il 100% dei tessuti HPV positivi sono stati trovati co-infettati da JCPyV o MCPyV. Questi risultati suggeriscono una forte cooperazione tra differenti Polyomavirus ed anche tra Papilloma- e Polyomavirus.

Miscarriages are abortions that occur by natural causes within the twentieth week of pregnancy. Statistically, 80% of these happen in the first trimester of gestation with rates rises from 10% for women at 35 years old and up to 50% for women over the age of 40. However, other risk factors could interfere with pregnancy, such as autoimmune diseases or vertical pathogen transmissions. Indeed, many infectious agents are associated with spontaneous abortion. There are several studies demonstrating that viral infections are responsible for about 15% of early abortions and 66% of late abortions. Human Polyomaviruses (hPyVs) are ubiquitous throughout the world’s population with infection generally occurring in childhood. The virus then remains latent lifelong in the host. Temporary immunosuppression or -depression may allow various PyV-associated diseases to develop. Traces of PyVs have been identified in different biological specimens like sera, urine and male semen. These data suggest different human-to-human transmission routes, but modes have not yet been completely understood. In particular, vertical transmission has been documented for some Polyomaviruses. This has been shown by viral genomic sequence detection in placenta and fetuses samples. Up until 2000, both Polyomaviridae family and Papillomaviridae were classified within the Papovaviridae family. Human Papillomavirus (HPV) belongs to the Papillomaviridae family, and literature highlights its ability to replicate in trophoblastic cell lines. This datum, suggests that a vertical transmission may be possible. This study aimed to investigate the existence of an association between silent intracellular PyVs and HPV infections, and the spontaneous early pregnancy losses. To this purpose, chorionic villi samples (N=98) were collected from miscarriages (M) occurring in the first trimester of pregnancy. These specimens were analyzed in PCR, real-time PCR and Droplet Digital PCR for JCPyV, BKPyV, MCPyV and HPV DNA sequences. Moreover, peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from pregnant women were also collected and analyzed (N=92) to evaluate possible vertical transmission. Chorionic villi (N=103) and PBMC (N=102) samples from women undergoing voluntary interruption of pregnancy (V.I.) were also analyzed as the control group. Overall, results show that there are no statistically significant differences between spontaneous and voluntary abortions. Thus, no association between these kind of infections and early pregnancy losses were found. Nevertheless, JCPyV, BKPyV, MCPyV and HPV were all shown to be able to infect trophoblast. In PBMC, only JCPyV and MCPyV DNA sequences have been identified. All PBMC samples tested BKPyV- and HPV-negative. JCPyV infection in chorionic villi reached a prevalence of 52% in miscarriages and 59.2% in voluntary abortions. This is the first study that reports on JCPyV-DNA sequences in this kind of tissue. BKPyV is also able to infect chorionic villi with a prevalence of about 11% both in case and in control cohorts. In contrast, no BKPyV-positivity was found in PBMC samples. Analysis has highlighted MCPyV infections in about 4% (M and V.I.) of trophoblast samples, while PBMC prevalence in M and V.I. samples was 9.8% and 13.7% respectively. Interestingly, in three cases MCPyV was found to have infected both pregnant women’s PBMC and the embryo trophoblast. This suggests a possible vertical transmission route. HPV was found to be absent in PBMC from both cohorts but was found in 4% and 3% of M and V.I. chorionic villi, respectively. Finally, multiple infections were found in about 20% of Polyomaviruses infected trophoblast samples and 100% of HPV-positive tissues were co-infected with JCPyV or MCPyV. These results suggest strong cooperation between different Polyomaviruses as well as between Papilloma- and Polyomaviruses.