Environmental enteropathy (EE) is a subclinical enteric condition found in low-income countries that is characterized by intestinal inflammation, reduced intestinal absorption, and gut barrier dysfunction. We aimed to assess if EE impairs the success of oral polio and rotavirus vaccines in infants in Bangladesh.We conducted a prospective observational study of 700 infants from an urban slum of Dhaka, Bangladesh from May 2011 to November 2014. Infants were enrolled in the first week of life and followed to age one year through biweekly home visits with EPI vaccines administered and growth monitored. EE was operationally defied as enteric inflammation measured by any one of the fecal biomarkers reg1B, alpha-1-antitrypsin, MPO, calprotectin, or neopterin. Oral polio vaccine success was evaluated by immunogenicity, and rotavirus vaccine response was evaluated by immunogenicity and protection from disease. This study is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT01375647.EE was present in greater than 80% of infants by 12 weeks of age. Oral poliovirus and rotavirus vaccines failed in 20.2% and 68.5% of the infants respectively, and 28.6% were malnourished (HAZ < - 2) at one year of age. In contrast, 0%, 9.0%, 7.9% and 3.8% of infants lacked protective levels of antibody from tetanus, Haemophilus influenzae type b, diphtheria and measles vaccines respectively. EE was negatively associated with oral polio and rotavirus response but not parenteral vaccine immunogenicity. Biomarkers of systemic inflammation and measures of maternal health were additionally predictive of both oral vaccine failure and malnutrition. The selected biomarkers from multivariable analysis accounted for 46.3% variation in delta HAZ. 24% of Rotarix® IgA positive individuals can be attributed to the selected biomarkers.EE as well as systemic inflammation and poor maternal health were associated with oral but not parenteral vaccine underperformance and risk for future growth faltering. These results offer a potential explanation for the burden of these problems in low-income problems, allow early identification of infants at risk, and suggest pathways for intervention.The Bill and Melinda Gates Foundation (OPP1017093).

Malaria and iron deficiency are major global health problems with extensive epidemiological overlap. Iron deficiency-induced anaemia can protect the host from malaria by limiting parasite growth. On the other hand, iron deficiency can significantly disrupt immune cell function. However, the impact of host cell iron scarcity beyond anaemia remains elusive in malaria. To address this, we employed a transgenic mouse model carrying a mutation in the transferrin receptor ( Tfrc Y20H/Y20H ), which limits the ability of cells to internalise iron from plasma. At homeostasis Tfrc Y20H/Y20H mice appear healthy and are not anaemic. However, Tfrc Y20H/Y20H mice infected with Plasmodium chabaudi chabaudi AS showed significantly higher peak parasitaemia and body weight loss. We found that Tfrc Y20H/Y20H mice displayed a similar trajectory of malaria-induced anaemia as wild-type mice, and elevated circulating iron did not increase peak parasitaemia. Instead, P . chabaudi infected Tfrc Y20H/Y20H mice had an impaired innate and adaptive immune response, marked by decreased cell proliferation and cytokine production. Moreover, we demonstrated that these immune cell impairments were cell-intrinsic, as ex vivo iron supplementation fully recovered CD4 + T cell and B cell function. Despite the inhibited immune response and increased parasitaemia, Tfrc Y20H/Y20H mice displayed mitigated liver damage, characterised by decreased parasite sequestration in the liver and an attenuated hepatic immune response. Together, these results show that host cell iron scarcity inhibits the immune response but prevents excessive hepatic tissue damage during malaria infection. These divergent effects shed light on the role of iron in the complex balance between protection and pathology in malaria.

ABSTRACT Malaria and iron deficiency are major global health problems with extensive epidemiological overlap. Iron deficiency-induced anaemia can protect the host from malaria by limiting parasite growth. On the other hand, iron deficiency can significantly disrupt immune cell function. However, the impact of host cell iron scarcity beyond anaemia remains elusive in malaria. To address this, we employed a transgenic mouse model carrying a mutation in the transferrin receptor ( Tfrc Y20H/Y20H ), which limits the ability of cells to internalise iron from plasma. At homeostasis Tfrc Y20H/Y20H mice appear healthy and are not anaemic. However, Tfrc Y20H/Y20H mice infected with Plasmodium chabaudi chabaudi AS showed significantly higher peak parasitaemia and body weight loss. We found that Tfrc Y20H/Y20H mice displayed a similar trajectory of malaria-induced anaemia as wild-type mice, and elevated circulating iron did not increase peak parasitaemia. Instead, P. chabaudi infected Tfrc Y20H/Y20H mice had an impaired innate and adaptive immune response, marked by decreased cell proliferation and cytokine production. Moreover, we demonstrated that these immune cell impairments were cell-intrinsic, as ex vivo iron supplementation fully recovered CD4 T cell and B cell function. Despite the inhibited immune response and increased parasitaemia, Tfrc Y20H/Y20H mice displayed mitigated liver damage, characterised by decreased parasite sequestration in the liver and an attenuated hepatic immune response. Together, these results show that host cell iron scarcity inhibits the immune response but prevents excessive hepatic tissue damage during malaria infection. These divergent effects shed light on the role of iron in the complex balance between protection and pathology in malaria.