弓形蟲Ⅱ型蟲株感染小鼠后血清及腦組織代謝組學(xué)的研究
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【摘要】:弓形蟲是一種嚴格的胞內(nèi)寄生蟲,它能夠感染所有的有核細胞和所有的溫血動物。人類能夠通過食用含有包囊或卵囊的食物或水發(fā)生感染。然而目前對弓形蟲與宿主互作過程中致病機制和代謝調(diào)控的研究還很少。本課題利用高效液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對宿主感染Ⅱ型弓形蟲后血清及腦組織的代謝變化進行了研究。本文首先利用iTRAQ技術(shù)對Ⅱ型弓形蟲卵囊孢子化過程中蛋白表達情況進行了分析。本研究鑒定出了 2095種蛋白,其中587種是差異表達蛋白。通過GO分析和KEGG分析,這些差異蛋白主要參與了氨基酸代謝、碳代謝和能量代謝。利用STRING軟件對這些差異蛋白進行了互作分析,發(fā)現(xiàn)ATP-檸檬酸裂解酶(ACL)、GMP合成酶、IMP脫氫酶(IMPDH)、聚(腺苷二磷酸核糖)水解酶(PARG)和二氫葉酸還原酶-胸苷酸合成酶(DHFR-TS)在互作網(wǎng)絡(luò)中位于中心的位置。另外,25種毒力因子在卵囊發(fā)育過程中發(fā)生了上調(diào)表達,這很可能是孢子化卵囊具有高感染性的原因。接下來我們運用LC-MS/MS技術(shù)對Ⅱ型弓形蟲孢子化卵囊感染小鼠后的血清進行了代謝組學(xué)分析。在正負離子模式下本文分別檢測出了 3871和2825個離子峰。通過多變量分析(PCA分析和PLS-DA分析),本文發(fā)現(xiàn)急性感染期宿主的血清代謝組受到了嚴重的影響。本文對弓形蟲感染過程中宿主血清中代謝物及其參與的代謝通路進行了分析,不但鑒定了感染過程中都受到影響的通路以及階段特異性通路,而且本文還首次發(fā)現(xiàn)了存在于植物中的α-亞麻酸(ALA)通路在弓形蟲感染的宿主中也出現(xiàn)了。急性感染期的宿主代謝圖譜變化最為明顯,特別是脂代謝和氨基酸代謝。這些數(shù)據(jù)說明急性期的宿主呈現(xiàn)的是系統(tǒng)性的代謝紊亂。除了卵囊,感染弓形蟲最常見的途徑就是食用未煮熟的含有包囊的食物。接下來本文對感染弓形蟲Ⅱ型蟲株包囊的BALB/c小鼠的腦及血清進行了非靶向代謝學(xué)組學(xué)分析。在感染后的7天、14天和21天收集感染組和對照組的血清和腦組織樣品。然后利用液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(LC-Q-TOF-MS)進行分析。通過多變量分析,在正離子模式下血清中被檢測出79個差異代謝物,負離子模式下檢測出74個差異代謝物。與此同時,腦組織經(jīng)非靶向代謝組學(xué)分析共鑒定出2755個離子峰,其中60多個離子峰具有顯著性差異。通過ROC分析,我們鑒定出了 19種血清診斷標記物,并且這些代謝物主要參與了氨基酸代謝和能量代謝。另外我們通過統(tǒng)計學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)多種神經(jīng)遞質(zhì)的豐度發(fā)生了顯著的變化,比如多巴胺、血清素、谷氨酸和γ-氨基丁酸,很可能這些代謝物的變化導(dǎo)致了動物行為出現(xiàn)了異常。綜上所述,本課題首次研究了弓形蟲卵囊發(fā)育過程中的蛋白表達變化,解釋了孢子化卵囊具有極強感染性的原因。首次對Ⅱ弓形蟲卵囊和包囊感染后小鼠血清及腦組織進行了代謝組學(xué)研究,繪制了組織感染后的代謝圖譜。鑒定了小鼠感染包囊后血清中多種潛在的生物標記物,這對弓形蟲病的診療極具應(yīng)用價值。另外血清及腦組織中多種神經(jīng)遞質(zhì)的變化闡釋了宿主行為出現(xiàn)異常的分子機制。本論文研究結(jié)果不僅為深入闡明弓形蟲病的致病機制奠定了基礎(chǔ),也為有效診斷、檢測弓形蟲病提供了新的分子標記。
【學(xué)位授予單位】:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號】:S852.7
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