犬弓首蛔虫感染对犬肝脏全转录组和蛋白质组影响的研究

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiao678
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犬弓首蛔虫是一种被忽视的在世界范围内广泛流行的寄生性蠕虫,其宿主较为广泛,包括人类在内的许多脊椎动物和一些无脊椎动物,其中,犬及其它犬科动物是其终末宿主。人类和其他转续宿主一样,主要通过摄入具有感染性的犬弓首蛔虫虫卵而被感染,导致内脏幼虫移行症(visceral larva migranas,VLM)、眼幼虫移行症(ocular larva migrans,OLM)、神经弓首蛔虫病(neurological toxocariasis,NT)和隐性弓首蛔虫病(covert toxocariasis,CT)。在我国犬的犬弓首蛔虫平均感染率为17.34%。由于犬弓首蛔虫的生活史较为复杂,因此深入了解犬弓首蛔虫和终末宿主间的相互作用将有助于制定有效的犬弓首蛔虫病防控策略,包括疫苗的开发。但是目前关于犬弓首蛔虫和终末宿主之间相互作用的研究十分有限。因此,本研究成功实验感染比格犬,通过对不同感染时期的比格犬肝脏全转录组学与蛋白质组学进行研究,探索犬弓首蛔虫感染对终末宿主肝脏的潜在调控机制。本研究对比格犬感染犬弓首蛔虫后12小时(12 hours post infection,12 hpi)、24小时(24 hpi)和36天(36 days post infection,36 dpi)的肝脏全转录组学进行探究,揭示了犬弓首蛔虫感染后引起终末宿主肝脏的免疫调节动态过程。发现犬弓首蛔虫感染后引起幼犬肝脏不同类型的RNA转录本的显著变化。这些差异的转录本在犬弓首蛔虫感染前期(感染后12小时和感染后24小时)主要参与终末宿主肝脏的先天免疫及炎症反应,而在感染后期(感染后36天)发挥抗炎作用来减轻宿主肝脏炎症。而在犬弓首蛔虫感染终末宿主的过程中对肝脏的调控也形成了较为复杂的lncRNA-circRNA-miRNA-mRNA的ceRNA网络。通过对肝脏差异表达的lncRNAs和mRNAs的分析发现,在感染前期LNC_015756通过调控Apo A4基因的下调和IL-1α基因的上调来发挥促炎作用,从而抵抗犬弓首蛔虫的感染。LNC_006670可能通过调控NOD2和CYLD基因的表达来促进幼犬产生抵抗犬弓首蛔虫感染的免疫应答。而在感染后期LNC_013524通过下调IL1RAP基因的转录水平,从而抑制宿主肝脏的先天免疫反应。此外,研究还发现,犬弓首蛔虫感染可通过激活宿主肝脏自噬、My D88依赖的Toll样受体信号以及炎症应答通路来响应肝脏免疫调控。另外,我们在三个感染时期发现与宿主炎症介导和免疫应答相关的差异基因,例如CRP、DPP4、GNAS和ITGAL。通过对肝脏差异表达的circRNAs的分析,我们发现novel_circ_0016108、novel_circ_0016184和novel_circ_0027468与犬弓首蛔虫感染终末宿主肝脏的先天免疫反应密切相关。此外,novel_circ_0002212和novel_circ_0019907通过激活精氨酸和脯氨酸的代谢通路,在宿主肝脏抵抗犬弓首蛔虫感染的过程中发挥作用。一些差异表达的circRNAs,例如novel_circ_0019985和novel_circ_0001521,在宿主感染后期肝脏的抗炎应答中发挥作用。通过对差异表达的miRNAs的分析发现,在感染前期鉴定到一个新的miRNA(novel-294),其可参与犬肝脏对犬弓首蛔虫感染的免疫应答;而cfa-mi R-1839可能通过靶向调控TRIM71基因来介导犬弓首蛔虫幼虫到成虫的发育过程。而在感染后期,细胞粘附分子(CAMs)、维生素B6代谢、细胞因子-细胞因子受体相互作用、糖胺聚糖生物合成-硫酸角蛋白通路被激活,来响应犬肝脏的炎症调控。本研究还运用DIA技术,首次对比格犬感染犬弓首蛔虫后的肝脏蛋白质组学进行研究。在感染前期(感染后12小时和感染后24小时),环磷酸鸟苷依赖性3’,5’-环状磷酸二酯酶蛋白分子(PDE2A)显著上调,可能在犬抵抗犬弓首蛔虫感染发挥一定作用,同时也可能是一种抵抗犬弓首蛔虫感染的一个潜在药物靶点。在感染后期(感染后36天),抗原递呈糖蛋白CD1D(CD1D)蛋白分子显著上调,参与介导了宿主肝脏的Th2型的免疫反应。而免疫球蛋白重常数γ1(IGHA1)蛋白分子显著上调,在宿主肝脏中发挥抗炎作用。此外,研究还预测到可能与犬弓首蛔虫免疫逃避相关的富集条目,如蛋白质磷酸酶结合和蛋白质糖基化。利用RT-qPCR对本研究中鉴定到的不同类型RNAs的转录本进行进一步的验证,并利用MRM法对本研究中蛋白质组学鉴定到的差异蛋白进行验证,验证结果证明测序数据的准确性。本研究解析了犬弓首蛔虫感染对其终末宿主犬肝脏转录组和蛋白组的影响,对揭示犬弓首蛔虫感染的致病机制具有重要意义;本研究筛选出的差异表达的RNAs和蛋白将有助于深入揭示犬弓首蛔虫感染对终末宿主的调控机制,并将为研发弓首蛔虫病疫苗和药物提供参考资料。
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