PRU株弓形虫感染小鼠肝脏mRNA转录组、小RNA组以及肠道菌群宏基因组研究

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qwer32173
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刚地弓形虫(Toxoplasma gondii)是世界上最成功的胞内寄生原虫之一,可以感染大多数温血动物。肠道菌群可以增强机体的代谢功能、抵抗病原、提高宿主免疫,并通过这些基本功能直接或间接影响动物机体的大部分生理功能。同时,肝脏也是弓形虫感染的重要靶器官,肠道菌群可以通过肠道-肝脏轴来参与和影响疾病的发病机制并在肝病中起着重要作用。但很少有研究调查不同感染时期以及不同剂量感染弓形虫时,对动物肝脏转录组表达谱的影响以及和肠道菌群之间的联系。因此,本试验对小鼠灌胃20和10个弓形虫包囊,分为高、低剂量进行灌胃感染,分别收集小鼠肝脏样品进行mRNA和小RNA转录组测序,收集盲肠内容物进行宏基因组测序,分析三种测序结果,以阐明弓形虫感染对肠道菌群多样性及功能与肝脏组织基因表达及转录调控的影响。研究结果如下:(1)小鼠在高剂量感染组急性感染期时肝脏mRNA转录组的差异基因最多,其中上调的基因为2622个,下调的基因为1737个。然而,低剂量感染组急性感染期与对照组相比上调与下调的差异基因均较少,分别为66和73个。慢性感染期时,小鼠肝脏的差异基因表达水平在高、低剂量感染组均有下降。此外,由于感染剂量不同导致高剂量感染组急性、慢性期之间比低剂量感染组急性、慢性之间出现更多的差异基因。低剂量感染组中GO和KEGG富集分析显示注释到最多的条目和通路分别为脂肪细胞分化和PPAR信号通路;高剂量感染组中GO和KEGG富集分析显示注释到最多的条目和通路分别为白细胞-细胞黏附和细胞因子-细胞因子受体相互作用。(2)使用R包DESeq2对mi RNA进行差异分析。发现仅在高剂量感染弓形虫时,小鼠肝脏中存在差异mi RNA。其中,在急性感染期的差异mi RNA数量最多,共有53个,而慢性感染期仅存在5个。在急性感染期中,GO和KEGG富集分析显示注释到最多的条目和通路分别为树突发育和MAPK信号通路。在慢性感染期中,GO和KEGG富集分析显示注释到最多的条目和通路分别为成骨和癌症中的转录失调。(3)通过宏基因组数据组装共得到156个SGB并进行物种注释,共注释到145个物种。这些物种被归类为9个不同的门,31个科以及78个属。肠道菌群在门、科和种水平上的α多样性都呈现出增多的趋势,并且各组间的物种β多样性上存在显著的组间差异。丰度分析显示,感染组小鼠肠道菌群丰度与对照组相比均有所降低,并在急性感染期中筛选出9个急性感染时期特征菌科和8个慢性感染时期特征菌科。功能分析显示,急性感染期富集最为显著的KEGG通路为氨基酸代谢,慢性期为能量代谢;CAZy数据库注释分析发现,在急性感染期富集到最多的碳水化合物家族为GH43,慢性期为GT4;COG分析发现,除未知功能外,同源蛋白复制、重组和修复功能在急性和慢性期均被显著富集。本研究通过转录组、小RNA组及宏基因组测序确定健康小鼠和弓形虫感染小鼠的肠道菌群差异和肝脏的差异基因表达及转录调控;以阐明肠道菌群多样性及功能和肝脏组织基因表达及转录调控的关系。为小鼠的转录组、小RNA组以及肠道菌群宏基因组提供补充数据,和弓形虫致病机制的研究与弓形虫病的防治提供参考。
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