[背景]伯氏疏螺旋体(Borrelia burgdorferi,Bb)经蜱传播感染人类后可引起莱姆病(Lymedisease,LD),导致机体多器官受累;当侵及神经系统时称为神经莱姆病(Lymeneuroborreliosis,LNB)。LNB患者常表现为淋巴细胞脑膜炎,神经根炎,一部分患者可出现记忆和认知功能障碍等。伯氏疏螺旋体具有高度的嗜神经性,可长期潜伏于中枢神经系统。神经系统受到螺旋体感染后,机体的免疫应答和炎症反应被认为是造成神经系统的损伤的重要原因。螺旋体神经系统的感染伴随着复杂的病理生理过程,有上千种基因与蛋白的表达变化,且基因与蛋白间存在着复杂的调控网络。已有研究运用猴脑组织与螺旋体共培养的模型探索莱姆病神经系统感染的发病机制,取得了一定进展。[目 的]本研究旨在从整体水平上,利用转录组学和蛋白组学,客观的描述与分析猴脑额叶组织在与活的螺旋体共培养后mRNA与蛋白质的变化情况,筛选可能的与感染有关的生物标志物,阐述疾病的发生、发展,为螺旋体神经系统感染分子机制研究提供新思路。[方 法]将伯氏疏螺旋体B31菌株复苏,于BSKⅡ培养基中培养至对数生长期,暗视野显微镜下观察活力,计数待用。然后取猴脑额叶皮质组织,制备18份重0.5 g的组织薄片,置于25 cm2培养瓶中,其中9瓶为螺旋体组,加入4 mL用10%RPMI 1640完全培养基含浓度为1×107/mL菌悬液;另外9瓶为空白组,加入4 mL的10%RPMI 1640完全培养基。将培养瓶放置于37℃,5%CO2培养箱中进行共培养。分别培养6h,12h和24h后,每组各收集3瓶各个时间点的组织样本,并提取各时间点收集的猴额叶组织的总RNA和蛋白质。RNA建库后,使用Illumina 2500测序仪进行高通量测序,分析不同时间点不同分组的猴脑额叶组织基因表达谱,以logFC的绝对值>1且FDR<0.05为标准筛选出差异表达基因;根据iTRAQ-8标试剂盒将样本经行标记,然后运用Ultimate 3000 HPLC系统对肽段分离,进行液相色谱-质谱联用分析,以up_regulate ≥ 1.5或down_regulate≤0.67且P value<0.05为标准筛选出差异表达蛋白。用层次聚类(hierarchical clustering)的方法对不同表达调控模式进行分类,对鉴定出的差异表达基因和差异表达蛋白进行功能注释,包括GO、COG、KEGGPathway分析,并用Real time PCR、Western blotting技术验证差异基因的表达情况。[结 果]样品间基因表达水平相关性高。转录组学与蛋白组学分析显示,螺旋体组与对照组比,在6 h、12 h和24 h分别有2249(60.2%),1064(28.5%)和420(11.3%)个差异表达基因;43(7.5%),164(28.5%)和368(64%)个差异表达蛋白。不同时间点的差异表达基因和差异表达蛋白注释的功能和富集的通路有较大差异,且每个时间点上调的差异表达基因、差异表达蛋白与下调的差异表达基因、差异表达蛋白功能注释结果与富集分析结果与具差异性。总的来说,猴脑额叶组织在受螺旋体感染后,有众多免疫应答通路及炎症通路的激活,包括MAPK信号通路、NF-kappaB信号通路、Rap1信号通路、Ras信号通路、补体级联通路;IL6ST、CSF1R、C1QTNF7、CX3CR1和CCL24与免疫应答密切相关的基因也显著上调。转录组、蛋白组的结果相关性低,可能与复杂的转录、翻译调控密切相关;通过转录组蛋白组整合分析,我们发现螺旋体感染后与翻译调控,糖胺聚糖/蛋白聚糖结合参与组织的定植和传播,退行性疾病和突触功能相关的通路在共培养模型螺旋体感染后显著富集。Real time PCR验证上述通路经生信分析筛选出的8个关键基因表达与测序结果一致。此外,我们发现FOLR2表达变化特征显著,且在感染后三个时间点的上调水平在所有差异表达基因中变化倍数最大,Real time PCR和Western blotting分别验证了在共培养猴脑组织水平,对照组与螺旋体刺激组相比,FOLR2的表达显著升高。[结 论]1.基于恒河猴额叶组织与螺旋体共培养模型的转录组学和蛋白组学的数据,炎症和免疫反应在螺旋体感染后疾病的发生发展中发挥重要作用。2.生物信息学分析提示了在螺旋体与宿主相互作用的复杂网络中,翻译调控的多样性、多糖介导的螺旋体定植、中枢神经系统的感染与神经退行性疾病的联系,以及突触的功能与莱姆病神经系统感染的机制密切相关。3.FOLR2可能具有莱姆病神经系统感染诊断和治疗靶点的潜力,但仍需要进一步深入的机制研究。