2013年4月 中国实验动物学报 ACTA LABORATORIUM ANIMALIS SCIENTIA SlNlCA April,2013 VoI-2l No.2 第21卷第2期 东方田鼠感染日本血吸虫后的病理 与相关基因表达改变 .邵国艳 ,冯洁 ,柏熊。,赵莹 ,刘大海 ,高捷 ,谢建云 ,高诚 ,胡建华 (1.复旦大学,上海200032;2.上海实验动物研究中心,上海市实验动物监督检验站,上海3.上海西普尔一必凯实验动物有限公司,上海【摘要】 目的201203) 201203; 研究东方田鼠感染日本血吸虫后肝、肺组织病理改变及相关基因表达差异,为进一步研究东 东方田鼠感染日本血吸虫尾蚴(2000条/只),取对照组东方田鼠和感染血 方田鼠抗血吸虫机制提供依据。方法吸虫后第6、10、15、20、30天肺、肝组织样品,.HE染色后进行病理观察,并提取肺和肝总RNA,对Lyz、RT1一Dbl、 Cd74、C1qa、Thra、Ign基因进行实时荧光定量PCR检测,比较其在肝脏和肺脏的动态表达水平。结果 东方田鼠 感染血吸虫后6—10d,肺部有大量出血点,肝细胞空泡变性,肝窦高度扩张,肺和肝组织内血管周围及管腔均有大 量嗜酸性粒细胞及少量中性粒细胞、巨噬细胞等炎性细胞浸润,至第20天逐渐恢复。从感染后第6天开始,Lyz、 RT1.Dbl、Cd74基因在肺和肝内表达均明显上调,在第2O天后逐渐恢复,Clqa基因在肺内表达上调,Thra基因在肺 内表达下调,Igfl基因肝内表达下调。结论在东方田鼠抗血吸虫感染的过程中,嗜酸性粒细胞发挥了非常重要的 作用,相关基因在东方田鼠抗血吸虫感染的过程中可能发挥一定的作用。 【关键词】东方田鼠;日本血吸虫;病理;基因表达差异 【中圈分类号l Q95—33 【文献标识码】A 【文章编号】1005-4847(2013)02-0056-05 Doi【:10.3969/j.issn.1005—4847.2013.02.01 1 Pathology and gene expression in Microtus foras infected with Schistosoma japonicum SHAO Guo-yah ,FENG Jie ,BAI Xiong3,ZHAO Ying3,LIU Da-hai ,GAO Jie’,XIE Jian-yun ,GAO Cheng2HU Jian.hua2 ,(1.:Fudan University,Shanghai 200032,China;2.Shanghai Quality Monitoring Center of Laboratory Animals, Shanghai Laboratory Animal Research Center,Shanghai 201203; 3.Shallhaig Xipuer.Bikai Laboratory Animal Company。Shanghai 201203) 【Abstract】 Objective To study the pathology and gene expression in Microtus foni ̄infected with Schistosoma豇- ponicum,and provide reference data for further researches on the anti-schistosomiasis mechanisms in M./oni,.Methods Thirty M.fort/s were used in this study.They were challenged with 2000 cercariae of S.japonicum.The lungs and livers of M.foni ̄were collected at 6,10,15,20 and 30 days after infection.Histological changes of the livers and lungs of all voles were examined by light microscopy.The expression of Lyz,RT1一Dbl,Cd74,C1 qa,Thra and Isn genes were detec- ted by real—time PCR.Results At 6—10 days after infection,massive hemorrhage was observed in the lungs,the hepato・ cytes showed vacuolar degeneration,the liver sinusoids Were dilated,a large number of eosinophils and a small amount of other inflammatory ceils such as neutrophils and macrophages exuded around blood vessels in the lungs and livers,which were gradually recovered from the 20th day.Lyz,RTI・Dhl and Cd74 gene expressions were significantly up—regulated in the lungs and livers from the 6th day after infection and gradualy restored from the 20th day.C1 qa gene was signiicantlfy up-regulated in the lung,Thra gene was significantly down-regulated in the lung,and Isn gene was down-regulated in the [基金项目】上海市科学基金资助项目(No.11140902801)。 [f乍者简介】邵国艳(1988一)女,硕士,研究方向:实验动物学,E—mail:shaogy0806@163.com。 [通讯作者】高诚(1961一)男,研究员,研究生导师,研究方向:实验动物质量监控,E-mail:gaochengdgh@126.conl。 中国实验动物学报2013年4月第2l卷第2期Acta Lab Anim Sci Sin,April,2013,Vo1.21.No.2 57 liver.Conclusions Eosinophils play an important role in the anti—schistosomiasis process in infected M.forth and the up- regulation or down-regulation of some genes may also exert some effects. 【Key words】Microtus,。 ;Schistosoma japonicum;Pathology;Gene expression 东方田鼠(Microtus,0 )隶属于啮齿目仓鼠科 天处死取样。 1.2试剂 (Cricetidae)田鼠亚科(Microtinae)田鼠属(Micro— ttts),研究发现东方田鼠对日本血吸虫具有天然抗 苏木素染色液、伊红染色液购自珠海贝索生物 技术有限公司;Trizol购自Invitrogen公司;rea1.time 性…,感染血吸虫后约20d,虫体在东方田鼠肝脏中 消亡,但机制至今尚未阐明 J。 有研究者利用基因芯片技术对小鼠和东方田鼠 感染血吸虫后第6~12天差异表达基因进行了研 究,结果发现小鼠感染日本血吸虫后,肺和肝内非特 异性免疫和特异性免疫相关基因表达均未发生显著 变化 ,而东方田鼠肺和肝组织中非特异性免疫和 特异性免疫相关基因表达异常活跃 ,一些生长因 子基因表达明显下调 J,提示东方田鼠体内除存在 的抗日本血吸虫感染的免疫防御机制外,可能还存 在阻止虫体获得宿主源促生长发育信号刺激的机 制 引。 本实验对东方田鼠感染日本血吸虫后30 d内 肝、肺组织连续病理切片观察,并选择溶菌酶 (Lyz)、补体1q(clqa)、MHCII类分子(RT1.Db1)、 CD74(Cd74)、甲状腺素受体a(Thra)和胰岛素样生 长因子1(Igf1)等6个基因,对其在东方田鼠感染血 吸虫至血吸虫在东方田鼠体内完全消亡过程中的表 达水平变化进行连续检测,以期为阐明东方田鼠抗 血吸虫病机制提供基础。 1材料与方法 1.1实验动物 日本血吸虫尾蚴由中国疾病预防控制中心寄生 虫病预防控制所提供实验室屏障饲养洞庭湖种群雄 性10周龄东方田鼠30只由上海西普尔-必凯实验 动物有限公司提供[SCXK(沪)2008-0016],攻虫过 程于上海实验动物中心动物实验设施内完成 [SYXK(沪)2008-0058]。 东方田鼠随机分为6组,每组5只,第1组为正 常对照组,其他组感染血吸虫尾蚴,感染剂量为 2 000条尾蚴/只,将麻醉后东方田鼠腹部剃毛暴露 皮肤表层,将滴有血吸虫尾蚴的盖玻片盖于其上15 mino攻虫开始前及结束后,用75%酒精喷洒所有 相关实验器械以防止实验人员感染血吸虫尾蚴。第 2~6组动物分别于感染血吸虫后第6、10、15、20、30 PCR试剂盒、rTaq聚合酶(5 u/ L)、AMY(5 U/ L)、DL2000 DNA ladder marker购自大连宝生物工 程有限公司。 1.3 组织样品收集及总RNA提取和反转录 分别取对照组及感染血吸虫后第6、10、15、20、 3O天东方田鼠肺和肝组织,一部分置于4%甲醛溶 液中固定,切片后HE染色,显微镜下观察组织病理 变化;一部分迅速放于液氮中保存,用trizol法提取 组织总RNA,按Takara AMY说明书步骤反转录为 cDNA,用于real—time PCR分析。 1-4 real-time PCR 根据Genbank中大鼠、小鼠的Lyz、RT1一Dbl、 Cd74、Clqa、Thra、Igf1序列信息,进行序列同源比对 得到这6个基因eDNA序列的保守区,采用NCBI中 Primmer-BLAST设计引物,引物序列见表1。本实验 所用内参基因为Gapdh。反应体系按照Takara real— time PCR试剂盒说明书操作。 反应条件: 95oc 30s 95 ̄C 5s 1 退火温度 34s 34 cy l。 J 95℃ 15 1 60 ̄C 34s I溶解曲线绘制 95"(i 15sJ PCR反应过程中在退火时收集荧光,在60~ 95 ̄C之间进行熔解曲线的绘制。 2 结果 2.1病理观察结果 东方田鼠感染血吸虫后第6~10天肉眼可见肺 组织出现大量出血点,肺体轻度增大,第15天开始 出血点消失;第10~20天肝组织表面出现散在白 点,肝体轻度增大,颜色呈暗红色,第3O天恢复正 常。 58 中国实验动物学报2013年4月第21卷第2期Aeta Lab Anim Sci Sin,April,2013,Vo1.21.No.2 表1基因名称、引物序列和退火温度 Tab.1 Gene name,primer sequence,annealing temperature and product length used in this study 光镜切片观察显示第6~10天肺组织出现严重病理 酸性粒细胞为主,第2O天后开始恢复,至第3O天恢 复正常。而肝脏从第10天开始,肝脏轻度肿大,表 面出血大量白点,至第20天肝脏表面白点逐渐减 损伤,局部有出血点,毛细血管扩张、管壁增厚,支气 管和血管周围及管腔内有大量炎性细胞,其中以嗜 酸性粒细胞为主,第20天后开始恢复(图1A-F);第 6~20天肝细胞空泡变性,肝窦高度扩张,肝间质、 血管周围及虫体周围均有大量嗜酸性粒细胞及少量 中性粒细胞、巨噬细胞等炎性细胞浸润,局部出现灶 性肝细胞坏死,第30天后恢复(图IG-L)。图i见 封三。 2.2 Rea1.time PCR结果 少,第30天恢复正常;显微镜观察显示第6~2O天 肝间质、血管周围及虫体周围均有大量嗜酸性粒细 胞及少量中性粒细胞、巨噬细胞等炎性细胞浸润,第 30天时肝脏恢复正常。这些结果与王庆林等的研 究相似 ,表明东方田鼠感染血吸虫尾蚴后,当血 吸虫移行至肺脏和肝脏时,该器官表现出非常活跃 的抗血吸虫感染反应,主要的效应细胞为嗜酸性粒 细胞,显示在东方田鼠抗血吸虫感染的过程中,嗜酸 性粒细胞发挥了非常重要的作用 。 Lyz基因表达产物为溶菌酶,又称细胞壁溶解 酶,主要通过破坏细胞壁中的N.乙酰胞壁酸和N一乙 东方田鼠肺内感染血吸虫后,Lyz、RT1一Dbl、 Cd74基因在肺内第6—10天显著上调(P<0.01), 第15天起逐渐恢复至正常表达水平;Lyz、RT1-Dbl、 Cd74基因在肝内第10—15天表达显著上调(P< 0.01),第20天起逐渐恢复至正常表达水平(图2A・ C)。C1qa基因在肺内第6—10天表达显著上调(P 酰氨基葡糖之间的B.1,4糖苷键,使细胞壁不溶性 黏多糖分解成可溶性糖肽,导致细胞壁破裂内容物 逸出而使细菌溶解,具有抗菌作用¨ 。RT1一Dbl基 因表达产物为MHC II类分子,在细胞免疫应答中, MHC的主要生物学功能是向T细胞提成蛋白质抗 <0.01),第15天起逐渐恢复至正常表达水平;肝内 表达无变化(图2D)。 Thra基因在肺内第10—15天表达显著下调(P <0.O1),第2O天起逐渐恢复至正常水平;肝内表达 原,T细胞不能直接识别位于细胞内的微生物抗原, MHC的作用就是将病原体以MHC一肽的形式传递给 T细胞,以激活T细胞产生细胞免疫,消灭胞内病原 体¨ 。CD74为MHCII类相关恒定链中一种Ⅱ型 跨膜糖蛋白,与巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)结合后,激活EPK磷 酸化级联反应,向CD8 T,CD4 T细胞发出信号,因 水平无变化(图2E);Id1基因在肺内表达水平无变 化;肝内第10~15天表达显著下调(P<0.O1),第 20天起逐渐恢复至正常水平(图2F)。 3 讨论 本次实验观察到东方田鼠感染血吸虫后第6~ lO天肉眼可见肺部有大量出血点;显微镜下可见肺 组织局部有出血点,毛细血管扩张、管壁增厚,支气 管和血管周围及管腔内有大量炎性细胞,其中以嗜 此免疫细胞可以识别病原体的存在,引起淋巴细胞 的增生及炎性介质的合成与释放等各种生理效 应¨ 。C1qa基因表达产物为补体成分C1q,在体 中国实验动物学报2013年4月第2l卷第2期Acta Lab Aniat Sci Sin,April,2013,Vo1.21.No.2 本实验观察到东方田鼠感染血吸虫后Thra和 PLoS ONE,2010,5:I一11. Isn基因均显著下调。Thra基因表达产物为甲状腺 [5] Saule P,Adriaenssens E,Delacre M,et a1.Early variations of host thyroxine and interleukin-7 favor Schistosoma mansoni devel— 素受体a,在提高机体代谢率,促进生长发育中发挥 重要作用 14 3。Igf1基因表达产物为胰岛素样生长 因子1,在细胞生长、分化过程中存在重要作用 。 Hu等有关基因组的研究表明血吸虫在寄生过程中 需要通过利用宿主的激素、生长因子等来支持和促 进自身生长发育 。上述两个生长因子基因下调 opment[J].J Parasito1.2002,88:849—855. [6]Wei Hu W,Yah Q,Shen DK.Evolutionary and biomedical nnea- tation of Schistosoma japonicum complementary DNA resourGe [J].Nature Genetics,2003。35:139~147. [7]王庆林,易新元,曾宪芳,等.东方田鼠感染日本血吸虫后 肺和肝的组织细胞反应及虫体的扫描电镜观察[J].中国人 兽共患病杂志.2002,18:65—67. 提示血吸虫在东方田鼠体内生存期问,不能通过新 [8]李浩,何艳燕,林矫矫,一等.东方田鼠抗日本血吸虫现象的 观察[J].中国兽医寄生虫病.2000,8:12—15. 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