减毒鼠伤寒沙门氏菌影响日本血吸虫感染小鼠代谢组的NMR研究

发布时间：2017-07-26 07:23

  本文关键词：减毒鼠伤寒沙门氏菌影响日本血吸虫感染小鼠代谢组的NMR研究

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【摘要】：血吸虫病是一种全球性的人兽共患寄生虫病,能够造成宿主的发热、消瘦、贫血,甚至死亡。因此,安全、有效的血吸虫病疫苗的研制已成为目前抗血吸虫病研究中的热点,未来也可能成为血吸虫病防治的根本途径。鼠伤寒沙门氏菌属于胞内侵袭性兼性厌氧菌,减毒后的鼠伤寒沙门氏菌安全性大大提高,已被广泛用于病毒、细菌及寄生虫疫苗的研制。但是目前还没有研究利用代谢组学方法来系统分析小鼠口服减毒鼠伤寒沙门氏菌后的代谢改变,更不了解减毒鼠伤寒沙门氏菌与日本血吸虫共同作用后机体代谢物的变化规律及特点。 鉴于上述,本论文运用核磁共振(NMR)检测与多变量数据分析相结合的代谢组学研究方法,开展了减毒鼠伤寒沙门氏菌感染小鼠的代谢组学研究和减毒鼠伤寒沙门氏菌对日本血吸虫感染小鼠代谢组的影响两方面的研究工作。 首先,本论文通过建立减毒鼠伤寒沙门氏菌感染小鼠的实验动物模型,并应用酶联免疫吸附试验(ELISA)和基于NMR的代谢组学方法,综合分析了小鼠口服减毒鼠伤寒沙门氏菌11周后产生的免疫效应以及血样、尿样、肝脏和脾脏的代谢组变化。ELISA检测结果显示,小鼠口服减毒鼠伤寒沙门氏菌后,血浆中细胞因子γ干扰素(IFN-γ)水平明显升高,提示机体辅助性T细胞(Th)1型细胞免疫效应增强。此外,机体发生的代谢应答主要表现为糖异生的促进、氨基酸水平的改变、脂肪酸β-氧化的增强、胆碱类物质合成的增多、核苷酸代谢的异常以及肠道菌群功能的活化,这些代谢物质的变化表明减毒鼠伤寒沙门氏菌能够引起小鼠体内持久的代谢应答。 其次,为了探寻减毒鼠伤寒沙门氏菌对日本血吸虫感染小鼠代谢组的影响,本研究在小鼠口服减毒鼠伤寒沙门氏菌免疫后,再使其经皮下感染60条日本血吸虫尾蚴。感染后第5周,对小鼠体内的日本血吸虫成虫数进行统计,并观察减毒鼠伤寒沙门氏菌与日本血吸虫共同作用所引发的小鼠体内代谢物质的变化规律及特点。研究结果发现,减毒鼠伤寒沙门氏菌与日本血吸虫先后感染小鼠后,能够有效刺激机体免疫效应的增强,并表现为日本血吸虫虫负荷的显著性降低。共感染后小鼠代谢组变化主要表现为日本血吸虫感染为主导的代谢改变,即引发了宿主体内氨基酸的蓄积、肝糖原和葡萄糖含量的暂时性升高、糖酵解的促进、三羧酸循环的抑制、脂代谢的异常、胆碱类物质合成受阻、核苷酸代谢的异常以及肠道菌群功能的紊乱。 综上所述,本论文有助于进一步了解宿主-多病原体相互作用的机制,并为以减毒鼠伤寒沙门氏菌为载体的寄生虫疫苗的研制提供代谢组学基础数据。
【关键词】：代谢组学 减毒鼠伤寒沙门氏菌 日本血吸虫 NMR 免疫
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R392
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-13
• 图表目录13-15
• 1 绪论15-41
• 1.1 减毒鼠伤寒沙门氏菌研究概况15-25
• 1.1.1 鼠伤寒沙门氏菌的生物学特性15-16
• 1.1.2 沙门氏菌的减毒方法和相关机制16-20
• 1.1.3 减毒鼠伤寒沙门氏菌入侵机体的机制20-21
• 1.1.4 减毒鼠伤寒沙门氏菌对机体的免疫效应21-22
• 1.1.5 减毒鼠伤寒沙门氏菌的研究现状22-25
• 1.1.5.1 以减毒鼠伤寒沙门氏菌为载体的细菌疫苗研究23
• 1.1.5.2 以减毒鼠伤寒沙门氏菌为载体的病毒疫苗研究23
• 1.1.5.3 以减毒鼠伤寒沙门氏菌为载体的寄生虫疫苗研究23-24
• 1.1.5.4 以减毒鼠伤寒沙门氏菌为载体的肿瘤疫苗研究24-25
• 1.2 代谢组学简介25-29
• 1.2.1 代谢组学的定义和特点25-27
• 1.2.2 代谢组学的研究对象和检测手段27-28
• 1.2.3 基于NMR的代谢组学研究流程28-29
• 1.3 NMR简介29-34
• 1.3.1 核磁共振的产生30-31
• 1.3.2 化学位移31-32
• 1.3.3 自旋偶合与裂分32-33
• 1.3.4 驰豫和弛豫时间33-34
• 1.3.5 代谢组学研究常用的2D NMR谱34
• 1.4 多变量分析方法的基本原理34-39
• 1.4.1 数据的标准化34-36
• 1.4.2 回溯转换36
• 1.4.3 非监督的模式识别方法36-37
• 1.4.4 监督的模式识别方法37-38
• 1.4.5 数据模型的验证38-39
• 1.5 本论文的研究内容和意义39-41
• 2 实验材料与方法41-51
• 2.1 实验材料41-44
• 2.1.1 主要试剂41
• 2.1.2 主要仪器41-42
• 2.1.3 菌株42
• 2.1.4 阳性钉螺42
• 2.1.5 实验动物42
• 2.1.6 培养基及溶液的配制42-44
• 2.2 实验方法44-51
• 2.2.1 细菌的培养及菌悬液的制备44
• 2.2.2 日本血吸虫感染小鼠的方法44
• 2.2.3 小鼠体内血吸虫成虫的冲虫及计数方法44
• 2.2.4 动物实验44-46
• 2.2.4.1 动物实验方案44-45
• 2.2.4.2 实验动物的饲养管理45
• 2.2.4.3 小鼠体液及组织样品的收集45-46
• 2.2.5 样品的处理和检测46-49
• 2.2.5.1 组织病理学检测46
• 2.2.5.2 临床血生化检测46
• 2.2.5.3 血浆中细胞因子(IFN-γ、IL-4)水平的ELISA检测46-47
• 2.2.5.4 血浆核磁样品的制备和~1H NMR检测47
• 2.2.5.5 尿液核磁样品的制备和~1H NMR检测47-48
• 2.2.5.6 组织样品提取、制备和~1H NMR检测48
• 2.2.5.7 样品二维核磁谱图的采集48-49
• 2.2.6 数据的处理和分析49-51
• 2.2.6.1 统计学分析49
• 2.2.6.2 核磁谱图处理和多变量数据分析49-51
• 3 结果与讨论51-95
• 3.1 减毒鼠伤寒沙门氏菌感染小鼠的代谢组学研究51-76
• 3.1.1 引言51-52
• 3.1.2 结果52-71
• 3.1.2.1 减毒鼠伤寒沙门氏菌对小鼠体重的影响52-53
• 3.1.2.2 减毒鼠伤寒沙门氏菌对小鼠组织病理的影响53-54
• 3.1.2.3 减毒鼠伤寒沙门氏菌对小鼠血生化指标的影响54-55
• 3.1.2.4 细胞因子ELISA检测结果55-56
• 3.1.2.5 小鼠血样和尿样~1H NMR谱图分析56-64
• 3.1.2.6 减毒鼠伤寒沙门氏菌感染对小鼠血样和尿样代谢组的影响64-67
• 3.1.2.7 小鼠肝脏和脾脏~1H NMR谱图分析67-68
• 3.1.2.8 减毒鼠伤寒沙门氏菌感染对小鼠肝脏和脾脏代谢组的影响68-71
• 3.1.3 讨论71-75
• 3.1.3.1 减毒鼠伤寒沙门氏菌引发小鼠的免疫效应71-72
• 3.1.3.2 减毒鼠伤寒沙门氏菌对小鼠糖代谢的影响72-73
• 3.1.3.3 减毒鼠伤寒沙门氏菌对小鼠氨基酸代谢的影响73
• 3.1.3.4 减毒鼠伤寒沙门氏菌对小鼠脂代谢的影响73-74
• 3.1.3.5 减毒鼠伤寒沙门氏菌对小鼠核苷酸代谢的影响74
• 3.1.3.6 减毒鼠伤寒沙门氏菌对小鼠肠道菌群代谢的影响74-75
• 3.1.4 小结75-76
• 3.2 减毒鼠伤寒沙门氏菌对日本血吸虫感染小鼠代谢组的影响76-95
• 3.2.1 引言76-77
• 3.2.2 结果77-89
• 3.2.2.1 日本血吸虫成虫计数77-78
• 3.2.2.2 小鼠组织病理学检测结果78-79
• 3.2.2.3 细胞因子ELISA检测结果79-80
• 3.2.2.4 小鼠的血样和尿样~1H NMR谱图的分析80-81
• 3.2.2.5 共感染和血吸虫单独感染对小鼠血样和尿样代谢组的影响81-84
• 3.2.2.6 小鼠肝脏和脾脏~1H NMR谱图分析84-85
• 3.2.2.7 共感染和血吸虫单独感染对小鼠肝脏和脾脏代谢组的影响85-89
• 3.2.3 讨论89-92
• 3.2.3.1 共感染引发小鼠的免疫效应89-90
• 3.2.3.2 共感染组和日本血吸虫组在糖代谢上的差异90
• 3.2.3.3 共感染组和日本血吸虫组在氨基酸代谢上的差异90-91
• 3.2.3.4 共感染组和日本血吸虫组在脂代谢上的差异91-92
• 3.2.3.5 共感染组和日本血吸虫组在核苷酸代谢上的差异92
• 3.2.3.6 共感染组和日本血吸虫组在肠道菌群代谢上的差异92
• 3.2.4 小结92-95
• 4 总结和展望95-97
• 参考文献97-109
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果109

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 唐惠儒;王玉兰;;代谢组学:一个迅速发展的新兴学科(英文)[J];生物化学与生物物理进展;2006年05期

2 ;Oral Immunization of Mice With Vaccine of Attenuated Salmonella typhimurium Expressing Helicobacter pylori Urease B Subunit[J];Biomedical and Environmental Sciences;2005年06期

3 程明;何金生;付远辉;乔伟;焦月盈;;以减毒鼠伤寒沙门菌为载体的人呼吸道合胞病毒F蛋白DNA疫苗滴鼻免疫抗体分析[J];微生物学报;2011年07期

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本文编号：575263