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目的: 1.观察弓形虫Prugniaud(PRU)株感染对处于不同妊娠时期小鼠生殖功能的影响; 2.观察孕早期感染所致的小鼠子宫组织病理学改变及其免疫病理学机制; 3.研究孕晚期感染对雌鼠的生殖毒性以及子一代生长发育及学习记忆能力的影响;4初步探讨孕晚期感染所致子一代小鼠学习记忆力改变可能的分子机制。 方法: 1.实验动物分组及感染:ICR妊娠小鼠共118只,随机选取93只用作孕早期组,25只作孕晚期组。孕早期小鼠中感染组49只,另外44只为对照组;孕晚期感染组13只,对照组12只。感染组小鼠分别在孕早期(妊娠1 d)时及孕晚期(妊娠15 d)时灌胃含弓形虫PRU株包囊的小鼠脑组织匀浆液(10个包囊/鼠),对照组灌胃等量生理盐水,然后分笼饲养。以上实验分为三批次进行。 2.孕早期感染对孕鼠生殖毒性观察:感染后每日仔细观察妊娠小鼠的生长状态、行为变化及发病过程,直至不良妊娠结局及产仔数量。并于感染后第3d、5d、7d、9d、11d各处死6~10只孕鼠剖检子宫组织:包括肉眼观察子宫形态、测量子宫大小及重量测定,第9d和11d进行着床胚胎计数。同时剖检对照组孕鼠以资对比。 3.孕早期感染后子宫组织病理学改变及子宫感染情况的观察:对上述不同时间获取的子宫组织进行组织病理切片和超薄切片制备,HE染色和免疫组织化学染色后,分别以光镜和透射电镜进行组织病理学观察,并通过PCR法检测子宫组织中的弓形虫B1基因。 4.实时荧光定量PCR及ELISA法动态检测子宫组织中细胞因子:检测子宫组织中干扰素-γ(interferon-gamma,IFN-γ)、白细胞介素-2(interleukin-2,IL-2)和白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10) mRNA表达水平和蛋白水平的变化。 5.孕晚期感染对孕鼠生殖毒性的观察:观察孕鼠妊娠期发病情况,产仔时间及仔鼠数量。取胎盘组织进行HE染色和免疫组织化学检测,同时提取胎盘组织DNA,PCR扩增弓形虫B1基因。 6.孕晚期感染对子一代鼠生长发育和学习行为的影响观察:测量记录感染组和对照组子一代仔鼠1 d和7 d龄时的体重及体长。通过PCR扩增感染组子鼠组织中弓形虫B1基因,以检测先天性弓形虫垂直传播率。感染2月后同时取两组存活的子代小鼠进行水迷宫实验,测定两组子鼠学习记忆能力差异。 7.感染组子一代鼠海马组织病理学观察及蛋白质组分析:剥制子鼠脑部海马组织制作标本,进行光镜及透射电镜观察。并通过iTRAQ技术及质谱分析,对感染组子鼠海马组织进行蛋白质组定量测定,通过MASCOT蛋白质组搜索软件进行生物学信息分析。 8.统计学方法:采用SPSS13.0软件进行统计学分析。计数资料采用卡方检验,计量资料采用x±S表示,实验结果分别进行方差齐性分析及独立样本 t检验或秩和检验,p<0.05为有统计学差异。 结果: 1.孕早期感染致雌鼠生殖毒性及临床表现:孕鼠感染后第6~7d开始发病,出现耸毛、倦怠、弓背、闭眼、食欲减退等症状,至孕18d后以上症状逐渐消失。孕鼠死亡率为36.36%,剖检死亡小鼠见腹水增加,甚至出现血性腹水,腹水涂片见大量白细胞、吞噬细胞和弓形虫假包囊。在整个妊娠过程中,观察到孕鼠出现阴道流血和早产,不良妊娠结局高达85.71%。子宫大体形态观察:和对照组相比,感染组子宫增厚不明显,可见同一子宫局部厚薄不一。子宫重量测定明显减轻,胚胎着床计数显著性较少,并随孕程的进展而进行性加重。同时还观察到感染后胚胎在子宫内分布不均一,甚至见到发育不良的细小可疑胚胎组织悬浮物及胚胎串珠样膨隆小等胚胎发育不良的现象。感染后能正常分娩的孕鼠数量及产仔数量明显减少,与对照比较具有显著性差异。 2.孕早期感染后子宫组织病理学改变及子宫感染情况:感染3d时子宫组织出现病变,第11d时病理改变最重,主要表现为炎症细胞浸润,在胚胎着床的早期,可导致子宫内膜发育延迟,子宫内膜处增生期或分泌早期改变。胚胎着床期,子宫内膜周期发育不同步,出现混合性子宫内膜。胚胎发育期,子宫内膜出现炎性坏死病灶增多及陈旧性出血灶,说明弓形虫感染毒性变加重。免疫组织化学检测显示感染后子宫腺上皮细胞、间质细胞胞浆及炎症细胞均发现了弓形虫抗原。透射电镜观察到子宫内膜腺上皮细胞及平滑肌细胞胞浆内存在弓形虫体,子宫组织出现凋亡细胞及坏死细胞。在感染3d起子宫组织DNA中可检测到弓形虫B1基因特异性片段。 3.实时荧光定量PCR法和ELISA法检测:孕早期感染小鼠子宫组织中IFN-γ、IL-2和IL-10细胞因子在感染7~11d均出现了表达增高,但Th1/Th2平衡倾向Th1。 4.孕晚期感染对孕鼠生殖毒性的作用:孕晚期感染后孕鼠在妊娠期发病不明显,对产仔数量影响也不大,但可导致孕鼠提前生产。HE染色镜检发现胎盘组织绒毛间可见多灶弓形虫,绒毛周围霍夫包尔细胞增多,血窦扩张充血,可见有核红细胞。免疫组织化学显示胎盘组织中有弓形虫抗原颗粒。胎盘组织PCR扩增出弓形虫特异性DNA片段。 5.孕晚期感染对子一代鼠的影响:仔鼠出生后1d和7d体重降低,而体长没有影响。能在子代小鼠脑和(或)肝脏中扩增到弓形虫B1基因特异性片段,先天性感染弓形虫阳性率为73.8%。子鼠进行水迷宫测试,训练的第3d和第4d,实验组子鼠逃避潜伏期时间比对照组长,而实验组在目标象限寻找的路程明显短于对照组,结果具有显著性差异。 6.子鼠海马组织组织病理学及蛋白质组分析:子鼠海马组织HE染色镜检发现:小鼠海马形态结构基本正常。但透射电镜结果显示海马神经元细胞内线粒体脊消失,粗面内质网肿胀,胞浆中细胞器成分减少,染色质边集等现象。还可见到细胞坏死及崩解产物。先天性感染的子鼠海马中,差异性蛋白主要参与了细胞的代谢过程,包括糖酵解,脂类和固醇的代谢。还参与调节生物学进程,刺激应答,运输,细胞通信、细胞死亡和结构蛋白的表达。差异性蛋白表达下调的多于上调的蛋白。 结论: 1.弓形虫PRU株在孕早期感染对雌鼠及胚胎的危害严重,对孕鼠易引起流产、早产等不良妊娠发生,对胚胎易导致其着床障碍及发育不良,致使孕鼠生殖能力显著性下降。而孕晚期感染对孕鼠生殖能力影响不大。 2.孕早期感染弓形虫PRU株,可致使子宫内膜发育延迟、子宫内膜同一周期发育不同步,以及对子宫内膜毒性变进行性加重的现象。从而导致了胚胎着床障碍及流产的发生。孕早期感染弓形虫,同时诱导了Th1和Th2型免疫应答,但高表达的Th2细胞因子IL-10仍不具备保护妊娠的正常发展。感染后子宫内Th1/Th2平衡发生漂移倾向Th1,Th1介导的免疫病理损伤,导致子宫内膜发育延迟,容受性差,阻碍了胚胎着床及其发育。致使孕早期感染后流产率的增加。 3.孕晚期感染弓形虫PRU株,可导致雌鼠生殖毒性,并影响子一代的生长发育及学习记忆能力的下降。 4.差异性蛋白点的发现揭示了弓形虫先天性感染后致海马损伤及学习记忆能力下降的机制。推测可能和弓形虫PRU株感染影响了海马神经细胞正常结构,影响细胞间物质转运、物质代谢及能量代谢,导致神经功能紊乱;同时还可能使神经系统发育受到制约,影响神经的生长及再生;受损后不利于神经功能的恢复;感染后弓形虫致神经递质传递和信号传导障碍,影响突触效能的变化及可塑性建立等有关。