鼠疫耶尔森氏菌和宿主相互作用的体内转录谱研究

摘要

鼠疫耶尔森氏菌(以下简称鼠疫菌)是鼠疫的病原体，主要引发三种类型的鼠疫：腺鼠疫、肺鼠疫和败血症型鼠疫。肺鼠疫具有传染性强和致死率高的特点。在自然界中，鼠疫菌通常在啮齿类动物和跳蚤间相互传播并进行保存；因此鼠疫菌在其生活周期中要适应跳蚤前胃以及啮齿动物体内的微环境变化(温度、pH值、离子强度等)才能生存。鼠疫菌利用复杂高效的转录调控机制来应对这种环境条件的剧烈变化，实现其传播和致病能力。 感染性疾病的发生实际上是病原体与宿主相互作用的一个互动过程。在此期间，既有病原体为逃避宿主防御机制而进行的改变，也有宿主为清除病原体而调动防御体系的努力。本课题通过建立小鼠经鼻内感染鼠疫菌的动物模型，模拟鼠疫菌在自然感染过程中经历的温度改变及气溶胶传播的过程；在感染后不同时间点进行病理学观察；利用逆转录．定量PCR技术研究鼠疫菌重要基因(毒力因子、整体调控因子、转录因子、双组分调控系统、密度感应系统等)在致病过程中的转录变化；并利用芯片技术研究感染过程中小鼠的全局性转录组学变化。 本研究首先建立了肺鼠疫的动物感染模型，并获得了鼠疫感染过程中的系统病理学资料，结果显示鼠疫菌感染在宿主体内呈现典型的肺鼠疫发展过程，根据肺组织的病理学变化将感染分为三个时期：早期、中期和晚期。鼠疫菌的转录谱数据提供了鼠疫菌部分调控基因在体内的转录动态变化；确定了不同感染时期和不同组织中调控基因的转录差异变化；并与体外(26℃)转录水平进行比较，对鼠疫菌重要基因在感染过程中发生的转录调节进行分析，初步探讨这些基因在鼠疫菌致病过程中发挥的作用及可能参与的机制。小鼠的全局性转录组数据显示肺鼠疫早期和晚期及不同组织小鼠具有不同的基因表达模式；感染晚期大量基因发生转录调节，并表现为全局性转录下调。综合上述结果，初步分析了小鼠肺鼠疫发展过程中，组织病理学改变与鼠疫菌基因以及宿主相应基因的转录变化之间的相关性；初步探讨了鼠疫菌部分调控基因在感染过程中发挥的作用及可能参与的致病机制；并在转录水平上从宿主和病原体相互作用的角度探究鼠疫菌的致病机制。

目录

论文说明：本研究中的缩略语

声明

摘要

前言

1.鼠疫的危害

2.鼠疫耶尔森氏菌致病机制研究现状

2.1鼠疫菌的传播和致病过程

2.2鼠疫菌分子致病机制的研究

2.3鼠疫菌的细胞致病机制

2.4鼠疫菌的组织和器官致病机制

3.鼠疫的病理学研究

3.1鼠疫的临床病理

3.2呼吸道诱导鼠疫的早期实验病理学研究

4.病原菌转录组学研究现状

5.病原菌和宿主相互作用的转录组学研究现状

6.本研究的目的意义与立题依据

参考文献

第一章病理学研究

1.前言

2.材料与方法

2.1实验菌株和实验动物

2.2主要试剂和实验设备

2.3菌液制备和动物感染

2.4鼠疫菌体内载量实验

2.5病理学观察

3.结果

3.1 BALB/C小鼠鼻内感染鼠疫菌的存活率

3.2感染后小鼠不同组织内鼠疫菌CFU数量的动力学变化

3.3鼠疫菌攻击后小鼠病理学变化的动力学过程

3.4鼠疫菌重要毒力相关蛋白的检测

4.讨论

4.1鼠疫菌鼻内感染动物模型的建立与鼠疫的发生

4.2原发性肺鼠疫的发生与发展过程

4.3肺组织PMN数量与肺鼠疫的分期

4.4宿主体内鼠疫菌超微结构的改变

4.5鼠疫菌感染与宿主免疫系统的损伤

4.6鼠疫菌5种毒力相关蛋白的体内表达

5.小结

参考文献

第二章鼠疫菌重要基因的体内转录谱研究

1.前言

2.材料和方法

2.1实验菌株和实验动物

2.2主要试剂和实验设备

2.3菌液制备和动物感染

2.4鼠疫菌的体内转录谱实验

3.结果与讨论

3.1感染不同时期不同组织内鼠疫菌待研究基因相对体外的转录差异表达

3.2一些重要基因转录水平的动力学变化

4.小结

参考文献

第三章宿主转录组学研究

1.前言

2.材料和方法

2.1实验菌株和实验动物

2.2主要试剂和实验设备

2.3主要实验用溶液的配制

2.4菌液制备和动物感染

2.5感染小鼠的转录谱实验

3.结果与讨论

3.1感染早期和晚期宿主的基因表达概述

3.2感染早期小鼠基因的差异表达分析

3.3感染晚期小鼠基因的差异表达分析

3.4细胞因子的转录调节分析

4.小结

参考文献

第四章鼠疫菌和宿主相互作用的分析

1.前言

2.病理学、鼠疫菌和宿主转录谱数据的初步分析

2.1鼠疫菌感染的病理学分期：早期、中期和晚期

2.2感染鼠疫菌小鼠的病理学变化

2.3感染过程中鼠疫菌形态学的改变

2.4肺组织内5种毒力相关蛋白的表达

2.5鼠疫菌的体内基因表达具有组织特异性和时间特异性

2.6鼠疫菌基因的体内转录动力学变化与病理学分期具有相关性

2.7感染的病理学状态与肺脏内鼠疫菌的基因表达模式

2.8肺内鼠疫菌重要毒力基因的持续高表达

2.9鼠疫菌抗宿主内环境压力基因的转录调节

2.10宿主的天然防御反应与鼠疫菌的铁摄入调控机制

2.11整体调控机制

2.12转录因子的调控

2.13感染早期和晚期小鼠的基因表达模式

2.14细胞因子的转录调节

3.鼠疫菌和宿主相互作用的初步分析

参考文献

附表

综述：病原菌和宿主相互作用的转录组学研究

致谢

攻读博士学位期间发表的文章