弓形虫感染小鼠肝脏转录组与肠道微生物群的动态交互研究

为探究弓形虫（Toxoplasma gondii）感染小鼠中肠道微生物群与肝脏转录组的关系，研究发现二者在感染周期中存在动态变化，意义重大。

　　弓形虫（Toxoplasma gondii）是一种能感染人类和多种动物的单细胞寄生虫，它就像一个隐藏在暗处的 “小恶魔”，悄无声息地影响着宿主的健康。大多数感染弓形虫的人可能没有明显症状，但对于免疫功能低下的人群，它却能引发严重的并发症，比如导致胎儿发育异常、引发神经系统疾病等。而且，弓形虫感染不仅会对肝脏造成损害，还会改变肠道微生物群的组成。肠道微生物群可是人体的 “健康小卫士”，对维持肠道的正常功能和免疫平衡至关重要，一旦其平衡被打破，就可能引发各种健康问题。然而，在弓形虫感染过程中，肠道微生物群和肝脏之间到底是如何相互作用的，这一问题一直困扰着科研人员。为了揭开这个谜团，吉林大学中日联谊医院血管外科等多个单位的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《BMC Microbiology》杂志上。

研究人员主要采用了 16S rRNA 基因扩增子测序和 RNA 转录组测序技术。首先构建了弓形虫小鼠感染模型，将 8 周龄雌性 BALB/c 小鼠分为对照组、急性感染组和慢性感染组，感染组小鼠经口灌胃感染 10 个弓形虫 PRU 株包囊，对照组则给予无菌 PBS。之后分别收集粪便样本和肝脏组织样本进行后续检测分析。

研究结果如下：

1. 弓形虫感染改变肠道细菌多样性：通过 16S rRNA 基因扩增子测序发现，与对照组相比，急性感染组小鼠肠道微生物群的 Shannon 指数显著降低，这表明弓形虫感染后肠道微生物的多样性明显下降。主坐标分析（PCoA）显示不同感染组之间微生物群落有明显的分离，且急性感染期小鼠肠道微生物结构变化显著，慢性感染期逐渐恢复正常。
2. 弓形虫感染期间肠道微生物群的比较：线性判别分析效应量（Lefse）分析表明，急性感染组中肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和埃希氏菌 - 志贺氏菌（Escherichia_Shigella）的丰度显著高于对照组；而慢性感染组中乳杆菌科（Lactobacillaceae）和乳杆菌（Lactobacillus）的相对丰度显著增加。这说明在弓形虫感染的不同阶段，肠道微生物群的组成发生了明显变化。
3. RNA 测序数据分析：对肝脏样本进行 RNA 测序后发现，与对照组相比，急性感染期有 324 个差异表达的长链非编码 RNA（DElncRNAs）、11 个差异表达的环状 RNA（DEcircRNAs）、48 个差异表达的微小 RNA（DEmiRNAs）和 793 个差异表达的信使 RNA（DEmRNAs）；慢性感染期有 190 个 DElncRNAs、9 个 DEcircRNAs、11 个 DEmiRNAs 和 177 个 DEmRNAs 。实时定量 PCR（RT-qPCR）验证了这些差异表达结果的可靠性。
4. 两个感染阶段 DEmRNAs 的功能分析：基因本体（GO）富集分析显示，急性感染期的 DEmRNAs 与免疫和炎症相关的 GO 术语富集有关，如 “调节 T 细胞活化”“调节先天免疫反应” 等；慢性感染期则显著富集了抗菌相关的 GO 术语，如 “对革兰氏阴性菌的防御反应” 等，这体现了肝脏功能在不同感染阶段的特异性变化。
5. CeRNA 网络分析：构建的竞争性内源 RNA（CeRNA）网络揭示了非编码 RNA 和 mRNAs 之间复杂的相互作用。例如，10 个 DElncRNAs 和 2 个 DEcircRNAs 竞争性调节 DEmiRNA mmu-miR-690，而 mmu-miR-690 又靶向 Nr1d1 基因。Nr1d1 与 “免疫系统过程的负调节”“炎症反应的调节” 等 GO 术语相关，表明其在调节肝脏免疫反应和炎症过程中具有潜在作用。

研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了弓形虫感染小鼠过程中肝脏与肠道微生物群之间复杂的相互作用。在急性感染期，肠道中肠杆菌科等有害菌增多，肝脏中促炎基因上调，炎症反应增强；慢性感染期，肠道中乳杆菌科等有益菌增多，肝脏中抗炎基因上调，可能有助于维持免疫平衡。然而，研究也存在一定的局限性，如需要更全面的纵向研究来观察整个感染周期。尽管如此，该研究仍为深入理解弓形虫感染的发病机制提供了重要依据，强调了肝脏 - 肠道轴在弓形虫感染发病过程中的关键作用，为未来开发针对弓形虫病的治疗策略和预防措施奠定了基础，有望为相关疾病的防治开辟新的道路。