余 源,陳 陽,葛 爽,王 洋,李巍偉,趙麗娜,劉阿倩,林志強(qiáng),高 雪,田喜鳳
藍(lán)氏賈第鞭毛蟲(Giardialamblia,簡(jiǎn)稱賈第蟲) 寄生于人和多種哺乳動(dòng)物的小腸內(nèi),引起以腹瀉為主要癥狀的藍(lán)氏賈第鞭毛蟲病(giardiasis, 簡(jiǎn)稱賈第蟲病)[1]。賈第蟲地理分布廣泛,有多種動(dòng)物宿主,因此可通過糞便、被污染的水源、食物進(jìn)行傳播。本病已被列為全世界危害人類健康的10種主要寄生蟲病之一。在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家均有廣泛流行[2-3]。以往國(guó)內(nèi)對(duì)其危害性未能引起足夠的重視,實(shí)驗(yàn)研究起步較晚,在70年代以前一直處于空白狀態(tài),至80年代始開展了具有實(shí)質(zhì)性的研究。隨著國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)其認(rèn)識(shí)的不斷深入,研究也不斷豐富了起來[4-5]。賈第蟲雙核、具有鞭毛,其腹部的吸盤是吸附小腸的主要結(jié)構(gòu),主要成分是細(xì)胞骨架蛋白。Crossley和Holberton[6-7]首次提出賈第素是賈第蟲細(xì)胞骨架的特有成分。賈第素分為4大類, 即α、β、γ和δ賈第素[8-10]。pathuri等[11]發(fā)現(xiàn)所有α-賈第素都可能是進(jìn)化過程中膜聯(lián)蛋白的代表,并且很可能具有保守的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域,而行使相似的功能。研究表明,細(xì)胞骨架蛋白與賈第蟲吸附宿主腸上皮并導(dǎo)致腹瀉密切相關(guān)。因此,對(duì)藍(lán)氏賈第鞭毛蟲α-賈第素的研究有一定的臨床應(yīng)用前景。本研究采用含有雙氫青蒿素的改良TYI-S-33培養(yǎng)基培養(yǎng)C2株藍(lán)氏賈第鞭毛蟲,實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR檢測(cè)雙氫青蒿素對(duì)C2株藍(lán)氏賈第鞭毛蟲Alpha -7.3 giardin基因mRNA表達(dá)水平的影響,為藍(lán)氏賈第鞭毛蟲的防治提供了有價(jià)值的參考資料。
1.1材料 雙氫青蒿素粉劑(原藥批號(hào)010904)為北京豐臺(tái)科技園生物技術(shù)公司藤海寧女士惠贈(zèng);C2株賈第蟲由本實(shí)驗(yàn)室保存;組織/細(xì)胞基因組RNA提取試劑盒購(gòu)自Invitrogen;引物由生工生物工程(上海)公司合成;dNTP, SYBR? Premix Ex TaqTMReal-Time PCR試劑盒購(gòu)自TaKaRa公司;M-LMV 逆轉(zhuǎn)錄酶,RNase inhibitor,Random Primers購(gòu)自Promega公司;焦碳酸二乙酯(DEPC)購(gòu)自上海生工生物技術(shù)有限公司。
1.2方法
1.2.1蟲體的復(fù)蘇培養(yǎng) 藍(lán)氏賈第鞭毛蟲C2株, 由首都醫(yī)科大學(xué)寄生蟲學(xué)教研室提供,本室用液氮冷凍保種,將液氮內(nèi)凍存的C2株賈第蟲復(fù)蘇,置含改良TYI-S-33培養(yǎng)基的4 mL硼酸硅培養(yǎng)管內(nèi),于37 ℃培養(yǎng)。48~72 h后,蟲體即呈對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。選取蟲體生長(zhǎng)旺盛的培養(yǎng)管,置4 ℃冰浴,15 min后取出,在雙手掌間多次滾搓培養(yǎng)管,使貼壁生長(zhǎng)的蟲體完全自管壁脫落。用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)蟲數(shù),再用培養(yǎng)基將蟲液濃度調(diào)為6×106~10×106個(gè)滋養(yǎng)體/mL[12],傳代培養(yǎng)。
1.2.2藥物試驗(yàn)及蟲體總RNA提取 待蟲體生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)期,選取蟲體貼滿瓶壁的培養(yǎng)管,培養(yǎng)基內(nèi)分別加入100 μg/mL 、200 μg/mL雙氫青蒿素[13];對(duì)照組培養(yǎng)基內(nèi)不加藥,37 ℃分別培養(yǎng)2 h、4 h、8 h、12 h后,收集蟲體,用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)蟲數(shù),用培養(yǎng)基將蟲液濃度調(diào)至1×107個(gè)滋養(yǎng)體/mL; 取1 mL 蟲液,用PBS(pH7.4)清洗3次,4 000 r/min離心10 min,棄上清,留沉淀。
加入1 mL Trizol(Invitrogen)裂解蟲體,迅速吸入無RNase的1.5 mL eppendorf離心管中,按照Invitrogen Trizol RNA提取說明書提取總RNA,通過紫外分光光度法鑒定總RNA的純度,1%瓊脂糖凝膠中電泳鑒定提取質(zhì)量。
1.2.3cDNA的合成 以各組提取的總RNA為模板,進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄。建立20 μL反轉(zhuǎn)錄體系:總RNA 8 μL,Random Primers(100 ng/μL) 1 μL,10 mmol/L dNTP 1 μL,RNase inhibitor 1 μL,M-MLV 1 μL,5×反應(yīng)緩沖液4 μL,DEPC處理水補(bǔ)至20 μL;反轉(zhuǎn)錄條件:70 ℃變性5 min,42 ℃反轉(zhuǎn)錄60 min,即得cDNA,-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.4引物設(shè)計(jì) 分別設(shè)計(jì)Alpha -7.3 giardin及GAPDH(內(nèi)參基因)引物,引物設(shè)計(jì)參考GenBank報(bào)道的藍(lán)氏賈第鞭毛蟲Alpha -7.3 giardin (XM_001708403.1)和GAPDH (XM_001704991.1)基因序列,采用Primer Premier 5軟件設(shè)計(jì)特異性引物,引物由生工生物工程(上海)公司合成(表1)。
表1 Alpha -7.3 giardin和GAPDH引物序列
1.2.5Real-Time PCR 采用Corbett實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀,以賈第蟲磷酸甘油醛脫氫酶基因(GAPDH)為內(nèi)參基因,cDNA為模板,分別以Alpha-7.3 giardinS/Alpha-7.3 giardinA; GAPDHS/GAPDHA為引物進(jìn)行實(shí)時(shí)定量PCR反應(yīng),每個(gè)樣品均做2個(gè)重復(fù)反應(yīng)。反應(yīng)體系:cDNA 1 μL,2×SYBR MIX 10 μL,Prime S 1 μL,Prime A 1 μL,DEPC H2O 7 μL,反應(yīng)條件:95 ℃變性15 s,60 ℃復(fù)性15 s,72 ℃延伸15 s,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行Delta Delta CT分析。
2.1總RNA提取結(jié)果 利用Invitrogen TRIzol提取雙氫青蒿素培養(yǎng)的不同組藍(lán)氏賈第鞭毛蟲總RNA,各組OD260/OD280值均在1.8~2.0范圍內(nèi),總RNA提取質(zhì)量符合實(shí)驗(yàn)要求。
2.2Real-Time PCR檢測(cè)結(jié)果 采用雙氫青蒿素濃度為100 μg/mL、200 μg/mL的改良TYI-S-33培養(yǎng)基分別培養(yǎng)C2株藍(lán)氏賈第鞭毛蟲2 h、4 h、8 h、12 h后,以不含藥物組為對(duì)照,實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR檢測(cè)雙氫青蒿素對(duì)C2株藍(lán)氏賈第鞭毛蟲Alpha-7.3 giardin基因mRNA的表達(dá)量(圖1-4),Delta Delta CT法分析Alpha-7.3 giardin基因mRNA的相對(duì)表達(dá)量(表2),雙氫青蒿素濃度為100 μg/mL,分別培養(yǎng)2 h、4 h、8 h、12 h后,Alpha-7.3 giardin基因mRNA相對(duì)表達(dá)量為0.95,0.91,0.60,0.03;雙氫青蒿素濃度為200 μg/mL,分別培養(yǎng)2 h、4 h、8 h、12 h后,Alpha-7.3 giardin基因mRNA相對(duì)表達(dá)量為0.56,0.46,0.23,0.06;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明雙氫青蒿素對(duì)C2株藍(lán)氏賈第鞭毛蟲Alpha-7.3 giardin基因mRNA的表達(dá)具有明顯的抑制作用,抑制效果與藥物濃度和作用時(shí)間相關(guān),提示雙氫青蒿素對(duì)藍(lán)氏賈第鞭毛蟲骨架蛋白具有損傷作用。
圖1 Alpha-7.3 giardin mRNA 實(shí)時(shí)RT-PCR擴(kuò)增曲線
圖2 Alpha-7.3 giardin mRNA 實(shí)時(shí)RT-PCR熔解曲線
圖3 GAPDH mRNA 實(shí)時(shí)RT-PCR擴(kuò)增曲線
圖4 GAPDH mRNA 實(shí)時(shí)RT-PCR熔解曲線
定量PCR是在PCR定性技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的核酸定量技術(shù)。實(shí)時(shí)熒光定量PCR 技術(shù)( real-time fluorescent quantitative PCR, FQ-PCR) 于1996年由美國(guó)Applied Biosystems公司推出,它是一種在PCR反應(yīng)體系中加入熒光基團(tuán),利用熒光信號(hào)積累實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)PCR進(jìn)程[14-15],該技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)DNA模板的定量, 而且具有靈敏度高、特異性和可靠性更強(qiáng)、能實(shí)現(xiàn)多重反應(yīng)、自動(dòng)化程度高、無污染性、具實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性等特點(diǎn), 目前已廣泛應(yīng)用于分子生物學(xué)研究和醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域。熒光實(shí)時(shí)定量RT-PCR技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)記錄PCR擴(kuò)增產(chǎn)物的增加,克服了終點(diǎn)法定量PCR產(chǎn)物的不足,使準(zhǔn)確定量RNA成為現(xiàn)實(shí)[16-17]。熒光實(shí)時(shí)RT-PCR 定量基因表達(dá)常采用兩類方法,即絕對(duì)定量和相對(duì)定量。絕對(duì)定量法需要構(gòu)建載體,制作標(biāo)準(zhǔn)曲線;相對(duì)定量通常以表達(dá)恒定的看家基因作為參照,來獲得目的基因相對(duì)于參照基因的表達(dá)指數(shù)。實(shí)驗(yàn)組與正常對(duì)照組目的基因表達(dá)指數(shù)的比值就代表目的基因的相對(duì)表達(dá)量,反映實(shí)驗(yàn)組基因表達(dá)的變化情況[18]。
本研究采用含有不同濃度雙氫青蒿素的改良TYI-S-33培養(yǎng)基分別以不同時(shí)間培養(yǎng)C2株藍(lán)氏賈第鞭毛蟲,以賈第蟲磷酸甘油醛脫氫酶基因(GAPDH)作為內(nèi)參基因,實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR檢測(cè)雙氫青蒿素對(duì)C2株藍(lán)氏賈第鞭毛蟲Alpha -7.3 giardin基因mRNA表達(dá)水平的影響。研究結(jié)果表明,經(jīng)含有雙氫青蒿素的培養(yǎng)基培養(yǎng)賈第蟲后,藍(lán)氏賈第鞭毛蟲Alpha -7.3 giardin基因mRNA的表達(dá)具有明顯的抑制作用,抑制效果與藥物濃度和作用時(shí)間相關(guān),揭示了雙氫青蒿素對(duì)藍(lán)氏賈第鞭毛蟲骨架蛋白具有損傷作用,這一結(jié)果與藍(lán)氏賈第鞭毛蟲骨架蛋白雙向電泳質(zhì)譜結(jié)果相吻合[19]。由于藍(lán)氏賈第鞭毛蟲腹部的吸盤是吸附小腸的主要結(jié)構(gòu),其主要成分是細(xì)胞骨架蛋白,因此雙氫青蒿素對(duì)藍(lán)氏賈第鞭毛蟲具有明顯的防治效果,本研究為以藍(lán)氏賈第鞭毛蟲細(xì)胞骨架成分作為新藥物開發(fā)的靶分子的進(jìn)一步研究提供了有價(jià)值的參考資料。
表2 DHA作用后Alpha -7.3 giardin基因mRNA表達(dá)量分析結(jié)果
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