張世杰,米榮升,張曉麗,王進(jìn)香,孫 滔,黃 燕,韓先干,龔海燕,趙 權(quán),陳兆國(guó)
(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,長(zhǎng)春 130118;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院上海獸醫(yī)研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部動(dòng)物產(chǎn)品質(zhì)量安全生物性危害因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(上海)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部動(dòng)物寄生蟲(chóng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200241;3.寧夏回族自治區(qū)動(dòng)物疾病預(yù)防控制中心,銀川 750011)
隱孢子蟲(chóng)(Cryptosporidiumspp.)是人獸共患腸道寄生性原蟲(chóng),能夠引起隱孢子蟲(chóng)?。╟ryptosporidiosis),以腹瀉為主要臨床癥狀。該病屬于自限性疾病,正常個(gè)體感染后一般腹瀉7~14 d即可自愈,然而對(duì)免疫低下或免疫缺陷的個(gè)體可致急性腹瀉,甚至死亡,或轉(zhuǎn)為慢性持續(xù)感染。該病在世界性范圍內(nèi)均有報(bào)道,危害極大,嚴(yán)重威脅人和動(dòng)物的健康[1]。但是,目前尚沒(méi)有有效的疫苗或藥物可有效預(yù)防和治療該病[2]。
微小隱孢子蟲(chóng)(Cryptosporidium parvum)是重要的人獸共患的隱孢子蟲(chóng)蟲(chóng)種[3],該蟲(chóng)種最早是1912年Tyzzer在小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的[4]。研究報(bào)道,C.parvum具有廣泛的宿主,可以感染包括人在內(nèi)的多種動(dòng)物,例如牛、羊、馬、羊駝、犬、大鼠、小鼠、松鼠、浣熊、兔等[5-7]。由于C.parvum是感染人的主要蟲(chóng)種之一,因此當(dāng)前關(guān)于隱孢子蟲(chóng)致病機(jī)理、藥物篩選、疫苗研發(fā)等方面的研究,絕大多數(shù)以C.parvum為研究對(duì)象[8]。然而,C.parvum目前并沒(méi)有合適的細(xì)胞體外培養(yǎng)體系,當(dāng)前的培養(yǎng)體系僅能夠完成隱孢子蟲(chóng)一個(gè)生活史階段,并不能持續(xù)進(jìn)行傳代[1]。因此,隱孢子蟲(chóng)的傳代保種還是以動(dòng)物體內(nèi)繁殖為主。目前報(bào)道的C.parvum感染動(dòng)物模型主要有牛、羊、豬、大鼠、小鼠等[9-16],但并不是所有動(dòng)物模型均適合C.parvum的繁殖,一些動(dòng)物需要進(jìn)行免疫抑制或免疫缺陷才能夠產(chǎn)生少量的C.parvum卵囊?,F(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn),犢牛是C.parvum的最適宿主,感染后能排出大量的卵囊[9],然而利用犢牛做動(dòng)物模型,對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地要求比較高,而且價(jià)格昂貴。為尋找合適的、價(jià)格低廉的C.parvum動(dòng)物感染模型,本實(shí)驗(yàn)室前期進(jìn)行了C.parvum感染ICR小鼠和綿羊的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)小鼠免疫抑制后僅能產(chǎn)生少量的卵囊,不適合C.parvum的傳代保種(未發(fā)表);而綿羊接種1×106個(gè)C.parvum卵囊就能致病,并排出大量的卵囊,適合作為C.parvum的感染模型[17]。
血常規(guī)檢查是臨床上最常用的化驗(yàn)方法之一,在人醫(yī)的臨床檢查中普遍應(yīng)用,而獸醫(yī)臨床上的則應(yīng)用的較少,檢查結(jié)果能夠?yàn)榧膊〉脑\斷提供科學(xué)依據(jù),對(duì)臨床和科研都具有重要意義[18]。本研究利用實(shí)驗(yàn)室前期建立的C.parvum綿羊感染模型,對(duì)新生羔羊進(jìn)行C.parvum接種,觀察綿羊感染隱孢子蟲(chóng)后的臨床癥狀、血液生理指標(biāo)和血清抗體變化情況,為今后進(jìn)行羊感染隱孢子蟲(chóng)的臨床診斷和抗體診斷提供數(shù)據(jù)參考。
1.1 試驗(yàn)材料C.parvum卵囊、貝氏隱孢子蟲(chóng)(C.baileyi)DNA和C.parvum全抗原免疫兔陽(yáng)性血清由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院上海獸醫(yī)研究所動(dòng)物源性病原生物學(xué)及食品安全創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)保存;2日齡綿羊購(gòu)自上海永輝羊業(yè)有限公司;羔羊代乳粉購(gòu)自杭州思我特農(nóng)業(yè)科技有限公司;BCA蛋白定量試劑盒、兔抗羊IgG H&L(HRP)購(gòu)自美國(guó)Abcam公司;脫脂奶粉(Difco Skim Milk)購(gòu)自美國(guó)BD公司;TMB顯色液購(gòu)自天根生化科技(北京)有限公司;DNA提取試劑盒(Fast DNA SPIN Kit for Soil)購(gòu)自美國(guó)MP公司;AxyPrep DNA凝膠回收試劑盒購(gòu)自康寧生命科學(xué)(吳江)有限公司;pMD18-T載體、PremixEx TaqTM酶、100 bp DNA marker購(gòu)自寶日醫(yī)生物(北京)有限公司;Trans1 T1感受態(tài)細(xì)胞購(gòu)自北京全式金生物技術(shù)有限公司;其他試劑均為市售、國(guó)產(chǎn)分析純或更高級(jí)別試劑。
1.2 羔羊接種 選取4只體重接近的2日齡羔羊,分籠飼養(yǎng),連續(xù)3 d收集羔羊糞便,用飽和蔗糖漂浮法進(jìn)行鏡檢[19],隱孢子蟲(chóng)為陰性的羔羊用于后續(xù)試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)分為感染組和對(duì)照組,每組2只。感染組將新繁殖的C.parvum卵囊與少量羊奶混合,經(jīng)口飼喂羔羊,每只羊接種1×106個(gè)卵囊;對(duì)照組以等量羊奶飼喂。
1.3 羔羊臨床癥狀觀察及樣品采集 每天記錄羔羊的采食量,并觀察羔羊的臨床癥狀。每3 d測(cè)量羔羊的體溫和體重,用無(wú)菌棉拭子直接從肛門(mén)采集糞便樣品,放入10 mL離心管中,-20℃凍存,用于排卵囊數(shù)檢測(cè)。每3 d頸靜脈采血,一部分加入含乙二胺四乙酸二鉀(EDTA-K2)抗凝劑的離心管中混勻,1 h內(nèi)進(jìn)行血常規(guī)檢測(cè);另一部分轉(zhuǎn)入無(wú)菌1.5 mL離心管中,37℃靜置2 h,5000 ×g離心5 min,分離血清,-20℃保存,用于抗體效價(jià)檢測(cè)。
1.4 羔羊臨床癥狀計(jì)分 根據(jù)羔羊的精神狀態(tài)、食欲和排便情況進(jìn)行計(jì)分,計(jì)分方法如下[20]:1)精神狀態(tài)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):反應(yīng)正常,計(jì)1分;反應(yīng)遲緩、能夠站立,計(jì)2分;反應(yīng)遲緩、人工幫助可以站立,計(jì)3分;反應(yīng)遲緩、無(wú)法站立,計(jì)4分。2)羔羊的食欲評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):食欲正常,計(jì)1分;食欲減退、可以自己吸允,計(jì)2分;食欲明顯減退、需要人工灌喂,計(jì)3分;食欲廢絕、人工灌喂難以進(jìn)食,計(jì)4分。3)羔羊排便情況計(jì)分標(biāo)準(zhǔn):固體、成型,計(jì)1分、糞便松散、不成型,計(jì)2分、輕度腹瀉,計(jì)3分、水樣便,計(jì)4分。
1.5 羔羊感染隱孢子蟲(chóng)的鑒定 收集腹瀉階段的羔羊糞便,用飽和蔗糖漂浮法進(jìn)行富集[21],鏡檢(400×)是否含有隱孢子蟲(chóng)。同時(shí),提取糞便樣品DNA,用隱孢子蟲(chóng)小亞基核糖體DNA(SSU rDNA)基因的套式PCR進(jìn)行擴(kuò)增[22],膠回收目的片段,送賽默飛世爾科技(中國(guó))有限公司進(jìn)行測(cè)序,鑒定綿羊感染的隱孢子蟲(chóng)是否為C.parvum。
1.6 羔羊血常規(guī)檢測(cè) 用全自動(dòng)動(dòng)物血液細(xì)胞分析儀(深圳邁瑞生物醫(yī)療電子有限公司,型號(hào)BC-5300Vet)進(jìn)行血液指標(biāo)分析,主要包括白細(xì)胞、紅細(xì)胞和血小板三大類。其中白細(xì)胞檢測(cè)指標(biāo)包括白細(xì)胞(white blood cell, WBC)總數(shù),中性粒細(xì)胞(neutrophil, Neu)、淋巴細(xì)胞(lymphocy,Lym)、單核細(xì)胞(monocytes, Mon)、嗜酸性粒細(xì)胞(eosinophils, Eos)、嗜堿性粒細(xì)胞(Bas)數(shù)目,中性粒細(xì)胞(Neu)、淋巴細(xì)胞(Lym)、單核細(xì)胞(Mon)、嗜酸性粒細(xì)胞(Eos)和嗜堿性粒細(xì)胞(Bas)百分比等11項(xiàng);紅細(xì)胞檢測(cè)指標(biāo)包括紅細(xì)胞數(shù)目(red blood cell, RBC)、血紅蛋白濃度(hemoglobin, HGB)、紅細(xì)胞壓積(Hematocri,HCT)、平均紅細(xì)胞體積(mean corpuscular volume, MCV)、平均紅細(xì)胞血紅蛋白含量(mean corpuscular hemoglobin, MCH)、平均紅細(xì)胞血紅蛋白濃度(mean corpuscular hemoglobin concentration,MCHC)、紅細(xì)胞分布寬度變異系數(shù)(RDWCV%)和紅細(xì)胞分布寬度標(biāo)準(zhǔn)差(RDW-SD)等8項(xiàng);血小板檢測(cè)指標(biāo)包括血小板數(shù)目(blood platelet patients, PLT)、平均血小板體積(mean platelet volume, MPV)、血小板分布寬度(Platelet distribution width, PDW)和血小板壓積(PCT%)等4項(xiàng)。檢測(cè)方法如下:移液器吸取含EDTA-K2抗凝劑的綿羊血液樣品20 μL,置于儀器吸樣針垂直下方(注意吸樣針不能接觸離心管底部,樣品不能有凝血塊),啟動(dòng)儀器,吸取樣品,進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取,每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)3次。
1.7 羔羊特異性血清IgG檢測(cè)
1.7.1 微小隱孢子蟲(chóng)卵囊可溶性抗原的制備 取保存在2.5%重鉻酸鉀溶液中的C.parvum卵囊,進(jìn)行Sheather's蔗糖密度梯度離心純化[21],用白細(xì)胞計(jì)數(shù)板進(jìn)行計(jì)數(shù)。取純化后的卵囊1×108個(gè),液氮反復(fù)凍融5次,超聲破碎30 min,24 000 ×g離心30 min,收集上清液[23]。BCA試劑盒測(cè)定全抗原濃度,分裝,保存于-80℃,備用。
1.7.2 羔羊特異性IgG抗體檢測(cè) 用ELISA方法進(jìn)行羔羊特異性IgG抗體水平檢測(cè)[24],其中全抗原的包被濃度為2 μg/mL,羔羊血清用5%脫脂奶粉按1∶100稀釋,兔抗羊二抗進(jìn)行1∶5000稀釋,用酶標(biāo)儀檢測(cè)OD450數(shù)值。每孔重復(fù)3次,同時(shí)設(shè)陽(yáng)性對(duì)照(C.parvum全抗原免疫兔陽(yáng)性血清)、陰性對(duì)照(實(shí)驗(yàn)室保存隱孢子蟲(chóng)陰性健康綿羊血清)和空白對(duì)照(以PBST代替血清做一抗孵育)。當(dāng)陽(yáng)性孔OD450≥0.5,且陰性孔<0.5視為有效,待測(cè)樣品孔OD450值/陰性孔OD450值≥2.1,判斷為陽(yáng)性。
1.8 糞便樣品排卵囊情況檢測(cè)
1.8.1 標(biāo)準(zhǔn)品的制備 取1×108個(gè)C.parvum卵囊,提取DNA;擴(kuò)增SSU rDNA基因全長(zhǎng),連接到pMD18-T載體,制備pMD-CpSSUrDNA重組質(zhì)粒[25];用NanoDrop測(cè)定重組質(zhì)粒的濃度,計(jì)算拷貝數(shù);將重組質(zhì)粒進(jìn)行10倍倍比稀釋(102~108copies/μL),作為標(biāo)準(zhǔn)品[25]。
1.8.2 樣品檢測(cè) 采集羔羊感染前和感染后糞便樣品,其中感染后樣品從第3 d開(kāi)始采集,每3 d采集一次,直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束的第30 d。提取所有糞便樣品DNA,應(yīng)用基于TaqMan探針的熒光定量PCR方法,擴(kuò)增標(biāo)準(zhǔn)本和待檢樣品,計(jì)算排卵囊數(shù)量[25]。每個(gè)樣品重復(fù)3次。
1.9 數(shù)據(jù)分析 血常規(guī)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(||±s)表示,通過(guò)SPSS 21.0軟件,對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA),采用最小顯著差異法(least significant difference, LSD)比較同一時(shí)期的感染組和對(duì)照組各個(gè)血常規(guī)數(shù)值是否存在顯著性差異[26]。當(dāng)P>0.05時(shí),判定為差異不顯著,不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;當(dāng)P≤0.05時(shí),判定為差異顯著,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;當(dāng)P<0.01時(shí),判定為差異極顯著,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,。
2.1 臨床癥狀觀察 對(duì)羔羊進(jìn)行的體溫檢測(cè)結(jié)果表明,感染組和對(duì)照組羔羊體溫變化不明顯,均在綿羊正常的體溫變化范圍內(nèi)(38.3℃~39.9℃)波動(dòng),其中感染組羔羊體溫在38.6℃~38.9℃之間波動(dòng),對(duì)照組在38.5~38.9℃之間波動(dòng)(圖1A)。感染組羔羊在隱孢子蟲(chóng)感染初期(3~12 d)體重增加緩慢,后期逐漸增加,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后感染組羔羊的體重(5.44±0.05 kg)顯著低于對(duì)照組(5.96±0.18 kg)(P<0.05)(圖1B)。羔羊每日的攝奶量呈逐漸增多趨勢(shì),兩組羔羊初期的攝奶量均在5.5 L/d左右,但是感染組羔羊在感染后的第3~5 d明顯下降,最低只有1.9 L/d,隨后逐漸上升,中間會(huì)出現(xiàn)小幅度的下降,而對(duì)照組羔羊攝奶量則每日穩(wěn)步升高,期間個(gè)別天出現(xiàn)少量的下降(圖1C);食欲評(píng)分結(jié)果與攝奶量結(jié)果相似,感染組3~12 d出現(xiàn)不同程度的厭食情況,4~5 d食欲明顯降低,而對(duì)照組食欲正常(圖1D)。糞便評(píng)分結(jié)果顯示,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中感染組羔羊糞便以松散、不成型狀態(tài)為主,其中6~9 d出現(xiàn)腹瀉現(xiàn)象,但是未見(jiàn)明顯的水樣便,而對(duì)照組羔羊糞便多數(shù)時(shí)間正常,但個(gè)別時(shí)間出現(xiàn)松散不成型現(xiàn)象(圖1E)。感染組羔羊在第3~12 d出現(xiàn)反應(yīng)遲緩現(xiàn)象,其余時(shí)間狀態(tài)正常,未出現(xiàn)羔羊無(wú)法站立現(xiàn)象;而對(duì)照組羔羊在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)精神狀態(tài)均正常,但是在3~7 d出現(xiàn)輕微的反應(yīng)遲緩現(xiàn)象(圖1F)。
圖1 綿羊感染隱孢子蟲(chóng)的臨床癥狀Fig.1 Clinical symptoms of Cryptosporidium infection in sheep
2.2 羔羊感染隱孢子蟲(chóng)的鏡檢及分子鑒定 在感染組羔羊腹瀉嚴(yán)重期,同時(shí)收集感染組和對(duì)照組糞便,用Sheather's蔗糖漂浮法進(jìn)行鏡檢。結(jié)果發(fā)現(xiàn)感染組羔羊樣品在顯微鏡下觀察到隱孢子蟲(chóng)卵囊(圖2),而對(duì)照組未發(fā)現(xiàn)隱孢子蟲(chóng)卵囊。提取兩組樣品的DNA,用套式PCR進(jìn)行擴(kuò)增,并且對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行電泳鑒定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)感染組的兩只羔羊樣品均能夠擴(kuò)增出陽(yáng)性條帶,與目的片段的大小一致(830 bp),而對(duì)照組兩只羔羊樣品擴(kuò)增結(jié)果為陰性(圖3)。對(duì)陽(yáng)性樣品的PCR產(chǎn)物進(jìn)行切膠回收,進(jìn)行測(cè)序,獲得的序列經(jīng)BLAST比對(duì)為C.parvum。
圖2 隱孢子蟲(chóng)顯微鏡檢結(jié)果Fig.2 The results of microscopic examination of Cryptosporidium
圖3 隱孢子蟲(chóng)分子鑒定結(jié)果Fig.3 The results of molecular identification of Cryptosporidium oocysts
2.3 羔羊感染隱孢子蟲(chóng)的血常規(guī)分析
2.3.1 白細(xì)胞變化情況 本研究對(duì)11項(xiàng)白細(xì)胞指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果發(fā)現(xiàn)感染組WBC#顯著高于對(duì)照組(P<0.05),WBC的平均數(shù)量在5×1010/L左右,而對(duì)照組在2.5×1010/L左右(圖4A)。感染組WBC和Neu的數(shù)量均是在感染后的第3 d開(kāi)始升高,第9 d達(dá)到最高,隨后開(kāi)始下降,其中WBC在第21 d降至最低,隨后繼續(xù)升高(圖4A),而Neu在感染后的第24 d降至最低,隨后繼續(xù)升高(圖4B)。Neu%變化趨勢(shì)和Neu變化趨勢(shì)相同,均是第9 d達(dá)到峰值,隨后開(kāi)始下降,第24 d降至最低,隨后再升高,但是對(duì)照組Neu%也出現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)(圖4C)。感染組和對(duì)照組Lym的數(shù)量呈交替變化趨勢(shì)(圖4D),但是Lym%則是對(duì)照組高于感染組,并且呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)(圖4E)。感染組和對(duì)照組中Mon、Mon%、Eos和Eos%均相似,均是前期變化很小,但是21 d以后出現(xiàn)不同程度的升高(圖4F~I(xiàn))。與之相反,感染組和對(duì)照組中Bas,除第21 d降低之外,總體呈上升趨勢(shì)(圖4J),但是兩組中的Bas%相似,均在0.1%左右(圖4K)。
圖4 綿羊白細(xì)胞動(dòng)態(tài)變化情況Fig.4 Dynamic changes of white blood cells in sheep
2.3.2 紅細(xì)胞變化情況 對(duì)紅細(xì)胞相關(guān)指標(biāo)的分析,發(fā)現(xiàn)RBC的數(shù)量、HGB和HCT變化均是感染組低于對(duì)照組,在感染后的第6~9 d達(dá)到峰值,隨后開(kāi)始下降,感染后期又呈現(xiàn)上升趨勢(shì)(圖5A-C)。而MCV、MCH、RDW-CV和RDW-SD均是感染組高于對(duì)照組(圖5D、5E、5G、5H);其中MCV和RDW-SD呈逐漸下降的趨勢(shì)(圖5D、5H),在第21 d稍微升高;MCH則是緩慢下降(圖5E);而RDW-CV開(kāi)始變化不明顯,在第21 d急劇下降(圖5G)。感染組MCHC在感染初期濃度逐漸上升,12 d達(dá)到峰值,隨后開(kāi)始逐漸下降,而對(duì)照組MCHC呈緩慢上升趨勢(shì)(圖5F)。
圖5 綿羊紅細(xì)胞動(dòng)態(tài)變化情況Fig.5 Dynamic changes of red blood cells in sheep
2.3.3 血小板變化情況 本研究對(duì)4個(gè)血小板指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果發(fā)現(xiàn)感染組PLT和PCT均高于對(duì)照組,其中感染組PLT在第9 d和第18 d出現(xiàn)兩個(gè)高峰,PCT在第9 d和第24 d出現(xiàn)兩個(gè)高峰,而對(duì)照組中PLT和PCT均在第6 d出現(xiàn)一次高峰,隨后開(kāi)始下降,至第12 d降至最低,隨后開(kāi)始逐漸升高(圖6A、6D)。對(duì)照組的MPV和PDW均高于感染組,并且兩組數(shù)值在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中基本保持恒定,只有個(gè)別時(shí)間出現(xiàn)變化,其中感染組和對(duì)照組MPV均在第24 d升高,而對(duì)照組PDW在第3 d和第27 d均下降(圖6B、6C)。
圖6 綿羊血小板動(dòng)態(tài)變化情況Fig.6 Dynamic changes of platelet in sheep
2.4 血清中特異性IgG抗體動(dòng)態(tài)變化 利用間接ELISA法檢測(cè)血清抗體效價(jià),陽(yáng)性孔OD450平均值為0.78,陰性孔平均值為0.16,空白孔平均值為0.13,陽(yáng)性孔/陰性孔(P/N)=4.90,大于2.1,表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效。對(duì)感染組和對(duì)照組血清IgG的檢測(cè)發(fā)現(xiàn),感染組于感染后第3 d即呈陽(yáng)性,隨后開(kāi)始下降,一直持續(xù)到實(shí)驗(yàn)結(jié)束,而對(duì)照組血清抗體P/N比值均小于2.1,均為陰性。感染組血清抗體水平除第18 d出現(xiàn)小的上升以外,整體呈下降趨勢(shì),其中第3 d的抗體水平最高。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明,第3 d和第6 d抗體效價(jià)差異不顯著(P>0.05),9~30 d抗體效價(jià)與第3 d差異極顯著(P<0.01)(圖7)。
圖7 綿羊血清抗體變化情況Fig.7 The variety of serum antibody (IgG) in sheep
2.5 羔羊排卵囊情況 為檢測(cè)羔羊排卵囊情況,取1×108個(gè)C.parvum卵囊,制備基于C.parvumSSU rDNA基因全長(zhǎng)的重組質(zhì)粒(pMD-CpSSUrDNA),以不同稀釋度的pMD-CpSSUrDNA為模板,用熒光定量PCR方法擴(kuò)增標(biāo)準(zhǔn)樣品,獲得的標(biāo)準(zhǔn)曲線R2值為0.9982,可以用于未知樣品的檢測(cè)(圖8A)。提取感染組兩只羔羊糞便樣品DNA,進(jìn)行熒光定量PCR檢測(cè),結(jié)果表明1號(hào)羔羊第6 d為排卵囊高峰,2號(hào)羔羊第9 d為排卵囊高峰期,后面均出現(xiàn)一個(gè)小的排卵囊高峰(圖8B)。
圖8 實(shí)時(shí)熒光定量PCR標(biāo)準(zhǔn)曲線及綿羊排卵囊情況Fig.8 Standard curve of quantitative real-time PCR method and the number of oocysts excretion in sheep
隱孢子蟲(chóng)是重要的人獸共患寄生蟲(chóng),能夠感染包括人在內(nèi)的多種動(dòng)物,全世界范圍內(nèi)均有畜禽感染隱孢子蟲(chóng)的報(bào)道,給養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[27]。目前隱孢子蟲(chóng)并沒(méi)有有效的疫苗和藥物進(jìn)行預(yù)防和治療,對(duì)該病的及早診斷具有重要意義。雖然已經(jīng)有很多關(guān)于綿羊感染C.parvum的報(bào)道,甚至一些地區(qū)C.parvum是綿羊感染的優(yōu)勢(shì)種[28],但是自然感染的綿羊,多數(shù)體內(nèi)隱孢子蟲(chóng)的數(shù)量較少,綿羊的癥狀并不明顯,所以目前尚不清楚綿羊感染隱孢子蟲(chóng)的臨床癥狀。因此,本實(shí)驗(yàn)對(duì)綿羊進(jìn)行人工感染C.parvum,觀察綿羊感染后的攝奶量、體溫、精神狀態(tài)、排便情況等臨床指標(biāo)的變化。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),羔羊感染1×106個(gè)卵囊,體溫變化不明顯,但能夠延緩羔羊增重,感染高峰期會(huì)影響羔羊的攝奶量。但是,羔羊并未出現(xiàn)非常嚴(yán)重的水樣腹瀉,食欲廢絕等癥狀,這可能與接種劑量有關(guān)。實(shí)驗(yàn)室之前的研究發(fā)現(xiàn),羔羊接種1×107個(gè)卵囊,能夠顯著致病,羔羊發(fā)生嚴(yán)重的水樣腹瀉,并在第10 d左右發(fā)生死亡;而接種1×106個(gè)卵囊,僅在第一次排卵囊高峰期癥狀比較明顯,后期羔羊會(huì)逐漸恢復(fù)正常[17]。與綿羊的研究相反,對(duì)1日齡山羊進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)口接種1×106個(gè)卵囊,羔羊出現(xiàn)嚴(yán)重的腹瀉,并且第14 d發(fā)生死亡[14],而對(duì)兩只4日齡山羊接種1×105個(gè)卵囊的研究發(fā)現(xiàn)山羊的臨床癥狀并不明顯[10]。這些差異可能與羊的品種有關(guān),不同種類的羊,C.parvum的致病性不同。
血常規(guī)檢查是疾病診斷和監(jiān)測(cè)的重要參考指標(biāo),其中白細(xì)胞主要功能是殺滅細(xì)菌、病毒、寄生蟲(chóng)等異物,參與體內(nèi)免疫發(fā)生過(guò)程;紅細(xì)胞主要是攜帶和運(yùn)輸氧氣,以滿足機(jī)體生理活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)的需要;血小板在止血、傷口愈合、炎癥反應(yīng)、血栓形成及器官移植排斥等生理和病理過(guò)程中有重要作用[18,26,29-30]。本研究對(duì)綿羊感染C.parvum后的血常規(guī)分析表明,WBC和PLT數(shù)量增多,而RBC數(shù)量減少。WBC在第一次排卵囊高峰期(6~9 d)出現(xiàn)明顯的升高,說(shuō)明羔羊發(fā)生了嚴(yán)重的炎癥反應(yīng);而RBC降低,推測(cè)綿羊感染C.parvum后可能出現(xiàn)了貧血現(xiàn)象;PLT增多說(shuō)明血小板生成能力增強(qiáng),參與宿主對(duì)炎癥反應(yīng)的抵抗。當(dāng)前,關(guān)于綿羊感染隱孢子蟲(chóng)后的血常規(guī)變化未見(jiàn)報(bào)道,但是其他動(dòng)物感染隱孢子蟲(chóng)后的血常規(guī)分析有少量報(bào)道。有研究表明,C.parvum感染大鼠后,對(duì)WBC、RBC和HGB進(jìn)行的檢測(cè),發(fā)現(xiàn)大鼠的RBC和HGB下降,WBC增多[15],這與本研究在綿羊上獲得的結(jié)果一致。但是,用仔豬接種人隱孢子蟲(chóng)(C.hominis),在實(shí)驗(yàn)結(jié)束的第13 d進(jìn)行血常規(guī)分析,發(fā)現(xiàn)WBC增多、RBC減少,然而與對(duì)照組相比差異不顯著(P> 0.05)[31],由于該研究?jī)H在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行了檢測(cè),并未在隱孢子蟲(chóng)感染的高峰期進(jìn)行檢測(cè),這可能是本研究與該報(bào)道存在不同的原因。此外,對(duì)于其他寄生蟲(chóng)血常規(guī)的檢測(cè),也存在差異。例如,用日本血吸蟲(chóng)(Schistosoma japonicum)感染東方田鼠和BALB/c小鼠,發(fā)現(xiàn)東方田鼠WBC在感染后的第1~16 d均顯著高于感染前(0 d),而B(niǎo)ALB/c小鼠只在第5 d和第16 d高于感染前[32];用斯氏艾美耳球蟲(chóng)(Eimeria stiedai)感染新西蘭兔,發(fā)現(xiàn)WBC顯著升高,但是PLT顯著減少[33];用人芽囊原蟲(chóng)(Blastocystishominis)感染SD大鼠,發(fā)現(xiàn)WBC和PLT均增多,但是WBC#與對(duì)照組差異不顯著[34]。這些結(jié)果說(shuō)明,不同種屬寄生蟲(chóng)感染宿主以后,宿主血常規(guī)的變化存在差異,但是普遍WBC數(shù)量增多。
白細(xì)胞包括單核細(xì)胞(Mon)、淋巴細(xì)胞(Lym)、中性粒細(xì)胞(Neu)、嗜酸性粒細(xì)胞(Eos)和嗜堿性粒細(xì)胞(Bas)等5種,不同細(xì)胞,功能存在差異。Neu具有活躍的變形運(yùn)動(dòng)和吞噬功能,當(dāng)病原微生物入侵機(jī)體時(shí),Neu通過(guò)變形運(yùn)動(dòng)從血管內(nèi)皮細(xì)胞間游出,趨向炎癥區(qū),并通過(guò)細(xì)胞內(nèi)溶酶體釋放的蛋白水解酶將其消化,防止病原微生物在體內(nèi)的擴(kuò)散;Mon主要功能是激活淋巴細(xì)胞,還具有吞噬殺滅病原體等作用;Lym是重要的免疫活性細(xì)胞,參與動(dòng)物機(jī)體的細(xì)胞免疫,具有先天性的抗病能力;Eos能夠吞噬外源病原體,Bas主要是參與超敏反應(yīng)[26,29,30,35]。本研究發(fā)現(xiàn)綿羊感染C.parvum后,Neu和Neu%均顯著升高,這與之前用C.hominis感染仔豬后的研究結(jié)果相似,該研究也發(fā)現(xiàn)Neu%顯著升高[31]。對(duì)于其他寄生蟲(chóng)感染宿主的報(bào)道也存在相似的結(jié)果:例如,用東方田鼠感染S.japonicum后,Neu顯著升高,但是感染BALB/c小鼠后Neu差異不顯著[32];用芽囊原蟲(chóng)感染SD大鼠后,Neu顯著高于對(duì)照組[35]。這些結(jié)果提示我們,Neu可能在抗寄生蟲(chóng)感染的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。此外,本研究發(fā)現(xiàn)感染組Mon和Bas增多,提示隱孢子蟲(chóng)感染后發(fā)生了嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。然而,Lym基本上沒(méi)有變化,而Eos后期呈上升的趨勢(shì),但是低于對(duì)照組。之前的研究結(jié)果顯示,人感染恰氏利什曼原蟲(chóng)(Leishmania chagasi)后,Eos顯著升高[36];新西蘭兔感染E.stiedai,Eos顯著升高[33];BALB/c小鼠感染S.japonicum后,Eos和Lym顯著升高;而東方田鼠感染S.japonicum后,Mon、Bas、Eos和Lym均顯著升高[32]。這些研究結(jié)果表明,不同種寄生蟲(chóng)感染宿主后,不同類型白細(xì)胞的變化存在很大差異。
應(yīng)用ELISA檢測(cè)方法,本研究對(duì)綿羊感染隱孢子蟲(chóng)后的血清IgG水平進(jìn)行了檢測(cè),發(fā)現(xiàn)綿羊感染的第3 d抗體即達(dá)到最高值,隨后開(kāi)始下降,直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束抗體仍然維持在較高水平。該結(jié)果與之前對(duì)自然感染和人工感染的羔羊的抗體檢測(cè)結(jié)果相一致,該實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)綿羊感染C.parvum后,第3 d天就能夠檢出抗體,直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束的第30 d抗體依然存在[12]。此外,以NMRI(Naval Medical Research Institute)小鼠為實(shí)驗(yàn)?zāi)P停臃N5×105個(gè)C.parvum卵囊,從第6 d開(kāi)始檢測(cè),發(fā)現(xiàn)第6 d即為抗體效價(jià)的最高峰,直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束(18 d),抗體效價(jià)一直很高[37]。這些研究表明,隱孢子蟲(chóng)感染宿主后,宿主抗體效價(jià)會(huì)很快上升,而且能夠持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間,但具體持續(xù)時(shí)間還有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
本研究應(yīng)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法,對(duì)綿羊感染隱孢子蟲(chóng)后的排卵囊情況進(jìn)行了檢測(cè)。該方法為本實(shí)驗(yàn)室前期建立,用基于隱孢子蟲(chóng)SSU rDNA基因的TaqMan探針進(jìn)行檢測(cè),最低能檢出0.1個(gè)卵囊,具有很好敏感性和特異性,適合多種隱孢子蟲(chóng)感染的定量檢測(cè)[25]。應(yīng)用該方法,本研究發(fā)現(xiàn)綿羊存在兩個(gè)排卵囊高峰期,第1個(gè)高峰期為急性感染期(第6~9 d),綿羊排出大量的卵囊,第2個(gè)高峰期(第21~24 d)僅排出少量卵囊,這主要是由于隱孢子蟲(chóng)感染宿主以后,在排出體外之前,形成薄壁卵囊和厚壁卵囊,少量薄壁卵囊能夠再次感染宿主[1]。然而,該結(jié)果與之前本實(shí)驗(yàn)室對(duì)綿羊感染C.parvum的排卵囊曲線略有不同,之前發(fā)現(xiàn)C.parvum感染后存在3個(gè)排卵囊高峰期[17],這可能與本實(shí)驗(yàn)是每3 d檢測(cè)一次有關(guān),漏掉了中間可能出現(xiàn)的排卵囊高峰,而之前的研究是每天檢測(cè)一次。
綜上所述,本實(shí)驗(yàn)以綿羊?yàn)閯?dòng)物模型,對(duì)綿羊接種C.parvum以后的臨床癥狀、血常規(guī)變化、抗體效價(jià)以及排卵囊情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究發(fā)現(xiàn)綿羊接種1×106個(gè)卵囊后,能夠影響羔羊的攝奶量和增重,而羔羊的食欲、精神狀態(tài)和排便情況在感染高峰期比較明顯,其他時(shí)間癥狀不明顯。對(duì)綿羊感染C.parvum后的血常規(guī)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),WBC和PLT數(shù)量增多,RBC數(shù)量下降,白細(xì)胞中Neu和Bas升高,提示羔羊感染隱孢子蟲(chóng)發(fā)生嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。此外,羔羊感染隱孢子蟲(chóng)后第3 d就可以產(chǎn)生抗體,而且持續(xù)存在。本研究首次對(duì)綿羊感染隱孢子蟲(chóng)后的血液學(xué)變化進(jìn)行了分析,研究結(jié)果能夠?yàn)殡[孢子蟲(chóng)的臨床診斷提供輔助參考。