旋毛虫丝氨酸蛋白酶抑制剂在虫体与宿主相互作用中的机制研究

Protease inhibitors are important molecules secreted by parasitic helminths，which involve in host-parasite interplay relationships. Researches show that serine protease inhibitors (SPI) can not only regulate protease activity to influence on protein metabolism, which plays roles in physiological and pathological process such as coagulation, complement activation and inflammatory reaction, cell apoptosis, cell migration and fibrinolytic as well as fibrinolysis, but also conduct as an important part of immune system of organism. SPI plays an important role in host-parasite interactions in parasitic infection process. There is lack of research on molecules and mechanism interactions functions between trichinella spiralis SPI and host. This project intends to search SPI with genome bioinformatics of trichinella already obtained, and characterize it, determine the expression differences in different developmental stages in trichinella, study activities of important proteases involved in digestion, inflammation and immune response within SPI, combining organization distribution, analyze the roles SPI played in environment parasitism , nutrition obtaining ,anti-inflammation and immune response regulation by adopting host body, clarify the physiology meaning of SPI in interactions between host and parasite, and the mechanism of SPI affecting on host by characterizing SPI with RNA interference technology. The study results of this project can enrich the scientific knowledges of trichinella spiralis, and make a further understand of its pathogenic mechanism.

寄生虫分泌的蛋白酶抑制剂是寄生虫参与与宿主相互作用的重要分子，研究表明丝氨酸蛋白酶抑制剂（SPI）不但能够通过调节蛋白酶活性影响蛋白质代谢参与凝血、补体活化、炎症反应、细胞凋亡、细胞迁移及纤溶等许多生理和病理过程，而且也是生物体免疫系统的重要组成部分。在寄生虫感染过程中，SPI在虫体与宿主相互作用中发挥重要作用。目前尚缺少旋毛虫SPI与宿主相互作用分子及机制研究。本项目拟通过业旋毛虫基因组的生物信息学搜索SPI，鉴定旋毛虫SPI，明确在旋毛虫不同发育时期的表达差异；研究SPI对参与消化、炎症及免疫反应中的重要蛋白酶的作用及对侵入肠上皮细胞的影响，并结合组织分布，分析SPI在旋毛虫适应宿主体内环境寄生、获取营养以及抗炎、调控免疫反应中的作用，阐明各SPI在虫体与宿主相互作用中的生理学意义。同时，利用RNA干扰技术对SPI的功能进行鉴定，阐明SPI作用于宿主的机制。

寄生虫分泌的蛋白酶抑制剂是寄生虫参与与宿主相互作用的重要分子，研究表明丝氨酸蛋白酶抑制剂（SPI）不但能够通过调节蛋白酶活性影响蛋白质代谢参与凝血、补体活化、炎症反应、细胞凋亡、细胞迁移及纤溶等许多生理和病理过程，而且也是生物体免疫系统的重要组成部分。在寄生虫感染过程中，SPI在虫体与宿主相互作用中发挥重要作用。本项目通过旋毛虫基因组的生物信息学搜索丝氨酸蛋白酶抑制剂（SPI），克隆鉴定了Ascaris、Serpin、Kazal型等旋毛虫SPI，明确了SPI在旋毛虫成虫期、新生幼虫、成囊前期幼虫和肌幼虫时期转录水平上均有表达，且不同类型的SPI表达量、表达部位存在差异；SPI对参与消化、炎症及免疫反应中的绝大多数重要蛋白酶有抑制作用，抑制率存在差异，低的抑制作用非常弱或没有抑制作用，最高抑制率达 88%；体外研究表明，除TS03044对肌幼虫侵染肠道上皮细胞影响不大以外，其他SPI单独加入细胞模型均能提高入侵率，混合加入具有协同效应，但存在剂量拮抗。对炎性细胞因子检测发现， SPI通过对促炎性细胞因子表达量的下调和抗炎性细胞因子表达量的上调，使环境既有利于虫体入侵，又有利于虫体后期生长发育的需要。体内研究表明，SPI诱导机体产生强烈的体液免疫应答和细胞免疫反应，诱导机体产生混合型Th1/Th2免疫反应，并以Th2型为主。SPI通过调节Th1 /Th2的平衡保护肠道黏膜免疫系统，减少虫体入侵对宿主肠道产生的病理损伤，对幼虫附着、侵入肠粘膜等过程发挥作用。RNAi研究表明，体外SPI默组的侵染率明显低于正常组（P<0.01），用干扰处理后的旋毛虫感染小鼠后，肠道成虫荷显著降低，说明SPI 在旋毛虫入侵宿主肠道并发育成成虫这一过程中发挥着重要的作用。旋毛虫侵入宿主是一个复杂的生理过程，旋毛虫的丝氨酸蛋白酶抑制剂只是这一过程的一份子，本研究为进一步揭示旋毛虫侵入宿主作用机制打下坚实基础。