背景：弓形虫是一种专性细胞内寄生虫，分布于世界各地。人类和动物的先天性感染可能导致后代出现严重症状，特别是在大脑中。目前缺乏适合人类先天性弓形虫病的动物模型。本研究的目的是通过调查弓形虫感染剂量、感染持续时间和感染时的妊娠期对血清转化率、母鼠存活率、后代命运、不同后代组织和器官中弓形虫DNA载量以及后代大脑完整性的影响，建立并验证豚鼠作为人类先天性弓形虫病模型的有效性。方法：母豚鼠在妊娠期间的三个不同时间点（受孕后 15、30、48 天）感染了三种不同剂量（10、100、500 个卵囊）的弓形虫 ME49 菌株。用免疫印迹法检测母鼠血清中是否存在弓形虫抗体。通过qPCR测定母鼠和后代中的弓形虫DNA水平。对后代的大脑进行组织学检查。结果：我们发现母鼠的存活率和后代的命运在很大程度上取决于弓形虫感染剂量，接种500个卵囊对所有后代都是致命。此外，这两个参数因妊娠早期和妊娠晚期感染时的妊娠阶段而异，导致后代死亡率很高。发现感染持续时间对母鼠血清转化率有显著影响，感染后第20天血清转化率超过50%。此外，母鼠的感染持续时间会影响子代弓形虫DNA载量和子代大脑的完整性。在感染 ≥ 34 天的母鼠的后代大脑中发现了最高的 DNA 水平。结论：本研究有助于确立豚鼠作为人类先天性弓形虫病的合适模型，为研究先天性弓形虫病的发病机制、诊断、治疗和预后提供科学依据，具有重要的临床意义。

背景：弓形虫病是由弓形虫引起的人畜共患病，弓形虫是一种在世界范围内分布的专性细胞内寄生虫。成人弓形虫的全球血清阳性率约为 33%。全球育龄妇女怀孕期间弓形虫感染的发生率为1.5%。先天性弓形虫感染在宠物和家畜中具有重要的临床和经济意义，尤其是在小型反刍动物中。弓形虫的终末宿主是猫和其他猫科动物；所有温血动物都是中间宿主。弓形虫在其生命周期中经历几个发育阶段。寄生虫的有性繁殖发生在终宿主的肠上皮中。 产生的卵囊会随粪便排出。中间宿主的口腔感染导致急性（速殖子）期的快速无性繁殖。速殖子可通过血流、淋巴系统和腹腔液到达并感染宿主的所有组织。由于免疫系统的反应，寄生虫被推回慢性阶段，在感染后约10-14天内形成含有缓殖子的细胞内组织囊肿。缓殖子的新陈代谢降低，囊肿可能会在生物体内终生存在，尤其是在大脑、视网膜、骨骼肌和心肌中。中间宿主的主要感染途径是摄入被孢子化卵囊污染的食物或水，以及含有孢囊的生肉或未经充分处理的肉。鉴于寄生虫穿过胎盘屏障，弓形虫可在母体原发感染后传播至胚胎/胎儿。在健康和免疫功能正常的成年人中，最初的感染通常是无症状的。然而，先天性感染可能导致后代出现严重症状。病理变化尤其发生在发育中的中枢神经系统。人类的临床表现取决于怀孕期间感染的时间，即感染时间越早，弓形虫引起的症状越严重。妊娠早期感染可能导致流产。小头畸形、视网膜脉络膜炎和精神发育迟滞是相对严重病程的典型症状，可能预示着妊娠中期感染。当感染发生在妊娠晚期时，以脑钙化和肝脾肿大为主。目前没有合适的人类先天性弓形体病动物模型。 小鼠和大鼠似乎不太适合，因为它们的妊娠期相对较短，约为 20-22 天。随着反刍动物和猪形成上皮绒毛胎盘，其中单层绒毛膜上皮与完整的子宫内膜壁和潜在的母体毛细血管相邻，它们似乎不太适合作为研究先天性感染的动物模型。豚鼠是一种早熟哺乳动物，其大脑与人类相似，出生时具有相对较高的成熟度。与人类皮层类似，豚鼠新皮层的神经发生主要发生在妊娠中期。此外，它在胎盘形成方面与人类有很大的相似性。与人类相似，豚鼠表现出血单绒毛膜胎盘，其中单层合胞体绒毛膜上皮与母体血液直接接触。此外，在这两个物种中，孕酮是在怀孕期间由胎盘产生的，性周期的特点是周期性反复发情。豚鼠的妊娠期相对较长，约为66天。由于这些特点，豚鼠被认为是研究人类先天性弓形虫病的合适模型动物。成年豚鼠弓形虫病可能无症状，但也可能导致心肌炎、肌炎、脑炎、肺炎和肝炎，具体取决于弓形虫株、感染剂量和感染方式。本研究的目的是通过调查弓形虫感染剂量、感染持续时间和感染时的妊娠期对血清转化率、母鼠存活率、后代命运的影响，建立并验证豚鼠作为人类先天性弓形虫病的模型动物，弓形虫DNA在各种后代组织和器官中的负载量以及后代大脑的完整性。本研究为将豚鼠作为动物模型用于研究具有高度医学重要性的科学方面，特别是人类先天性弓形虫病的发病机制提供了基础。

生育和妊娠检查：共有 83% (25/30) 的豚鼠在第一次交配时怀孕。 经超声及妇科检查，妊娠或非妊娠动物均未发现异常。所有剩余的母鼠在第二次性周期交配后怀孕。第一次交配和第二次交配周期开始之间的间隔至少为两个周期（32天）。

感染剂量和感染持续时间对血清转化率的影响：感染前采集的对照组和感染组的所有血样，以及试验结束时采集的对照组的所有血样，均通过弓形虫p30表面抗原免疫印迹法检测为血清阴性。在感染组的27只母鼠中，17只（65%）在试验结束时获得的血样呈血清阳性。在受感染但血清阴性的母鼠中，与血清阳性的母鼠（37天）相比，感染的平均持续时间明显缩短，即14天。此外，逻辑回归揭示了血清转化的可能性与感染持续时间之间的显著关系。在感染的前10天，血清转化率<25%，在感染的第20天上升到50%，在感染的第29天达到90%。在 9 个（共 10 个）未观察到血清转化的母鼠中，使用 qPCR 在至少一个母体器官中直接检测到弓形虫。由于在所分析的任何母体和后代器官中，qPCR均未检测到血清阴性母鼠中的弓形虫，因此认为该母鼠的感染不成功，该母鼠及其后代被排除。在分析感染剂量对血清转化率的影响时，使用logistic回归分析未观察到显著关系。

妊娠期感染和感染剂量对母鼠存活率的影响: 对照组的三只母鼠均存活至分娩。感染组11只母鼠（42%），3个死亡，2个因严重健康评分而安乐死（> 体重减轻20%，出现严重中枢神经症状（包括共济失调、嗜睡、昏迷和严重疼痛），6例在流产后死亡。对于感染组的其余15（58%）只母鼠，试验在分娩当天结束。当研究感染剂量对所有母鼠存活率的具体影响时，我们注意到剂量水平与存活概率显著相关。与感染10个卵囊相比，感染最高剂量的卵囊，即500个卵囊，导致母鼠的死亡明显提前，存活率降低。此外，与感染10个卵囊相比，感染100个卵囊导致母鼠死亡的时间更早，尽管这种差异在统计学上并不显著。当进一步考虑感染时间时，在妊娠第48天感染500个卵囊比在同一妊娠日感染10个卵囊导致母鼠的死亡明显提前，存活率较低。同样，在妊娠第48天感染100个卵囊比感染10个卵囊导致母鼠的死亡更早，尽管没有统计学意义，但存活率更低。在妊娠第 15 天和第 30 天观察到类似的趋势，与较低感染剂量相比，感染500 个卵囊导致相应母鼠死亡更早或安乐死；在分析感染时间点对所有母鼠存活率的具体影响时，我们发现感染时的妊娠期与存活概率之间存在统计上显著的相关性。与妊娠第15天的感染相比，妊娠晚期（即妊娠第48天）的感染导致的死亡或安乐死明显提前。此外，与妊娠第15天的感染相比，第30天感染导致母鼠的死亡更早，存活率更低，尽管这种差异不显著。考虑到感染剂量，我们发现与妊娠第 15 天或第 30 天的感染相比，在妊娠第 48 天感染 500 个卵囊导致母鼠死亡明显更早，存活率更低。总之，我们的数据表明，感染弓形虫的母鼠的存活概率在很大程度上取决于感染剂量和孕周。

感染时间点和感染剂量对后代命运的影响：对照组三只母鼠均产下无症状后代。从感染组获得的所有 26 胎中，34% 的后代流产，27% 被吸收，23% 死胎，16% 出生时无症状。在分析感染时间点对后代命运的具体影响时，我们发现妊娠第30天感染的母鼠的后代存活率最高。值得注意的是，母鼠在妊娠的前三个月，即妊娠的第15天，母鼠感染后，幼仔100%死亡，大多数后代在妊娠期间被再吸收。此外，在妊娠晚期，即妊娠第48天，母鼠感染导致死胎或流产比例非常高。具体而言，在妊娠48天感染10个卵囊总是导致死胎，而在妊娠48天感染500个卵囊则导致所有后代流产。在分析感染剂量对后代命运的具体影响时，我们发现当母鼠感染10个和100个卵囊时，会出现四种可能的结果，即再吸收、流产、死胎和分娩。当母鼠感染100个卵囊时，后代的存活率最高。值得注意的是，最高剂量（即 500 个卵囊）感染对  的幼仔来说是100%致命的，绝大多数后代在怀孕期间被吸收或流产。同样，与妊娠后期相比，在妊娠第 15 天感染 500 个卵囊导致胎儿吸收比例更高。数据表明，感染弓形虫的母鼠后代的存活率取决于感染的剂量和时间点。

感染持续时间和感染剂量对子代弓形虫DNA载量的影响：为了研究弓形虫感染对子代弓形虫DNA载量的影响，使用弓形虫特异性529 bp重复序列，通过qPCR分析了不同子代组织和器官中弓形虫DNA的存在和数量。在妊娠第30天或第48天感染500个卵囊的两个不同母鼠的四（8%）个后代中，通过qPCR分析，未在任何后代器官即大脑、心脏、肝脏、肺、脾脏或股骨肌肉中检测到弓形虫DNA。因此，这些后代的感染被认为是不成功的，并且这些后代被排除。鉴于在妊娠第15天被感染的母鼠后代（经证实感染了弓形虫）被再吸收或严重自溶，因此无法获得该感染时间点的qPCR数据，在妊娠的前三个月，弓形虫感染对后代弓形虫DNA载量的影响无法分析。在剩下的42个（79%）后代中，在所有脑样本中都检测到弓形虫DNA。而且, 从 ≥ 60%心脏和股骨肌肉获得的后代样本中检测到弓形虫DNA。

弓形虫感染对后代大脑完整性的影响：在下一步中，我们通过病理组织学检查评估了弓形虫感染对后代大脑完整性的影响。为此，所有后代的大脑被冠状切割成五个厚度相似的分区，每个大脑分区的一个切片用苏木精-伊红和小胶质细胞标记物Iba1抗体染色。在对照组的所有后代中，未在脑内检测到包括坏死性病变在内的病理变化。相反，在感染组的后代中，许多大脑中存在局灶性或多灶性小胶质细胞增生和/或坏死性脑炎。在分析的所有后代的脑切片中，共对50个小胶质细胞相关病变进行了量化。当比较不同时间感染母鼠每个子代大脑的病变数量时，我们的数据显示，在感染17-33天的母鼠的子代大脑中观察到的病变数量明显高于感染0-16天和34-51天的母鼠。在相同感染持续时间（即17–33天）内，比较感染不同剂量卵囊的母鼠之间每个后代大脑的损伤数量时，未观察到显著差异。总之，我们的数据表明，弓形虫感染会影响后代大脑的完整性。具体而言，弓形虫感染妊娠17–33天的母鼠会导致后代大脑中大量结节状小胶质细胞增生，而感染剂量似乎对后代大脑中小胶质细胞相关病变影响不大。

结论：本研究表明弓形虫ME49株适合研究先天性弓形虫病。它揭示了弓形虫感染剂量和感染时的妊娠期显著影响母鼠的存活率和后代的命运。此外，感染持续时间显著影响母鼠的血清转化率、子代弓形虫DNA载量和子代大脑的完整性。这项工作有助于确立豚鼠作为人类先天性弓形虫病的合适动物模型，该模型可用于解决具有高度医学意义的科学问题，即关于人类先天性弓形虫感染的发病机制、免疫反应、疫苗和药物的效力以及建立与实践相关的诊断标记。

原文出自：Establishment and validation of a guinea pig model for human congenital toxoplasmosis | SpringerLink