弓形虫是一种严格的胞内寄生虫,它能够感染所有的有核细胞和所有的温血动物。人类能够通过食用含有包囊或卵囊的食物或水发生感染。然而目前对弓形虫与宿主互作过程中致病机制和代谢调控的研究还很少。本课题利用高效液质联用技术对宿主感染Ⅱ型弓形虫后血清及脑组织的代谢变化进行了研究。本文首先利用iTRAQ技术对Ⅱ型弓形虫卵囊孢子化过程中蛋白表达情况进行了分析。本研究鉴定出了 2095种蛋白,其中587种是差异表达蛋白。通过GO分析和KEGG分析,这些差异蛋白主要参与了氨基酸代谢、碳代谢和能量代谢。利用STRING软件对这些差异蛋白进行了互作分析,发现ATP-柠檬酸裂解酶(ACL)、GMP合成酶、IMP脱氢酶(IMPDH)、聚(腺苷二磷酸核糖)水解酶(PARG)和二氢叶酸还原酶-胸苷酸合成酶(DHFR-TS)在互作网络中位于中心的位置。另外,25种毒力因子在卵囊发育过程中发生了上调表达,这很可能是孢子化卵囊具有高感染性的原因。接下来我们运用LC-MS/MS技术对Ⅱ型弓形虫孢子化卵囊感染小鼠后的血清进行了代谢组学分析。在正负离子模式下本文分别检测出了 3871和2825个离子峰。通过多变量分析(PCA分析和PLS-DA分析),本文发现急性感染期宿主的血清代谢组受到了严重的影响。本文对弓形虫感染过程中宿主血清中代谢物及其参与的代谢通路进行了分析,不但鉴定了感染过程中都受到影响的通路以及阶段特异性通路,而且本文还首次发现了存在于植物中的α-亚麻酸(ALA)通路在弓形虫感染的宿主中也出现了。急性感染期的宿主代谢图谱变化最为明显,特别是脂代谢和氨基酸代谢。这些数据说明急性期的宿主呈现的是系统性的代谢紊乱。除了卵囊,感染弓形虫最常见的途径就是食用未煮熟的含有包囊的食物。接下来本文对感染弓形虫Ⅱ型虫株包囊的BALB/c小鼠的脑及血清进行了非靶向代谢学组学分析。在感染后的7天、14天和21天收集感染组和对照组的血清和脑组织样品。然后利用液质联用技术(LC-Q-TOF-MS)进行分析。通过多变量分析,在正离子模式下血清中被检测出79个差异代谢物,负离子模式下检测出74个差异代谢物。与此同时,脑组织经非靶向代谢组学分析共鉴定出2755个离子峰,其中60多个离子峰具有显著性差异。通过ROC分析,我们鉴定出了 19种血清诊断标记物,并且这些代谢物主要参与了氨基酸代谢和能量代谢。另外我们通过统计学分析,发现多种神经递质的丰度发生了显著的变化,比如多巴胺、血清素、谷氨酸和γ-氨基丁酸,很可能这些代谢物的变化导致了动物行为出现了异常。综上所述,本课题首次研究了弓形虫卵囊发育过程中的蛋白表达变化,解释了孢子化卵囊具有极强感染性的原因。首次对Ⅱ弓形虫卵囊和包囊感染后小鼠血清及脑组织进行了代谢组学研究,绘制了组织感染后的代谢图谱。鉴定了小鼠感染包囊后血清中多种潜在的生物标记物,这对弓形虫病的诊疗极具应用价值。另外血清及脑组织中多种神经递质的变化阐释了宿主行为出现异常的分子机制。本论文研究结果不仅为深入阐明弓形虫病的致病机制奠定了基础,也为有效诊断、检测弓形虫病提供了新的分子标记。