综述：细菌膜囊泡：从生物发生到抗生素耐药性

《Biomaterials Science》：Bacterial membrane vesicles: from biogenesis to antibiotic resistance

本综述系统阐述了细菌膜囊泡（MVs）的生物发生及其在抗生素耐药性中的关键作用。文章聚焦于革兰氏阴性（Gram-negative）与阳性（Gram-positive）菌的MV形成差异，深入分析了抗生素胁迫（如细菌包膜应激、SOS应答）对MV分泌的促进作用，并详细论证了MVs通过中和抗生素、促进生物膜（biofilm）形成及水平基因转移（HGT）等机制介导耐药性，为相关研究提供了重要视角。

　　

细菌膜囊泡（MVs）是一类由细菌产生的异质性脂质边界结构。它们在细菌的生理病理过程中扮演着重要角色，尤其是在抗生素耐药性这一全球健康挑战中，其作用日益受到关注。

MV的生物发生

细菌膜囊泡的生物发生机制因细菌细胞壁结构的不同而存在显著差异。对于革兰氏阴性菌（Gram-negative bacteria）而言，其MV主要源于外膜（outer membrane）的出芽。这一过程涉及外膜脂质和蛋白质的重新排布，最终包裹部分周质内容物（如肽聚糖水解酶、毒力因子等）形成囊泡并释放到胞外环境。相比之下，革兰氏阳性菌（Gram-positive bacteria）由于缺乏外膜，其MV的形成机制更为复杂，通常与细胞壁的局部降解和细胞膜突出有关。

抗生素胁迫下的MV分泌

多种环境压力，尤其是抗生素胁迫（antibiotic stress），能够显著加剧细菌MV的分泌。当细菌遭遇抗生素攻击时，会激活一系列应激反应通路。例如，抗生素对细胞壁合成的抑制会直接导致细胞壁完整性受损，从而触发MV的释放。此外，细菌的包膜应激（envelope stress）响应系统和SOS应答（SOS response）通路也被激活，这些信号通路的上调进一步促进了MV的生物合成和分泌，成为细菌在不利环境中生存的重要策略。

MVs在抗生素耐药性中的核心作用

细菌膜囊泡在介导抗生素耐药性方面发挥着多重关键作用。首先，MVs本身可以作为一种物理屏障，通过其表面的电荷或特定分子直接结合并中和（neutralizing）抗生素分子，降低抗生素的有效浓度。其次，MVs能够促进细菌生物膜（biofilm）的形成，而生物膜结构能有效阻碍抗生素的渗透，为内部的细菌群体提供保护性微环境。再者，MVs是水平基因转移（horizontal gene transfer, HGT）的有效载体，它们可以包裹并传递耐药基因（如质粒DNA片段），从而在细菌种群中快速扩散耐药性。此外，MVs还参与调控细菌的药物外排泵（drug efflux pumps）系统，甚至能够吸附并灭活某些噬菌体，为细菌提供多重防御。

当前挑战与未来展望

尽管对MV介导的抗生素耐药性机制的理解已取得显著进展，但仍面临诸多挑战。例如，不同细菌物种间MV的组成和功能存在高度异质性，其精确的分子调控网络尚不完全清楚。未来研究需要借助更先进的技术手段，深入解析MV生物发生的详细机制及其在复杂感染环境中的具体作用，这将为开发针对MV相关耐药通路的新型抗菌策略提供新的思路和靶点。