分泌型磷脂酶A2-IIA靶向细菌胞外囊泡调控免疫信号的新机制

《Communications Biology》：Secretory phospholipase A2-IIA targets bacterial extracellular vesicles to modulate immune signaling

本研究针对sPLA2-IIA在肠道中改变脂质组但不影响菌群组成的现象，首次发现该酶能以细菌胞外囊泡(bEVs)为底物，通过水解其膜磷脂释放免疫调节性脂质代谢物，从而影响Toll样受体(TLR)信号通路。该研究揭示了sPLA2-IIA通过调控bEVs介导的宿主-微生物互作新机制，为理解肠道免疫稳态提供了新视角。

　　

在我们身体的肠道中，居住着数以万亿计的细菌，这些微生物伙伴不仅帮助消化，更是免疫系统的重要调节者。然而，当这种微妙的平衡被打破时，就可能引发多种炎症性疾病。在这场宿主与微生物的复杂对话中，一种名为分泌型磷脂酶A₂-IIA（sPLA₂-IIA）的抗菌蛋白引起了科学家的特别关注。

这种14kDa的酶以其强大的杀菌能力著称，尤其擅长攻击革兰氏阳性菌的细胞膜。但令人困惑的是，虽然sPLA₂-IIA在肠道中持续表达，并在炎症状态下显著上调，它能够改变肠道脂质组却不影响微生物组成。这一矛盾现象促使研究人员思考：sPLA₂-IIA是否还有我们未知的"工作对象"？

答案可能隐藏在细菌释放的纳米级"信使"——细菌胞外囊泡(bacterial extracellular vesicles, bEVs)中。就像细胞间传递信息的小包裹，这些囊泡携带各种生物活性分子，在细菌与宿主对话中扮演关键角色。那么，sPLA₂-IIA是否能够识别并"打开"这些微小的膜结构，从而释放出调节免疫信号的脂质分子呢？

为了回答这个问题，由Etienne Dore带领的研究团队在《Communications Biology》上发表了一项突破性研究。他们发现，sPLA₂-IIA确实能够以bEVs为底物，通过水解其膜磷脂产生具有免疫调节活性的脂质代谢物，从而架起了细菌脂质代谢与宿主免疫反应之间的新桥梁。

研究团队采用了一套精密的实验技术体系：通过超速离心结合尺寸排阻色谱从金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性）和大肠杆菌（革兰氏阴性）培养物以及野生型与sPLA₂-IIA转基因小鼠粪便中分离纯化囊泡；利用纳米颗粒跟踪分析技术定量表征囊泡的浓度和尺寸分布；采用冷冻电镜观察囊泡的超微结构；通过质谱脂质组学分析酶处理后的脂质代谢变化；使用TLR报告细胞系评估免疫信号激活效果；并建立细菌保护实验验证bEVs对sPLA₂-IIA杀菌活性的影响。

bEVs的特征分析

研究人员首先从金黄色葡萄球菌和大肠杆菌中分离出bEVs，发现尽管两种bEVs浓度相似（约4-5×10⁹/mL），但金黄色葡萄球菌培养物中含有更多菌落形成单位，表明其自发释放的bEVs数量较少，这可能与其厚厚的肽聚糖壁有关。纳米颗粒跟踪分析显示两种bEVs尺寸相似（平均直径约135nm），但冷冻电镜揭示其结构差异：金黄色葡萄球菌bEVs呈球形且有清晰的双层膜结构，而大肠杆菌bEVs更具异质性，膜更厚，可能与其表面的LPS有关。

从野生型和sPLA₂-IIA转基因小鼠粪便中分离的囊泡(fEVs)在浓度和尺寸上与bEVs相似，但冷冻电镜显示fEVs样品更具异质性，含有大量被annexin V标记的小囊泡（可能来自真核细胞）以及类似大肠杆菌bEVs中的短鞭毛样结构。

bEVs对细菌的保护作用

研究发现bEVs能够保护细菌免受sPLA₂-IIA的杀伤。当金黄色葡萄球菌与高浓度bEVs（5×10¹⁰/mL，相当于细菌表面积的100倍）共孵育时，金黄色葡萄球菌来源的bEVs将细菌死亡率降至23.6%，而大肠杆菌来源的bEVs则完全保护了细菌。这表明即使是来自sPLA₂-IIA耐药菌的bEVs也能通过"诱饵"机制保护敏感菌。

sPLA₂-IIA对bEVs的破坏作用

sPLA₂-IIA对不同类型的bEVs表现出差异性作用。最高浓度sPLA₂-IIA使金黄色葡萄球菌bEVs数量减少67.6%，但对大肠杆菌bEVs无显著影响。对野生型小鼠fEVs的处理也导致约13.7%的数量减少，表明sPLA₂-IIA仅能作用于fEVs中的特定亚群。

脂质代谢物的释放

脂质组学分析揭示了sPLA₂-IIA作用的分子细节。研究人员鉴定了481种脂质物种，发现bEVs与fEVs的脂质组成存在显著差异。sPLA₂-IIA处理导致所有磷脂类减少，相应的溶血磷脂和游离脂肪酸增加。特别值得注意的是，虽然sPLA₂-IIA对完整大肠杆菌的活性有限，但其bEVs却释放出大量脂肪酸（如10-十七碳烯酸增加24.8倍），表明bEVs的膜结构可能更易被酶攻击。

对TLR信号通路的调节

研究人员进一步探讨了sPLA₂-IIA处理如何影响bEVs的免疫调节功能。通过TLR报告基因系统检测发现，sPLA₂-IIA对不同类型的bEVs产生差异化影响：对金黄色葡萄球菌和无乳链球菌bEVs增强TLR2信号，而对单核细胞增生李斯特菌bEVs则抑制TLR2激活。在革兰氏阴性菌中，仅来自瘤胃普雷沃菌的bEVs经sPLA₂-IIA处理后显著增强TLR2和TLR4信号。转基因小鼠来源的fEVs在低浓度sPLA₂-IIA存在下也表现出更强的TLR2激活能力，提示内源性sPLA₂-IIA可能在体内已对fEVs进行了预修饰。

2-IIA对bEVs的影响'>

这项研究揭示了sPLA₂-IIA与微生物组互作的新维度：它不仅直接攻击细菌，还通过调控bEVs这一重要介质来影响宿主免疫。bEVs扮演着"双面角色"——既是sPLA₂-IIA的"诱饵"保护细菌，又是其酶活性的底物，产生免疫调节性脂质代谢物。

研究结果对理解肠道免疫稳态具有重要意义。sPLA₂-IIA通过水解bEVs膜磷脂释放的脂质代谢物可能作为病原体相关分子模式(PAMPs)调节TLR信号，这为解释sPLA₂-IIA在炎症性关节炎、动脉粥样硬化等疾病中的作用提供了新机制。特别是在肠道环境中，sPLA₂-IIA对bEVs的调控可能在不破坏菌群整体组成的情况下，精细调节局部免疫反应。

2-IIA处理与未处理的bEVs及fEVs脂质组成的探索性研究'>

该研究还提示，sPLA₂-IIA对bEVs的作用可能不限于肠道。在口腔（如牙龈卟啉单胞菌感染）、肺部（如囊性纤维化）等部位，病原体诱导的sPLA₂-IIA表达可能通过类似机制影响局部炎症反应。

值得注意的是，sPLA₂-IIA转基因小鼠自发性炎症表型的发现，以及该酶在多种炎症性疾病中的促进作用，可能部分归因于其对bEVs的调控作用。这种微生物-宿主通过脂质代谢物进行的"对话"，为开发针对菌群-免疫轴的新型治疗策略提供了理论依据。

2-IIA从完整细菌、bEVs和fEVs中释放的脂肪酸鉴定'>

研究还发现，虽然血液中细菌DNA含量极低（少于0.5%的EVs携带可检测DNA），但这不能完全排除循环bEVs的存在，因为并非所有bEVs都携带DNA。在肠道屏障功能受损的情况下，bEVs的易位可能更显著，这为理解败血症等病理条件下sPLA₂-IIA的作用提供了新视角。

2-IIA对bEV介导的TLR2和TLR4激活的影响'>

这项研究开创性地揭示了sPLA₂-IIA通过靶向bEVs调控免疫信号的新机制，不仅深化了我们对这一重要抗菌蛋白功能的理解，更为研究微生物-宿主互作提供了新范式。未来针对不同细菌来源bEVs的精确脂质组学分析，以及sPLA₂-IIA产生的特定脂质代谢物的免疫学功能研究，将进一步完善这一新发现的理论框架，为相关炎症性疾病的防治提供新思路。