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这篇综述聚焦细菌源细胞外囊泡（EVs），详细阐述其分类、特性、形成机制，以及在致病、免疫调节、抗菌耐药性传播等方面的作用，还探讨了其在治疗、诊断、疫苗开发等领域的应用前景与面临的挑战，为相关研究提供全面参考。
1. 细胞外囊泡：分类、分离、组成及功能
细胞向胞外分泌成分是生命基本过程，其中细胞外囊泡（EVs）是重要媒介。EVs 是纳米级、膜包裹的结构，由原核生物和真核生物分泌。
在真核生物中，EVs 可分为微泡（200nm - 1μm，由质膜向外出芽形成）、外泌体（30 - 150nm，源于多泡体与质膜融合）和凋亡小体（1000nm - 5000nm，产生于程序性细胞死亡）。不过，文献中细胞衍生微粒和微泡常混用，二者在大小、形成过程、内容物和功能上存在细微差异 。
细菌分泌的 EVs 同样备受关注。革兰氏阴性菌能分泌外膜囊泡（OMVs）、外 - 内膜囊泡（O - IMVs）和爆炸外膜囊泡（E - OMVs）；曾认为革兰氏阳性菌因细胞壁结构无法产生 EVs，但如今已成功分离出 20 - 400nm 的膜囊泡。此外，细菌还能产生类外泌体囊泡、凋亡小体和原生质体衍生囊泡等 。
革兰氏阳性菌和阴性菌产生 EVs 的途径不同。阴性菌中，内膜溶素引发的细胞裂解、周质中错误折叠蛋白积累、外膜 - 肽聚糖交联丧失、ABC 转运系统表达降低以及膜成分改变等都可促使 OMVs 形成 。阳性菌的 EVs 主要通过细胞质膜特定富含脂质区域扩张，在胞壁溶解酶作用下释放 。而且，多种基因参与细菌 EVs 的生物发生过程。
EVs 携带蛋白质、脂质、核酸（DNA 和 RNA）等多种成分，其组成受来源、菌株、生物发生过程和环境条件影响。例如，革兰氏阳性菌的 EVs 不含脂多糖和周质成分，致病细菌的 EVs 可能携带毒力因子 。这些成分通过尚未明确的选择性机制进行分选，可能涉及一般分泌系统、双精氨酸转运（Tat）途径等 。
研究 EVs 及其组成依赖先进的生化和技术手段。目前的分离方法包括超速离心、超滤和尺寸排阻色谱等，各有优缺点 。在功能上，EVs 在细菌生命周期中至关重要，参与细菌间通讯、生存和适应，例如促进生物膜形成、群体感应、水平基因转移，协助细菌递送毒性物质、调节宿主免疫反应、获取营养等 。
2. 影响 EVs 特性的因素
EVs 的产生、组成和功能受多种因素影响，其中环境压力作用显著。
温度对 EVs 影响较大，它能改变膜流动性、蛋白质表达和毒力因子包装。高温可能通过增加膜流动性促进 EVs 产生，低温则抑制其生成。例如，金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）在不同温度下，EVs 的蛋白质含量和毒力因子包装存在差异，40°C 时毒力因子较多，可能增强对免疫反应的抵抗；34°C 时货物成分更丰富，或许与定植阶段相关 。
渗透压同样影响 EVs，它可改变膜张力，进而促进或抑制囊泡形成。高渗透压下，金黄色葡萄球菌的细胞壁增厚，阻碍 EVs 分泌，导致蛋白质产量降低；而恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）在高渗透压时，OMVs 脱落增加 。在渗透压应激下，EVs 可作为排出有毒化合物或积累维持渗透压平衡分子的机制，起到保护细胞的作用 。
氧化应激也不容忽视。当细菌产生的活性氧物种未完全消耗时，会引发氧化应激，促使富含应激诱导分子的 EVs 产生，这些 EVs 可向其他细胞发出信号，诱导防御反应或调节宿主免疫反应。如在亚抑制浓度环丙沙星作用下，金黄色葡萄球菌的 EVs 产量增加 。
研究这些因素对囊泡动态的调节作用，有助于深入理解细菌的生存策略、致病机制，为生物技术和医学应用（如疫苗和药物递送）提供思路 。
3. EVs 在各领域的新兴作用
3.1 EVs 的致病性与免疫反应调节作用
EVs 在细菌感染致病过程中扮演关键角色。它能帮助细菌进入细胞、逃避免疫系统攻击，进而引发疾病和组织损伤。比如单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）的 EVs 可协助细菌入侵宿主细胞；霍乱弧菌（Vibrio cholerae）通过 EVs 释放霍乱毒素，促进其向肠道上皮细胞的递送，引发腹泻 。
EVs 还可与 Toll 样受体（TLRs）相互作用，TLRs 是免疫细胞表面的模式识别受体（PRRs） 。EVs 携带的病原体相关分子模式（PAMPs），如脂多糖（LPS）、病毒 RNA 和细菌 DNA 等，能被 TLRs 识别，触发免疫反应，保护机体免受感染；同时，EVs 中的损伤相关分子模式（DAMPs）也可激活 TLRs 。不过，在疾病状态下，EVs 对免疫反应的调节作用复杂，可能促进或抑制 TLR 信号传导，如肿瘤来源的 EVs 可逃避免疫检测或激活抗肿瘤免疫反应 。此外，EVs 有望作为递送 TLR 激动剂或拮抗剂的载体，用于增强疫苗疗效或调节自身免疫疾病中的过度炎症 。
一些病原体的 EVs 还能作为诱饵，吸收抗体和抗菌肽，帮助细菌逃避直接免疫攻击。例如幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）和脑膜炎奈瑟菌（Neisseria meningitidis）的 EVs 含有免疫调节因子，可抑制免疫细胞激活、下调炎症反应或诱导免疫细胞凋亡 。在泌尿系统感染（UTIs）中，由革兰氏阴性菌、阳性菌和真菌引起的感染里，EVs 都参与调节免疫过程，成为潜在的治疗靶点和诊断标志物 。
3.2 EVs 在诱导抗菌耐药性中的作用及抗生素对 EVs 的影响
EVs 在细菌群体间传播抗菌耐药性（AMR）方面作用重大，它能携带并运输包括质粒和抗生素耐药基因在内的遗传物质，通过水平基因转移（即 vesiduction）促进耐药性在不同细菌间扩散 。例如鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）释放的 OMVs 携带 blaOXA - 58、blaOXA - 23和 blaNDM - 1等 β - 内酰胺酶基因，使细菌对碳青霉烯类抗生素产生耐药性；嗜麦芽窄食单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）、卡他莫拉菌（Moraxella catarrhalis）和脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）等耐药菌株的 OMVs 也运输 β - 内酰胺酶 。流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae）合成 β - 内酰胺酶并封装在囊泡中，保护自身及其他细菌免受抗生素影响 。在产超广谱 β - 内酰胺酶（ESBL）的大肠杆菌（E. coli）菌株中，EVs 也促进了抗生素耐药基因的水平转移 。
此外，EVs 可保护携带的遗传物质不被降解，提高受体细菌成功整合遗传元件的概率 。同时，抗生素对细菌的作用也会影响 EVs 的产生。例如，地杆菌（Geobacter sulfurreducens）暴露于亚最小抑制浓度的抗生素时，OMVs 的产生和氧化还原活性改变；β - 内酰胺类抗生素可增加大肠杆菌 K1 RS218 菌株的 BEV 产生，而氨基糖苷类则无此作用 。有趣的是，气道上皮细胞来源的 EVs 可将小 RNA 片段转移到铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）中，增强其对氟喹诺酮类药物的敏感性 。深入了解 EVs 在 AMR 传播中的机制，对制定有效对抗抗生素耐药性的策略至关重要 。
3.3 OMVs 的抗菌和抗生物膜特性
抗菌耐药性给抗菌治疗带来巨大挑战，尤其是在生物膜存在的情况下。生物膜是由微生物（如细菌）组成的复杂群落，被自身产生的细胞外基质包裹，可抵御抗生素和宿主免疫系统 。EVs 在生物膜形成、结构维持和功能发挥中起重要作用，它作为信号分子、遗传物质和生物活性化合物的载体，促进细菌间通讯，增强生物膜结构，帮助细菌适应环境变化 。例如，EVs 可通过交联生物膜中的蛋白质、多糖和 DNA 等成分，增强生物膜的稳定性和凝聚力，使其更能抵抗物理干扰和抗菌治疗 。
不过，EVs 在生物膜形成中的作用具有两面性。一方面，一些 EVs 可促进生物膜形成，如气单胞菌（Aeromonas）菌株的 OMVs、金黄色葡萄球菌和变形链球菌（Streptococcus mutans）的 EVs；另一方面，某些 EVs 能抑制早期生物膜形成，甚至降低细菌毒力，如干酪乳杆菌（Lacticaseibacillus casei）的囊泡、铜绿假单胞菌产生的具有抗生物膜活性的 OMVs 。此外，研究发现铜绿假单胞菌生物膜在不同生长阶段分泌的 EVs 功能不同，指数生长期的 EVs 促进生物膜生长，而死亡 / 存活期的 EVs 则可能抑制生物膜生长，这为治疗铜绿假单胞菌生物膜感染提供了新思路 。而且，非细菌来源的 EVs 也可能抑制细菌生物膜形成，如白色念珠菌（Candida albicans）产生的 EVs 可抑制肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）的粘附和生物膜形成 。
3.4 EVs 的治疗应用
EVs，包括革兰氏阴性菌的 OMVs 和革兰氏阳性菌的 MVs，在治疗研究领域发展迅速 。它们具有良好的生物相容性和安全性，可被工程化用于特定医疗目的，在癌症治疗、感染控制等方面展现出巨大潜力 。
在应对抗生素耐药问题上，EVs 表现出强大的杀菌能力，可作为抗生素递送平台，提高治疗效果和特异性 。例如，将环丙沙星装载到囊泡中治疗志贺菌感染模型，取得了良好效果 。与游离抗生素相比，装载抗生素的 EVs 能更精准地靶向感染部位，增强药代动力学特性，减少副作用 。
在癌症治疗方面，EVs 也发挥着重要作用。以幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）感染相关的胃癌为例，乳酸杆菌（Lactobacillus crispatus）来源的 EVs 可下调促炎细胞因子（如 IL - 1β、IL - 6、IL - 8 和 TNF - α）的 mRNA 表达，上调抗炎细胞因子（如 IL - 10 和 TGF - β）的表达，有望用于预防此类癌症 。此外，EVs 还可用于癌症的药物递送。如肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）来源的装载阿霉素（DOX）的 OMVs，能有效将 DOX 递送至肺癌细胞，抑制小鼠模型中的肿瘤生长，并招募肿瘤微环境（TME）中的巨噬细胞，增强药物的体内细胞毒性 。还有经工程化修饰的大肠杆菌来源的 OMVs，可用于靶向治疗黑色素瘤，通过光热效应和释放肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL），抑制肿瘤细胞增殖和侵袭 。大肠杆菌 W3110 来源的 OMVs 可在肿瘤部位聚集，诱导长期抗肿瘤免疫反应，促进抗癌细胞因子（如 CXCL10 和干扰素 - γ）的产生，有望作为多种癌症的免疫治疗剂 。
3.5 EVs 在细菌种间协同作用中的角色
EVs 在介导细菌种间相互作用方面发挥重要作用。例如金黄色葡萄球菌（S. aureus）来源的 EVs（SaEVs）可与铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）的膜融合，增强铜绿假单胞菌的脂多糖（LPS）合成，促进生物膜形成，增加其对宿主上皮细胞的侵袭能力，降低被免疫细胞（如巨噬细胞）摄取的概率，从而增强铜绿假单胞菌的致病性，使感染更加严重 。
在人类肠道微生物群中，多形拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）和普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）通过 EVs 形成协同关系。多形拟杆菌释放的 EVs 含有分解复杂多糖的酶，为普拉梭菌提供生长所需的简单糖类；普拉梭菌产生丁酸，而 EVs 中的信号分子可增强丁酸产生，这种互利共生关系有助于维持肠道健康和稳定 。这种种间协同作用促进了微生物群落的形成，增强了细菌群体的毒力和生存能力，也为开发破坏有害细菌协作的策略提供了方向 。
3.6 EVs 在诱导植物感染中的作用
EVs 是植物 - 病原体相互作用和植物适应环境的重要介质 。它可触发植物免疫反应，同时含有毒力蛋白，可能抑制植物免疫反应，帮助细菌在植物环境中生存 。例如，细菌鞭毛蛋白是植物免疫系统识别的成分，EVs 可携带鞭毛蛋白启动植物免疫反应 。此外，EVs 中的 β - 内酰胺酶可增强细菌在植物抗菌化合物存在下的生存能力，表明其在抗生素耐药方面的作用 。在铁限制条件下，EVs 富含的铁载体转运蛋白有助于细菌获取铁，参与植物环境适应 。通过递送毒力因子和调节宿主免疫反应，EVs 在植物感染过程中发挥关键作用，为开发新型植物保护策略提供了潜在靶点 。
3.7 疫苗与预防医学
EVs 携带可激活先天免疫受体的病原体相关分子模式和引发 B、T 细胞反应的抗原，能有效刺激先天和适应性免疫反应，因此成为疫苗开发的有前景候选者 。它可封装和递送多种抗原，以天然构象呈递，增强免疫原性 。
EVs 不仅可用于传染病疫苗，还可用于癌症疫苗。通过在其结构中呈现癌症抗原，EVs 可刺激免疫系统识别和攻击癌细胞 。例如，肠球菌（Enterococci）来源的 EVs 可作为潜在疫苗候选物，其中粪肠球菌（Enterococcus faecium）的六种与细胞外膜囊泡相关的蛋白质具有潜在疫苗价值 。此外，EVs 的纳米尺寸和生物相容性使其可作为疫苗的靶向递送系统，促进疫苗成分向特定免疫细胞的运输，增强摄取和疗效，同时稳定敏感疫苗成分，保护其在储存和运输过程中不被降解，尤其适用于需要严格冷链物流的疫苗 。
3.8 EVs 作为诊断工具的作用
近年来，EVs 因其独特性质和功能，在研究和诊断领域成为有力工具 。它可作为疾病生物标志物，通过对血液、尿液或唾液等体液进行非侵入性采样，实现靶向快速诊断 。例如，测量外泌体上的表皮生长因子（EGFR）受体可用于肺癌的体外诊断；血清外泌体 miR - 378 有望作为非小细胞肺癌的非侵入性筛查和监测生物标志物 。血清外泌体中的蛋白质 SIRT2 与急性缺血性中风（AIS）高度相关，可用于预测 AIS 诊断；尿液外泌体微小 RNA 可作为肾移植患者急性排斥反应的生物标志物 。EVs 为改善诊断方法，尤其是即时护理诊断提供了新机遇 。
3.9 EVs 对健康的促进作用
原核生物和真核生物来源的 EVs 在再生和治疗方面具有巨大潜力，尤其是在皮肤再生和伤口愈合领域 。间充质干细胞来源的 EVs（MSC - EVs）可通过向损伤部位递送血管内皮生长因子等生长因子，促进血管生成，加速组织修复和伤口愈合，还能刺激上皮细胞和成纤维细胞增殖，重塑细胞外基质，恢复正常皮肤结构，对治疗脱发等疾病也有一定效果 。细菌来源的 EVs 同样具有类似益处，如人头皮上的发酵乳杆菌（Leuconostoc holzapfelii）来源的 EVs 可促进人毛囊真皮乳头细胞分裂、迁移和增殖，刺激毛发生长；植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）来源的 EVs（LpEVs）具有抗老化和抗色素沉着作用，可调节细胞外基质相关基因表达，抑制弹性蛋白酶活性，减少皱纹形成，维持皮肤弹性 。这些发现为开发创新的护肤产品和治疗方法提供了可能 。
4. EV 介导疗法面临的挑战
尽管 EVs 作为潜在治疗载体备受关注，但 EV 介导的疗法仍面临诸多挑战 。
生产和扩大 EVs 规模是首要难题。生产过程往往产量低、劳动强度大，如生产链霉菌来源的 EVs 存在困难，从肿瘤细胞中分离外泌体也较为繁琐 。
药物装载效率和 EVs 的稳定性对治疗效果至关重要 。虽然有研究尝试通过创建混合外泌体等方法解决，但实现一致且高效的药物装载仍面临挑战 。此外，药物装载的 EVs 在储存和生理条件下的稳定性也有待提高 。同时，增强 EVs 的靶向特异性和效率也是一大障碍，需要优化靶向机制，减少脱靶效应 。
EVs 虽具有生物相容性，但免疫原性和安全性不容忽视 。尤其是细菌来源的 EVs 或重复给药时，可能引发免疫反应，因此需要对其免疫原性和长期安全性进行全面评估 。解决这些挑战对将 EV 介导的疗法成功转化为临床实践至关重要 。
5. 结论
EVs 参与多种生理和病理过程，在细菌生存和适应中发挥重要作用 。它通过传递信号<
