综述：革兰阴性菌外膜囊泡（OMVs）及其作为抗感染治疗剂的潜力

这篇综述系统阐述了革兰阴性菌外膜囊泡（OMVs）的生物发生机制、功能特性及其在抗感染治疗中的潜力。文章重点探讨了OMVs作为天然纳米载体在疫苗开发（如MenB疫苗）、靶向递送抗菌肽/抗生素（如blaKPC-2基因转移）及免疫调节（TLR4/NF-κB通路激活）中的应用，同时分析了技术挑战与临床转化前景。

　　

摘要

革兰阴性菌释放的外膜囊泡（OMVs）是直径20-250 nm的球形结构，由外膜磷脂双层包裹脂多糖（LPS）、蛋白质和核酸等活性分子。这些天然纳米颗粒在细菌间通讯、毒力传递和宿主免疫调控中发挥核心作用，其独特的生物相容性和载药能力使其成为抗感染治疗的新兴平台。

1. 引言

原核生物通过分泌OMVs实现跨物种交流，其生物发生受环境压力（如温度、抗生素）调控。OMVs携带的病原相关分子模式（PAMPs）可通过Toll样受体（TLR）和NOD样受体激活宿主免疫，同时参与生物膜形成（如P. gingivalis的牙龈蛋白酶）和抗生素耐药性传播（如K. pneumoniae的β-内酰胺酶）。

2. 外膜囊泡（OMVs）

a. 组成

OMVs膜结构富含鞘磷脂（占脂质总量50%以上）和甘油磷脂，外叶为LPS（含脂质A和O抗原），内叶为磷脂。蛋白质组分析显示，H. pylori的OMVs特异性富集过氧化氢酶KatA，可增强细菌抗氧化应激能力。异质性研究发现，不同粒径OMVs（如P. aeruginosa的20 nm与250 nm亚群）携带差异化的毒力因子。

b. 生物发生

存在裂解（如基因毒性应激触发内溶素释放）和非裂解（如P. aeruginosa的PQS信号诱导膜不对称扩张）两种途径。后者通过螯合Mg²⁺/Ca²⁺破坏LPS稳定性，导致膜出芽。

c. 功能

• 耐药性：A. baumannii OMVs作为碳青霉烯酶载体，可将imipenem最低抑菌浓度（MIC）提升8倍
• 营养获取：C. necator通过T6SS分泌TeoL蛋白捕获含铁OMVs
• 种间竞争：Lysobacter的OMVs递送内肽酶L5裂解竞争者细胞壁

3. 与免疫系统的互作

OMVs通过TLR4/MyD88通路激活巨噬细胞释放TNF-α/IL-6，而B. vulgatus OMVs则诱导树突状细胞（DC）半成熟状态，促进免疫耐受。在疫苗设计中，N. meningitidis OMVs搭载SARS-CoV-2 Spike蛋白RBD域，经鼻免疫可激发黏膜IgA和全身IgG应答。

4. 抗感染应用

a. 细菌靶点

4CMenB疫苗（含OMVs）对脑膜炎球菌B型的保护率达95%。B. thailandensis OMVs与庆大霉素联用可清除S. mutans生物膜生物量达70%。

b. 病毒靶点

表达H1N1血凝素（HA）的E. coli OMVs疫苗在小鼠中诱导中和抗体效价>1:640。

c. 真菌靶点

L. enzymogenes OMVs的热稳定抗真菌因子（HSAF）对C. albicans的抑制率比游离药物高3倍。

5. 应用策略：分离与表征

根据MISEV2023指南，推荐差速超速离心（150,000×g）结合密度梯度纯化。表征需联合纳米颗粒追踪分析（NTA）、透射电镜（TEM）和质谱（如检测S. enterica OMVs的PagC蛋白）。

6. 结论

OMVs的多功能特性为抗感染治疗提供了精准递送和免疫激活的双重优势，未来需优化规模化生产（如E. coli工程菌株）和降低内毒素毒性（如脂质A去磷酸化修饰）。