基于声学捕获技术的小鼠脓毒症血浆外泌体蛋白质组特征解析及其病理机制研究

本研究针对脓毒症(Sepsis)异质性高、临床标志物不足的难题，采用声学捕获技术(Acoustic trapping)快速富集革兰阳性菌(Streptococcus pyogenes)和阴性菌(Escherichia coli)感染小鼠血浆中的细胞外囊泡(EVs)，通过定量质谱蛋白质组学分析发现：EVs可显著扩展血浆可观测蛋白质组范围，其中细菌感染差异调控EVs中白细胞迁移相关蛋白与血浆代谢相关蛋白。该研究为脓毒症分子机制研究提供了新视角，发表于《Journal of Proteome Research》。

　　

脓毒症作为全球致死率高达19%的危重症，其诊疗面临两大瓶颈：一是宿主对感染的应答存在高度异质性，二是缺乏精准的临床标志物。尽管过去40年开展了120余项治疗试验，均因未能破解这种复杂性而失败。更棘手的是，不同病原体（如革兰阳性链球菌和阴性大肠杆菌）引发的脓毒症存在显著差异的分子特征。在这个背景下，细胞外囊泡(EVs)——这些直径30-1000纳米的"细胞信使"，因其携带母细胞特异的蛋白质、RNA等生物分子，成为解码脓毒症机制的新突破口。然而传统EVs分离技术如超速离心(UC)耗时且易损伤囊泡，尺寸排阻色谱(SEC)又存在孔径偏倚，这促使研究人员寻求更高效的解决方案。

为突破技术限制，研究人员创新性地采用声学捕获平台处理80μL小鼠血浆样本。该技术通过超声波驻波在12分钟内即可完成EVs富集，较传统方法提速6倍。结合高分辨率数据非依赖采集质谱(DIA-MS)，团队系统比较了健康组、链球菌感染组和大肠杆菌感染组的EVs与血浆蛋白质组差异。关键技术包括：1）优化声学捕获参数（12 V_pp，500 μL/min流速）；2）纳米粒子追踪分析(NTA)验证EVs粒径分布（峰值72nm）；3）透射电镜(TEM)确认囊泡完整性；4）基于DIA-NN 1.8.1软件分析28807个小鼠/细菌参考蛋白质组。

研究结果揭示三大核心发现：

声学捕获样本与血浆样本的蛋白质组比较
PCA分析显示两组样本显著分离，EVs富集组额外检出91种独特蛋白。功能富集表明EVs主要携带细胞应激响应、膜修复相关蛋白，而血浆组以补体 cascade和胰岛素样生长因子调控蛋白为主。例如仅EVs组检测到CXCL13等趋化因子，这解释了为何传统血浆检测会遗漏重要免疫信号。

感染与健康样本的差异分析
在链球菌感染模型中，EVs组显著上调白细胞迁移相关蛋白（如CD14、LRC15），血浆组则呈现中性粒细胞脱颗粒特征；而大肠杆菌感染主要扰动代谢通路，EVs中视黄酸代谢蛋白RET4显著下调。这与病理指标高度吻合：链球菌组出现15%体重下降及IL-6飙升，而大肠杆菌组表现为轻度代谢异常。

革兰阳性与阴性感染的病原特异性
链球菌EVs富含损伤相关分子模式(DAMP)识别蛋白，其CXCL10浓度是血浆组的5倍；相反，大肠杆菌EVs中补体级联蛋白占主导。这种差异反映了两类病原体的致病特点：革兰阳性菌更易触发炎症风暴，而阴性菌侧重代谢干扰。

这项研究开创性地证明：声学捕获技术可高效解锁血浆EVs隐藏的分子信息，其揭示的病原特异性蛋白网络为脓毒症分型诊疗提供了新依据。特别是发现EVs与血浆蛋白组分别响应不同生物学过程——前者聚焦细胞迁移调控，后者关注代谢重编程，这种"双通道"检测策略有望解决脓毒症异质性难题。未来通过优化DIA-MS检测限，该技术可应用于临床样本库的EVs蛋白质组挖掘，为开发精准诊疗标志物铺平道路。论文中披露的声学捕获参数（12 V_pp，5 mL洗涤体积）为技术标准化提供了重要参考，而建立的小鼠感染模型（1×10⁷ CFU链球菌/1×10⁴ CFU大肠杆菌）则为后续机制研究奠定了实验基础。