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综述:生物膜相关分子模式:BAMPs
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月23日 来源:Infection and Immunity 2.8
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这篇综述系统阐述了细菌生物膜(biofilm)中特有的免疫刺激分子——生物膜相关分子模式(BAMPs),揭示了其通过模式识别受体(PRRs)激活先天免疫系统的机制,为慢性感染(如囊性纤维化、植入物感染)的免疫病理损伤提供了新见解。
慢性细菌生物膜感染是临床重大挑战,其对抗菌治疗和宿主免疫的抵抗性常导致持续感染及免疫系统过度激活引发的组织损伤。传统认知中,先天免疫系统通过识别病原体相关分子模式(PAMPs)响应感染,但生物膜特异性表达的免疫刺激分子——即生物膜相关分子模式(BAMPs)——的独特作用长期未被明确。本文提出BAMPs是PAMPs的子集,仅在生物膜中高表达并激活免疫反应,为理解生物膜-宿主互作提供了新视角。
生物膜在植入物感染、伤口、泌尿系统及呼吸道疾病(如囊性纤维化)中广泛存在。其核心特征是由多糖、蛋白质、脂质和细胞外DNA(eDNA)构成的胞外聚合物基质(EPS),而浮游细菌几乎不产生此类结构。先天免疫系统通过模式识别受体(PRRs)识别BAMPs,但持续激活会导致组织损伤和抗生素耐受。本文首次系统定义BAMPs,并探讨其在区分生物膜与浮游菌免疫应答中的关键作用。
铜绿假单胞菌生物膜在囊性纤维化患者肺部形成黏液型生物膜,其基质中藻酸盐(alginate)和Psl多糖的共过表达可显著激活中性粒细胞(PMNs)的氧化爆发,而纯化组分无此效应,表明二者协同构成BAMPs。此外,生物膜相关eDNA通过非TLR9途径刺激PMNs释放IL-8和IL-1β。群体感应分子(如C12 AHL)和环二鸟苷酸(cyclic-di-GMP)也被鉴定为具有免疫调节功能的BAMPs。
鼠伤寒沙门氏菌生物膜的淀粉样纤维(curli)与eDNA形成复合物,通过TLR2/TLR9双通路激活巨噬细胞,促发IL-1β和I型干扰素反应。此类复合物可能诱发自身免疫疾病(如系统性红斑狼疮),揭示了BAMPs在感染与自身免疫交叉中的潜在作用。
表皮葡萄球菌生物膜基质中的伴侣蛋白GroEL(一种"兼职蛋白")通过TLR4激活PMNs并诱导中性粒细胞胞外诱捕网(NETosis)。其多糖PIA(PNAG)则通过凝集素途径强烈激活补体系统,同时 paradoxically 保护生物膜免受免疫清除。
金黄色葡萄球菌生物膜分泌的白细胞毒素PVL和HlgAB特异性诱导NETosis,而淀粉样蛋白PSM与eDNA的复合物通过TLR2/9通路触发自身抗体产生。生物膜还通过核酸酶Nuc降解NETs的DNA以逃逸免疫攻击。
BAMPs的鉴定填补了生物膜免疫识别机制的空白,其独特的表达模式为开发靶向疗法(如抑制过度炎症或增强免疫清除)提供了新思路。未来研究需明确更多BAMPs的分子特征及下游信号通路,以攻克慢性感染这一医学难题。
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