2023, Vol. 50文章信息
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基金项目
- 国家自然科学基金面上项目(31772776)；广东省现代农业产业技术体系创新团队项目(2019KJ119)；广东省自然科学基金(2023A1515012206)
作者简介
- 李春玲(1965—)，博士，三级研究员，博士生导师。现任广东省农业科学院动物卫生研究所猪病学科高级指导专家(猪病研究室主任)，兼任中国畜牧兽医学会家畜传染病学分会理事、广东省免疫学会常务理事、广东省微生物学分会理事，是广州市政府第三届突发事件应急管理专家，广东省农业农村厅非洲猪瘟防控专家组成员，广东省动物防疫协会专家，广东省妇女创业专家指导团专家，广东省猪伪狂犬病、布氏杆菌病净化验收专家，广东省动物重大疫病监测及综合防控共性关键技术创新团队岗位专家。长期从事畜禽重大疫病和人兽共患病研究，近年来重点开展生猪重要疫病新型分子诊断、致病机制、疫苗创制、猪病净化、远程诊断技术及综合防控关键技术研究和技术推广服务工作，主持构建猪病远程诊断技术平台(https://www.dwybzd.com)，为生猪重要细菌病绿色精准防控、病毒病综合防控和净化、动物疫病远程智能化诊疗及推动生猪养殖数字化作出贡献。主持国家自然科学基金面上项目、“十三五”国家重点研发计划课题、广东省重点研发计划项目等16项，参与国家基金重点项目、“十二五”国家科技支撑计划、国家农业行业专项、广东省重大专项等10余项；相关成果获省部级科技进步一等奖1项(第一完成人)，省部级科技奖二等奖、三等奖4项，省农业技术推广奖一等奖1项(第一完成人)、二等奖5项；获新兽药证书2个，授权发明专利16件，计算机软件著作权证书14件，发表学术论文130余篇；荣获“广东省畜牧兽医杰出科技工作者”称号。李春玲(1965—)，女，博士，研究员，研究方向为预防兽医学，E-mail：lclclare@163.com.
通讯作者
- 翟少伦(1983—)，男，博士，研究员，研究方向为预防兽医学，E-mail：zhaishaolun@163.com.
文章历史
- 收稿日期：2023-05-31
2. 广东省高州农业学校，广东 茂名 525000
2. Guangdong Gaozhou Agricultural School, Maoming 525000, China
外膜囊泡(Outer membrane vesicles，OMV)是从革兰氏阴性菌外细胞膜上以程序化方式自发性分泌而形成的球状双层膜纳米结构，于1967年由Chatterjee等在体外研究霍乱弧菌(Vibrio cholera)细胞壁结构时首次发现报道[1-2]，随后在脑膜炎球菌感染的患者中观察到OMV的存在，表明OMV在细菌发病机制中发挥作用。几乎所有革兰氏阴性菌均可在自然生长过程中分泌OMV[3-4]。OMV只有纳米大小，直径一般为20~250 nm左右，外层为磷脂双分子层，由于来自细菌外膜，因此其主要包括细菌外膜及周质等细胞成分，包括膜脂质、膜蛋白、脂多糖、肽聚糖以及分泌蛋白、毒力因子等，脂多糖是OMV双层膜上的最主要成分；此外，也可能包含细胞内成分，如胞内蛋白、DNA、RNA和酶等，其中多数为病原体相关分子模式(Pathogen-associated molecular patterns，PAMP)和病原体特异性抗原，从而激活宿主的先天免疫反应和适应性免疫反应。OMV的产量和组分变化可以很容易地通过其亲本细菌的基因工程进行修饰而实现，这使它们成为传递宿主或外源性抗原的理想载体。
OMV可通过多种机制产生，包括外膜出泡、爆炸性细胞裂解和鼓泡细胞死亡等，早期被认为是细菌的副产物，但越来越多的研究表明，OMV携带的蛋白质、核酸等来自细菌的成分，可用于调控宿主细胞的免疫功能、水平转移基因，以及细胞-细胞间通信等，OMV还通过多种方式影响细菌和宿主的生存状态，包括形成生物膜、掠夺营养杀死竞争对手、提高细菌在群落和恶劣环境中的生存能力、调节宿主免疫、介导细菌通信和毒素释放等[3-4]。因此，OMV在病原菌致病过程中发挥多种生物学作用，其分子机制包括传递细菌毒力因子到宿主细胞[5]、传播细菌耐药基因[6-8]、中和噬菌体[9-10]、抑制其他细菌生长[11]、作为诱饵保护细菌免受噬菌体捕食、躲避抗生素攻击、触发细胞内多种信号通路、抑制或减弱宿主的先天性免疫功能等[12-13]，因此，OMV作为细菌的模拟物，可以通过与靶细胞的竞争性结合来抑制其亲本病原体对宿主细胞的粘附和感染。
近年来OMV的诸多生物学功能被逐渐发现而成为研究热点。目前已报道的OMV细菌包括病原菌和益生菌两大类。在病原菌方面，主要集中研究与人类疾病相关的病原菌，包括与人类消化系统疾病、呼吸系统疾病、生殖系统疾病等相关的病原菌。针对动物病原菌OMV的研究也有少量报道，包括副猪嗜血杆菌[14]、猪传染性胸膜肺炎放线杆菌[15-17]、猪链球菌[18-19]、卡氏杆菌[20-23]。在植物病原菌中，OMV同样发挥重要作用，包括介导细菌与植物宿主之间的互作[24]、调控细菌毒力和宿主免疫反应等[25-26]。本文综述了病原菌来源OMV的生物学作用，以及潜在的分子机制相关研究进展，以期为OMV的应用提供参考。
1 OMV在病原菌致病过程中的生物学作用 1.1 OMV杀灭或抑制病原菌生长早在1996年就有OMV杀灭病原菌的相关报道。Kadurugamuwa等[27] 研究发现，与自然分泌的OMV相比，短期内接触庆大霉素的铜绿假单胞菌产生更多的OMV，而且产生的OMV均含有几个重要的毒力因子，能够导致其他细菌发生崩解死亡。OMV采用的另一个抗菌策略是基于亲本细菌的营养掠夺性，Schulz等[28] 研究证明了一种土壤掠食性细菌黄色黏球菌的OMV能够杀死大肠杆菌，在融合酶存在时该OMV对大肠杆菌的抗菌活性增强，可提高亲本细菌的生存机会，尤其在营养不良的环境中，囊孢杆菌目毫毛种(Cystobacte velatus)Cbv34菌株和堆囊菌亚种(Sorangiineae)SBSr073菌株分泌的OMV能够显著抑制大肠杆菌生长，且抗菌水平与庆大霉素相当。除了杀菌抑菌活性外，OMV的抗真菌活性也有报道。产酶乳杆菌是真菌的捕食者[29]，溶酶杆菌C3株产生的OMV能直接抑制酿酒酵母和丝状真菌镰刀菌的生长[30]。
1.2 OMV直接导致疾病发生或病情加剧OMV在细菌感染介导的炎症反应和器官损伤的发病机制中发挥重要作用，可同时向宿主细胞内部传递多种毒力因子，使病原体无需与宿主细胞直接密切接触即可与宿主相互作用，导致疫病发生；同时OMV也被认为是细菌攻击宿主组织的“远程武器”，能帮助细菌病原体在其生物学生态位上定植、损害宿主细胞功能并调节宿主防御。
Fan等[31]在大鼠上证实了分离的牙龈假单胞菌OMV在体内和体外都参与了牙周炎的发生发展，导致大鼠的牙槽骨明显被再吸收。OMV在炎症肺反应和巨噬细胞促炎激活中具有更复杂的作用，各种类型的革兰氏阴性菌释放类似的OMV，促进骨髓来源的巨噬细胞和肺泡巨噬细胞的促炎激活；气管内滴注OMV可诱导小鼠肺部出现显著的炎症反应，OMV既可以触发表面蛋白介导的信号通路，也可以触发细胞内信号通路；与脂多糖相比，OMV在激活巨噬细胞方面发挥更强大的作用[32]；Natsui等[33]使用小鼠肝来源细胞和小鼠肝硬化模型研究来自大肠杆菌的OMV在小鼠肝硬化发病机制中的作用，结果显示，在体外OMV可诱导巨噬细胞和中性粒细胞的炎症反应，包括C型凝集素家族4成员E(Clec4e)的上调，并抑制肝细胞白蛋白的产生，最终导致肝脏炎症增加。来自幽门螺杆菌的OMV在体外可诱导胃上皮细胞出现胃炎样表型[34]。绿脓杆菌OMV中含有一种CIF(PA2934)的细菌毒素，它能减少CFTR介导的人呼吸道上皮细胞氯的分泌，从而减少病原体的粘液纤毛清除，降低气道水合作用[35]。肠出血性大肠杆菌(EHEC)等肠道致病性大肠杆菌在实验室条件下以及感染期间产生OMV并以其活性形式释放，通过细胞分选过程运输到其特定的细胞室，从而促进细菌的致病性[36]。常见的胃病病原体幽门螺杆菌OMV可以越过生物屏障到达大脑，这些OMV被星形胶质细胞摄取，导致胶质细胞激活和神经元功能障碍，最终加剧认知能力的下降。从发病机制上来看，是由于补体成分3(C3)-C3a受体(C3aR)信号在肠道幽门螺杆菌OMV存在时调节星形胶质细胞、小胶质细胞和神经元之间的相互作用并发挥关键作用[37]。肺部生境中共生扩张拟杆菌和普雷氏菌的OMV通过Toll样受体-MyD88接头信号诱导IL-17B的产生，调节促纤维化的炎性细胞因子网络来促进肺纤维化等[38]。肠道中革兰氏阴性细菌OMV能导致肠屏障功能障碍[39]。可见，OMV在病原致病过程中发挥重要作用。
1.3 OMV介导病原菌耐药携带碳青霉烯酶(KPC)的肺炎克雷伯菌OMV，在低浓度时能促进绿脓杆菌对碳青霉烯的耐药性突变、降解亚胺培南，保护敏感的绿脓杆菌抵抗亚胺培南的治疗，表明OMV赋予其他敏感菌获得体内外耐药表型，是一种新型的抗生素耐药性来源[40]。伤寒沙门氏菌中与OMV生物发生相关基因突变可以释放囊泡，从而提高保护细菌免受膜活性物质侵害的能力，提取的OMV以浓度依赖的方式保护伤寒沙门氏菌免受多粘菌素B(Polymyxin B, PMB)的伤害，这种突变体可以通过OMV在功能上将耐药性转移到周围的细菌，降低抗菌剂的有效浓度，并有利于在环境中选择自发耐药菌株[41]。浮游和生物膜来源的铜绿假单胞菌OMV均可将质粒编码的抗生素耐药性传递给受体铜绿假单胞菌，而生物膜来源的OMV携带更多的质粒DNA，更加高效地将耐药基因转移到受体细菌中，使易感菌在抗生素治疗期间依然能存活[42]；来自PMB耐药的鲍氏不动杆菌OMV促进了生物膜的形成，可以保护敏感菌免受PMB破坏，用PMB处理的梅隆格氏杆菌感染模型表明，OMV通过保护鲍曼不动杆菌免受PMB感染而增加了幼虫的死亡率[43]。
1.4 OMV作为诱饵保护亲本菌逃避噬菌体或抗生素等外来攻击OMV具有与亲本菌外膜基本相同的膜成分，当外膜受攻击时，OMV可以作为潜在的诱饵，将攻击转离亲本细菌。例如，产肠毒素大肠杆菌OMV可以快速且不可逆地与T4噬菌体结合，从而使亲本细菌有效逃避攻击[44]。霍乱弧菌分泌OMV作为一种防御机制，赋予其免受噬菌体捕食的能力，并且这种OMV介导的抑制依赖于噬菌体受体[44]。在耐β-内酰胺的大肠杆菌OMV中已发现孔蛋白和β-内酰胺酶，并可能通过β-内酰胺类抗生素的水解参与敏感菌株在抗生素存在下的生存，孔蛋白OMPC和OMPF允许β-内酰胺类抗生素渗透到OMV的管腔，从而被β-内酰胺酶降解，揭示了OMV在细菌防御机制中的重要作用[45]。Zhu等[17]研究发现，只分泌ApxII和ApxIII毒素的猪胸膜肺炎放线杆菌血清8型临床分离株(MIDG2331株)自发释放的天然OMV，可抑制猪肺泡巨噬细胞在灭活或活亲本菌刺激下的先天免疫反应，在疫苗配方中添加OMV能显著提高免疫动物对ApfA和VacJ的特异性IgG效价，证实OMV具有佐剂活性，但产生的抗体应答并不能对胸膜肺炎放线杆菌感染提供有效保护。
2 OMV发挥生物学作用的分子机制 2.1 OMV作为生物穿梭系统水平转移病原菌和宿主细胞的功能分子Bittel等[46]将重组表达Cre -重组酶的大肠杆菌导入Rosa26小鼠，利用Cre-LoxP系统在体内报告了细菌OMV向受体细胞的转移，将这些大肠杆菌定殖于小鼠的肠道后，导致沿肠上皮细胞(包括肠干细胞和粘膜免疫细胞，如巨噬细胞)中Cre-重组酶诱导的荧光报告基因表达。此外，细菌来源的Cre在广泛的宿主组织(包括心脏、肝脏、肾脏、脾脏和大脑)中诱导扩展标记基因表达[47]。Rueter等[36]研究发现，肠出血性大肠杆菌EHEC O157型大肠杆菌临床分离株OMV携带志贺毒素2a(Stx2a)、细胞致死膨胀毒素V(CdtV)、EHEC溶血素和鞭毛蛋白等一系列关键毒力因子，这些毒素借助OMV通过动力依赖性内吞作用进入细胞，并在胞内运输过程中采用不同方式与囊泡分离，其中Stx2a和CdtV-B在早期核内体中与OMV分离，Stx2a与其受体酰基鞘鞍醇三己糖一起被转运到高尔基复合体和内质网，催化成Stx2a A1片段后被转运到细胞质中；CdtV-B逆行至内质网后转运到细胞核到达DNA，而CdtV-A和CdtV-C亚基仍然与OMV一起在溶酶体内。EHEC溶血素从溶酶体OMV中分离并靶向线粒体。OMV释放的CdtV-B引起细胞DNA损伤，激活DNA损伤反应，导致G2细胞周期阻滞。Stx2a和CdtV通过Caspase-9激活诱导细胞凋亡，最终导致细胞死亡。产酶乳杆菌能产生多种结构的抗菌化合物，如热稳定抗真菌因子(HSAF)及其类似物。产酶基因OH11中存在一个基因LeLPMO10A，该基因编码一种溶血型多糖单加氧酶且共定位于OMV中，去除LeLPMO10A后，OH11细胞在菌丝表面形成球形小泡，附着在菌丝上的细胞数减少[29]。这种抑制作用依赖于OMV与细胞之间的物理接触，OMV介导抗真菌活性分子的转移[30]。
2.2 OMV作为病原菌小分子代谢物结合到宿主体内的通道使用非靶向高覆盖率代谢组学方法，Bryant等[47]在体外条件下对比测量了多形拟杆菌OMV的小分子含量，以确定这些代谢物被包装到这些囊泡中可能发挥的作用，结果发现一组高度保守的核心小分子被多形拟杆菌包装进OMV，这些小分子富含小鼠可消化的代谢物，以及与小鼠GIT定植相关的代谢物。可见，通过亲密共生进化，由多形拟杆菌产生的OMV已被用作小分子结合到哺乳动物宿主体内的通道。牙龈假单胞菌OMV在体外被人牙周韧带细胞(hPDLCs)摄取，随后导致细胞凋亡和炎性细胞因子释放，这一过程是由OMV中的sRNA45033完成的。Fan等[31]对牙龈假单胞菌OMV进行生物信息学分析和靶基因筛选，确定5号染色体框(CBX5)为sRNA45033的下游靶基因，并证实sRNA45033靶向CBX5调控hPDLC的凋亡，这些结果表明牙龈假单胞菌与牙周炎发展过程相关，并与细菌的毒力有关。Ryu等[32]利用TLR4基因敲除细胞，发现OMV比脂多糖对激活巨噬细胞发挥更强大的作用，OMV触发S100-A8蛋白介导的通路，强烈诱导巨噬细胞促炎活化和炎性肺反应。
2.3 OMV介导耐药基因水平转移OMV介导的耐药基因水平转移被认为是偶联、转化和转导3种传统机制以外的一种水平传播新机制。blaCTX-M-15基因编码肠杆菌科细菌中最常见的CTX-M超广谱β-内酰胺酶(ESBL)，大肠杆菌O104:H4 OMV将blaCTX-M-15、blaTEM-1和相关的质粒pESBL转移到不同种类的肠杆菌科，在模拟肠内条件和环丙沙星应激下，OMV介导的转移频率显著增加，接受了携带pESBL的blaCTX-M-15和blaTEM-1的受体菌获得了对头孢噻肟、头孢他啶和头孢泊肟的耐药性[10]。高致病性肺炎克雷伯菌产生的OMV可以将毒力基因和耐药基因水平转移到产生ESBL的低毒力肺炎克雷伯菌上，从而产生抗微生物的高毒力转化菌，而且转化菌在体内外均表现出耐药性和高毒力[48]。Wang等[49]对两株具有超强毒力或碳青霉烯耐药特性的肺炎克雷伯菌HvK2115株和CRK3022株的OMV进行纯化，结果发现OMV中携带毒力或抗性基因，对其水平转播能力分析结果表明，OMV可介导毒力质粒phvK2115(来自HvK2115株)在种内和种间水平转移；OMV可同时将两个耐药质粒转入肺炎克雷伯菌和大肠杆菌受体菌株，OMV介导的毒力质粒phvK2115水平转移可显著增强人耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌CRK3022的致病性，而且由于OMV介导的水平转移导致肺炎克雷伯菌毒力基因和碳青霉烯耐药基因共存，从而产生对碳青霉烯耐药的超强毒力肺炎克雷伯菌。Chatterjee等[50]通过采用密度梯度法分离和纯化携带质粒介导的blaNDM-1和aac(6')-Ib-cr基因、对碳青霉烯类耐药的鲍曼不动杆菌株。从OMV中提取DNA，用于PCR反应和斑点杂交分析，研究β内酰胺酶耐药基因blaNDM-1通过鲍曼不动杆菌A-115释放OMV的传播能力，结果显示OMV可介导耐药基因blaNDM-1和aac(6')-Ib-cr转移到鲍曼不动杆菌ATCC 19606和E.Coli JM109受体细胞中，且能够显著提高转化子的MIC值。有些细菌(如副鸡禽杆菌)OMV传播的抗生素耐药基因(ARGs)只暂时性出现在受体菌中，经过传代后即行丢失，不能长期存在[6]，其机制仍需进一步研究。
2.4 OMV介导病原菌逃避宿主天然免疫2.4.1 抵抗宿主防御素 宿主防御素(Host defense peptide, HDP)是先天免疫系统的一部分，HDP及其衍生的抗菌素由于低耐药性，具有强大的抗菌活性和替代抗生素的潜力。但有研究发现，亚致死浓度的HDP增加了大肠杆菌OMV的释放，显著提高了这些细菌对抗生素的最低杀菌浓度，提示细菌通过释放OMV处理被HDP影响的细胞膜，OMV作为HDP的诱饵保护细菌，成为细菌抵抗宿主HDP的潜在机制。但并非所有细菌都采用这种防御机制，添加从HDP处理的细菌上清液中分离纯化的OMV或热处理的OMV也能保护大肠杆菌免受PMAP-36、CATH-2和LL-37的杀伤[51]。
2.4.2 抑制补体系统功能 补体系统为机体抵抗任何入侵的病原微生物提供了强大的第一道免疫防线。因此，许多病原体已经进化出各种各样的防御机制，以自我保护免受补体系统可溶性分子及其攻击复合物的侵害。Dehinwal等[52]研究发现，肠道沙门氏菌OMV可作为补体陷阱，并通过招募补体抑制因子H使宿主细胞C3b失活。
2.4.3 激活或抑制炎性体通路 大肠杆菌OMV作为介导脂多糖LPS胞质定位的载体，在被网格蛋白介导的内吞作用摄取后，将LPS递送到宿主细胞的细胞质中，LPS从早期内吞区室转移到细胞质中，激活胞质中的LPS感应通路，进而激活促炎LPS传感器caspase-11，最后导致细胞焦亡和caspase-1激活[53]。进一步研究发现，鸟苷酸结合蛋白(Guanylate binding proteins, GBP)是OMV激活胞质caspase-11所必需的宿主因子，GBP参与调控OMV介导炎症[54]。由临床分离的霍乱弧菌El Tor生物型产生的OMV很容易被人类肠道细胞系通过小窝蛋白介导的内吞作用摄取，将具有生物活性的霍乱毒素递送到肠上皮细胞，由于OMV相关霍乱毒素不被肠道蛋白酶降解，因此可在肠道中持续较长时间并保持毒素活性[40]。由致病性大肠杆菌分泌的OMV则通过破坏自噬体-溶酶体融合抑制巨自噬/自噬流，从而阻止酸性自噬溶酶体的形成和自噬体清除。此外，OMV更容易激活非经典炎症小体通路，加剧致病性[55]。
具核梭杆菌Fusobacterium nucleatum释放的OMV通过Toll样受体4 (TLR4)刺激结肠上皮细胞分泌促炎细胞因子白细胞介素-8 (IL-8)和肿瘤坏死因子(TNF)，也刺激人结肠单层分泌TNF、p-ERK、p-CREB，活化NF-κB[56]。OMV可诱导人单核细胞来源的树突状细胞(DC)、小鼠骨髓来源的DC和CD11c+ 脾脏DC的成熟。OMV诱导的DC成熟依赖于LPS和Toll样受体信号通路下游的髓样分化初级反应蛋白88(MyD88)接头蛋白的存在。重要的是，OMV没有诱导细胞焦亡/细胞死亡，而是提供了一个在DC内的显著生存优势。OMV诱导BMDC和脾脏CD11c+ DC向OTI CD8+ T细胞强效交叉呈递，这依赖于MyD88；而OMV诱导的交叉呈递仅部分依赖于CD8a+ 交叉呈递DC亚群。
OMV还通过sRNA介导并抵消宿主的促炎免疫反应。Koeppen等[48]使用RNA-Seq研究发现，铜绿假单胞菌OMV中含有不同包装的sRNA，sRNA向人气道细胞转移，其中sRNA52320是铜绿假单胞菌蛋氨酸tRNA的一个片段，在OMV中含量丰富，可减少由LPS或OMV诱导的人气道上皮细胞分泌IL-8，减弱OMV诱导的小鼠肺KC细胞因子分泌和中性粒细胞浸润，表明OMV中的sRNA52320是宿主-病原体相互作用、降低宿主免疫反应的新机制。牙龈卟啉杆菌OMV中的小RNA (msRNA)sRNA45033靶向5号染色体盒(CBX5)，CBX5通过p53 DNA甲基化调控细胞凋亡[31]，放线共生放线杆菌(Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Aa)的OMV能把自身携带的小RNA加载到宿主RNA诱导的沉默复合体中，从而调节宿主靶基因转录，揭示微生物OMV衍生的小RNA在宿主基因调控中的细胞质传递和活性。这些小RNA通过TLR-8和NF-κB信号通路促进TNF-α产生，对小鼠心内注射Aa OMV，OMV经血脑屏障后成功递送至大脑，小RNA增加了小鼠大脑中TNF-α的表达，表明OMV的microRNA调控宿主基因是一种新的宿主基因调控机制[52]。
2.5 其他机制OMV可以将自溶素递送到其他细菌中，通过水解其他细菌细胞壁的最基本成分并维持高细胞内渗透压使其他细菌崩解死亡。在营养不良的环境中，含有蛋白酶、磷酸酶和其他水解酶等多种酶的OMV，在融合酶存在时与靶细胞融合，利用所承载的多种活性酶(水解酶)和次生代谢产物杀死大肠杆菌，提高亲本细菌的生存机会。有些OMV通过存在于其中的细菌拓扑异构酶抑制剂(囊状杆菌胺)发挥抑制其他细菌生长的作用[28]。在限制霍乱弧菌感染和霍乱传播方面，OMV作为一种防御机制，为霍乱弧菌提供保护，使其免受噬菌体捕食，并且这种OMV介导的抑制依赖于噬菌体受体。噬菌体治疗或预防应该考虑到OMV的产生，作为一种可能影响噬菌体治疗结果的细菌诱饵机制，OMV表面被动的释放过程有助于噬菌体防御。研究OMV抵抗3种强毒噬菌体ICP1、ICP2和ICP3对霍乱弧菌的感染，结果证明OMV可作为天然诱饵保护细菌免受噬菌体侵食[44]。Ma等[57]探讨小肠结肠炎耶尔森菌OMV对生物被膜形成的影响，发现OMV抑制了小肠结肠炎耶尔森菌生物膜的形成，但不影响小肠结肠炎耶尔森菌的生长。此外，OMV对肠炎沙门氏菌和金黄色葡萄球菌的生物被膜也有抑制作用。随后证实，OMV中的脂多糖LPS能抑制生物膜形成，LPS对多种细菌表现出良好的抗生物被膜活性；而OMV中的蛋白质、DNA或RNA不能抑制生物膜形成。细菌运动和生物被膜相关基因pgaABC、motb和flhBD的表达被内毒素抑制。
3 展望OMV独特的纳米结构、组成以及在病原菌致病过程中的生物学作用等赋予了其在细菌病治疗、疫苗抗原等多方面的应用前景，包括作为药物和疫苗抗原递送工具及直接用作抗生素非依赖的抗菌药物和疫苗抗原。在细菌病防治方面，OMV所具有的递送复杂细胞大分子的独特能力使其可作为抗生素递送载体。OMV有望成为针对防治细菌感染更有效的功能化抗生素输送系统，以及不依赖抗生素的抗菌药物，应用于细菌病感染的治疗[7, 58]。例如，针对危害人畜健康的猪链球菌病等，以工程菌OMV为抗生素载体，基于OMV突破血脑屏障的特性，将显著提高抗生素对脑炎型细菌病的治疗效果。
OMV由于其天然的抗原性和良好的生化特性，显示出作为疫苗的巨大潜力，OMV已被应用于血清B型脑膜炎奈瑟菌疫苗的研发，该疫苗对多种脑膜炎球菌B株具有广泛的保护作用[59]；来自丁香假单胞菌和荧光假单胞菌的OMV激活植物的免疫反应，保护植物免受细菌和卵菌病原体的侵害。重要的是，OMV介导的植物免疫反应不同于由保守的细菌表位或单独的效应分子触发的反应[60]。制备细菌OMV包覆的载卵清蛋白(Ovalbumin, OVA) 聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米载体，并经小鼠鼻腔免疫，发现该纳米给药系统能同时使OMV和OVA被摄取与呈递, 产生较强的小鼠黏膜免疫诱导反应[61]。以细菌OMV结合三嵌段聚合物普朗尼克F127(PEO100-PPO65-PEO100), 该载体能够有效促进巨噬细胞分泌抗肿瘤细胞因子, 具有免疫调节作用[62]。兔波氏杆菌OMV包含多种与该菌毒力和感染机制有关的蛋白质[63]。副猪嗜血杆菌病、猪传染性胸膜肺炎、鸭疫里默氏杆菌病、鸡白痢等，是目前在畜禽养殖生产中流行广泛、危害严重的病原菌，这些细菌血清型众多，相互之间缺少有效的交叉保护，因此，开展相关病原的OMV疫苗研发，将有望实现这些疫病的绿色高效防控。未来在OMV抗原及疫苗产量、安全性和免疫周期方面仍需进一步改进和发展。例如，可通过基因编辑技术、合成生物学方法，用外源抗原修饰OMV等，以提高OMV的产量和安全性，此外，应用噬菌体治疗或预防应考虑到OMV的产生是一种可能影响噬菌体治疗效果的细菌诱饵机制。
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(责任编辑 崔建勋)