摘要：近日，MedComm（IF=10.7）期刊在线发表了复旦大学附属华东医院/同济大学呼吸病研究所徐金富教授团队以“Outer membrane vesicle contributes to the Pseudomonas aeruginosa resistanc

近日，MedComm（IF=10.7）期刊在线发表了复旦大学附属华东医院/同济大学呼吸病研究所徐金富教授团队以“Outer membrane vesicle contributes to the Pseudomonas aeruginosa resistance to antimicrobial peptides in the acidic airway of bronchiectasis patients”为题的研究论文。该研究聚焦支气管扩张症（支扩）患者气道慢性感染的铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）难以被有效清除的临床难题，从合并P. aeruginosa慢性感染支扩患者痰和支气管肺泡灌洗液中乳酸和天然抗菌肽LL-37浓度均增高的临床表型出发，发现了乳酸可增加P. aeruginosa外膜囊泡（Outer Membrane Vesicles, OMVs）分泌，进而通过介导2-庚基-4喹啉（HHQ）合成基因簇高表达减弱LL-37与P. aeruginosa细胞的结合作用进而增强P. aeruginosa对LL-37的耐药性。

图：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mco2.70084

支扩已成为继慢性阻塞性肺病（慢阻肺病，COPD）和支气管哮喘（哮喘）之后全球范围内的第三大慢性呼吸系统疾病，给我国造成了沉重的疾病和社会负担。区别于其他两种呼吸慢病，支扩的疾病发生发展中细菌慢性感染作用关键。细菌、尤其是P. aeruginosa的慢性感染会造成支扩患者气道持续性的中性粒细胞炎症。中性粒细胞杀菌过程主要通过糖酵解途径获取能量，乳酸则是这一过程的主要代谢物之一。徐金富教授团队前期研究发现支扩患者气道环境存在显著的酸化现象，P. aeruginosa在酸性环境中可通过cGAS-STING-TBK1通路增加宿主细胞I型干扰素IFN-β的分泌进而增强P. aeruginosa在宿主巨噬细胞内的存活能力(Microbiology Spectrum 2022; Emerging Microbes & Infections 2022)。

在进一步的工作中，团队发现相较于健康对照组，支扩患者的支气管肺泡灌洗液（BALF）标本中抗菌肽LL-37浓度显著增高(1212±129.8 vs 117.2±20.74 ng/mL, p= 0.0005, Mean±SEM, 图1A)。合并P. aeruginosa慢性感染的支扩患者BALF中LL-37浓度也显著高于痰培养阴性患者（图1B），并且LL-37浓度与FEV1%和支扩严重度均展现出明确的相关性（图1C、D）。

图1.合并铜绿假单胞菌慢性感染的支扩患者BALF中LL-37浓度显著增高

研究进一步发现LL-37在体外可有效杀灭分离自支扩患者的P. aeruginosa菌株（图2A）。在前期研究发现支扩患者气道酸化的基础上，本研究通过痰标本发现合并P. aeruginosa慢性感染的支扩患者气道中乳酸水平较高，并且使用动物模型发现P. aeruginosa慢性感染可导致气道乳酸水平的增加（图2B、C）。体内外实验乳酸导致的气道微环境酸化增强了P. aeruginosa对LL-37的耐药性（图2D）。

图2.乳酸所致酸化环境显著降低LL-37的杀菌活性

研究进一步探索了酸性环境增强P. aeruginosa对LL-37耐药性的机制，发现P. aeruginosa在酸性环境中分泌外膜囊泡OMVs显著增加（图3A、B），且OMVs在P. aeruginosa对LL-37的耐药性中发挥重要作用（图3B、C）。

图3.OMVs在P. aeruginosa对LL-37耐药性中发挥重要作用

通过转录组测序，本研究发现外源加入OMVs可显著增加P. aeruginosa基因组中HHQ分子生物合成相关基因的转录水平（图4A）。外源加入HHQ可增强P. aeruginosa对LL-37的耐药性（图4B、C）。使用带有荧光标记的LL-37，本研究发现外源加入HHQ可显著降低LL-37与P. aeruginosa细胞的结合率，进而增强P. aeruginosa对LL-37的耐药性（图4D）。P. aeruginosa在亚抑菌浓度的LL-37刺激时可显著增加HHQ的合成量，提示该过程可能该过程是P. aeruginosa应对抗菌肽压力的天然应答反应之一。

图4.OMVs通过上调HHQ合成基因簇的表达增强P. aeruginosa对LL-37耐药性

综上所述，中性粒细胞炎症、气道微环境酸化、抗菌肽高分泌和铜绿假单胞菌慢性感染均是支扩患者的重要表型和疾病影响因素。本研究将四个因素互相关联，发现铜绿假单胞菌适应宿主内环境并产生对抗菌肽耐药性的新机制，提示细菌在宿主体内和体外对抗菌物质的耐药性可能存在差异，干预内环境可能是提升慢性感染细菌清除效率的新思路。

* 同济大学呼吸病研究所/复旦大学附属华东医院徐金富教授为本论文的唯一通讯作者。同济大学呼吸病研究所/附属上海市肺科医院助理研究员谢英洲、同济大学博士研究生师一涵、王乐乐为本论文的共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金委、上海市科委、上海市教委、上海市申康发展中心及同济大学项目等的资助。

文献链接

特别感谢 谢英洲 等给《呼吸界》的投稿！

* 文章仅供医疗卫生相关从业者阅读参考

来源：呼吸界一点号