综述：破译免疫调节的交叉对话：细菌胞外囊泡在肠道稳态中的作用

本综述系统探讨了细菌胞外囊泡（bEVs）在肠道稳态维持与宿主-微生物群互作中的核心作用。文章详细解析了bEVs的生物发生机制（包括OMVs、OIMVs、EOMVs等亚型）、免疫调节功能（通过TLRs/NLRs信号通路激活免疫细胞）及其在疾病中的应用（如IBD、结直肠癌），为开发bEVs相关诊断标志物和治疗策略提供了重要理论依据。

　　

细菌胞外囊泡的分类与生物发生

哺乳动物胃肠道生态系统中，数以万亿计的微生物通过细菌胞外囊泡（bEVs）构建复杂的生态网络。根据革兰氏染色特性，细菌可分为革兰氏阴性和革兰氏阳性两类，其bEVs成分和生物发生途径存在显著差异。bEVs主要分为外膜囊泡（OMVs）和细胞质膜囊泡（CMVs）两大类，分别通过"出芽"和"爆炸性细胞裂解"途径产生。革兰氏阴性菌通过外膜出芽形成单层膜的OMVs，或通过爆炸性裂解产生包裹细胞质成分的双层膜囊泡（OIMVs/EOMVs）。革兰氏阳性菌则通过细胞壁降解酶削弱肽聚糖层，使细胞膜外凸形成CMVs。最新研究发现B. thetaiotaomicron菌的bEVs在指数生长后期选择性富集带信号肽的负电荷脂蛋白，揭示了动态货物调控机制。

bEVs的分子组成特征

作为纳米级球形转运体，bEVs由磷脂双分子层包裹多种生物活性成分构成。其外膜特征性地嵌有脂多糖（LPS）和外膜蛋白，膜结构和功能多样性由细菌膜的不对称性和流动性决定。蛋白质组学研究已鉴定超过3,500种bEV相关功能蛋白，其关键特征包括亚型特异性、功能多样性和信号转导网络。这些功能蛋白簇通过宿主定植、竞争抑制、免疫逃逸和环境抵抗等机制增强细菌生存能力。核酸运输网络包含功能性DNA、mRNA和非编码RNA，囊泡膜可抵抗DNase降解，保护DNA抗原表位。LPS-磷脂复合基质形成囊泡支架，LPS作为关键内毒素发挥膜表面抗原决定簇、宿主细胞粘附分子和先天免疫激活配体三重生物学作用。

bEVs在肠道免疫调节中的作用

肠道屏障系统包含化学、物理和免疫三层 interdependent 屏障结构。bEVs通过携带病原体相关分子模式（PAMPs）被Toll样受体（TLRs）识别，激活NF-κB、ERK和CREB信号通路，上调TNF-α、IFN-γ、IL-6等促炎细胞因子。研究表明，革兰氏阴性菌bEVs主要通过LPS/肽聚糖激活表面TLRs（如TLR4/5）和胞质传感器（NOD1），驱动以IL-8为主的强烈炎症反应；而革兰氏阳性菌bEVs依赖脂蛋白-TLR2和肽聚糖-NOD2信号通路，但由于PAMPs的结构差异，细胞因子反应较弱。bEVs对肠道屏障功能具有双重作用：一方面通过酶活性（如营养获取酶）破坏物理屏障，中和宿主防御（抗体、抗生素）；另一方面通过运输免疫调节分子促进跨界通讯，维持肠道微环境平衡。

bEVs与巨噬细胞介导的炎症

作为先天免疫的关键效应细胞，巨噬细胞积极内化突破粘膜屏障的bEVs。病原体来源的bEVs经常失调宿主免疫反应——如E. coli bEVs向肠道巨噬细胞递送毒力因子，驱动TNF-α和IL-6过表达，与全身炎症反应综合征（SIRS）和脓毒症相关。质粒编码的HlyF通过非经典炎症小体激活诱导gasdermin-D依赖性细胞焦亡，放大IL-1β分泌和巨噬细胞毒性。鞭毛病原体表现出独特的递送机制：铜绿假单胞菌和鼠伤寒沙门菌bEVs利用内吞作用激活NLRC4炎症小体，促进caspase-1依赖性IL-1β成熟。这些发现确立了bEV介导炎症的多效性——多样货物（毒素、PRR配体、核酸）通过不同进入机制（内吞、膜融合、吞噬作用）与多种受体（TLRs、NLRs、炎症小体）结合。

bEVs与树突状细胞的免疫调节作用

bEVs通过病原体相关分子模式（PAMPs）激活树突状细胞（DCs），这些模式包括表面暴露分子如脂多糖（LPS）和肽聚糖，以及胞内成分如细菌DNA。膜结合PRRs通过Toll样受体（TLRs，如用于LPS识别的TLR4）被DCs识别，而胞质PRRs包括检测胞质LPS并触发炎症级联反应的caspase家族蛋白（如caspase-11）和感知肽聚糖衍生物的NOD样受体（NLRs，如NOD1/2）。益生菌来源的bEVs大多对宿主免疫调节有益：如B. thetaiotaomicron bEVs携带表面多糖通过TLR2/Gadd45α信号促进DCs和调节性T细胞产生IL-10；副干酪乳杆菌bEVs抑制NF-κB介导的炎症通路，减轻LPS诱导的结肠炎症。相反，病原菌通常释放病原体来源的bEVs以破坏免疫稳态：如霍乱弧菌O395 bEVs通过孔蛋白介导的内吞作用进入DCs，诱导GM-CSF、IL-8、CCL20和CCL2分泌，驱动Th2/Th17极化和促炎反应。

bEVs与中性粒细胞的双向免疫调节关系

胃上皮细胞与幽门螺杆菌来源bEVs的相互作用是最早发现的将细菌囊泡与中性粒细胞介导炎症联系的机制。研究表明，幽门螺杆菌bEVs激活后胃上皮细胞上的LPS受体TLR4，通过MyD88依赖性信号触发IL-8分泌和随后的中性粒细胞招募。实验模型使用大肠杆菌bEVs突出了bEVs剂量依赖性免疫调节的二重性：腹腔注射（50μg bEV蛋白）诱导全身中性粒细胞浸润并伴有脓毒症样病理，而较低剂量则呈现启动效应。低剂量启动通过升高的IL-6、TNF-α、MCP-1和活性氧（ROS） production 增强促炎敏感性，同时增加吞噬活性；高剂量暴露诱导免疫耐受，以IL-10上调和中性粒细胞迁移/吞噬抑制为特征。细胞毒性大肠杆菌菌株利用bEVs作为携带CNF1的毒素递送载体，通过rho GTPase介导的肌动蛋白聚合破坏中和 neutrophil 功能。

相关疾病与治疗应用

研究表明bEV在多种肠道相关疾病中起关键作用，包括感染、炎症性肠病（IBD）和癌症。bEVs可促进生物膜和复杂微生物群落的形成，中和AMP的激活，可能破坏宿主化学屏障的有效性并增强其对病原感染的易感性。IBD患者中观察到的革兰氏阴性菌比例增加通常会释放过量携带LPS的bEV，这些bEVs浸润上皮细胞，其LPS被运输到细胞质，触发免疫反应，下调E-cadherin表达，导致肠道屏障功能障碍。大量研究证实bEVs对胃肠道癌症的发生发展有显著影响：如大肠杆菌MG1655的bEVs可向人结直肠癌细胞递送tRNA片段Ile-tRF-5X，激活MAPK3从而促进细胞增殖；具核梭杆菌通过bEVs同时降低E-cadherin和cadherin-1的基因表达，诱导IL-8表达形成利于肿瘤生长的促炎微环境。

治疗应用方面，bEVs展现出显著诊断潜力：16S rRNA分析有效区分克罗恩病和溃疡性结肠炎，实现非侵入性IBD诊断；AIEgen基追踪便于实时可视化肠道屏障功能障碍期间的bEV动态。治疗上，工程化大肠杆菌bEVs递送成骨miRNAs治疗骨质疏松；L. murinus来源囊泡通过紧密连接强化减轻肠道炎症；肿瘤靶向bEVs抑制骨/软组织恶性肿瘤进展。然而临床转化面临关键挑战：标准化分离方案（如MISEV兼容方法）和可扩展生产系统对于部署仍然必不可少，同时存在未解决的安全问题包括剂量依赖性炎症反应和水平基因转移风险。

结论与未来展望

肠道微生物群在调节人类健康和疾病发病机制中起着关键作用。细菌胞外囊泡（bEVs）作为肠道微生物分泌的纳米级颗粒，携带多种生物活性分子，如脂多糖、肽聚糖、蛋白质、核酸和毒力因子。这些成分使bEVs能够参与关键生物过程，包括细菌通讯、抗生素耐药性、宿主-微生物相互作用和免疫调节。过去十年中，bEV研究取得显著进展，揭示了它们在维持肠道稳态、作为药物递送载体和免疫调节剂方面的治疗潜力。当前应用主要集中于疫苗开发、靶向治疗和诊断生物标志物发现。

关键未解决问题持续存在：关于来自菌群失调微生物群的bEVs是否促进肠外病理，以及工程化bEVs能否克服生物屏障实现靶向药物递送。解决这些需要优先开展临床倡议：1）建立标准化分离方案和参考bEV panel；2）开发具有可调免疫原性的工程化bEV平台；3）实施先进技术如基于AIEgen的体内追踪和单囊泡组学。关键进展揭示了有希望的途径——B. thetaiotaomicron bEVs的时间依赖性脂蛋白装载和转胞吞作用/炎症依赖性肠道血管屏障（GVB）穿越——而治疗创新在炎症消退（L. murinus bEVs）和骨质疏松治疗（工程化bEVs）中证明有效。尽管如此，重大挑战仍然存在，包括对革兰氏阳性菌生物发生调控机制的不完全理解、缺乏实时运输模型、治疗生产的可扩展性限制、安全性分析需求，以及对诊断技术（如AIEgen追踪和16S-rRNA分析）进行单囊泡功能分析的必要性。未来研究必须弥合这些差距，以利用bEVs的全部诊断和治疗潜力。