细菌生物膜来源的H-NS蛋白通过调控中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)实现免疫逃逸的分子机制

《npj Biofilms and Microbiomes》：Bacterial biofilm-derived H-NS protein acts as a defense against Neutrophil Extracellular Traps (NETs)

本期推荐：美国俄亥俄州立大学团队揭示细菌生物膜防御新机制

　　

在人类与病原微生物的永恒博弈中，中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)是一把双刃剑——这些由中性粒细胞抛出的DNA"天罗地网"虽能捕获病原体，但其过度激活却会导致严重的炎症风暴和血栓形成，这在COVID-19重症患者中表现得尤为突出。与此同时，细菌生物膜作为微生物的"铜墙铁壁"，其复杂的胞外基质(ECM)中包含的eDNA正经历着从B型到Z型的构象转变。美国俄亥俄州立大学团队在《npj Biofilms and Microbiomes》发表的研究，首次揭示了这两种看似无关的现象背后隐藏的精妙分子对话。

研究团队采用多学科技术手段展开攻关：通过免疫荧光和Western blot定量分析不同菌种(NTHI、UPEC、S.pneumoniae)生物膜发育过程中H-NS的时空分布；利用CeCl₃诱导和DNase处理实验验证B-Z DNA转换与H-NS释放的因果关系；采用共聚焦显微镜观察H-NS对PMA诱导的NETs形态影响；最后通过细菌存活率实验评估H-NS对NETs杀菌功能的抑制作用。所有实验均使用健康供体来源的中性粒细胞，关键蛋白(H-NS/HU/CbpA)通过原核表达系统纯化获得。

"稳态水平分析揭示H-NS从成熟生物膜的释放动态"显示，在三种病原体生物膜中，H-NS的胞外水平随生物膜成熟呈现先升后降的趋势，72小时达峰后显著降低，而胞内水平保持稳定。这种释放动态与团队先前发现的eDNA构象转变时程高度吻合。

"DNase处理实验证实H-NS释放的DNA构象依赖性"部分发现，当用Pulmozyme降解24小时生物膜中的B-DNA后，H-NS从生物膜基质向培养上清的转移量增加3.2倍，而DNABII蛋白(HU)的分布不受影响。这直接证明H-NS的结合特异性严格依赖于B型DNA。

"CeCl₃加速Z-DNA形成促使H-NS流失"的实验结果更为直观：添加CeCl₃处理使生物膜Z-DNA信号增强4.5倍的同时，伴随H-NS荧光强度下降67%，证实Z-DNA的积累直接导致H-NS解离。

在NETs调控研究中，"H-NS双重抑制NETs功能"的发现尤为关键：200nM H-NS不仅能阻止PMA诱导的NETs形成，还能使已形成的NETs DNA回缩83%。相比之下，同属NAP家族的CbpA仅引起NETs结构轻微改变。免疫荧光显示，H-NS凝缩的NETs仍保留NE、MPO等抗菌蛋白，说明其作用靶点是DNA空间构象而非蛋白组分。

"细菌保护效应验证"部分的数据显示，H-NS处理使NETs对浮游细菌的杀灭效率降低72%，效果与DNABII蛋白HU相当。这种保护作用与其凝缩NETs eDNA的能力直接相关，为生物膜病原体提供了双重防御机制。

讨论部分深入阐释了该发现的转化价值：H-NS通过寡聚化作用凝缩NETs DNA的机制，为开发抗NETs药物提供了新思路。特别值得注意的是，H-NS在COVID-19等NETs过度激活疾病中可能发挥"分子海绵"作用，选择性清除病理性的NETs而不影响其他免疫功能。研究还揭示了生物膜防御的时空策略——早期由HU将NETs eDNA转化为Z型，后期则由大量释放的H-NS凝缩残余B型DNA。

这项研究不仅阐明了H-NS作为"细菌防御武器"的新功能，更开辟了治疗NETs相关疾病的新途径。鉴于H-NS在革兰阴性菌中的高度保守性，针对其DNA结合域开发的肽类药物可能成为对抗慢性炎症和免疫血栓形成的精准医疗武器。该成果也为理解生物膜微环境与宿主免疫的复杂互作提供了全新视角。