Composition and functions of bacterial membrane vesicles

细菌膜囊泡的组成和功能

论文信息：Nature Reviews Microbiology,IF：99.1,Date:17 March 2023, DOI: 10.1038/s41579-023-00875-5

主讲人：吴毓皇，2026年1月4日

研究背景：

 细胞外囊泡（Extracellular vesicles, EVs）由几乎所有类型细胞产生。革兰氏阳（阴）性菌都可产生多种类型的MVs，直径通常为40-400 nm，MVs被认为是细菌特有的分泌途径。革兰氏阴性菌的膜囊泡（Membrane vesicles, MVs）可源于外膜的泡状突起，也可源于噬菌体内溶素和细菌自溶素触发的爆炸性细胞裂解。革兰氏阳性菌MVs的产生机制主要包括内膜出芽和爆炸性的细胞裂解。

 鉴于噬菌体是地球上最丰富生命形式，作者推测：在自然界中，引发细菌爆炸性裂解的噬菌体可能是MVs生物合成的主要驱动力。近期多项研究进一步证实，细胞裂解在MVs形成中的作用此前被严重低估。本文综述了当前关于不同生物合成途径如何影响MVs组成与功能。

研究意义与目的：

 该综述系统梳理了MVs的生物发生、成分、转运机制及多元功能，具有重要的学术与应用价值。文章创新性提出 “量子分泌” 概念，揭示 MVs 浓缩递送生物活性分子的独特模式，填补了传统分泌系统研究的空白。同时，全面解析了 MVs 通过脂质筏融合、巨胞饮等途径进入宿主细胞的机制，及其在细菌营养摄取、水平基因转移、抗菌竞争和宿主免疫调控中的关键作用。该研究不仅为理解细菌-宿主互作及菌群稳态提供了全新视角，也为感染防控（如新型抗菌靶点开发）、疫苗设计及药物递送系统优化奠定了理论基础，对微生物学基础研究与转化应用具有重要指导意义。

研究内容：

文章主要总结了当前MVs的以下内容：

一、MVs 的生物发生与类型：明确MVs并非单一来源，新的MVs产生机制不断被揭示，更多MVs类群不断被发现。

二、成分与包装机制：MVs成分与亲本细菌存在差异，这种差异依赖于不同的产生机制。

三、转运与递送：MVs可运输疏水分子，并通过膜结构保护内容免受蛋白酶、核酸酶降解；实现量子分泌和靶向递送，且可跨黏膜屏障、血脑屏障转运。

四、生物学功能

4.1细菌自身适应：排出错误折叠蛋白、异常LPS等废物；获取营养物质；中和噬菌体与抗生素（作为 “诱饵”），介导水平基因转移（传递抗性基因、毒力基因）。

4.2菌群竞争：通过递送肽聚糖水解酶、抗菌代谢物裂解竞争细菌，争夺生态位。

4.3宿主互作：致病菌MVs递送毒素、效应分子，激活宿主PRRs，引发炎症或细胞焦亡；共生菌/益生菌 MVs 则适度激活免疫，产生对机体有利的做用。

总结与展望：

   文章以产生机制-内容物-生物功能的结构介绍细菌MVs，明确了MVs的产生机制如何造成其内容物差异，并且导致生物功能多样性。从MVs生物学功能的生物学功能联想到MVs具有巨大的临床应用潜力，例如利用MVs的免疫调节和载药能力作为肿瘤药物的靶向性载体，在肿瘤治疗中发挥双重作用，还能利用MVs负载的特异性蛋白作为下一代疾病诊断的标志物。