鲍曼不动杆菌外膜蛋白研究新进展

柴 媛，王俊瑞，朝鲁门其其格

（1.内蒙古医科大学第一临床医学院，内蒙古 呼和浩特 010059；2.内蒙古医科大学附属医院 检验科；3.内蒙古医科大学附属医院 儿童重症监护病房）

鲍曼不动杆菌是一种非发酵糖的革兰阴性杆菌，生存性和侵袭性极强，在医院环境中广泛分布，是引起免疫缺陷和ICU 病人感染的主要病原体，可导致医院获得性肺炎及血液、腹腔、中枢神经系统、泌尿系统和皮肤组织的感染。导管相关性的败血症是鲍曼不动杆菌感染的主要表现和最严重的形式，在医院的感染和总死亡率可高达70%[1]。目前其耐药性已被全球所关注，致病性成为研究的新领域，对于鲍曼不动杆菌的研究热点集中于外膜蛋白。鲍曼不动杆菌相关的外膜蛋白，包括外膜蛋白A、外膜蛋白W、外膜蛋白33-36、外膜蛋白22、外膜蛋白Caro、OprD 蛋白及外膜蛋白AIS-1969 等，因此，以下综述总结了鲍曼不动杆菌外膜蛋白的最新研究。

1 外膜蛋白A（OmpA）

OmpA 是一种非特异、低渗透性的慢孔蛋白，在外膜蛋白中含量相对较高，参与调节细胞的通透性。OmpA 的结构域是β桶状拓扑结构，是一种面向胞质的球状蛋白，具有稳定性和细胞完整性[2]。OmpA 的功能体现在鲍曼不动杆菌的耐药性、致病性及免疫调节方面。

1.1 与耐药的相关性

鲍曼不动杆菌OmpA 的耐药机制主要与其本身孔蛋白缺失、射流泵的形成及基因突变有关。最近的一项研究，Hyo Il Kwon 通过敲除OmpA 基因，使ATCC17978 和MDR1656-2 两目标菌株的外膜丢失OmpA，最终使对抗目标菌株的抗菌剂的最低抑菌浓度（MIC）降低，其机制为亲脂性抗菌剂（青霉素G、头孢噻吩、新生霉素）在已修饰的外膜扩散增加，亲水性抗菌剂（头孢他啶、环丙沙星、庆大霉素、亚胺培南和萘啶酸）则通过OmpA 通道穿过外膜，这都导致对抗菌素的敏感性增加[2]，这表明了OmpA 参与鲍曼不动杆菌的耐药。Smani 的研究证实，OmpA 参与化合物从细胞外穿过外膜，并与内膜射流泵外排系统耦合形成功能性外排系统，这些外排泵（RND家族、MFS 家族）使抗生素（氨曲南、萘啶酸）的敏感性降低[3]。鲍曼不动杆菌对喹诺酮类药物的耐药体现在parC、gyrA 基因的双重突变使拓扑异构酶Ⅱ和Ⅳ的结构被改变，导致OmpA 结合位点的改变[4]，最终产生耐药。

1.2 致病性

鲍曼不动杆菌的致病机制主要是生物膜的形成，主要涉及生物膜相关蛋白。OmpA 是一种生物膜内在蛋白，通过参与生物膜的形成产生致病。包括粘附宿主细胞、诱导细胞凋亡、调节细胞自噬和血清抵抗。2019 年Rmaghan Soltani Shirazi 等人通过鲍曼不动杆菌感染小鼠建立小鼠感染模型外周血IL-6 的表达水平PCR 结果分析得出，IL-6 过量表达的同时OmpA 也表现为高表达，这说明OmpA 高表达在鲍曼不动杆菌致宿主感染过程中起重要作用[5]。

1.2.1 粘附宿主细胞 呼吸道上皮细胞比非呼吸道上皮细胞更易受到鲍曼不动杆菌侵袭，与其本身致病力较弱及宿主定植有关。鲍曼不动杆菌是通过菌毛结构粘附于支气管上皮细胞，之后上皮细胞膜延伸到细菌周围，通过肌动蛋白重排和膜重组介导，以拉链样机制使细胞产生凸起，将细菌埋入上皮细胞。通过比较鲍曼不动杆菌野生株与OmpA 敲除株的侵袭力得出，鲍曼不动杆菌OmpA敲除株的侵袭力显著降低到95%，该研究证实，OmpA 可直接导致鲍曼不动杆菌对宿主细胞的粘附和侵袭。

1.2.2 诱导细胞凋亡 此前已有研究表明，纯化的OmpA（3μg/mL、6μg/mL）可进入Hep-2 细胞，于线粒体中释放细胞促凋亡因子细胞色素C 和细胞凋亡诱导因子（AIF），诱导细胞级联反应，触发宿主细胞DNA 降解，导致细胞凋亡。纯化的鲍曼不动杆菌ATCC19606T 中OmpA 含有一段核定位序列，使其具有多种亚细胞靶向性，不仅可以诱导线粒体凋亡，还可直接入侵宿主细胞核并与核氨基酸（NLS）结合，激活caspases 和凋亡诱导因子促进细胞核易位，诱导真核细胞凋亡[6]。3.2μg/mL OmpA 作用于树突细胞（DC），靶向作用于线粒体，产生活性氧（ROS）直接导致暴露于OmpA 处理的DC 的凋亡或坏死，由此提出OmpA 可诱导DC 早发型凋亡和迟发型坏死。

1.2.3 调节细胞自噬 自噬是细胞的保护反应，通过清除受损细胞器和错误表达的蛋白质维持细胞内稳态。自噬调控炎症因子释放，产生机体防御，避免过度炎症反应。2017 年研究示，鲍曼不动杆菌OmpA 可通过MAPK/JNK 信号通路诱导HeLa 细胞发生不完全自噬[7]，OmpA 持续作用于宿主细胞，抑制自噬体降解，炎症因子过度产生，导致机体致病。 2018 年该学者研究发现OmpA 可增高RAW264.7 细胞LC3B- II 的表达水平，通过Akt/mTOR/p70S6K 信号通路触发RAW264.7 细胞自噬，通过降低细胞磷酸化水平，抑制炎症因子释放，对机体产生防御保护[8]，此研究的发现证实了OmpA 可以抑制机体炎症反应，为未来抗鲍曼不动杆菌感染提供理论依据。

1.2.4 血清抵抗 特异性抗体在细菌表面的暴露促进了巨噬细胞对细菌的摄取，巨噬细胞在初始感染部位的聚集是抵抗细菌感染的重要免疫防御。研究指出，将暴露于亚胺培南的多重耐药（MDR）鲍曼不动杆菌灭活的细胞疫苗注入小鼠体内，使小鼠产生免疫抗体，机体互补介导细菌溶解和吞噬，增加小鼠体内巨噬细胞对MDR 鲍曼不动杆菌的有效摄取和杀伤[9]。鲍曼不动杆菌感染宿主细胞时激活体液免疫，OmpA 与补体调节蛋白H 因子结合阻断补体旁路途径，使细菌在血清中完全繁殖。因此，激活补体途径是血清中重要的免疫防御机制，补体的激活可能在降低鲍曼不动杆菌逃避免疫清除方面发挥重要作用。

1.3 免疫调节

鲍曼不动杆菌OmpA 不仅诱导细胞凋亡，也参与破坏T 细胞生物学机制，诱导产生适应性免疫反应。该研究发现，200ng/mL 浓度的OmpA 会通过TLR2、MAPK 和NF-ΚB 旁路激活树突状细胞，促进树突状细胞表达分子CD86、CD80、CD40、MHCⅠ类和Ⅱ类的表达，促进CD4+T 细胞分化，增强宿主的免疫反应。OmpA 不是唯一的血清抗性分子，但当宿主一旦被感染，OmpA 仍被认为是体液免疫发生应答的主要靶标。

OmpA 是鲍曼不动杆菌中的潜在抗原靶标，活化的OmpA 在免疫中起决定性作用。研究表明，在小鼠鼻内接种鲍曼不动杆菌重组OmpA 可诱导小鼠产生黏膜和全身抗体，再将此小鼠经MSD 腹腔感染，发现免疫后的小鼠存活率明显高于对照组[10]，因此，接种重组OmpA 可诱导机体产生高滴度的OmpA 抗体，其水平的高低与小鼠的生存显著相关。基于免疫蛋白组学和反向疫苗学的报告示，人血清抗OmpA 免疫球蛋白G（IgG）抗体水平的表征表明，OmpA 在健康个体和鲍曼不动杆菌感染病人中均具有免疫原性，因此，OmpA 也是一种潜在的预防鲍曼不动杆菌感染疫苗的候选抗原。

2 外膜蛋白W（OmpW）

外膜蛋白W（OmpW）是一种疏水性孔蛋白，由183 个氨基酸组成，不仅嵌于外膜，也存在于周质和内膜。目前的研究涉及细菌的多种功能，其体现在离子渗透、耐药性、致病性及免疫性。

2.1 离子渗透

OmpW 可形成小分子疏水通道，允许离子渗透。将鲍曼不动杆菌OmpW 突变株与野生株分别置于100um 55Fe 中，在作用的1 h、3 h、6 h，OmpW突变株与野生株中细菌铁含量均增加，并且OmpW突变株中铁含量显著低于野生株。证实了OmpW参与铁离子摄取和吸收，同时影响铁在宿主体内的平衡[23]。

2.2 耐药性

Huang 的研究证实，OmpW 可引起鲍曼不动杆菌对替加环素和亚胺培南产生耐药，OmpW 的表达水平在耐碳青霉烯类菌株中显著高于标准株，但在耐多粘菌素的菌株中却为低表达[11，12]。OmpW 也可将替加环素转运到外膜蛋白，但当OmpW 缺失时，鲍曼不动杆菌对替加环素和亚胺培南的敏感性不会改变，表明OmpW 参与替加环素和亚胺培南的耐药，但不是主要的机制。OmpW 是一个可以容纳粘菌素分子的通道，仅有助于粘菌素与外膜蛋白结合。粘菌素的最低抑菌浓度（MIC）在OmpW 突变株与野生株中的值均为0.25 mg/L，该结果提示OmpW不参与粘菌素耐药过程。

2.3 致病性

目前发现OmpW 作用于Hep-2 细胞，通过特定途径活化使促凋亡因子上调，导致细胞凋亡，故OmpW 可能通过某种途径参与致病，但具体机制尚不明确，因此，有必要进一步阐明OmpW 在导致人体感染鲍曼不动杆菌的发病机理中发挥作用。

2.4 免疫原性

研究表明，OmpW 的保守性＞91%，与大肠埃希菌、铜绿假单胞菌的同源性较强，是高度免疫原性蛋白，OmpW 诱导产生特异性IgG 进行有效免疫应答，该免疫可降低细菌载量和血清促炎细胞因子的水平[12]，这表明可将OmpW 作为抗原候选物研制疫苗来预防鲍曼不动杆菌感染。

3 外膜蛋白33-36（Omp33-36）

Omp33-36 是β桶状孔蛋白，分子量为33-36 kDa，与OmpA 类似同样是一种水通道蛋白[13]，参与鲍曼不动杆菌的耐药、致病、细胞凋亡及自噬调节。选取对碳青霉烯耐药的JC10/01 菌株，通过大肠杆菌质粒转化证实Omp33-36 的表达显著降低了亚胺培南和美罗培南的MIC。Omp33-36 确实参与了鲍曼不动杆菌对碳青霉烯类（亚胺培南和美罗培南）的耐药。Smani 等人通过敲除Omp33-36 的基因发现，基因缺失的菌株对人肺上皮细胞的粘附性和细胞内侵袭性减低，更容易在体内被免疫系统清除，导致菌株的细胞毒性明显降低；Carlos Rumbo 等将8μg/mL 的Omp33- 36 作 用 于Hep- 2 细 胞，Omp33-36 可活化Bcl-2 家族促凋亡蛋白，引起线粒体损伤，细胞色素C 释放到胞质，激活凋亡小体，触发细胞凋亡级联反应，最终导致细胞凋亡。最近，An Z 研究指出鲍曼不动杆菌Omp34在RAW264.7细胞中通过线粒体衍生的ROS 激活NLRP3 炎性体相关蛋白表达，激活释放IL-1β，因此为防止由鲍曼不动杆菌诱导的NLRP3 炎性体过度激活而引起的严重感染可通过下调ROS 来实现[14]。还证实Omp34可以增加促凋亡蛋白Bax、Bad 表达，抑制抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-XL 表达，通过线粒体途径引起HeLa细胞凋亡[15]。Smani 等人也通过标记自噬标记物发现宿主细胞在电镜下内质网增长、细胞膜生长形成自噬体，证实了Omp33-36 可调节细胞自噬。如果没有细胞凋亡就不会发生细胞自噬，故可将Omp33-36 作为抗鲍曼不动杆菌感染治疗的靶点。通过鉴定1500 株鲍曼不动杆菌菌株，Omp34 的保守性可达98%，也已发现抗原区域用于疫苗开发[16，17]，故Omp34也可用于免疫。

4 外膜蛋白22（Omp22）

Omp22 分子量22.35kDa，长度为217 个氨基酸，已报道的851 株鲍曼不动杆菌中保守性达95%以上。可刺激宿主细胞产生免疫应答。Omp22 的主动、被动免疫均可以提高小鼠存活率，重组Omp22在小鼠体内可诱导产生更高滴度的IgG 抗体，使小鼠脏器细菌量降低105～106 倍，抑制外周血和脏器细菌增殖，同时降低血清促炎因子、趋化因子水平。将不同剂量的Omp22 作用于小鼠，小鼠主要器官的组织学无任何病理变化，这一结果证实Omp22不会引起致病[18，19]。研究发现OmpK/Omp22 融合抗原比单独分别使用这两种抗原对机体具有更大的保护作用[20]。将与MF59 协同的OmpK/Omp22 融合蛋白30μg注入小鼠气道，小鼠血液和肺组织的细菌负荷及血液炎性细胞因子水平显著降低，小鼠的存活率更高，这表明与MF59 协同的OmpK/Omp22 融合蛋白更好地发挥了免疫应答和保护作用[21]，证明了Omp22 具有安全性和保守性，可作为候选抗原开发抗鲍曼不动杆菌感染疫苗。

5 Caro蛋白

一种外膜蛋白，分子量29kDa，呈β桶状拓扑结构，与鸟氨酸和碳青霉烯类抗生素的摄取相关。一项研究通过比较亚胺培南耐药株与敏感株外膜蛋白间的差异，发现鲍曼不动杆菌耐药株中缺失Caro 蛋白[22]，Caro 蛋白表达降低导致鲍曼不动杆菌对碳青霉烯类抗生素产生耐药。既往研究证实，Caro 蛋白为热修饰蛋白，温度变化可影响其分子质量，经过95℃预处理的Caro 蛋白的分子质量为29000，而不经预处理的分子质量仅为24000。此外，在蛋白质离子通道上未发现亚胺培南的特异结合位点，因此可将CarO 蛋白视为非特异性离子通道。

6 OprD蛋白

OprD 蛋白是可渗透的孔蛋白，分子量43kDa。OprD 蛋白的下调或缺失会使使细菌细胞渗透性下降，导致铜绿假单胞菌对碳青霉烯类产生耐药。2017 年关于巴西鲍曼不动杆菌外膜蛋白的研究报道指出，鲍曼不动杆菌的耐药性与OprD 蛋白缺失有关[23]。关于革兰阴性细菌的报道中提出，鲍曼不动杆菌的耐药确实与OprD 蛋白的缺失有关。

7 外膜蛋白AIS-1969（Omp AIS-1969）

OmpAIS-1969 同样是鲍曼不动杆菌的一种外膜蛋白，OmpAIS-1969 全长855 个氨基酸，含有43个氨基酸残基。通过OmpAIS-1969 重组蛋白作用于小鼠使其产生特异性的IgG，降低了小鼠外周血中的细菌含量和炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）的表达，病理性损伤被抑制，小鼠的死亡率下降。因此，OmpAIS-1969 有较好的免疫保护作用，可以作为鲍曼不动杆菌重组亚单位疫苗的重要候选抗原之一，有效的拮抗鲍曼不动杆菌的感染[24]。

8 结语

综上所述，本文详述了鲍曼不动杆菌外膜蛋白的结构、生物学特性、对各类抗生素耐药、致病及免疫性。由于作用机制复杂，导致临床鲍曼不动杆菌在传播的高感染率和难治愈率。近年，鲍曼不动杆菌的临床检出率增高，特别是多重耐药鲍曼不动杆菌检出率明显增加。因此鲍曼不动杆菌在国内外成为研究热点，尤其是外膜蛋白。现已阐明通过一种或几种机制联合作用导致鲍曼不动杆菌耐药的原因，且鲍曼不动杆菌的耐药机制和致病机制密切相关。随着研究思路的创新和技术的成熟，会有更多的外膜蛋白被发现，并且膜蛋白介导的鲍曼不动杆菌耐药及致病机制会更清晰。最新发现，鲍曼不动杆菌的外膜蛋白可作为抗原刺激机体产生免疫应答，因此，对于疫苗研究及免疫性诊断提供理论基础。

目前，对于鲍曼不动杆菌外膜蛋白的致病机制研究相对较少，故仍需通过先进技术与方法进一步了解鲍曼不动杆菌膜蛋白的致病机制等因素，为鲍曼不动杆菌的临床靶向治疗和抗感染药物研究奠定基础，并提供更多理论依据。