引用本文： 丁鳳鳴, 張杏怡. 銅綠假單胞菌 Las 系統的免疫干預機制研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2017, 16(5): 529-532. doi: 10.7507/1671-6205.201701042 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國呼吸與危重監護雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa，PA）是一種廣泛存在于自然界的革蘭陰性桿菌。在具有肺部基礎疾病的患者體內， PA 可以形成生物膜干預宿主的免疫反應，從而逃避宿主的免疫攻擊，并對肺組織造成免疫損傷。群體感應（quorum sensing，QS）系統對于 PA 在宿主體內發揮免疫干預作用具有重要意義，PA 可以利用 QS 系統協調大量的基因表達以幫助菌群適應多種惡劣環境，其中Las 系統是首先被發現的 QS 系統。我們綜述了近年來 Las 系統在宿主體內免疫干預作用方面的研究進展，以及相關 QS 抑制劑的研發情況。
1 PA 的 Las 系統概況
QS 系統指細菌感知環境中的群體密度，根據周圍多種多樣的信號分子對周圍環境做出反應，產生大量的基因表達，從而促進細菌間的交流和合作，協調群體行為，行使單個細菌無法完成的功能或社會行為的一種機制，其核心包括信號分子的產生、傳遞、識別和調控應答等幾個環節。其中，可擴散的 QS 信號分子發揮著關鍵作用，當信號分子達到了閾值濃度，可以協調多種基因的表達，通過激活感應調節蛋白使菌群的行為發生改變。
PA 有 3 套 QS 系統，包括 LasI/LasR 系統、RhlI/RhlR 系統和 PQS 系統，它們之間相互作用，構成了一個復雜的級聯網絡。LasI/LasR 系統是 PA 首先被發現的 QS 系統，它處于調控網絡的最上端，可以正調控 RhlI/RhlR 系統和 PQS 系統[1-2]。LasI/LasR 系統依賴于以 3-氧-十二烷酰高絲氨酸內酯（3-oxo-C12-HSL）為主的 N-酰基-高絲氨酸內酯（AHLs）信號分子。其中，LasI 是信號分子的催化酶，產生信號分子；而 LasR 是信號分子的受體，與信號分子結合后成為彈性蛋白酶基因（lasA 和 1asB）的轉錄因子，故又被稱為 Las 系統。除了彈性蛋白酶外，Las 系統還可以編碼產生堿性磷酸酶、外毒素 A 等致病因子，并參與 PA 生物膜的形成[3]。在 PA 慢性肺部感染的過程中，Las 系統可以干預宿主的免疫反應，幫助細菌逃避宿主的免疫攻擊，并對肺組織造成免疫性損傷，參與 PA 對宿主的致病過程[4-5]。
2 Las 系統對 PA 感染誘導的中性粒細胞性炎癥反應的激活作用
PA 慢性肺部感染引起的肺部結構破壞與活化的中性粒細胞在肺組織大量聚集有關。研究發現在 PA 感染過程中，PA 的 Las 系統信號分子 3-oxo-C12-HSL 可以刺激人類成纖維細胞和上皮細胞大量表達白細胞介素-8（IL-8）mRNA 和蛋白，從而促進中性粒細胞性炎癥反應。此外，PA 的信號分子 3-oxo-C12-HSL 也可以通過活化上皮細胞內的轉錄因子核因子-κB（NF-κB）激活 IL-8 介導的中性粒細胞炎癥反應，該信號傳導是通過絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）信號通路完成的。經過基因序列分析，IL-8 啟動子上游的 –1 481 bp 至 –548 bp 區域以及編碼轉錄因子 NF-κB 的區域是 PA 信號因子 3-oxo-C12-HSL 作用的主要位點[6]。
Las 系統調控形成的 PA 生物膜也對中性粒細胞性炎癥反應具有刺激作用。PA 的 Las 系統主要通過產生胞外多糖和胞外 DNA 參與了細菌生物膜的分化和成熟過程。一旦 Las 系統發生突變，PA 只能形成扁平未分化的生物膜，而野生型 PA 則能形成完整成熟的生物膜。生物膜形成后，PA 可以在生物膜的保護作用下持續釋放毒性因子，如綠膿菌素、鼠李糖脂、氫氰酸、彈性蛋白酶等。這些毒性因子可以吸引中性粒細胞從血液趨化至炎癥部位，導致持續的中性粒細胞炎癥反應[7]。盡管大量的中性粒細胞被激活而聚集在炎癥部位，但由于 PA 生物膜基質的屏障作用以及 PA 毒性因子對中性粒細胞的促凋亡作用，中性粒細胞對 PA 的吞噬殺菌作用反而減弱，引起 PA 感染遷延[8]。由于中性粒細胞在炎癥部位被持續激活，大量的蛋白酶和活性氧簇被釋放，導致了 PA 感染后的肺組織出現嚴重的免疫損傷。
3 Las 系統對 PA 感染免疫相關細胞的毒性作用
Las 系統的信號分子對 PA 感染后的造血細胞具有廣泛的毒性作用。3-oxo-C12-HSL 能特異性地促進巨噬細胞凋亡，并使細胞的吞噬能力減弱[9]。在 PA 誘導激活的巨噬細胞中，3-oxo-C12-HSL 可以選擇性地破壞 NF-κB 功能，抑制 PA 通過 NF-κB 信號途徑誘導產生炎癥因子和其他免疫反應[10]。除了巨噬細胞外，3-oxo-C12-HSL 也對中性粒細胞和單核細胞具有毒性作用。在信號分子的作用下，PA 感染后的巨噬細胞、中性粒細胞和單個核細胞均出現了細胞核碎裂及染色體降解，提示細胞出現凋亡。此時，細胞內的凋亡標志物如半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）、Caspase-8、組蛋白相關的 DNA 片段和磷脂酰絲氨酸的表達水平均顯著提高[11]。
PA 的 Las 系統不僅可以誘導造血細胞的調亡，它對非造血干細胞，包括氣道上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞和間質干細胞也具有細胞毒性。在 PA 感染后的氣道上皮細胞內，信號分子可以促進線粒體膜去極化，引起細胞色素 C 從線粒體釋放至細胞質，從而激活凋亡相關蛋白 Caspase-3/7、Caspase-8 和 Caspase-9 的活性，啟動凋亡程序[12]。在小鼠成纖維細胞和人類血管內皮細胞內，PA 的信號分子可以通過促進內質網鈣離子的釋放增加細胞質內的鈣離子水平，從而促進細胞的凋亡。3-oxo-C12-HSL 還可以使間質干細胞的凋亡速度增加 14 倍，并且影響細胞炎癥因子的分泌，使 PA 感染期間的受損組織無法得到正常的修復[13]。
在 PA 感染過程中信號分子可以通過改變細胞間連接蛋白的磷酸化狀態破壞上皮細胞的完整性。在 3-oxo-C12-HSL 的作用下，PA 可以使上皮細胞內的鈣黏素（cadherin）和 β-鏈蛋白含量減少。其中，細胞內酪氨酸和絲氨酸的鈣黏素以及酪氨酸的 β-鏈蛋白出現過度磷酸化現象，但絲氨酸和蘇氨酸的 β-鏈蛋白卻出現去磷酸化現象。由于磷酸化狀態改變，連接蛋白的分布以及結構發生變化，細胞間的通透性增加，從而導致了上皮細胞結構完整性被破壞[14]。
4 Las 系統對 PA 感染后免疫反應的抑制作用
Las 系統對 PA 誘導的宿主抗原特異性免疫反應具有抑制作用。PA 的信號因子 3-oxo-C12-HSL 可以阻止宿主體內的 CD4+ T 細胞向 Th1 和 Th2 分化。研究發現，在抗原刺激前后 2 h 內將 3-oxo-C12-HSL 加入脾臟淋巴細胞培養液，脾臟淋巴細胞中 Th1 和 Th2 細胞分泌的細胞因子 IL-4 和 γ 干擾素（IFN-γ）水平均較對照組顯著下降；但如果在抗原刺激 2 h 后將 PA 的信號分子加入細胞培養液，信號分子對 IL-4 和 IFN-γ的產生沒有明顯的抑制作用。這說明 PA 的信號分子本身對 Th1 和 Th2 細胞沒有非特異性的毒性作用，只是在細胞的分化過程中發揮作用[15]。PA 的信號分子還可以抑制抗原刺激下外周血單個核細胞的增殖以及 IL-2 的分泌，從而在 PA 慢性肺部感染過程中干預機體淋巴細胞相關的抗原特異性免疫反應。
PA 的 Las 系統下調宿主免疫反應的作用在小鼠巨噬細胞中也得到了證實。3-oxo-C12-HSL 可以抑制巨噬細胞在內毒素作用下產生促炎因子腫瘤壞死因子- α（TNF-α），并可以通過增強 PA 感染過程中 NF-κB 的轉錄活性以及延長 p38 MAPK 的磷酸化、上調抗炎因子 IL-10 的水平，從而下調巨噬細胞對 PA 的炎癥反應[16]。此外，在小鼠胚胎成纖維細胞內，盡管在 PA 的 3-oxo-C12-HSL 作用下 IL-8 同源物角化細胞源性細胞因子（KC）和 IL-6 轉錄因子的表達增加，但 KC 和 IL-6 蛋白的分泌卻受到了抑制。3-oxo-C12-HSL 還可以通過激活內質網應激轉導蛋白激酶 RNA 樣 ER 激酶（PERK）的功能抑制蛋白質的合成，從而影響 PA 感染過程中免疫細胞的活性[17]。
5 Las 系統對免疫系統的作用靶點
過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）是 PA 感染過程中 Las 系統激活中性粒細胞炎癥反應的一個潛在靶點。在小鼠成纖維細胞和人類肺部上皮細胞中，3-oxo-C12-HSL 可以與 PPARβ/δ 和 PPARγ 結合，通過抑制 PPAR 的抗炎活性導致感染相關的中性粒細胞性氣道炎癥反應持續活化[18]。有趣的是，研究發現中性粒細胞表面的 T2R38 味覺受體也是3-oxo-C12-HSL 作用的潛在靶點。3-oxo-C12-HSL 可以與 T2R38 味覺受體結合刺激中性粒細胞活化，而 T2R38 抗體可以通過阻止 3-oxo-C12-HSL 與中性粒細胞表面的結合而抑制中性粒細胞的活化[19]。
X 盒結合蛋白 1（X-box binding protein 1，XBP1）轉錄因子是 PA 感染過程中 Las 系統信號分子對免疫相關細胞發揮毒性作用的一個主要宿主目標。XBP1 位于內質網內，內質網應激時 XBP1 mRNA 被剪接并發生翻譯移位。剪接后的 XBP1 調控一組定位于內質網的分子伴侶基因表達。在小鼠胚胎成纖維細胞中，一旦 XBP1 的轉錄活性被激活，細胞內凋亡蛋白酶在信號分子的作用下立即被活化，從而啟動細胞凋亡程序。當敲除 XBP1 基因后，信號分子作用下細胞不會發生明顯凋亡[20]。
對氧磷酶 2（paraoxonase 2，PON2）是另一個 Las 系統信號分子發揮免疫毒性作用的宿主目標。它具有高絲氨酸內酯酶活性，可以分解 3-oxo-C12-HSL的內酯環，從而對信號分子產生應答，促進 PA 感染過程中信號分子對免疫細胞的凋亡作用。在 PA 感染的過程中，細菌產生和釋放的 3-oxo-C12-HSL 進入宿主細胞內，PON2 通過內酯酶活性解開 3-oxo-C12-HSL 的內酯環，使信號分子發生分解。在內質網內，信號分子的分解產物通過激活三磷酸肌醇受體釋放 Ca2+，引起內質網應激，導致細胞凋亡。在線粒體中，信號分子的分解產物可以抑制電子傳輸鏈，導致線粒體去極化和凋亡酶的釋放，啟動凋亡程序[21]。此外，3-oxo-C12-HSL 還可以與人類上皮細胞上的 GTP 酶活化蛋白相互作用，通過小分子 GTP 酶（如 Rac1 和 Cdc42）改變細胞的遷移方式，影響感染過程中上皮細胞的免疫損傷修復過程[22]。
6 Las 系統抑制劑和疫苗的研發
目前 PA 的多重耐藥問題已得到全球性關注。由于在大多數情況下，群體密度依賴的 QS 系統并不是 PA 生存所必須的，因此對 QS 系統的破壞和干擾可以在緩解細菌致病性的同時，避免使細菌在生存選擇的壓力下發生耐藥性[23]。近年來尋找 Las 系統信號分子抑制劑和開發疫苗拮抗信號分子的致病性已經被廣泛關注[24]。
一些新的 Las 系統信號分子抑制劑已被陸續發現。Chang 等[25]利用產生信號分子的基因重組大腸桿菌作為篩選工具，從植物提取物中篩選出信號分子合成酶抑制劑（水楊酸、鞣酸和桂皮醛），這些抑制劑可以與 LasI 結合干擾信號分子的合成。Valentine 等[26]發現三唑 [4,3-a] 喹啉可以作為具有納摩爾級潛能的 3-oxo-C12-HSL 抑制劑，恢復信號分子處理過的巨噬細胞的 NF-κB 活性，使巨噬細胞在脂多糖（LPS）的刺激下發揮正常的分泌細胞因子的作用。即使在缺乏炎癥刺激的情況下，三唑 [4,3-a]喹啉也可以預防 3-oxo-C12-HSL 介導的細胞毒性反應，降低細胞質內鈣離子水平以及抑制 p38 MAPK 的磷酸化。
在開發針對信號分子的疫苗方面，有研究報道將 3-oxo-C12-HSL 與載體蛋白偶聯形成的結合體免疫小鼠后，小鼠血清和肺組織的信號分子的濃度均顯著低于對照組，PA 感染引起的中性粒細胞炎癥損傷顯著減輕。盡管免疫后肺組織的中性粒細胞炎癥反應減弱，但組織內細菌數量并沒有明顯增加，這證明針對信號分子的免疫治療并不會減弱宿主對細菌的免疫清除[27]。在燒傷感染模型中，近來也有研究將 3-oxo-C12-HSL 和重組Ⅲ型分泌系統的 PcrV 因子結合在一起免疫小鼠，免疫后的小鼠感染 PA 后比對照組小鼠具有更高的生存率[28]。
7 小結和展望
QS 系統使 PA 個體能夠通過信號分子連系起來作為多細胞機體統一行動，促進了細菌在宿主體內的生存。其中，Las 系統可以與宿主細胞相互作用，激活中性粒細胞炎癥反應，同時對免疫相關細胞具有毒性作用，并且可以抑制宿主抗原特異性的免疫反應。Las 系統作用于宿主細胞的靶點包括 XBP1、PON2、PPAR、T2R38 味覺受體等。目前針對 Las 系統信號分子的抑制劑和疫苗正在被廣泛研究，為解決 PA 日益嚴峻的耐藥問題帶來希望。然而，由于細菌 QS 系統和宿主之間復雜的相互作用仍存在許多未知的機制，因此進一步深入對 PA 的 QS 系統作用的理解對于開發新的抗感染藥物將會具有重要價值。
銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa，PA）是一種廣泛存在于自然界的革蘭陰性桿菌。在具有肺部基礎疾病的患者體內， PA 可以形成生物膜干預宿主的免疫反應，從而逃避宿主的免疫攻擊，并對肺組織造成免疫損傷。群體感應（quorum sensing，QS）系統對于 PA 在宿主體內發揮免疫干預作用具有重要意義，PA 可以利用 QS 系統協調大量的基因表達以幫助菌群適應多種惡劣環境，其中Las 系統是首先被發現的 QS 系統。我們綜述了近年來 Las 系統在宿主體內免疫干預作用方面的研究進展，以及相關 QS 抑制劑的研發情況。
1 PA 的 Las 系統概況
QS 系統指細菌感知環境中的群體密度，根據周圍多種多樣的信號分子對周圍環境做出反應，產生大量的基因表達，從而促進細菌間的交流和合作，協調群體行為，行使單個細菌無法完成的功能或社會行為的一種機制，其核心包括信號分子的產生、傳遞、識別和調控應答等幾個環節。其中，可擴散的 QS 信號分子發揮著關鍵作用，當信號分子達到了閾值濃度，可以協調多種基因的表達，通過激活感應調節蛋白使菌群的行為發生改變。
PA 有 3 套 QS 系統，包括 LasI/LasR 系統、RhlI/RhlR 系統和 PQS 系統，它們之間相互作用，構成了一個復雜的級聯網絡。LasI/LasR 系統是 PA 首先被發現的 QS 系統，它處于調控網絡的最上端，可以正調控 RhlI/RhlR 系統和 PQS 系統[1-2]。LasI/LasR 系統依賴于以 3-氧-十二烷酰高絲氨酸內酯（3-oxo-C12-HSL）為主的 N-酰基-高絲氨酸內酯（AHLs）信號分子。其中，LasI 是信號分子的催化酶，產生信號分子；而 LasR 是信號分子的受體，與信號分子結合后成為彈性蛋白酶基因（lasA 和 1asB）的轉錄因子，故又被稱為 Las 系統。除了彈性蛋白酶外，Las 系統還可以編碼產生堿性磷酸酶、外毒素 A 等致病因子，并參與 PA 生物膜的形成[3]。在 PA 慢性肺部感染的過程中，Las 系統可以干預宿主的免疫反應，幫助細菌逃避宿主的免疫攻擊，并對肺組織造成免疫性損傷，參與 PA 對宿主的致病過程[4-5]。
2 Las 系統對 PA 感染誘導的中性粒細胞性炎癥反應的激活作用
PA 慢性肺部感染引起的肺部結構破壞與活化的中性粒細胞在肺組織大量聚集有關。研究發現在 PA 感染過程中，PA 的 Las 系統信號分子 3-oxo-C12-HSL 可以刺激人類成纖維細胞和上皮細胞大量表達白細胞介素-8（IL-8）mRNA 和蛋白，從而促進中性粒細胞性炎癥反應。此外，PA 的信號分子 3-oxo-C12-HSL 也可以通過活化上皮細胞內的轉錄因子核因子-κB（NF-κB）激活 IL-8 介導的中性粒細胞炎癥反應，該信號傳導是通過絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）信號通路完成的。經過基因序列分析，IL-8 啟動子上游的 –1 481 bp 至 –548 bp 區域以及編碼轉錄因子 NF-κB 的區域是 PA 信號因子 3-oxo-C12-HSL 作用的主要位點[6]。
Las 系統調控形成的 PA 生物膜也對中性粒細胞性炎癥反應具有刺激作用。PA 的 Las 系統主要通過產生胞外多糖和胞外 DNA 參與了細菌生物膜的分化和成熟過程。一旦 Las 系統發生突變，PA 只能形成扁平未分化的生物膜，而野生型 PA 則能形成完整成熟的生物膜。生物膜形成后，PA 可以在生物膜的保護作用下持續釋放毒性因子，如綠膿菌素、鼠李糖脂、氫氰酸、彈性蛋白酶等。這些毒性因子可以吸引中性粒細胞從血液趨化至炎癥部位，導致持續的中性粒細胞炎癥反應[7]。盡管大量的中性粒細胞被激活而聚集在炎癥部位，但由于 PA 生物膜基質的屏障作用以及 PA 毒性因子對中性粒細胞的促凋亡作用，中性粒細胞對 PA 的吞噬殺菌作用反而減弱，引起 PA 感染遷延[8]。由于中性粒細胞在炎癥部位被持續激活，大量的蛋白酶和活性氧簇被釋放，導致了 PA 感染后的肺組織出現嚴重的免疫損傷。
3 Las 系統對 PA 感染免疫相關細胞的毒性作用
Las 系統的信號分子對 PA 感染后的造血細胞具有廣泛的毒性作用。3-oxo-C12-HSL 能特異性地促進巨噬細胞凋亡，并使細胞的吞噬能力減弱[9]。在 PA 誘導激活的巨噬細胞中，3-oxo-C12-HSL 可以選擇性地破壞 NF-κB 功能，抑制 PA 通過 NF-κB 信號途徑誘導產生炎癥因子和其他免疫反應[10]。除了巨噬細胞外，3-oxo-C12-HSL 也對中性粒細胞和單核細胞具有毒性作用。在信號分子的作用下，PA 感染后的巨噬細胞、中性粒細胞和單個核細胞均出現了細胞核碎裂及染色體降解，提示細胞出現凋亡。此時，細胞內的凋亡標志物如半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）、Caspase-8、組蛋白相關的 DNA 片段和磷脂酰絲氨酸的表達水平均顯著提高[11]。
PA 的 Las 系統不僅可以誘導造血細胞的調亡，它對非造血干細胞，包括氣道上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞和間質干細胞也具有細胞毒性。在 PA 感染后的氣道上皮細胞內，信號分子可以促進線粒體膜去極化，引起細胞色素 C 從線粒體釋放至細胞質，從而激活凋亡相關蛋白 Caspase-3/7、Caspase-8 和 Caspase-9 的活性，啟動凋亡程序[12]。在小鼠成纖維細胞和人類血管內皮細胞內，PA 的信號分子可以通過促進內質網鈣離子的釋放增加細胞質內的鈣離子水平，從而促進細胞的凋亡。3-oxo-C12-HSL 還可以使間質干細胞的凋亡速度增加 14 倍，并且影響細胞炎癥因子的分泌，使 PA 感染期間的受損組織無法得到正常的修復[13]。
在 PA 感染過程中信號分子可以通過改變細胞間連接蛋白的磷酸化狀態破壞上皮細胞的完整性。在 3-oxo-C12-HSL 的作用下，PA 可以使上皮細胞內的鈣黏素（cadherin）和 β-鏈蛋白含量減少。其中，細胞內酪氨酸和絲氨酸的鈣黏素以及酪氨酸的 β-鏈蛋白出現過度磷酸化現象，但絲氨酸和蘇氨酸的 β-鏈蛋白卻出現去磷酸化現象。由于磷酸化狀態改變，連接蛋白的分布以及結構發生變化，細胞間的通透性增加，從而導致了上皮細胞結構完整性被破壞[14]。
4 Las 系統對 PA 感染后免疫反應的抑制作用
Las 系統對 PA 誘導的宿主抗原特異性免疫反應具有抑制作用。PA 的信號因子 3-oxo-C12-HSL 可以阻止宿主體內的 CD4+ T 細胞向 Th1 和 Th2 分化。研究發現，在抗原刺激前后 2 h 內將 3-oxo-C12-HSL 加入脾臟淋巴細胞培養液，脾臟淋巴細胞中 Th1 和 Th2 細胞分泌的細胞因子 IL-4 和 γ 干擾素（IFN-γ）水平均較對照組顯著下降；但如果在抗原刺激 2 h 后將 PA 的信號分子加入細胞培養液，信號分子對 IL-4 和 IFN-γ的產生沒有明顯的抑制作用。這說明 PA 的信號分子本身對 Th1 和 Th2 細胞沒有非特異性的毒性作用，只是在細胞的分化過程中發揮作用[15]。PA 的信號分子還可以抑制抗原刺激下外周血單個核細胞的增殖以及 IL-2 的分泌，從而在 PA 慢性肺部感染過程中干預機體淋巴細胞相關的抗原特異性免疫反應。
PA 的 Las 系統下調宿主免疫反應的作用在小鼠巨噬細胞中也得到了證實。3-oxo-C12-HSL 可以抑制巨噬細胞在內毒素作用下產生促炎因子腫瘤壞死因子- α（TNF-α），并可以通過增強 PA 感染過程中 NF-κB 的轉錄活性以及延長 p38 MAPK 的磷酸化、上調抗炎因子 IL-10 的水平，從而下調巨噬細胞對 PA 的炎癥反應[16]。此外，在小鼠胚胎成纖維細胞內，盡管在 PA 的 3-oxo-C12-HSL 作用下 IL-8 同源物角化細胞源性細胞因子（KC）和 IL-6 轉錄因子的表達增加，但 KC 和 IL-6 蛋白的分泌卻受到了抑制。3-oxo-C12-HSL 還可以通過激活內質網應激轉導蛋白激酶 RNA 樣 ER 激酶（PERK）的功能抑制蛋白質的合成，從而影響 PA 感染過程中免疫細胞的活性[17]。
5 Las 系統對免疫系統的作用靶點
過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）是 PA 感染過程中 Las 系統激活中性粒細胞炎癥反應的一個潛在靶點。在小鼠成纖維細胞和人類肺部上皮細胞中，3-oxo-C12-HSL 可以與 PPARβ/δ 和 PPARγ 結合，通過抑制 PPAR 的抗炎活性導致感染相關的中性粒細胞性氣道炎癥反應持續活化[18]。有趣的是，研究發現中性粒細胞表面的 T2R38 味覺受體也是3-oxo-C12-HSL 作用的潛在靶點。3-oxo-C12-HSL 可以與 T2R38 味覺受體結合刺激中性粒細胞活化，而 T2R38 抗體可以通過阻止 3-oxo-C12-HSL 與中性粒細胞表面的結合而抑制中性粒細胞的活化[19]。
X 盒結合蛋白 1（X-box binding protein 1，XBP1）轉錄因子是 PA 感染過程中 Las 系統信號分子對免疫相關細胞發揮毒性作用的一個主要宿主目標。XBP1 位于內質網內，內質網應激時 XBP1 mRNA 被剪接并發生翻譯移位。剪接后的 XBP1 調控一組定位于內質網的分子伴侶基因表達。在小鼠胚胎成纖維細胞中，一旦 XBP1 的轉錄活性被激活，細胞內凋亡蛋白酶在信號分子的作用下立即被活化，從而啟動細胞凋亡程序。當敲除 XBP1 基因后，信號分子作用下細胞不會發生明顯凋亡[20]。
對氧磷酶 2（paraoxonase 2，PON2）是另一個 Las 系統信號分子發揮免疫毒性作用的宿主目標。它具有高絲氨酸內酯酶活性，可以分解 3-oxo-C12-HSL的內酯環，從而對信號分子產生應答，促進 PA 感染過程中信號分子對免疫細胞的凋亡作用。在 PA 感染的過程中，細菌產生和釋放的 3-oxo-C12-HSL 進入宿主細胞內，PON2 通過內酯酶活性解開 3-oxo-C12-HSL 的內酯環，使信號分子發生分解。在內質網內，信號分子的分解產物通過激活三磷酸肌醇受體釋放 Ca2+，引起內質網應激，導致細胞凋亡。在線粒體中，信號分子的分解產物可以抑制電子傳輸鏈，導致線粒體去極化和凋亡酶的釋放，啟動凋亡程序[21]。此外，3-oxo-C12-HSL 還可以與人類上皮細胞上的 GTP 酶活化蛋白相互作用，通過小分子 GTP 酶（如 Rac1 和 Cdc42）改變細胞的遷移方式，影響感染過程中上皮細胞的免疫損傷修復過程[22]。
6 Las 系統抑制劑和疫苗的研發
目前 PA 的多重耐藥問題已得到全球性關注。由于在大多數情況下，群體密度依賴的 QS 系統并不是 PA 生存所必須的，因此對 QS 系統的破壞和干擾可以在緩解細菌致病性的同時，避免使細菌在生存選擇的壓力下發生耐藥性[23]。近年來尋找 Las 系統信號分子抑制劑和開發疫苗拮抗信號分子的致病性已經被廣泛關注[24]。
一些新的 Las 系統信號分子抑制劑已被陸續發現。Chang 等[25]利用產生信號分子的基因重組大腸桿菌作為篩選工具，從植物提取物中篩選出信號分子合成酶抑制劑（水楊酸、鞣酸和桂皮醛），這些抑制劑可以與 LasI 結合干擾信號分子的合成。Valentine 等[26]發現三唑 [4,3-a] 喹啉可以作為具有納摩爾級潛能的 3-oxo-C12-HSL 抑制劑，恢復信號分子處理過的巨噬細胞的 NF-κB 活性，使巨噬細胞在脂多糖（LPS）的刺激下發揮正常的分泌細胞因子的作用。即使在缺乏炎癥刺激的情況下，三唑 [4,3-a]喹啉也可以預防 3-oxo-C12-HSL 介導的細胞毒性反應，降低細胞質內鈣離子水平以及抑制 p38 MAPK 的磷酸化。
在開發針對信號分子的疫苗方面，有研究報道將 3-oxo-C12-HSL 與載體蛋白偶聯形成的結合體免疫小鼠后，小鼠血清和肺組織的信號分子的濃度均顯著低于對照組，PA 感染引起的中性粒細胞炎癥損傷顯著減輕。盡管免疫后肺組織的中性粒細胞炎癥反應減弱，但組織內細菌數量并沒有明顯增加，這證明針對信號分子的免疫治療并不會減弱宿主對細菌的免疫清除[27]。在燒傷感染模型中，近來也有研究將 3-oxo-C12-HSL 和重組Ⅲ型分泌系統的 PcrV 因子結合在一起免疫小鼠，免疫后的小鼠感染 PA 后比對照組小鼠具有更高的生存率[28]。
7 小結和展望
QS 系統使 PA 個體能夠通過信號分子連系起來作為多細胞機體統一行動，促進了細菌在宿主體內的生存。其中，Las 系統可以與宿主細胞相互作用，激活中性粒細胞炎癥反應，同時對免疫相關細胞具有毒性作用，并且可以抑制宿主抗原特異性的免疫反應。Las 系統作用于宿主細胞的靶點包括 XBP1、PON2、PPAR、T2R38 味覺受體等。目前針對 Las 系統信號分子的抑制劑和疫苗正在被廣泛研究，為解決 PA 日益嚴峻的耐藥問題帶來希望。然而，由于細菌 QS 系統和宿主之間復雜的相互作用仍存在許多未知的機制，因此進一步深入對 PA 的 QS 系統作用的理解對于開發新的抗感染藥物將會具有重要價值。