室內(nèi)環(huán)境中的致病微生物已成為影響公共健康的關(guān)鍵因素。細(xì)胞外囊泡（EVs）被視為介導(dǎo)病原微生物侵染宿主的“遠(yuǎn)程武器”。前期工作發(fā)現(xiàn)病原微生物分泌的EVs在灰塵環(huán)境中普遍存在（Environ. Sci. Technol. 2022, 56, 5653-5663）。然而，目前尚不清楚這些環(huán)境中病原微生物釋放的EVs是否攜帶大量毒力因子和其他有害物質(zhì)，繼而引發(fā)宿主細(xì)胞感染和免疫反應(yīng)的發(fā)生和發(fā)展，這限制了我們對(duì)EVs潛在健康風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)。

　　近日，中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所朱永官團(tuán)隊(duì)-崔麗研究組綜合應(yīng)用拉曼光譜、宏基因組和蛋白組測(cè)序技術(shù)，全面解析了環(huán)境中致病菌釋放的細(xì)胞外囊泡攜帶的毒力因子、炎癥效應(yīng)以及相關(guān)機(jī)制。

　　該工作首先利用宏基因組確認(rèn)了室內(nèi)灰塵囊泡中富含大量毒力因子，其中銅綠假單胞菌屬是是空氣中主要囊泡宿主，其分泌的囊泡攜帶的毒力因子豐度超過(guò)65%，進(jìn)而構(gòu)建了EVs-巨噬細(xì)胞暴露模型，探究環(huán)境中銅綠假單胞菌來(lái)源的 EVs 對(duì)巨噬細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn)EVs在低濃度短時(shí)間內(nèi)即可誘導(dǎo)肺巨噬細(xì)胞產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。通過(guò)進(jìn)一步創(chuàng)新型地結(jié)合拉曼全景式快照和組學(xué)深入研究，全方位、多維度探究了EVs引發(fā)巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)的機(jī)制。拉曼光譜結(jié)果顯示，在致病菌 EVs 作用下，巨噬細(xì)胞蛋白相關(guān)拉曼峰變化最大。細(xì)胞的代謝模式發(fā)生改變；不飽和脂肪酸與總脂肪酸的比例升高，提示細(xì)胞耐受性增強(qiáng)。利用蛋白組測(cè)序展開進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)EVs通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞的碳水化合物代謝和能量代謝，導(dǎo)致代謝重編程和炎癥反應(yīng)的加劇，其中己糖胺生物合成途徑和脂肪酸代謝途徑在此過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，可作為干預(yù)的潛在靶點(diǎn)。本研究綜合評(píng)估了環(huán)境中EVs的健康風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)對(duì)EVs作用下巨噬細(xì)胞代謝和表型變化的全方位分析，為深入了解微生物與人類健康之間的關(guān)系提供新線索，為發(fā)展病原微生物防控策略提供新的理論依據(jù)。

　　相關(guān)研究成果以Impact of airborne pathogen-derived extracellular vesicles on macrophage revealed by Raman spectroscopy and multi-omics 為題發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊Environmental Science & Technology上。秦藝菲博士為第一作者，崔麗研究員和黃乾生研究員為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（22176186），中國(guó)科學(xué)院從0到1原始創(chuàng)新項(xiàng)目（ZDBS-LY-DQC027），國(guó)家自然科學(xué)基金（32161143016, 42177362, 42250410328），福建省科學(xué)技術(shù)廳項(xiàng)目(2022T3063)等多個(gè)項(xiàng)目的資助。

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拉曼光譜聯(lián)合多組學(xué)全面探究EVs的特征及潛在健康風(fēng)險(xiǎn)