Pseudomonas aeruginosa感染诱导肺移植抗体介导的排斥反应

学术背景介绍

肺移植是治疗终末期肺疾病的重要手段，但移植后的排斥反应仍然是影响患者长期生存的主要问题之一。抗体介导的排斥反应（antibody-mediated rejection, AMR）是一种逐渐被认识的肺移植排斥形式，可能导致移植物功能丧失甚至患者死亡。尽管AMR的发生机制尚未完全阐明，但研究表明，供体特异性抗体（donor-specific antibodies, DSAs）的产生与AMR密切相关。然而，病原体如何影响移植耐受性（transplant tolerance）仍不清楚。

Pseudomonas aeruginosa（铜绿假单胞菌）是肺移植患者中常见的细菌感染病原体，尤其容易引发肺炎。已有研究提示，P. aeruginosa感染可能与AMR的发生存在关联，但其具体机制尚未被系统研究。因此，本文旨在探索P. aeruginosa感染是否以及如何增加肺移植患者AMR的风险，并为预防和治疗AMR提供新的策略。

论文来源及作者信息

本文由Fuyi Liao、Dequan Zhou、Marlene Cano等作者共同完成，研究团队主要来自美国华盛顿大学医学院（Washington University School of Medicine）、马里兰大学医学院（University of Maryland School of Medicine）和威斯康星医学院（Medical College of Wisconsin）等机构。论文于2025年2月5日发表在《Science Translational Medicine》期刊上，题为“Pseudomonas aeruginosa infection induces intragraft lymphocytotoxicity that triggers lung transplant antibody-mediated rejection”。

研究流程及主要结果

1. 研究流程

a) 人类回顾性队列研究

研究团队首先进行了一项单中心回顾性队列研究，分析了2008年1月1日至2016年12月31日期间接受肺移植的患者数据。纳入研究的患者随访时间截至2019年12月31日，共计2816患者年的随访数据。研究期间，66名患者被诊断为AMR，其中23名为明确的AMR，43名为疑似AMR。研究结果表明，P. aeruginosa感染是AMR的独立危险因素，尤其是在囊性纤维化（cystic fibrosis, CF）患者中更为显著。

b) 小鼠肺移植模型

为了进一步研究P. aeruginosa感染与AMR的关系，研究团队建立了小鼠同种异体肺移植模型。C57BL/6小鼠接受来自BALB/c小鼠的肺移植，并通过抗CD40L和CTLA4Ig治疗诱导移植耐受。移植后30天，小鼠通过气管内接种P. aeruginosa临床分离株PA103。研究发现，尽管PA103在移植物和周围组织中迅速被清除，但感染后小鼠迅速产生了高水平的IgM DSAs，并在感染后1个月逐渐转变为IgG DSAs。

c) 细菌毒力因子研究

研究团队进一步探究了P. aeruginosa的毒力因子在AMR中的作用。通过使用不同类型的PA103突变株，研究人员发现，III型分泌系统（type III secretion system, T3SS）是诱导AMR的关键。特别是T3SS中的外毒素ExoT通过其ADP核糖基转移酶（ADP ribosyltransferase, ADPRT）活性诱导了移植物内Foxp3+CD4+ T细胞的凋亡，进而促进了AMR的发生。

d) B细胞及CXCR3信号通路研究

研究表明，P. aeruginosa感染诱导了移植物内B细胞的分化，特别是CXCR3+ B细胞的积累。通过基因敲除小鼠模型，研究人员发现，B细胞内源性MyD88信号通路在CXCR3+ B细胞的生成和IgG2c DSAs的产生中起重要作用。此外，CXCR3缺陷或抗体阻断能够显著抑制AMR的发生。

2. 主要结果

a) P. aeruginosa感染增加AMR风险

回顾性队列研究显示，P. aeruginosa感染是肺移植患者AMR的独立危险因素，尤其是在囊性纤维化患者中，感染后AMR的发生风险显著增加。

b) T3SS外毒素ExoT诱导Foxp3+CD4+ T细胞凋亡

通过小鼠模型，研究发现P. aeruginosa感染后，移植物内的Foxp3+CD4+ T细胞在18小时内显著减少，而T3SS外毒素ExoT的ADPRT活性是诱导这些细胞凋亡的关键机制。

c) CXCR3+ B细胞促进AMR发生

P. aeruginosa感染促进了移植物内CXCR3+ B细胞的生成，这些B细胞对供体抗原具有高亲和力，并介导了IgG DSAs的产生。通过基因敲除和抗体阻断实验，研究证明CXCR3信号通路在AMR的发生中起关键作用。

d) MyD88信号通路调控B细胞分化

研究还发现，B细胞内源性MyD88信号通路通过促进CXCR3+ B细胞的分化和IgG2c DSAs的产生，驱动了AMR的发生。

结论及其意义

本研究首次揭示了P. aeruginosa感染通过T3SS外毒素ExoT诱导移植物内Foxp3+CD4+ T细胞凋亡，进而触发AMR的机制。此外，研究还阐明了CXCR3+ B细胞在AMR中的关键作用，为开发新的治疗策略提供了重要线索。通过靶向T3SS或CXCR3信号通路，可能为预防和治疗肺移植后AMR提供新的方法。

研究亮点

1. 首次揭示P. aeruginosa感染与AMR的关联：本研究首次系统阐明了P. aeruginosa感染如何通过T3SS外毒素ExoT诱导AMR的分子机制。
2. T3SS外毒素ExoT的关键作用：研究发现ExoT的ADPRT活性是诱导Foxp3+CD4+ T细胞凋亡和AMR发生的关键。
3. CXCR3+ B细胞的作用：研究揭示了CXCR3+ B细胞在AMR中的核心作用，为开发新的靶向治疗提供了依据。
4. B细胞MyD88信号通路的发现：研究首次发现B细胞内源性MyD88信号通路在CXCR3+ B细胞分化和AMR中的作用。

其他有价值的信息

本研究不仅为理解肺移植后AMR的发生机制提供了新的视角，还为开发针对T3SS或CXCR3的治疗策略提供了理论支持。未来，通过进一步研究P. aeruginosa其他毒力因子的作用及其与免疫系统的相互作用，可能为肺移植患者的长期生存带来更多希望。