溶血性尿毒症综合征（HUS）以溶血性贫血、血小板减少和严重的急性肾损伤为核心临床表现，约有10%~15%的志贺毒素产生性大肠杆菌（STEC）感染患儿在感染1周后发展为HUS。志贺毒素2型（Stx2）在血液中首先结合循环白细胞和血小板，借助其表达的葡萄糖脂受体Gb3Cer和免疫受体TLR4，组装形成携带毒素的细胞外囊泡。这些囊泡随后将毒素输送到肾脏微血管，导致血管内皮细胞损伤和微血栓形成。因毒素在胞外囊泡中的存在是HUS发作前一天血液中的典型标志，干预此过程成为阻断疾病发展的关键。

然而，当前除支持性治疗外，尚无针对性药物。通常抗生素因可诱导细菌释放更多毒素而不建议用于STEC感染。多粘菌素B（polymyxin B）是一种对革兰阴性菌有效的抗生素，已知可阻断LPS（细菌内毒素）与TLR4的结合，本研究前期亦发现其可抑制Stx2a与TLR4的结合，但存在肾毒性且需要高杀菌浓度才能有效，限制了临床使用。

为求突破，研究者设计并合成了结构优化的多粘菌素B衍生物NAB815，旨在降低毒副作用并有效阻断Stx2a与TLR4结合。本研究系统验证了NAB815的生物活性和保护作用，提供了潜在的HUS预防的新药候选。研究结果发表在iScience杂志上。

1. NAB815高效阻断Stx2与TLR4结合

通过流式细胞术，研究测试了NAB815及其前期衍生物NAB741、NAB7061对Stx2a与表达TLR4但不表达Gb3Cer的人类中性粒细胞结合的影响。结果显示，NAB815以远低于亲代多粘菌素B的浓度（IC50约0.057 μg/mL，约为亲代药物的1/60）显著抑制了Stx2a的结合，且对NAB741和NAB7061无明显抑制作用。

荧光光谱淬灭实验直接证实了NAB815与Stx2a的结合，且结合常数（Kd）约为5 × 10^-8 M，显示NAB815与毒素有强亲和力，且推测该结合位点位于Stx2a的A链，为阻断其与TLR4相互作用提供分子基础。

图. NAB741、NAB7061 和 NAB815 这三种多粘菌素B衍生物对Stx2a与人中性粒细胞结合的影响

2. NAB815抑制Stx2诱导的血细胞聚集与细胞外囊泡释放

人体全血处理中添加Stx2a后，迅速诱导中性粒细胞/血小板及单核细胞/血小板聚集。添加NAB815（0.01 μg/mL）能显著削弱这种聚集（减少70%以上），表明阻断了毒素介导的细胞间膜表面相互作用。同时，NAB815对白细胞存活影响微小，无溶血作用。

纳米粒径跟踪分析（NTA）显示，Stx2a诱导产生较大直径分布范围的胞外囊泡，特别是250 nm及800 nm两个峰明显升高，NAB815能有效抑制这些大尺寸囊泡的生成。

定量毛细管免疫印迹（WES）进一步分析EV标志物Alix、白细胞标志物CD45、血小板标志物CD42a及Stx2a均随Stx2a处理而显著升高，NAB815显著抑制上述蛋白表达，确认了其对血细胞EV生成及装载毒素的双重抑制能力。

图. NAB815与Stx2a结合能力的测定

图. 人源细胞外囊泡（EVs）的纳米颗粒追踪分析

3. NAB815抑制EV相关补体激活

血液EVs中补体因子C3和C9的沉积随着Stx2a刺激增强，这与HUS中的血管损伤相关。NAB815几乎完全阻断了补体因子的募集，提示不仅减少了毒素装载EV，还抑制了炎症和溶血的次级放大效应。

4. NAB815保护细胞免受EV介导毒害

含Stx2a的EVs对Vero细胞蛋白合成抑制明显（ID50为608个EV体积单位），且导致约50%细胞死亡。同期含NAB815处理的EVs毒性降低2.5倍，死亡率明显减少（约15%），展现出显著保护效应。

图：NAB815对游离Stx2a中毒CD-1小鼠的影响

5. NAB815保护小鼠免受自由毒素及EV关联毒素损伤

自由Stx2a经尾静脉注射CD-1小鼠，诱发显著肾功能损害与死亡（肾功能通过血清尿素氮和肌酐测定）。同剂量加入NAB815的组合显著改善肾功能指标，减缓体重下降，降低死亡率。肾脏组织病理显示，NAB815减少了管道上皮水肿坏死和脱落，显著改善急性肾损伤评分。

将人类来源含Stx2a EVs静脉注射至小鼠，同样诱发轻度肾功能损害，NAB815处理组EVs致病性显著下降，肾损伤减轻，进一步验证了该药物的保护作用。

总结

该研究表明，基于多粘菌素B进行结构改造的衍生物NAB815，具备高效特异抑制Stx2a与免疫受体TLR4相互作用的能力，能够阻断HUS发病关键环节——Stx2a与血细胞结合并触发致病EVs释放。该药物在低药理浓度下发挥作用，不具杀菌活性，有望避免传统抗生素使用带来的细菌毒素过度释放及肾毒副作用。此外，在动物体内，NAB815不仅能抑制毒素相关EV的致病性，亦可抵御直接游离毒素的伤害，显现其广谱的肾保护潜能。

鉴于现有HUS缺乏特效疗法，且常规抗生素存在激发毒素表达的风险，该研究为HUS的预防及早期干预提供了全新亮点，尤其是在STEC感染初期发现具有临床价值。NAB815自身安全性显著提升，尤其是降低了肾毒性，适合儿科患者的潜在应用。此外，通过阻断TLR4介导的毒素与免疫细胞相互作用，NAB815还可能减少细胞聚集及补体系统激活，有助于减轻微血管病变进程，最终保护肾功能和生命安全。

未来，该药物可为临床开展早期STEC感染预防HUS开辟新途径，且可能适用于其他依赖TLR4介导的细菌毒素相关疾病，具有较大的转化前景和研究价值。

原始出处：

Varrone E, Consagra L, Carnicelli D, et al. An antibiotic derivative as a new potential tool in the prevention of hemolytic uremic syndrome. iScience. 2025;28:113076. https://doi.org/10.1016/j.isci.2025.113076

Tags： iScience：抗生素衍生物预防溶血性尿毒症综合征的新潜力武器