金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）是假体关节感染（Prosthetic Joint Infection, PJI）的主要病原体，其生物膜形成是导致感染难以清除的关键。在PJI小鼠模型和患者中，免疫细胞浸润以抗炎性的粒细胞性髓源性抑制细胞（Granulocytic Myeloid-Derived Suppressor Cells, G-MDSCs）为主，其次为中性粒细胞（Polymorphonuclear Neutrophils, PMNs）和巨噬细胞（Macrophages, Mφs）。本研究旨在阐明不同白细胞群体对S. aureus生物膜与浮游细菌的差异敏感性，并探讨其死亡机制。
S. aureus生物膜差异调控白细胞死亡
研究比较了Mφs、G-MDSCs和PMNs在暴露于浮游S. aureus或生物膜后的存活动力学。浮游细菌作用下，G-MDSCs在6小时存活率最低（~5%），而Mφs存活率最高（~30%）。相反，生物膜暴露下，Mφs在15分钟内存活率急剧下降至~50%，2小时后降至~30%，而G-MDSCs和PMNs分别保持~60%和~80%的存活率，PMNs在6小时后仍有~60%存活。细胞死亡伴随线粒体活性氧（mitochondrial ROS, mtROS）升高，但mtROS清除剂MitoTEMPO处理未显著改善白细胞存活，提示存在其他死亡触发机制。
S. aureus毒素在直接生物膜暴露中对白细胞存活影响有限
通过构建毒素缺失突变株（Δhla/ΔlukAB、Δpsmα1-4/Δhld、Δagr），发现这些突变对白细胞存活和mtROS产生无显著影响，仅G-MDSCs和PMNs在Δpsmα1-4/Δhld和Δagr生物膜暴露下存活率轻微提升。表明在直接接触条件下，生物膜介导的细胞毒性由多种冗余信号共同作用，而非单一毒素主导。
S. aureus生物膜诱导的白细胞毒性依赖直接接触
Transwell实验显示，物理分离白细胞与生物膜后，所有白细胞存活率均恢复至未刺激水平，且mtROS产生显著降低。证明直接接触是触发mtROS升高和细胞毒性的必要条件。
S. aureus生物膜诱导Mφs坏死
通过细胞死亡通路抑制剂筛选，发现程序性死亡（Programmed Cell Death, PCD）抑制剂对Mφ存活无影响，而坏死抑制剂IM-54显著增加早期死亡细胞（Zombie−Apotracker+）比例，减少晚期死亡（Zombie+Apotracker+）。同时，生物膜暴露的Mφs释放全角蛋白-18（Full-length Cytokeratin-18, FK18），IM-54可逆转此现象，证实Mφs死亡主要通过坏死途径。
粒细胞对S. aureus生物膜表现出差异细胞死亡通路
G-MDSCs中，PCD抑制剂无保护作用，但IM-54抑制FK18释放，支持坏死主导。PMNs则对NLRP3抑制剂MCC950和caspase-1抑制剂Ac-YVAD-CHO敏感，存活率显著提升，提示细胞焦亡参与其中。然而，广谱caspase抑制剂Z-VAD(OMe)-FMK未产生相同效应，表明可能存在其他调控机制。
讨论与意义
本研究揭示了S. aureus生物膜通过差异调控白细胞死亡动力学促进免疫逃避的新机制：Mφs因快速坏死被清除，而耐受性强的G-MDSCs在感染灶累积，通过分泌IL-10等抑制因子维持抗炎环境。生物膜结构及直接接触在触发细胞毒性中的核心作用，为针对PJI的免疫干预策略提供了新靶点。
