摘要：

外泌體是一種小的細(xì)胞外囊泡，大小從30～150納米不等，可以來(lái)源于各種類型的細(xì)胞。近年來(lái)，哺乳動(dòng)物來(lái)源的外泌體被廣泛研究，并發(fā)現(xiàn)在調(diào)節(jié)細(xì)胞間通信中發(fā)揮關(guān)鍵作用，從而影響多種疾病的發(fā)展和進(jìn)展。數(shù)千年來(lái)，傳統(tǒng)中醫(yī)一直在使用植物性藥物，越來(lái)越多的證據(jù)表明，植物來(lái)源的外泌體樣納米囊泡（植物外泌體）在結(jié)構(gòu)和功能上與哺乳動(dòng)物來(lái)源的外泌體有相似之處。在這篇綜述中，概述了植物外泌體研究的最新進(jìn)展及其對(duì)人類健康的潛在影響。具體來(lái)說(shuō)，總結(jié)了在呼吸、消化、循環(huán)和其他疾病中的作用。植物外泌體作為一個(gè)有前途的研究領(lǐng)域的潛力，對(duì)人類疾病的治療具有廣泛的意義。我們將持續(xù)探索植物外泌體對(duì)人類健康的影響。

圖1     文獻(xiàn)

自1983年以來(lái)，外泌體一直是研究的主題，當(dāng)時(shí)Johnstone和Pan等人在體外培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了它們從綿羊網(wǎng)織紅細(xì)胞中釋放出來(lái)。這些微小的細(xì)胞外囊泡大小在30～150nm之間，由細(xì)胞外囊泡通過(guò)內(nèi)吞作用-融合-胞吐作用等過(guò)程形成，并包含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、DNA和非編碼RNA以及其他物質(zhì)。隨后的研究表明，外泌體可以從幾乎所有哺乳動(dòng)物物種的細(xì)胞、組織或體液中獲得。這些來(lái)源包括干細(xì)胞、癌細(xì)胞、免疫細(xì)胞、肺組織、腫瘤組織、血液、尿液等。它們已表現(xiàn)出優(yōu)異的分子運(yùn)輸特性和生物相容性，使它們有望進(jìn)行細(xì)胞間和種間通訊。例如，外泌體可以直接激活靶細(xì)胞表面的受體，改變靶細(xì)胞的特性，用作載體運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)、miRNA、DNA和各種增加治療效果或檢測(cè)某些疾病的藥物，如腫瘤細(xì)胞分泌的大量外泌體，可用作早期腫瘤篩查和復(fù)發(fā)監(jiān)測(cè)的更具體指標(biāo)。

然而，外泌體存在局限性，包括同時(shí)含有免疫激活劑和免疫抑制因子，可能會(huì)降低宿主對(duì)病原體的抵抗力，以及提取難度高、純度低，這大大增加了外泌體生產(chǎn)成本。通過(guò)改進(jìn)提取工藝和擴(kuò)展可用性來(lái)克服這些限制來(lái)源是必要的，這導(dǎo)致了植物來(lái)源的外泌體樣納米囊泡（PELNs）的發(fā)現(xiàn)。根據(jù)目前的研究，植物細(xì)胞外囊泡的生物發(fā)生有三種可能的途徑：外囊陽(yáng)性細(xì)胞器（EXPO）途徑、多泡體（MVBs）途徑和液泡途徑。其中，MVBs途徑被認(rèn)為是PELNs形成的主要途徑?；具^(guò)程包括質(zhì)膜向內(nèi)出芽以形成早期內(nèi)體，這些內(nèi)體成熟并與反式高爾基體網(wǎng)絡(luò)通信，形成MVBs。MVBs內(nèi)的腔內(nèi)囊泡（ILV）可以包含各種物質(zhì)，如RNA、DNA、脂質(zhì)等。MVBs與質(zhì)膜融合后，ILV可釋放到細(xì)胞外間隙，形成PELNs。該途徑與已知的哺乳動(dòng)物來(lái)源外泌體（MDEs）的生物發(fā)生途徑高度相似。EXPO途徑涉及形成類似于自噬體的雙膜結(jié)構(gòu)，它可以與質(zhì)膜融合，向細(xì)胞壁釋放單膜囊泡。液泡途徑主要發(fā)生在植物防御真菌病原體期間。感染后，液泡與質(zhì)膜融合并釋放其水解酶和防御蛋白的內(nèi)容以抵消病原體的入侵。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從植物中提取的PELNs，如生姜、人參、小麥、紅景天、甘草等，不僅具有與MDEs相似的抗纖維化、抗病毒、抗腫瘤作用，而且還彌補(bǔ)了它們的不足，如部分免疫原性和有限來(lái)源。因此，PELNs具有很大的研究?jī)r(jià)值。

本文整理和總結(jié)了當(dāng)前關(guān)于PELNs的研究，分析了PELNs的分離、純化、鑒定和功能。主要強(qiáng)調(diào)的是它們對(duì)臨床疾病的治療潛力，根據(jù)人體解剖系統(tǒng)進(jìn)行分類。目標(biāo)是為PELNs在臨床疾病治療中的未來(lái)利用提供綜合資源，同時(shí)也提出新的概念和研究方法，以促進(jìn)對(duì)PELNs的進(jìn)一步研究。

一、PELNs概述

1.1 PELNs的提取

在外泌體研究領(lǐng)域，有五大類方法已被用于分離和純化這些納米大小的囊泡。這些方法包括超速離心法、基于外泌體尺寸的分離技術(shù)、聚合物沉淀法、免疫親和法以及微流體技術(shù)。在這里，我們簡(jiǎn)要總結(jié)了這些技術(shù)的原理、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如圖2所示。

圖2       不同植物外泌體提取方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)

PELNs具有產(chǎn)量高、易于獲取等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前對(duì)PELNs提取和純化的研究大大落后于MDEs。分離和純化PELNs的可用方法相對(duì)有限，主要基于用于MDEs的成熟技術(shù)。雖然MDEs通常從生物體液中分離出來(lái)，但PELNs是從質(zhì)外體清洗液中分離出來(lái)的，差速離心仍然是兩者的基本提取方法。然而，由于植物和動(dòng)物之間的生理差異，通過(guò)這種方法獲得的PELNs通常與蛋白質(zhì)、核酸聚集體和其他囊泡混合。因此，必須使用密度梯度超速離心法進(jìn)行進(jìn)一步純化以分離污染物。植物汁液中存在高分子量成分，如纖維素和淀粉，通常會(huì)導(dǎo)致離心困難。為了提高分離效率并解決傳統(tǒng)離心技術(shù)的某些局限性，研究人員提出了各種離心方法的組合。一種廣泛使用的方法將差速離心與蔗糖密度梯度離心相結(jié)合。這種方法因其易用性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)現(xiàn)高提取純度的能力而廣受歡迎。按照這種方法，細(xì)胞外囊泡通常位于30%～45%蔗糖溶液的中間層，如圖3所示。

圖3     植物來(lái)源的類外泌體納米囊泡（PELNs）提取方法：超速離心結(jié)合蔗糖密度梯度離心

1.2 PELNs的識(shí)別

PELNs的識(shí)別取決于幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，包括它們的形態(tài)、大小和表面電荷。PELNs的形態(tài)通常使用電子顯微鏡技術(shù)包括掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、冷凍電子顯微鏡和原子力顯微鏡（AFM）進(jìn)行觀察。TEM由于其卓越的分辨率，與SEM相比提供了更清晰的視圖。然而，這兩種技術(shù)都需要樣品脫水和固定，這會(huì)導(dǎo)致PELNs變形，從而在顯微鏡下產(chǎn)生杯狀外觀。冷凍電子顯微鏡允許跳過(guò)固定和染色的步驟，從而獲得更真實(shí)的PELNs圖形表示，接近球形。AFM是一種高分辨率顯微鏡，用于觀察和測(cè)量材料的表面形態(tài)和特性。它可以生成高分辨率的三維地形圖像，測(cè)量物體表面的機(jī)械特性，如硬度、彈性模量、粘度等。此外，它還可以通過(guò)檢測(cè)囊泡表面蛋白與相應(yīng)抗體之間的單分子相互作用力來(lái)定量評(píng)估細(xì)胞外囊泡的生物標(biāo)志物水平。

測(cè)量PELNs尺寸和表面電荷的最常用方法是動(dòng)態(tài)光散射（DLS）和納米顆粒跟蹤分析（NTA）。DLS由于其分辨率低和無(wú)法測(cè)量顆粒濃度等局限性，已逐漸被NTA取代。NTA捕獲10～2000nm尺寸范圍內(nèi)細(xì)胞外囊泡的布朗運(yùn)動(dòng)，并使用愛因斯坦方程計(jì)算它們的濃度和流體動(dòng)力學(xué)直徑。它提供比DLS更高的分辨率，并且不易受到較大顆粒強(qiáng)烈散射的干擾，從而獲得更穩(wěn)定的結(jié)果。因此，它已成為表征PELNs尺寸的首選技術(shù)。目前已知的PELNs尺寸范圍在50～500nm之間，表面電荷范圍為中性至−50mV。然而，當(dāng)應(yīng)用于PELNs檢測(cè)時(shí)，PELNs的不當(dāng)提取會(huì)引入來(lái)自細(xì)胞碎片、脂質(zhì)囊泡、膠體顆粒、蛋白質(zhì)聚集體和樣品中其他雜質(zhì)的污染，不可避免地影響NTA分析的結(jié)果。此外，近年來(lái)，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)局部表面等離子體共振（LSPR）技術(shù)在用于外泌體檢測(cè)時(shí)表現(xiàn)出高靈敏度。此外，基于AFM和LSPR的細(xì)胞外囊泡表征技術(shù)在液體活檢中的應(yīng)用正在得到廣泛研究。

1.3 PELNs的特性

PELNs的成分分析被認(rèn)為對(duì)質(zhì)量控制至關(guān)重要，因?yàn)镻ELNs的成分可能因植物來(lái)源而異。用于表征化學(xué)成分的常用技術(shù)，例如使用二辛可寧酸進(jìn)行蛋白質(zhì)分析、蛋白質(zhì)印跡、熒光測(cè)定、十二烷基硫酸鈉（SDS）-聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）和酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA），也用于PELNs。此外，核酸分析技術(shù)，包括下一代測(cè)序、數(shù)字液滴聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）和微陣列分析，已用于PELNs。PELNs的脂質(zhì)組學(xué)分析也使用磺基磷酸香草醛測(cè)定和全反射傅里葉變換紅外光譜進(jìn)行。

圖4      植物來(lái)源的類外泌體納米囊泡（PELNs）的生物發(fā)生、形態(tài)結(jié)構(gòu)和組成

PELNs的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征如圖4所示。與MDEs類似，PELNs的膜由磷脂雙層組成。然而，PELNs表現(xiàn)出不同的脂質(zhì)特性，例如高濃度的磷脂酸、磷脂酰膽堿、二乳糖基二?；视秃蛦伟肴樘腔；视?，這與MDEs不同。這些獨(dú)特的脂質(zhì)組成賦予PELNs固有的細(xì)胞調(diào)節(jié)特性。PELNs中的蛋白質(zhì)濃度通常很低，并且這些蛋白質(zhì)中的大多數(shù)是胞質(zhì)蛋白，包括肌動(dòng)蛋白、蛋白酶和膜蛋白，它們?cè)谀?nèi)充當(dāng)通道和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。此外，外泌體上表面標(biāo)志蛋白的存在在其鑒定、表征和特異性抗原抗體反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。例如，CD81、CD9、CD63、TSG101和flotillin是廣泛認(rèn)可的MDEs表面標(biāo)志蛋白。然而，PELNs表面標(biāo)志蛋白的鑒定仍然難以捉摸。盡管研究在包括葡萄柚在內(nèi)的各種植物中發(fā)現(xiàn)了幾種高豐度的蛋白質(zhì)，如髕蛋白-3、熱休克蛋白（HSP）、水通道蛋白（AQP）、網(wǎng)格蛋白重鏈（Chc）和甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH），但它們的同源物已在MDEs中報(bào)道。值得注意的是，最近的研究表明，合成蛋白PEN1、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白PEN3和跨膜四蛋白-8可能是PELNs的候選表面標(biāo)志蛋白。已在擬南芥中鑒定出PEN1，其在PELNs中的富集已通過(guò)Westernblot分析得到證實(shí)。已在擬南芥中檢測(cè)到PEN3，但尚未通過(guò)Westernblot確認(rèn)。TET3是CD63的同源物，在PELNs中高度富集。然而，由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，這種觀點(diǎn)尚未被廣泛接受，有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。PELNs中的核酸包括DNA和各種RNA，其中microRNA（miRNA）是一種長(zhǎng)度為22個(gè)核苷酸的小RNA分子，缺乏編碼特性。miRNA通常調(diào)節(jié)信使RNA（mRNA）翻譯或切割mRNA以調(diào)節(jié)基因表達(dá)，或誘導(dǎo)特異性靶基因表達(dá)。

正是由于存在多種蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、DNA和各種復(fù)合RNA，因此PELNs具有重要的特性，可以參與細(xì)胞之間的信息傳遞和材料交換，并且有許多研究將這些特性應(yīng)用于人類疾病的治療（圖5），我們將在下面詳細(xì)討論。

圖5       植物來(lái)源的類外泌體納米囊泡（PELNs）的生物學(xué)功能

二、PELNs對(duì)人類疾病的作用

2.1 PELNs在消化系統(tǒng)疾病中的作用

在過(guò)去的幾年里，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到PELNs在消化系統(tǒng)疾病中的潛在意義。重要的是，研究表明，PELNs能夠在消化環(huán)境中保持穩(wěn)定，因?yàn)樗鼈兊挚刮傅鞍酌负湍c胰酶等各種酶的消化，并進(jìn)一步發(fā)揮治療作用。

例如，已發(fā)現(xiàn)生姜衍生的ELNs（GELNs）可以改變微生物組的組成并對(duì)宿主生理學(xué)產(chǎn)生積極影響。事實(shí)上，口服GELNs可以減少急性結(jié)腸炎，增加腸道修復(fù)和預(yù)防慢性結(jié)腸炎。最近的另一項(xiàng)研究表明，來(lái)自茶葉的ELNs可有效預(yù)防和治療小鼠的炎癥性腸?。↖BD）。治療效果歸因于促炎細(xì)胞因子的下調(diào)、氧化應(yīng)激的減少和腸道微生物群穩(wěn)態(tài)的維持。同樣，葡萄衍生的ELNs被證明可以通過(guò)Wnt/β-catenin信號(hào)通路預(yù)防DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎。來(lái)源于西蘭花的納米顆粒也被發(fā)現(xiàn)可以激活樹突狀細(xì)胞AMP活化蛋白激酶并保護(hù)小鼠免受結(jié)腸炎。此外，Zhuang等人的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，GELNs通過(guò)調(diào)節(jié)TLR4/TRIF通路激活核因子紅細(xì)胞2相關(guān)因子2（Nrf2），防止酒精誘導(dǎo)的肝損傷。

PELNs對(duì)消化系統(tǒng)腫瘤也有治療作用。例如，生姜衍生的ELNs通過(guò)降低炎性細(xì)胞因子和細(xì)胞周期蛋白D1 mRNA水平以及抑制小鼠腸上皮細(xì)胞增殖，在治療結(jié)腸炎相關(guān)癌癥（CAC）方面顯示出有希望的結(jié)果。源自茶葉的ELNs也具有類似的功能。蘆筍柯欽衍生的ELNs也被發(fā)現(xiàn)在體外和體內(nèi)抑制肝細(xì)胞癌細(xì)胞增殖。此外，柑橘檸檬衍生的ELNs還通過(guò)增加促凋亡基因的表達(dá)和降低抗凋亡基因的表達(dá)，通過(guò)激活腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡配體（TRAIL）介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡來(lái)刺激癌細(xì)胞死亡，并減少促血管生成因子，如VEGF-A、IL-6和IL-8來(lái)抑制腫瘤生長(zhǎng)。蛋白質(zhì)組學(xué)分析進(jìn)一步表明，柑橘檸檬衍生的ELNs主要通過(guò)誘導(dǎo)乙酰輔酶A羧化酶α（ACACA）下調(diào)來(lái)發(fā)揮其抗腫瘤作用。

圖6     植物來(lái)源的類外泌體納米囊泡（PELNs）用作藥物遞送的載體

細(xì)胞外囊泡由于其高穩(wěn)定性和安全性以及穿越生物屏障的能力，最近成為一種很有前途的藥物遞送載體。PELNs特別有利，因?yàn)樗鼈兪蔷哂泄逃邪踩?、無(wú)毒和低免疫原性的天然產(chǎn)物（圖6）。對(duì)于炎癥性腸病，載有siRNA的生姜衍生納米脂質(zhì)可有效遞送siRNA藥物以治療潰瘍性結(jié)腸炎患者。封裝在生姜衍生的口服納米脂質(zhì)載體中的siRNA-CD98可以有效地靶向結(jié)腸組織并抑制CD98表達(dá)，從而減少常規(guī)合成納米顆粒對(duì)結(jié)腸疾病的副作用，同時(shí)提高特異性。同樣，已發(fā)現(xiàn)葡萄柚衍生的ELNs可將抗炎藥物甲氨蝶呤（MTX）遞送到炎癥部位。這種方法抑制促炎因子TNF-α、IL-1β和IL-6的產(chǎn)生，同時(shí)增加血紅素加氧酶-1和IL-10等抗炎因子的表達(dá)，從而提高對(duì)DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎的治療效果。對(duì)于消化系統(tǒng)腫瘤，葡萄柚衍生的脂質(zhì)轉(zhuǎn)化為納米載體（GNVs）已用于治療肺、結(jié)腸和乳腺腫瘤。GNVs與葉酸（GNV-FA）相結(jié)合顯著增強(qiáng)了它們對(duì)腫瘤的靶向性，而將抗腫瘤藥物紫杉醇（PTX）封裝在GNV-FA上允許對(duì)結(jié)腸癌進(jìn)行更特異性的治療。還發(fā)現(xiàn)攜帶miR-18a的GNVs通過(guò)誘導(dǎo)IL-12表達(dá)和激活NK細(xì)胞和NKT細(xì)胞來(lái)抑制結(jié)腸癌的肝轉(zhuǎn)移。

除了對(duì)胃腸道的保護(hù)和治療作用外，還發(fā)現(xiàn)PELNs與牙齦卟啉單胞菌上的蛋白質(zhì)特異性結(jié)合，從而降低細(xì)菌侵入人體的能力。這應(yīng)用在治療慢性牙周炎方面具有潛在價(jià)值。此外，從檸檬中提取的ELNs已被證明可以提高鼠李糖乳桿菌GG和嗜熱鏈球菌ST-21的耐受性，有效抑制艱難梭菌的感染。大蒜衍生的ELNs能夠與HepG2細(xì)胞上的配體結(jié)合并被內(nèi)化，從而抑制炎癥反應(yīng)。香菇衍生的ELNs已被發(fā)現(xiàn)抑制NLRP3活化抑制IL-6的產(chǎn)生，同時(shí)通過(guò)降低IL1b基因的蛋白質(zhì)和mRNA含量來(lái)抑制其活性，從而防止GalN/LPS誘導(dǎo)的急性肝損傷。

綜上所述，上述研究證明了PELNs不僅在治療消化系統(tǒng)疾病方面的潛力，而且在治療腫瘤方面也具有潛力。盡管大多數(shù)研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，需要進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)，但這些發(fā)現(xiàn)在未來(lái)發(fā)展和臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值方面具有巨大的潛力。

2.2 PELNs 在呼吸系統(tǒng)疾病中的作用

冠狀病毒?。–OVID19）是由嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒2（SARS-CoV-2）引起的全球大流行，構(gòu)成了前所未有的公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)。從大豆、生姜、海帶、葡萄柚、番茄和梨等膳食植物中分離出來(lái)的PELNs，已被發(fā)現(xiàn)含有可以靶向人類轉(zhuǎn)錄本的microRNAs（miRNAs）。這些miRNA有可能靶向SARS-CoV-2中的多個(gè)區(qū)域，使其成為治療COVID-19的一個(gè)很有前途的治療選擇。例如，Zhou等人證明，來(lái)自金銀花的外泌體含有miR-2911，它可以與SARS-CoV-2基因組中的28個(gè)結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，并顯著抑制病毒的復(fù)制。同樣，Teng等人發(fā)現(xiàn)，生姜衍生的miRNA，miR396a-5p有效抑制Nsp12和Nsp13誘導(dǎo)的肺部炎癥，這是以前被SARS-CoV-2感染的肺上皮細(xì)胞釋放的外泌體。研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了利用植物外泌體治療COVID-19的潛力，特別是考慮到在疾病快速傳播過(guò)程中迫切需要有效的治療方法，值得進(jìn)一步研究。

此外，植物外泌體還有望用于治療肺纖維化，肺纖維化是一種以細(xì)胞增殖、細(xì)胞外基質(zhì)聚集和炎癥損傷為特征的疾病，可導(dǎo)致肺功能的進(jìn)行性下降。近年來(lái)的研究表明，來(lái)源紅景天和蒙古蒿湯劑的植物外泌體，在體內(nèi)外疾病模型中均表現(xiàn)出抗纖維化和抗炎作用，顯著改善小鼠肺纖維化和肺部炎癥。然而，這些作用的潛在機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步的研究來(lái)闡明植物外泌體在這些疾病中的作用。

總之，PELNs在治療呼吸系統(tǒng)疾?。ò?COVID19 和肺纖維化）方面表現(xiàn)出巨大的潛力。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了進(jìn)一步探索PELNs治療應(yīng)用的重要性，尤其是在呼吸系統(tǒng)疾病帶來(lái)的持續(xù)全球健康挑戰(zhàn)的背景下。

2.3 PELNs在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用

血腦屏障（BBB）的存在一直是神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療的一個(gè)障礙。由于血腦屏障的存在，常規(guī)化療藥物難以達(dá)到理想的顱內(nèi)血藥濃度。因此，尋找能夠進(jìn)入血腦屏障并達(dá)到有效的顱內(nèi)血藥濃度的藥物，對(duì)提高腦腫瘤等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療效果具有重要意義。

植物外泌體已被證明可以通過(guò)受體介導(dǎo)的細(xì)胞運(yùn)輸和膜融合跨越各種生理屏障，包括血腦屏障。在一項(xiàng)研究中，從葡萄柚中提取的ELNs與抗腫瘤藥物阿霉素一起裝載到基于肝素的納米顆粒上，用于治療膠質(zhì)瘤。結(jié)果表明，這些葡萄柚來(lái)源的ELNs可以有效地繞過(guò)血腦屏障，準(zhǔn)確地將阿霉素轉(zhuǎn)運(yùn)到腫瘤部位，從而改善抗膠質(zhì)瘤的效果。葡萄柚ELNs也被發(fā)現(xiàn)攜帶miR17，并通過(guò)鼻內(nèi)途徑抑制腦腫瘤的進(jìn)展。

此外，有報(bào)道稱從人參根中提取的外泌體可以通過(guò)PI3K信號(hào)通路刺激骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的神經(jīng)分化。這一發(fā)現(xiàn)表明，植物外泌體可能在神經(jīng)系統(tǒng)的再生醫(yī)學(xué)中具有巨大的潛力。

總體而言，PELN 代表了治療神經(jīng)膠質(zhì)瘤等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的一條有前途的新途徑。為了充分了解潛在機(jī)制并評(píng)估這些結(jié)果的臨床潛力，需要進(jìn)行更多的研究。

2.4 PELNs在循環(huán)系統(tǒng)疾病中的作用

循環(huán)系統(tǒng)疾病，如心絞痛、高血壓、心肌缺血和心力衰竭，是世界范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡的主要原因之一。藥用植物具有許多藥理和生物學(xué)上的好處，包括保護(hù)心臟、抗動(dòng)脈粥樣硬化、降壓、抗炎和抗氧化等特性，它們的天然安全性使其成為一個(gè)非常有吸引力的治療選擇。

研究表明，植物外泌體具有心臟保護(hù)作用。Liu等在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，人參根來(lái)源的外泌體可以通過(guò)保護(hù)線粒體凋亡途徑來(lái)減輕阿霉素誘導(dǎo)的H9C2心肌細(xì)胞損傷。植物外泌體的抗氧化作用也可以用來(lái)保護(hù)血管系統(tǒng)。例如，藍(lán)莓衍生的ELNs（B-ELNs）被發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)節(jié)TNF-α誘導(dǎo)的基因表達(dá)，減少活性氧（ROS）的產(chǎn)生和細(xì)胞活力的喪失，來(lái)防止各種應(yīng)激源對(duì)血管系統(tǒng)的損傷。此外，B-ELNs可以作為生物活性化合物的創(chuàng)新候選治療載體。從油菜中分離純化的ELNs。草莓汁和檸檬在體外被脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（ADMSCs）吸收后，具有顯著的抗氧化作用，從而促進(jìn)了心臟保護(hù)作用。草莓衍生的ELNs含有大量的維生素C，據(jù)推測(cè)對(duì)氧化應(yīng)激有保護(hù)作用。同時(shí)，從檸檬中提取的ELNs也被攜帶足夠數(shù)量的檸檬酸鹽和維生素C，在體外被MSC攝取后也顯示出顯著的抗氧化作用。

雖然這些研究為 PELNs 治療循環(huán)系統(tǒng)疾病的潛力提供了有價(jià)值的見解，但仍然缺乏臨床研究。在這些發(fā)現(xiàn)可以有效地應(yīng)用于臨床之前，還需要進(jìn)一步的研究。

2.5 PELNs在內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病中的作用

以高脂肪和高糖含量為特征的現(xiàn)代飲食，與對(duì)糖尿病、心血管疾病和肝臟損傷的易感性上升有關(guān)。一些研究已經(jīng)調(diào)查了植物提取物作為一種減輕這些飲食的影響的方法的潛力。例如，以往的研究發(fā)現(xiàn)，生姜的乙醇提取物可以顯著減少細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)積累，抑制脂肪形成相關(guān)基因的表達(dá)，從而發(fā)揮抗肥胖作用。

Kumar等人最近的研究表明，GELNs影響芳基烴受體（AhR）的表達(dá)，AhR是一種配體激活的轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)體內(nèi)的各種轉(zhuǎn)錄過(guò)程，包括葡萄糖代謝。AhR的過(guò)表達(dá)已經(jīng)被證明會(huì)導(dǎo)致胰島素抵抗，而沒(méi)有AhR的小鼠則表現(xiàn)出更好的胰島素敏感性和葡萄糖耐量。研究小組發(fā)現(xiàn)GELNs誘導(dǎo)miR-375的表達(dá)，從而抑制AhR的表達(dá)。這導(dǎo)致了在小鼠之間的葡萄糖耐量和胰島素抵抗的顯著改善。同樣，從水稻糊粉蛋白細(xì)胞中提取的hvuMIR168-3p有助于人類細(xì)胞中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體1（SLC2A1）的表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致血糖水平降低。其作用的機(jī)制可能與hvu-MIR168-3p沉默線粒體電子傳遞鏈復(fù)合物I基因有關(guān)。此外，hvu-MIR168-3p可下調(diào)動(dòng)物體內(nèi)的低密度脂蛋白受體配體蛋白1（LDLRAP1），提高動(dòng)物血液中的LDL水平。隨后的研究也表明，MIR168a的常見變異對(duì)LDLRAP1表現(xiàn)出不同的沉默作用。對(duì)從橙汁（ONVs）中提取的納米囊泡的治療潛力的研究已經(jīng)報(bào)道了積極的結(jié)果。ONVs逆轉(zhuǎn)肥胖小鼠腸道變化，增加腸絨毛的大小，同時(shí)降低甘油三酯含量。ONVs調(diào)節(jié)幾種mRNAs的表達(dá)水平，其中一些參與免疫反應(yīng)、脂肪吸收和乳糜瀉釋放。因此，ONVs可能有效預(yù)防或抑制由高脂、高糖飲食引起的與肥胖相關(guān)的胃腸道炎癥。其他研究已經(jīng)探索了用納米顆粒包裹的植物提取物用于治療目的。例如，來(lái)自紫檀芪的納米顆粒制劑已被發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)注射在糖尿病大鼠模型中降低血糖水平。同樣，用改良的乳液-擴(kuò)散-蒸發(fā)法制備的姜黃素納米顆粒成功地降低了糖尿病大鼠模型中的空腹血糖和糖化血紅蛋白水平。最后，姜黃素納米顆粒和陳年大蒜提取物懸液在治療糖尿病心肌病、減少炎癥、心肌纖維化和心血管事件風(fēng)險(xiǎn)方面顯示出了希望。我們預(yù)計(jì)未來(lái)植物外泌體在內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病治療中有更多的應(yīng)用。

2.6 PELNs在泌尿生殖系統(tǒng)疾病中的作用

如前所述，植物外泌體包含miRNAs，可以調(diào)節(jié)跨物種細(xì)胞的生長(zhǎng)、代謝和細(xì)胞的發(fā)育。最近的研究調(diào)查了從植物外泌體中提取的miR159治療乳腺癌的潛力。Chin等在人血液和乳腺腫瘤中檢測(cè)到miR159，發(fā)現(xiàn)植物外泌體中miR159的含量與乳腺癌的進(jìn)展呈負(fù)相關(guān)。該團(tuán)隊(duì)合成了一種miRNA模擬物，并將其口服給異種移植乳腺癌小鼠模型。研究結(jié)果顯示，持續(xù)口服16天可抑制腫瘤細(xì)胞增殖，且試驗(yàn)組小鼠的腫瘤重量顯著降低。該miRNA模擬物的作用機(jī)制被認(rèn)為是miR159靶向TCF7，間接調(diào)控MYC基因的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致MYC蛋白的下降，抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和代謝。因此，植物外泌體中的miRNAs可能對(duì)其他腫瘤細(xì)胞有治療作用。

在另一項(xiàng)研究中，研究人員從辣木種子中分離出MELNs，并檢測(cè)了它們治療人類急性淋巴母細(xì)胞白血病細(xì)胞和宮頸腺癌細(xì)胞的潛力。結(jié)果表明，MELNs可以抑制B細(xì)胞淋巴瘤-2（BCL-2）的表達(dá)，降低細(xì)胞內(nèi)線粒體膜電位，從而抑制兩種腫瘤細(xì)胞的增殖。本研究為子宮頸癌和白血病的治療提供了一種很有前途的新方法。

總體而言，這些研究強(qiáng)調(diào)了 PELNs 及其 miRNA 含量作為癌癥治療策略的潛力。需要進(jìn)行后續(xù)研究以優(yōu)化這些分子的遞送方式，以實(shí)現(xiàn)最佳治療效果。

2.7 PELNs在肌肉骨骼系統(tǒng)疾病中的作用

目前還沒(méi)有研究專門調(diào)查植物外泌體對(duì)骨骼相關(guān)疾病的影響。然而，植物外泌體在傷口愈合中的治療益處已被多項(xiàng)研究證實(shí)。例如，從小麥中提取的外泌體通過(guò)提高細(xì)胞活力和遷移效率，以及促進(jìn)新血管的形成來(lái)促進(jìn)體外傷口愈合。類似地，牙齦和檸檬衍生的ELNs已被證明介導(dǎo)細(xì)胞凋亡，這是傷口愈合的關(guān)鍵過(guò)程，涉及清除炎癥細(xì)胞和肉芽組織進(jìn)化為疤痕組織。由于植物外泌體和MDEs具有非常相似的形態(tài)結(jié)構(gòu)和成分，我們有理由相信植物外泌體也可能對(duì)骨骼相關(guān)疾病，如骨折愈合、骨關(guān)節(jié)炎恢復(fù)和椎間盤退變有治療作用，類似于MDEs。然而，還需要進(jìn)一步的研究來(lái)在相關(guān)的臨床試驗(yàn)中驗(yàn)證這些推論。

總體而言，PELNs為探索針對(duì)各種醫(yī)療條件的新治療方法提供了一條令人興奮的途徑。它們的風(fēng)險(xiǎn)較小，不會(huì)造成與干細(xì)胞移植相關(guān)的倫理問(wèn)題，并且可以直接輸送到患處或靜脈注射以達(dá)到全身效果。通過(guò)持續(xù)的研究，我們可能會(huì)在未來(lái)發(fā)現(xiàn)這些有前途的生物活性物質(zhì)的更廣泛應(yīng)用。

三、討論和展望

近年來(lái)，人們對(duì)探索PELNs作為藥物遞送工具的潛力產(chǎn)生了濃厚的研究興趣。除了能夠運(yùn)輸各種藥物分子以治療臨床疾病，例如前面提到的用于結(jié)腸炎的MTX、用于結(jié)腸癌的PTX和用于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的DOX外，研究還表明，PELNs可以作為治療由真菌感染引起的植物病害的載體。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了PELNs作為藥物載體在多個(gè)學(xué)科中的卓越研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用潛力。然而，PELNs加載和遞送藥物的能力可能受到多種因素的影響，主要包括以下幾個(gè)方面：

3.1 PELNs的特性

不同的PELNs表現(xiàn)出不同的特性，例如大小、電荷和穩(wěn)定性的變化。這些特性不可避免地對(duì)藥物加載到PELNs中的負(fù)載產(chǎn)生重大影響。通常，較小的囊泡具有較大的藥物載樣量，因?yàn)樗鼈兊谋砻娣e與體積比較高。它們還表現(xiàn)出更快的釋放速率和更高的穩(wěn)定性。然而，過(guò)大和過(guò)小的囊泡都會(huì)影響載藥效率。因此，有必要開發(fā)生產(chǎn)大小均勻的細(xì)胞外囊泡的方法。幸運(yùn)的是，研究人員已經(jīng)成功地采用了Bligh和Dyer技術(shù)（一種液-液萃取方法）從PELNs中提取均勻大小的納米脂質(zhì)，這些脂質(zhì)作為更高效藥物遞送的載體。由于磷酸鹽的存在，PELNs通常帶有負(fù)電荷。在靜電吸引的影響下，帶正電荷的分子被這些帶負(fù)電荷或中性電荷的PELNs更有效地吸收和封裝。這為使用PELNs的載藥開辟了新的研究方向，其中可以通過(guò)改變囊泡和目標(biāo)分子攜帶的電荷來(lái)提高PELNs的載藥效率。

3.2 載藥方法

目前，常用的載藥方法可分為被動(dòng)負(fù)荷和主動(dòng)負(fù)荷。被動(dòng)加載涉及在特定溫度下將PELNs與藥物分子共孵育，依靠藥物分子和囊泡之間的擴(kuò)散和親脂性相互作用進(jìn)行結(jié)合。這種方法相對(duì)簡(jiǎn)單，但包封效率可能較低。主動(dòng)加載方法包括超聲輔助加載、電穿孔、擠出、和凍融循環(huán)。據(jù)報(bào)道，主動(dòng)加載方法可以增加PELNs的加載能力增長(zhǎng)了11倍以上。

3.3 外泌體修飾技術(shù)

可以通過(guò)將特定的生物活性分子固定在外泌體表面來(lái)增強(qiáng)外泌體遞送藥物的能力。例如，表面工程技術(shù)可用于用箭頭pRNA-3WJ和FA修飾生姜衍生的外泌體，從而增強(qiáng)它們將基因遞送到腫瘤部位的能力。同樣，將聚乙烯亞胺與葡萄柚衍生的外泌體雜交也可以增加它們對(duì)腦腫瘤的基因遞送能力。

3.4 給藥途徑

外泌體的給藥途徑包括口服、靜脈注射、鼻內(nèi)給藥、局部注射等目前，PELNs給藥最常用的途徑是口服給藥，具有方便、易于被患者接受等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于胃腸道疾病的治療。但是，這種途徑存在吸收慢、接受后載藥量減少等缺點(diǎn)肝臟中的首過(guò)代謝。氣管輸送和靜脈注射等腸外給藥途徑可以避免上述問(wèn)題，但存在呼吸道刺激或痙攣的風(fēng)險(xiǎn)以及嚴(yán)重的藥物不良反應(yīng)。因此，每種給藥途徑都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和適用性，應(yīng)根據(jù)不同的疾病和藥物選擇合適的給藥途徑。除了這些因素外，PELNs的載藥效率還受外泌體類型、藥物特性以及PELNs與藥物之間的相互作用等因素的影響。然而，目前該領(lǐng)域的研究有限，需要進(jìn)一步研究。

盡管PELNs具有許多有利的生物學(xué)和物理特性，引起了研究人員越來(lái)越多的關(guān)注，但目前的研究仍然存在一定的局限性和爭(zhēng)議性問(wèn)題。有鑒于此，我們總結(jié)了這些挑戰(zhàn)和爭(zhēng)議，并對(duì)未來(lái)的研究方向提出了建議，旨在為進(jìn)一步研究PELNs提供指導(dǎo)。

3.5 PELNs的優(yōu)勢(shì)

①優(yōu)異的生物相容性、組織滲透性和理化穩(wěn)定性使PELNs能夠跨越各種生理屏障，跨物種細(xì)胞間交換信息，作為調(diào)節(jié)因子直接在病變部位發(fā)揮抗炎和抗腫瘤作用。

②與合成納米顆粒相比，天然PELNs在生物相容性、穩(wěn)定性、體內(nèi)分布、延長(zhǎng)半衰期和細(xì)胞內(nèi)化方面具有更顯著的優(yōu)勢(shì)。由于它們可以根據(jù)需要加載不同類型的物質(zhì)，包括小分子、核酸和重組蛋白，因此有望成為一種極具成本效益的藥物遞送平臺(tái)。

③PELNs可以從豐富的植物資源中大規(guī)模生產(chǎn)。

總結(jié)

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的開發(fā)和研究，PELNs已成為一種公認(rèn)的、極具前景的天然生物活性成分。它們具有優(yōu)異的生物和物理特性，包括低免疫原性、高穩(wěn)定性和穿透生物屏障。PELNs可以直接作為治療劑，在各種動(dòng)物疾病模型中發(fā)揮治療作用。它們還可以作為載體，將抗炎和抗腫瘤藥物準(zhǔn)確遞送和釋放到靶點(diǎn)。盡管目前的研究存在一些局限性和未解決的問(wèn)題，例如缺乏一種簡(jiǎn)單而可靠的方法來(lái)提取高純度和高數(shù)量的PELNs，缺乏對(duì)PELNs表面標(biāo)志蛋白的研究，以及其治療效果的潛在機(jī)制不清楚，但PELNs的潛在益處不應(yīng)被忽視。它們的眾多優(yōu)勢(shì)使其成為當(dāng)前和未來(lái)生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的極具前景的研究領(lǐng)域，值得相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

【1】Mu N, Li J, Zeng L. Plant-derived exosome-like nanovesicles: current progress and prospects. Int J Nanomedicine. 2023;18:4987–5009.

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