植物来源外泌体及其生物医学应用研究进展

外泌体是由多种细胞分泌的、直径为30～150 nm 的细胞外囊泡，内含 DNA、RNA( sRNA、mRNA、miRNA 和其他非编码 RNA) 、蛋白质和脂质等物质^[1]。植物外泌体是由植物细胞分泌的小细胞外囊泡，内含物与动物外泌体相同，粒径较动物外泌体略大。近年来,随着动物外泌体在诊断、治疗、药物载体等领域的广泛应用,植物外泌体的功能作用也越来越受关注。

与动物外泌体相比,植物外泌体具有毒性低、免疫原性低、细胞摄取效率高、生物相容性和稳定性高等优点等，且其获取成本和技术要求较低，具有大规模生产的潜力，作为动物源性外泌体的替代品备受关注。

相关研究报道，植物来源的外泌体可以利用它们的内容物如sRNA、miRNA、 lncRNA 等作为细胞外信使介导动植物细胞间的通讯，参与防御病原体，调节植物的先天免疫，还可以作为载体将mRNAs、miRNA、生物活性脂质、蛋白质及其他药物转运到动物细胞中具有抗炎，抗肿瘤，抗衰老等多种生物活性。不同来源的植物外泌体具备其来源植物的生物功能，可以作为天然治疗剂，具有抗炎，抗肿瘤，抗衰老等多种生物活性^[3]。

抗氧化作用：蓝莓来源外泌体能够明显改善小鼠NAFLD模型的胰岛素抵抗，并降低高脂饲料喂养小鼠血清中的空腹血糖和胰岛素含量。蓝莓来源外泌体还能改善肝脏细胞形态和减少脂滴积累，降低肝脏中ACC1和FAS的mRNA水平。此 外，蓝莓来源外泌体可通过调节Bax、HO-1、Bcl-2 蛋白水平以及 Nrf2 在胞浆和胞核的分布，来改善肝脏的氧化应激反应，改善高脂饮食诱导的小鼠NAFLD模型的 SOD和GSH的酶活性以及降低MDA的含量来发挥抗氧化的活性^[4]。

促进皮肤伤口愈合：中药在人类历史上很早就被用于治疗皮肤创伤，人参为五加科属多年生草本植物，人参的根及根茎都可以入药。研究发现人参外泌体可通过调节细胞周期，使S期增加G2期相对减少，激活 AKT/mTOR通路和ERK通路促进皮肤细胞增殖，在小鼠创面愈合实验中，外泌体组小鼠的创面闭合率明显高于对照组，有望成为新型皮肤损伤治疗药物的原料药^[5]。

图2 小鼠皮肤损伤后恢复情况

图片引自 卢姝言.人参外泌体促进皮肤细胞增殖和伤口愈合的作用机制研究[D].长春中医药大学,2022.

皮肤美白作用： 黑色素是一种深褐色的色素，存在于动植物中。黑色素的异常积累会导致皮肤疾病，如雀斑、黄褐斑和白癜风，甚至癌症。然而，许多抗黑色素药物的皮肤渗透性差，且会产生副作用，研究者从黄漆木叶和茎中分别提取外泌体，发现二者可通过抑制MITF、TYR、 TRP-1、TRP-2 等与黑素生成相关的基因和蛋白的表达，降低黑色素瘤细胞的黑色素含量和酪氨酸酶（TYR）活性。在研发抗炎和美白功能护肤品方向具有应用前景^[6]。

植物外泌体还含有糖类、酯类和酚类物质等，西兰花外泌体中的莱菔硫烷通过激活 AMPK，导致树突状细胞发生耐受并改善结肠炎。生姜外泌体中的６-姜醇可激活核因子 Nrf２从而改善小鼠酒精性肝损伤。苹果衍生的外泌体含有的类黄酮和呋喃香豆素，被证明具有抗菌作用。来自生姜的外泌体含有姜黄素类似物６-姜辣素和６-大黄素,具有抗氧化的作用。草莓外泌体富含花青素、叶酸、黄酮醇和维生素C,对 BMSCs没有细胞毒性，并且以剂量依赖性方式预防 BMSCs的氧化应激。柠檬和柑橘外泌体具有多种黄酮类化合物，例如 柠檬黄素、槲皮素、维西宁-２、柚皮苷、橙皮苷和柠檬苦素等,这可能使其发挥抗炎作用。

此外，植物外泌体还拥有其他多种生物学功能，如利用其天然的生物相容性和稳定性，将药物，基因或其他治疗因子精确递送，提高治疗效果；在植物病虫害防治方面，利用植物外泌体中mirna和蛋白质能够干扰病原体的基因表达，从而抑制其生长和繁殖；利用植物外泌体中含有的生长因子和信号分子，促进种子的萌发和幼苗生长^[7]。