植物源性细胞外囊泡（PDEVs）是一种以脂质-磷脂双分子层为基本骨架的膜囊泡，其结构特征与动物细胞外囊泡中的外泌体相似，装载着细胞内或细胞膜表面释放的生物活性物质，包括蛋白质、脂质、DNA、RNA（mRNA,miRNA等），这些生物活性物质具有不同的生物学功能。据报道PDEV是细胞与细胞，细胞与生物之间通讯的重要介质；可以调节各种生物过程，预防和治疗潜在疾病包括炎症性肠病（IBD）、肥胖、癌症和传染病等。越来越多的研究证实，PDEVs可能是IBD的潜在治疗方法，并且可以在一定程度上弥补现有治疗方法的局限。

    今天大家随着小编一起来学习一篇发表在《Journal of Advanced Research》上的综述文章，《Therapeutic application and potential mechanism of plant-derived extracellular vesicles in inflammatory bowel disease》。

    文章第一部分系统概述了PDEVs的结构与分类以及其制备与组成。根据PDEVs的来源可分为水果源性、蔬菜源性和草药源性；根据生化和衍生途径的不同，PDEVs可分为外泌体（50-150nm）、微小囊泡（150-1000nm）和凋亡小泡（1000-5000nm），其中凋亡小泡是程序化细胞死亡的产物。它们通过内吞生长形成大小均匀的多泡体，并将其释放到细胞外。目前PDEVs的获得主要通过超速离心（UC）、密度梯度离心（DGC）、沉淀法、尺寸排阻以及超滤等方法，但单个方法往往可能存在耗时长、回收率、容易引入外源物质或者纯度有限等问题，因此目前人们越来越多的关注两种或者多种方法的联合使用。

文章第二部分，作者在现有文献基础上总结了PDEVs治疗IBD的疗效和潜在的机制。主要包括3个方面：

一、调解免疫应答

    PDEVs通过多种方式调解机体免疫反应、影响促炎和抗炎因子的动态平衡来减轻IBD的发展。主要包括：

1、PDEVs促进巨噬细胞M1/M2的极化来促进免疫稳态。

    巨噬细胞是免疫反应的重要介质，具有重要的组织特异性功能，可以维持组织稳定并引发炎症反应。M1/M2巨噬细胞的平衡极化决定了炎症或者损伤时器官的命运并介导了IBD的发生和发展。当感染或者炎症严重到足以影响器官时，巨噬细胞最初采用M1表型并释放肿瘤坏死因子（TNF-α）、IL-1β、IL-12，IL-23来抵消刺激。M1型巨噬细胞期的维持将导致组织损伤，相反M2巨噬细胞可以分泌大量的IL-10和转化生长因子β来抑制炎症，促进组织修复、重塑和新生血管和维持体内平衡。

2、PDEVs通过抑制NF-kB的磷酸化作用于巨噬细胞，减轻炎症反应。

    据报道，在炎症条件下，人参衍生的外泌体样纳米颗粒（GENs）可以抑制NF-kB途径的激活，并在免疫微环境中诱导抗炎活性。GENs也能促进巨噬细胞M2的极化，从而有助于恢复免疫稳态。此外，据报道生姜外泌体样纳米颗粒（GELNs）通过囊泡蛋白被肠道细胞特异性内化，这些囊泡通过下调NF-kB、IL-6、IL-8和TNF-α的表达，有效对抗LPS诱导的炎症反应。同样据报道从洋葱提取物中分离的洋葱衍生囊泡也能通过调节NF-kB信号通路显著抑制炎症反应。

3、PDEVs通过阻断NLRP3炎症小体的组装来抑制NLPR3炎症小体的下游过程途径。

    NLPR3炎症小体是先天免疫反应重要的调节因子，其异常的激活与许多疾病的发病机制相关，例如神经退行性疾病、关节炎、炎症性肠病和其他自身免疫性疾病以及炎症性疾病。据报道，从大蒜香葱衍生的囊泡样纳米颗粒可以剂量依赖地抑制NLPR3炎性体激活的下游途径。

二、修复肠道屏障功能

    完整的肠上皮屏障可防止有害物质(如细菌和内毒素)进入人体组织、器官和微循环。然而在IBD期间，炎症破坏其结构并损害屏障功能，导致肠黏膜屏障失调。此外IBD患者肠道中紧密连接蛋白的异常表达会增加肠道通透性。具体表现为肠黏膜杯状细胞数量减少、肠黏膜杯状细胞数量减少、MUC2（一种黏蛋白）表达减少、黏液层厚度减少。因此粘液屏障的完整性对于健康的肠道至关重要，修复肠上皮屏障是IBD治疗的一个关键方面。目前IBD的治疗方案主要集中在调节抗炎因子和促炎因子之间的平衡，但这些治疗策略的缺点是无法解决粘膜上皮修复、屏障稳态和肠道生态失调的问题。尽管研究人员已经评估了改善肠道屏障功能的新治疗方式的疗效，但这些仍处于早期发展阶段，需要进一步的研究来优化修复IBD患者肠道屏障的治疗方法。

    最近的研究表明，细胞外囊泡（ev）可以帮助肠上皮屏障和胃肠道功能的恢复，这表明ev在治疗IBD方面具有重要的临床潜力。已发现mev可抑制金属蛋白酶-9的表达，减轻或预防粘膜损伤。同时mev可以上调TJP1和MUC2的表达，TJP1和MUC2是胃肠道粘膜的主要成分，对预防病原体诱导的损伤至关重要。此外，炎症往往与肠道通透性增加有关。因此mev可以从本质上调节炎症以及促进肠黏膜恢复来发挥有益作用。一项研究发现，姜黄衍生的纳米囊泡在结肠炎症部位积聚，不仅促进M1巨噬细胞向M2巨噬细胞的转化。此外还可以通过恢复受损的肠上皮屏障、调节微生物群和重塑免疫微环境来发挥抗结肠炎作用。日常摄入水果和蔬菜，肠道细胞对PDEVs的摄入对调节肠道通透性和维持肠道完整性具有重要作用。橙汁被认为具有抗氧化和抗炎特性，因此在过度组织损伤的肠道炎症性疾病中，橙汁被评估为有助于恢复粘膜完整性。研究发现，从柑橘中获得的EVs可以通过改变参与炎症通路的多个基因(如ICAM 1和HMOX-1)和与紧密连接相关的基因(如OCLN、CLDN 1和MLCK)的表达来防止炎症刺激并恢复功能屏障。在dss诱导的结肠炎条件下，葡萄外泌体样纳米颗粒穿透肠道粘液屏障，激活Wnt/b-catenin信号通路，这促进了Lgr5+干细胞的增殖，从而加速了黏膜-sal上皮的再生和整个肠道的快速恢复。总之，使用PDEVs来抑制肠道通透性的增加可以证明对结肠炎的消退有相当大的好处。

三、重塑肠道菌群

    IBD患者肠道菌群的组成发生改变，这表现在产生scfas的细菌和大肠杆菌的变化上，大肠杆菌是IBD的“微生物标志物”。大肠杆菌作为一种致病细菌在肠道中增加，具有在巨噬细胞中存活和复制的能力，并能在IBD中诱导TNF-a分泌和炎症反应。饮食因素可以塑造肠道菌群组成，并在肠道内稳态中发挥关键作用。具体而言，植物性饮食可以显著促进肠道微生物群的多样性和丰度，这可能与个体免疫和IBD等胃肠道疾病的发生有关。有趣的是最近的数据表明，PDEVs可以维持肠道稳态，这表明它们在IBD等几种疾病中的潜在应用。

    最近的一项研究发现，在dss诱导的结肠炎中，100 mg/kg大蒜衍生的外泌体样纳米囊泡(GENs2)预处理能有效改善肠道组织病理学损伤和紧密连接蛋白功能障碍，并抑制TLR4/MyD88/NF-kB信号通路和下游级联。此外，GENs2降低了Proteobacte-ria、Akkermansia、Helicobacter、Escherichia-Shigella和Lach-nospiraceae的相对丰度，这些细菌与结肠炎炎症程度和肠黏膜损伤程度有关。据报道，从不同来源获得的外源性纳米颗粒以不同的方式支持微生物生长。Yu等人研究了三种不同类型的细胞外囊泡及其对细菌生长的影响。其中椰子纳米颗粒可显著促进大肠杆菌的丰度；Liu Y等人发现苦荞衍生的纳米囊泡显著提高了大肠杆菌和鼠李糖乳杆菌的相对丰度，增强了粪便微生物多样性，并提高了短链脂肪酸的水平；Lei C等人发现柠檬外泌体样纳米颗粒(leln)可以显著提高肠道益生菌(如鼠李糖乳杆菌GG和嗜热链球菌ST-21)的活力，突出了其作为潜在益生元的作用。LELN处理增加了AhR配体、吲哚-3-乳酸和吲哚-3-甲醛的水平，导致IL-22的诱导(IL-22是一种关键的细胞因子，在上皮屏障处大量产生)。它是负责强化上皮层以防止病原体易位并促进伤口修复的众多因素之一。此外，leln增加了乳酸水平，同时降低了艰难梭菌(clostridiides difficile)的丰度，艰难梭菌是一种众所周知的引起抗生素相关性结肠炎的病原体。

    上述研究表明，PDEVs主要通过两种方式重塑肠道微生物群:促进肠道微生物多样性和抑制致病菌生长。PDEVs通过提供改善肠道微生态环境的营养因子和生长因子等必需因子，促进微生物多样性和肠道菌群丰度。

    本文的第一作者是宁波大学食品与药学院硕士研究生李金玲以及浙江省农业科学元农产品安全与营养研究所研究院罗婷。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.01.035，感兴趣的同学可以阅读原文。