《Frontiers in Pharmacology》：Oral plant-derived exosome-like nanovesicles: a new therapeutic perspective for intestinal diseases
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植物源外泌体样纳米囊泡（PELNs）是一类从植物细胞分离得到的纳米尺度囊泡，富含蛋白质、脂质、核酸及其他生物活性成分，可发挥多样的生物学效应。由于口服后具备高效吸收与转化特性，PELNs在治疗炎症性肠病、肠道肿瘤及肠道菌群失调等多种胃肠道疾病中展现出显著疗效。
植物源外泌体样纳米囊泡（PELNs）是一类从植物细胞分离得到的纳米尺度囊泡，富含蛋白质、脂质、核酸及其他生物活性成分，可发挥多样的生物学效应。由于口服后具备高效吸收与转化特性，PELNs在治疗炎症性肠病、肠道肿瘤及肠道菌群失调等多种胃肠道疾病中展现出显著疗效。尽管越来越多的证据凸显了其作为新兴肠道疾病生物治疗制剂的潜力，但由于作用机制尚未明确且临床经验有限，该领域仍面临挑战。本综述系统总结了PELNs的特征、口服递送优势及当前工程化策略，深入探讨了其促进肠道健康的作用机制，并分析了临床前景与挑战，旨在为未来研究与临床转化提供参考，推动基于PELNs的胃肠道疾病治疗发展。
1 引言
细胞外囊泡（EVs）是由细胞分泌的异质性、脂质双分子层包裹囊泡，其中外泌体（直径30–150 nm）由多泡体途径生成，是介导细胞间通讯的关键介质，参与多种生理与病理过程。近年来，植物源外泌体样纳米囊泡（PELNs）作为一类新型天然纳米载体，因其良好的生物相容性及多样生物学功能受到广泛关注。PELNs在结构上与动物源外泌体相似，均具有脂质双分子层，但其组成因植物种类而异，富含多种功能蛋白、miRNAs及内源性生物活性化合物，在再生医学、肿瘤治疗及炎症性疾病干预中展现出巨大潜力。随着对肠道微生态及其与肠道健康相互作用认知的不断深入，胃肠道疾病的治疗策略持续演变。传统药物常面临生物利用度低、全身不良反应明显等局限，而PELNs凭借其纳米级尺寸（30–150 nm）、表面负电荷及脂质双分子层结构，在口服给药时具备独特优势：能够穿透肠道黏液屏障，抵抗极端pH环境与酶降解，随后通过静电作用与肠上皮细胞结合，表现出显著的靶向特异性与结构稳定性。现有证据表明，PELNs可有效递送生物活性载荷，调节肠道菌群代谢活动，影响宿主免疫反应并促进肠黏膜修复，在炎症性肠病及相关病症治疗中发挥作用；同时还能选择性靶向肠道肿瘤细胞，抑制促炎信号通路并重塑肿瘤微环境，为肠道恶性肿瘤提供了极具前景的治疗策略。工程化修饰可进一步提升PELNs的靶向性与疗效，为胃肠道疾病治疗开辟了新路径。本综述系统梳理了口服PELNs在胃肠道疾病管理中的应用进展，阐明其作用机制并展望未来研究方向。
2 PELNs概述
2.1 PELNs定义
PELNs是从植物中分离的纳米级囊泡，直径通常为30–150 nm，呈杯状或碟状形态，具有完整的脂质双分子层膜结构，在细胞环境中保持稳定。作为天然药物递送系统与治疗载体，PELNs在纳米医学与植物功能研究领域展现出重要潜力，已成为研究热点。
2.2 PELNs的生物发生
与动物源外泌体不同，PELNs通过独特的生物合成途径产生。动物外泌体的生物发生主要包括质膜双重内陷、多泡体（MVB）形成及分泌四个阶段，机制已较为明确。PELNs的生物发生主要依赖三条途径：经典多泡体途径、外泌体阳性细胞器（EXPO）途径及液泡-质膜融合途径。多泡体途径与动物外泌体释放最为相似：起始于质膜向内出芽形成早期内体，随后与反式高尔基体网络相互作用并成熟为多泡体，其内膜通过向内凹陷形成腔内囊泡（ILVs），选择性包裹RNA、蛋白质及脂质等生物活性分子；当多泡体与质膜融合后，ILVs作为PELNs被分泌至胞外，参与细胞间乃至跨物种的信号传递。EXPO途径最早在拟南芥与烟草细胞中发现，EXPO与质膜融合后将其内部的单膜囊泡释放至质外体空间，该途径独立于经典多泡体途径，是植物特有的囊泡分泌机制。此外，植物液泡也可直接与质膜融合，在防御反应中将其内容物（如水解酶）释放至胞外，这一过程可能参与PELNs的生物发生。
2.3 PELNs的组成与功能
PELNs富含脂质、蛋白质、核酸及代谢物，各组分协同赋予其多样的生物学功能。
2.3.1 脂质
PELNs的基本骨架为磷脂双分子层，包含磷脂酸（PA）、磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）等常见磷脂，以及双半乳糖二酰甘油（DGDG）、单半乳糖二酰甘油（MGDG）等植物特有脂质。例如拟南芥莲座叶来源囊泡的脂质组学分析显示其鞘脂（尤其是糖基肌醇磷酸神经酰胺，GIPCs）含量较高，有助于维持膜稳定性并促进跨物种信号传导。生姜来源纳米颗粒（GDNPs）因富含PA，可通过恢复肠上皮细胞中Foxa2介导的信号稳态预防小鼠胰岛素抵抗。
2.3.2 蛋白质
目前PELNs的特异性蛋白标志物尚未达成共识，但其含有水通道蛋白（介导跨膜水转运）、热休克蛋白（参与生物与非生物胁迫响应及生长调控）、膜联蛋白（介导胞内囊泡运输与外泌体释放）等特有蛋白。例如桔梗来源外泌体样纳米颗粒（PGLNs）的蛋白质组学鉴定出112种蛋白质，其中37种定位于细胞膜，GO与KEGG分析表明其参与信号转导与多条代谢通路，这些蛋白不仅参与囊泡形成与释放，还在受体识别、细胞黏附及免疫调节中发挥关键作用。
2.3.3 核酸
PELNs携带多种小RNA（如miRNAs、siRNAs）、mRNAs、tRNAs及lncRNAs，其中miRNAs可调控靶基因表达并介导跨界代谢调节。例如何首乌来源外泌体样纳米颗粒（PMENs）的核心miRNA效应分子aof-miR168a与osa-miR164a可通过保守的3′UTR结合位点直接靶向人雄激素受体（AR），抑制AR表达，为雄激素驱动疾病的治疗提供了新策略；黑果枸杞来源外泌体样纳米颗粒（LRM-ELNs）可递送ata-miR156c3p，通过MAPK与PI3K/AKT信号通路缓解神经退行性疾病病理进程；生姜来源外泌体样纳米颗粒（GELNs）携带aly-miR159a-3p，可增强黑色素瘤中抗PD-L1治疗的疗效。
2.3.4 其他代谢物
PELNs还含有黄酮类、柚皮苷、硫代葡萄糖苷等次级代谢物，赋予其抗氧化、抗炎、抗菌等活性。例如柑橘来源外泌体样纳米颗粒（CEVs）含有甜橙黄酮、柚皮苷与新橙皮苷三种柑橘黄酮，具有显著的抗氧化与抗炎活性；枸杞来源外泌体（GqDNVs）共鉴定出564种代谢物，丰度最高的五类分别为游离脂肪酸（11%）、氨基酸及其衍生物（10%）、酚酸（8%）、糖类（7%）及生物碱（7%）；紫菀愈伤组织来源外泌体样纳米颗粒（AYC-EVs）含有的17种主要代谢物被证实具有免疫调节潜力，可缓解过敏性哮喘。近期研究表明，PELNs不仅参与植物生长、发育及病原防御，还可调节动物细胞的生理过程，在医学、营养学等领域具备广阔的交叉应用前景。
2.4 PELNs的提取与纯化
提取与纯化是解析PELNs生物学功能的基础，新鲜多汁的植物组织（如果实、叶片）通常作为首选原料。常用分离技术的优缺点如下：差速超速离心法通过低温研磨或压榨获取植物汁液，经滤网去除大颗粒后依次低速离心去除细胞碎片，最终以100,000 × g离心沉淀外泌体，该方法操作简单、适用广泛，但设备成本高、耗时长，且可能造成囊泡结构损伤；密度梯度离心法利用蔗糖密度梯度，根据浮力密度差异分离PELNs，可获得高纯度产物，适合大规模生产，但需优化梯度条件；尺寸排阻色谱法依据流体力学半径差异分离囊泡，无剪切力作用，可较好保留外泌体天然形态与生物活性，但不适用于大规模制备；聚合物沉淀法通过添加聚乙二醇（PEG）改变介质溶解度性质，诱导PELNs共沉淀，操作简便、无需专用设备，但产物纯度较低；亲和色谱法则通过特异性识别膜表面标志物提高捕获效率与纯度，但成本较高且对储存条件要求严格。新兴方法如功能化磁性纳米颗粒或亲和色谱策略虽回收率高、重复性好，但由于对PELNs表面组成认知有限，其在免疫亲和提取中的应用仍有待探索。值得注意的是，现有破坏性分离方法获得的PELNs实际是包含细胞内碎片与人工囊泡的混合物，植物纤维碎片等杂质可能引发不良免疫反应或阻碍肠道屏障穿透，因此亟需建立更标准化的植物EVs分子标志物，优化方案以获取“真实细胞外囊泡”。
3 口服PELNs治疗
3.1 口服PELNs的优势
口服给药因便捷、成本低在临床广泛应用，相较于注射等方式具有无创、便于自我给药等优势。PELNs作为口服递送载体的核心价值在于其在胃肠道环境中的结构稳定性：研究显示PELNs在模拟胃液条件下可保持粒径与zeta电位等理化性质稳定，内部蛋白质、RNAs及小分子化合物完整性不受破坏，能够抵抗极端pH波动与酶降解，将封装的生物活性载荷精准递送至胃肠道靶区域，被视为极具潜力的天然口服递送平台。这一特性不仅提高了治疗药物生物利用度，还可能降低药物暴露相关的全身不良反应，凸显了其在胃肠道疾病靶向治疗中的独特价值。与静脉给药相比，口服PELNs在疗效与安全性上更具优势：静脉注射的外泌体主要富集于肝脏与脾脏，极少分布于肠道，而口服相同外泌体在缓解结肠炎方面表现更优；茶花来源外泌体样纳米囊泡（TFENs）口服毒性低、生物相容性良好，而静脉注射则会增加代谢负担、激活免疫反应、诱发肾毒性并改变血液学参数，因此口服PELNs不仅可实现靶向药物释放，还为胃肠道疾病管理提供了新的干预策略。
3.2 PELNs的吸收与转运
PELNs的体内生物利用度主要取决于其吸收机制与生物转化过程。肠道黏液层主要由MUC2黏蛋白构成，孔径约为20–200 nm，小粒径PELNs可增强在黏液层的扩散能力并抵达肠上皮细胞表面，其表面脂质组成也会影响肠道吸收，例如长春花来源外泌体样纳米囊泡（CLDENs）含36.5%醚磷脂，可增加脂质双分子层刚性与化学稳定性，进而增强其在黏液中的扩散行为。随后，肠上皮细胞通过内吞作用摄取PELNs，其载荷随后释放至细胞质，例如生姜来源外泌体样纳米颗粒（GELNs）可被肠细胞通过小窝蛋白介导的内吞与巨胞饮作用特异性摄取。除上皮细胞外，肠道固有层巨噬细胞可通过吞噬作用促进PELNs摄取，影响其全身分布。此外，口服PELNs可与肠道菌群相互作用，例如葛根来源外泌体样纳米颗粒（Pu-ELNs）可被共生菌瘤胃球菌优先摄取，通过其脂质组分将gma-miR4412递送至该菌，直接抑制其苯丙氨酸脱羧酶表达，减少细菌代谢产物苯乙胺（PEA）的生成；肉苁蓉来源外泌体样纳米囊泡（CELNs）可增加产γ-氨基丁酸（GABA）菌属（如乳杆菌属、拟杆菌属）丰度，提升肠道GABA水平，进而激活GABAA受体亚基α2与β2/3，该过程可能涉及CELNs的吸收与转化。综上，PELNs的体内吸收与转运受粒径、表面电荷、脂质组成及肠道微生物环境等多因素协同调控，共同决定其黏液扩散能力、细胞摄取效率与体内分布特征；肠道吸收后，PELNs可进入体循环并分布至各器官，其后续生物分布受粒径、表面电荷及血浆蛋白吸附的调节，通常在给药后数小时内达到组织浓度峰值，随后逐渐被清除。
4 PELNs的工程化
传统药物递送系统存在诸多局限：许多治疗药物在体内不稳定、易降解，且难以跨越肠上皮或血脑屏障等生物屏障，无法在病灶部位特异性蓄积。植物源微尺度胶囊（如花粉外壁胶囊）经海藻酸钙包被后可实现疏水性营养素的pH响应释放，保护载荷免受胃酸降解并促进肠道递送，受此启发，PELNs成为一类兼具天然pH响应特性的纳米载体。其稳定性通常通过zeta电位与粒径评估，例如玫瑰来源外泌体样纳米囊泡（CLDENs）在模拟胃液与肠液中至少稳定12小时，粒径与zeta电位无显著变化；穿心莲来源外泌体样纳米囊泡（APELNs）在模拟胃肠液中粒径无明显改变，荧光强度在孵育4小时后仍保持稳定，证实PELNs可在严苛胃肠环境中维持稳定，是理想的药物递送载体。PELNs的载药策略分为内源性载药与外源性载药：内源性载药指生物活性成分在囊泡生物发生过程中整合入囊泡，外源性载药则是在囊泡分离后通过电穿孔、超声、冻融、共孵育等物理化学方法将治疗分子引入囊泡，这些方法可在不破坏囊泡完整性的前提下实现小分子药物、蛋白质或核酸的高效封装，维持囊泡天然尺寸、形态及表面标志物谱。目前，研究人员已成功将药物、miRNAs等治疗剂载入PELNs，显著提升胃肠道疾病治疗效果，例如聚脱氧核糖核苷酸（PDRN）因口服递送困难限制了临床应用，将其封装入茶叶来源细胞外囊泡（EVs）构建的PDRN-EVs可富集于炎症结肠组织，激活cAMP/HIF-1α信号通路，促进M2型巨噬细胞极化并恢复肠道菌群稳态；姜黄素（CUR）因生理不稳定、难以在损伤部位维持有效浓度而受限，以生姜来源纳米颗粒为载体递送CUR可提高其在结肠液中的溶解度与稳定性，改善溃疡性结肠炎症状；生姜来源纳米载体（GDNVs）可高效被结肠癌细胞摄取，作为阿霉素（Dox）的递送平台，其pH依赖性药物释放特性优于商业脂质体阿霉素，可实现结肠肿瘤靶向递送；苦荞来源外泌体样纳米囊泡（TB-ELNs）作为载体，内腔装载绿原酸（CGA）、外膜偶联硒纳米颗粒（SeNPs）构建的双载体系统可显著增强CGA与SeNPs的胃肠道滞留，改善肠屏障功能障碍且无长期给药毒性；此外，PELNs可有效保护miRNAs免受降解，例如将外源性miR-166b-3p载入西兰花来源EVs可显著提高甲基化miRNA的存活率，积雪草来源外泌体富含aof-miR396b与fvemiR396c-3p，可减轻肠道微环境炎症反应并增强细胞免疫功能，生姜来源外泌体样纳米颗粒（GELNs）装载osa-miR164d后可下调NF-κB表达、重编程巨噬细胞极化，缓解结肠炎相关症状，黄连来源外泌体样纳米颗粒（Cc-ELNs）递送miR-5106可下调Slc39a2表达、恢复中性粒细胞锌稳态，是治疗炎症性肠病的天然有效制剂。尽管PELNs作为口服载体前景广阔，但现有载药方法仍面临技术瓶颈：亲脂性物质（如姜黄素）易整合入囊泡，每囊泡可达107个分子且无饱和迹象，而亲水性分子受膜通透性限制，每囊泡约104个分子即达饱和。针对这一瓶颈，研究人员探索了新型载药策略，例如利用葛根来源外泌体（PDEVs）的固有光敏性，通过LED照射诱导活性氧（ROS）生成以瞬时增加膜通透性，确定最佳PDEV与载荷比例为1:30，照射10分钟可实现80%的峰值载药效率，为亲水性药物高效装载提供了可行方案，但其潜在的氧化损伤风险仍需进一步评估。
5 PELNs在胃肠道疾病中的临床应用
通过上述工程化策略，载药PELNs的靶向能力与生物稳定性得到提升，在多种疾病模型中展现出治疗潜力，尤其在肠道相关疾病中表现突出。
5.1 免疫调节与抗炎作用
炎症性肠病（IBD）是一组以宿主免疫稳态失衡为核心的慢性肠道炎症性疾病，主要分为溃疡性结肠炎与克罗恩病，目前尚无根治手段。患者肠道黏膜存在持续性炎症浸润与组织损伤，病程迁延反复。巨噬细胞在先天免疫中起关键作用，M1与M2型巨噬细胞平衡失调会导致炎症或损伤过程中的组织结局恶化，驱动炎症损伤的起始与进展；Th17细胞过度分泌IL-17与IL-23会促进慢性炎症，同时抑制Treg细胞调节功能，削弱其对免疫激活的抑制作用。研究表明，PELNs可通过多途径调节免疫反应，影响促炎与抗炎细胞因子动态平衡，延缓IBD进展。例如在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠结肠炎模型中，红甘蓝来源外泌体可激活PPAR-γ通路，上调M2相关标志物（如Arg1、IL10），同时抑制M1相关分子（如TNFα、IL-1β）表达；枸杞脂质基可食用纳米颗粒（LBLNs）可被溃疡性结肠炎模型中的巨噬细胞高效摄取，显著提升抗炎因子IL-10表达，减少TNF-α与IL-12分泌，体内实验证实其可特异性富集于炎症结肠组织，缓解结肠缩短、脾肿大、组织病理损伤及溃疡等症状；苦瓜来源细胞外囊泡（MCEVs）可抑制巨噬细胞驱动的炎症，清除活性氧（ROS），保护细胞免受氧化损伤；姜黄素衍生纳米颗粒可通过失活NF-κB通路调节促炎因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）与抗氧化相关基因表达，改善小鼠结肠炎。中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）可物理破坏肠上皮紧密连接并诱导上皮凋亡，是炎症加重的关键驱动因素，同时中性粒细胞释放的ROS、髓过氧化物酶（MPO）及促炎因子可直接损伤肠上皮，放大炎症信号并导致持续黏膜损伤。黄连来源外泌体样纳米颗粒（Cc-ELNs）可减少中性粒细胞招募，抑制NETs形成并减轻肠上皮细胞焦亡，显著缓解结肠炎；乌梅来源细胞外囊泡样颗粒（PM-EVLPs）可减轻结肠炎小鼠体重下降、降低MPO活性并减少结肠固有层中性粒细胞浸润。此外，马齿苋来源外泌体可促进吲哚衍生物升高，激活常规CD4+T细胞中的芳烃受体，将其重编程为CD4+CD8+双阳性T细胞，降低促炎因子表达，共同缓解溃疡性结肠炎；花椒等其他药用植物来源外泌体也表现出相似的抗炎效应。
5.2 促进肠道修复与再生
肠道屏障是由黏液层、上皮屏障及肠血管屏障构成的动态多层防御系统，肠上皮细胞通过紧密连接蛋白形成密封屏障，选择性吸收营养物质并阻止细菌、毒素等有害物质进入体循环，是抵御病原体入侵的第一道物理屏障。肠道屏障完整性依赖于物理、化学、免疫、生物及神经血管组分的协同功能，一旦受损，细菌毒素等腔内物质可易位进入血液循环，引发全身炎症甚至中枢神经系统疾病。临床研究通常通过检测FITC葡聚糖通量、血清D-乳酸水平及二胺氧化酶（DAO）活性评估肠道通透性，并以闭锁蛋白（occludin）等紧密连接调节蛋白的表达作为肠屏障损伤指标。近期研究凸显了PELNs在恢复肠屏障完整性中的重要作用：葡萄来源外泌体可穿透肠道黏液屏障并被小鼠肠道干细胞摄取，通过激活Wnt/β-连环蛋白信号通路上调SOX2、Nanog、OCT4等促进肠道干细胞生长的基因，从而促进干细胞增殖并加速黏膜愈合；芦荟来源纳米囊泡（ANVs）可恢复紧密连接（TJ）与黏附连接（AJ）蛋白表达，防止急性结肠炎诱导的肠道通透性增加，促进肠道修复并缓解结肠炎症；人参来源外泌体（GEs）可抑制脂多糖（LPS）诱导的Caco-2单层细胞FITC葡聚糖通量增加，降低肠道黏膜DAO向血液渗漏，表明其可减少肠上皮通透性并修复细胞间紧密连接；茶叶来源细胞外囊泡（EVs）可显著增加DSS诱导结肠炎小鼠的杯状细胞数量与黏液分泌，显著上调紧密连接蛋白ZO-1与闭锁蛋白表达；柑橘来源外泌体可上调闭锁蛋白、Claudin 1等TJ蛋白表达，减少肠上皮凋亡并促进屏障修复。
5.3 抗肿瘤活性
结直肠癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一，发病率快速上升，尤其在部分发展中国家，早期筛查与及时干预仍面临挑战。由于早期诊断困难，多数患者确诊时已处于中晚期，错过手术窗口，且超过50%的患者会产生多药耐药导致治疗失败。传统药物易在肠道环境中降解，缺乏肿瘤特异性靶向能力。外泌体作为肿瘤微环境中的关键信使，既可转移致癌因子加速转移，也可作为耐药载体，是新型干预策略的重要靶点。研究表明，口服PELNs在肠道肿瘤治疗中具备独特优势：可耐受胃肠道严苛环境，保护封装活性成分不被降解，并最终将其精准递送至结肠肿瘤部位，通过膜融合或内吞等机制释放活性成分。例如生姜来源纳米囊泡（GDNVs）可被结直肠癌细胞特异性摄取，破坏细胞内氧化还原稳态，损害肿瘤细胞生存环境并最终诱导其凋亡；载姜黄素外泌体可抑制NF-κB p65表达，从而抑制结直肠癌细胞增殖与迁移，发挥抗肿瘤效应；柠檬汁来源外泌体样颗粒可下调乙酰辅酶A羧化酶1（ACACA）表达，减少脂质代谢，抑制细胞外信号调节激酶1/2与p38丝裂原活化蛋白激酶的磷酸化，在不影响正常细胞的前提下抑制结直肠癌细胞增殖；葡萄来源外泌体富含花青素，可降低线粒体膜电位，激活caspase依赖性凋亡通路，抑制结肠癌细胞增殖。PELNs还可通过重塑肿瘤微环境（TME）抑制结直肠癌：TME是由癌细胞、成纤维细胞、免疫细胞、血管内皮细胞、神经元及细胞外基质（ECM）组成的高度动态互作生态系统，结直肠癌中慢性炎症、菌群失调及代谢重编程是驱动TME重塑的关键因素，促炎因子（如IL-6、TNF-α）与免疫抑制因子（如TGF-β、IL-10）水平升高可促进癌细胞增殖、血管生成及免疫逃逸。人参来源纳米颗粒（GDN
