综述：抗衰老研究中的植物来源细胞外囊泡：其生物医学特性与治疗应用的综述

《Ageing Research Reviews》：Plant-derived extracellular vesicles (PDEVs) in anti-aging research: A review of biomedical characteristics and therapeutic applications

　　摘要
衰老是一个复杂的、不可逆的生理过程，其特点为组织结构和功能逐渐衰退，同时伴随再生能力下降、免疫稳态紊乱，以及患慢性老年相关疾病的风险增加（如神经退行性疾病、代谢综合征、老年性皮肤病变和炎症性肠病）。近年来，植物来源的细胞外囊泡因具有天然的生物相容性、安全性以及可持续获取的优势，成为抗衰老治疗领域的新兴候选物质。这类纳米级颗粒含有蛋白质、脂质和核酸。体外及动物模型研究结果表明，PDEVs可通过多种机制有效延缓与年龄相关的表型并减轻病理变化，例如清除活性氧以减轻氧化损伤、调节免疫微环境以抑制慢性炎症、调控肠道微生物群组成以恢复肠道稳态，以及通过激活干细胞功能并修复受损组织来促进组织再生（这是再生医学中的核心应用）。此外，PDEVs还具备作为天然或工程化药物载体的独特潜力，可用于药物的装载与递送。本综述概述了PDEVs的生成机制、组成成分、分离方法、特性分析及储存策略，系统总结了其在各类老年相关疾病中的生物学功能及治疗应用进展，同时探讨了其在临床应用中面临的挑战与未来发展方向。希望本研究能为PDEVs在衰老及相关疾病管理中的深入研究与实际应用提供有益参考。

引言
衰老是一个高度复杂且具有退行性的过程，涉及多个相互关联的细胞系统与分子机制（López-Otín等人，2023）。其特征是生理完整性逐渐下降，导致组织功能丧失，进而增加患多种疾病的风险。衰老不仅会缩短寿命，还给全球社会经济带来巨大压力，给医疗体系与养老金制度带来沉重负担。世界卫生组织预测，2020年至2050年间，80岁以上人口数量将增长两倍，达到约4.26亿。因此，开发安全有效的干预策略以应对衰老及相关疾病，对于减轻全球养老负担、推动健康老龄化社会的建设具有重要意义（图1）（Li等人，2024a）。

近年来，细胞外囊泡被证实是衰老过程及老年相关疾病中的重要介质，越来越多的证据表明它们既参与衰老特征的加剧，也参与其缓解（Romero-García等人，2023；Manni等人，2023）。细胞外囊泡是由几乎所有活细胞释放出的小型膜结构，直径介于40纳米至1000纳米之间。它们由细胞膜向内凹陷并断裂形成，属于多囊泡体内的腔内囊泡（Colombo等人，2014；Kowal等人，2016）。由于能够包裹核酸、蛋白质、脂质和代谢物等多种生物活性成分，细胞外囊泡被视为在细胞间通讯及跨界生物活性中起关键作用的重要介质。它们已被用作预防和治疗癌症、自身免疫性疾病、糖尿病、感染及其他威胁人类健康的疾病的有前景的治疗剂或药物递送载体。

哺乳动物细胞来源的细胞外囊泡在纳米技术和生物医学领域已得到广泛研究，已有充分证据表明它们在抗衰老研究中具有重要作用。例如，巨噬细胞来源的细胞外囊泡可调节老年小鼠的卵泡活化功能，从而改善卵巢功能（Xiao等人，2022a）。此外，从人类尿液来源的干细胞中提取的细胞外囊泡富含纤溶酶原激活剂尿激酶和组织金属蛋白酶抑制剂1，这两种物质对抑制细胞衰老具有重要作用（Rao等人，2024）。另外，来自人类间充质干细胞、成骨细胞、内皮细胞、肌肉细胞及免疫细胞的细胞外囊泡也都显示出治疗骨质疏松症的潜力（Fang等人，2024）。尽管哺乳动物细胞来源的细胞外囊泡在生物医学研究中备受关注，但其临床应用仍面临诸多生物学和技术上的限制。首先，这类囊泡可能包裹肿瘤衍生分子及异源核酸等具有生物危害性的物质，存在显著的安全风险（Sarasati等人，2023）。例如，在乳腺癌模型中，从肿瘤细胞中分离出的细胞外囊泡携带有促进转移的因子，如MET癌蛋白和lncRNA MALAT1（Peinado等人，2012）。同样，HIV感染的T细胞释放的细胞外囊泡含有能增强病毒感染性的Nef蛋白（Lenassi等人，2010）。此外，由于其产生依赖有限的细胞分泌能力且需使用大型生物反应器，大规模生产也存在困难（Kim等人，2024）。

在此背景下，植物来源的囊泡因其来源广泛、具有天然生物特性、低免疫原性以及稳定的物理化学性质而受到高度重视（Suharta等人，2021；Wang等人，2014；Zhang等人，2017）。这类囊泡主要通过破坏植物组织从果汁或植物混合液中提取，其中包含天然的细胞外囊泡及其他细胞内成分。由于本文侧重于研究植物来源囊泡的生物学特性与功能，而不限定其特定的分泌途径、提取方法或大小，因此将其统称为植物来源的细胞外囊泡。越来越多的证据表明，PDEVs可通过跨物种机制在哺乳动物体内发挥多种生理作用，包括抑制促炎细胞因子的表达、促进受损组织的血管生成修复以及激活干细胞再生途径（Y?ld?r?m等人，2024；Ju等人，2013；Teng等人，2018；Zhang等人，2016a）。这些生物学功能为糖尿病、癌症和神经退行性疾病等老年相关疾病的防治提供了新的干预思路。此外，多项实验室及临床前研究也证明了其作为天然优质载体的高效、精准且安全的药物递送能力（Zhuang等人，2016；Wang等人，2013；Zhang等人，2016b）。这些出色的药物工程优势为植物基生物材料在老年医学领域的应用奠定了基础。尽管PDEVs在治疗效果方面展现出巨大潜力，但目前尚缺乏对其药效学特征及临床前转化结果的系统性总结，这可能导致其在从实验室研究走向实际应用的过程中遇到阻碍。以往的系统性综述主要聚焦于PDEVs在免疫调节或癌症治疗方面的生物学效应（Lian等人，2022；Karabay等人，2025；Ly等人，2022）。据我们所知，目前尚无全面总结其在老年相关疾病中生物医学应用的综述。

本综述系统总结了PDEVs在抗衰老研究领域的最新进展。文章结构如下：（i）阐述PDEVs的生成机制、组成成分、分离方法及特性分析；（ii）总结其生物学功能（抗炎、抗氧化、促进再生及调节肠道微生物群），并探讨这些功能与特定衰老特征之间的关联；（iii）综述PDEVs在癌症、神经退行性疾病、代谢紊乱及皮肤衰老等老年相关疾病中的治疗应用；（iv）讨论其在临床应用中面临的挑战及未来发展方向。

章节片段

生成与释放
目前，关于PDEVs生成机制的研究尚未得出明确结论。根据现有研究，已确定三种可能的来源，即多囊泡体、具有外囊泡结构的细胞器以及液泡（Cui等人，2020；Li等人，2023）（图2）。从结构上看，多囊泡体是由单层膜包裹的晚期内体或前液泡结构，内部含有大量直径为30-100纳米的腔内囊泡（Alenquer, Amorim，2015）。多囊泡体被认为是PDEVs的主要生成场所。

细胞摄取机制
不同类型的PDEVs被特定细胞摄取的方式各不相同。例如，RAW 264.7细胞和结肠26细胞可通过 Caveolin介导的内吞作用高效摄取姜类植物来源的PDEVs，其摄取效率分别为98%和91%（Liu等人，2022a）。相比之下，HepG2细胞则主要通过巨胞饮作用摄取芦笋来源的PDEVs（Zhang等人，2021）。当A549细胞被细胞松弛素D处理时——这是一种阻止微丝形成的物质，也是某些细胞摄取过程所必需的——其摄取行为也会受到影响。

PDEVs的生物学功能
PDEVs具有多种生物学功能，可直接作用于与衰老相关的病理过程，这些功能可概括为抗炎、抗氧化应激、促进组织再生以及调节肠道菌群稳态（图3）。此外，越来越多的证据表明PDEVs还与表观遗传调控有关，机制研究显示它们能够影响N6-甲基腺苷的甲基化水平，这是一种重要的表观转录组修饰。

在老年相关疾病中的治疗应用
已有研究表明，PDEVs在多种与衰老密切相关的慢性及退行性疾病中具有治疗潜力。如以下小节所述，并在图4和表3中进行了总结，体外细胞模型及动物疾病模型实验均表明，PDEVs对癌症、神经退行性疾病、心血管与脑血管疾病、退行性骨关节病、代谢紊乱以及皮肤衰老具有积极作用。

作为抗衰老治疗的纳米载体
设计PDEVs的药物装载方法时，需要将PDEVs的结构特征与药物的物理化学性质相结合，核心目标是实现高效装载、稳定包封及可控释放。本文总结了三种主流的装载方式：直接装载、经修饰后的PDEVs装载，以及双/多重药物递送系统（图6）。作为纳米载体，PDEVs的固有特性为其靶向治疗应用提供了可能。

毒性与免疫原性
与哺乳动物来源的细胞外囊泡相比，PDEVs的毒性和免疫原性更低。其主要原因在于植物不携带任何人畜共通病原体，因而避免了交叉感染带来的免疫风险（Kim等人，2022；Feng等人，2023）。例如，从天麻的茎叶中分离出的PDEVs，在高浓度10微克/毫升下处理小鼠黑色素瘤B16BL6细胞24小时后，仍能保持超过90%的存活率（Lee等人，2019）。

PDEVs的储存
PDEVs的稳定性通常通过生物稳定性和物理稳定性评估来判定。储存条件作为影响其稳定性的关键因素，对保持其功能及最大化治疗效果起着决定性作用。为推动PDEVs的商业化及大规模应用，必须优化其保存与储存条件以确保其稳定性。2013年，国际细胞外囊泡学会建议将细胞外囊泡储存在-80摄氏度下，使用PBS作为缓冲液。然而，随着研究的深入，人们发现不同的储存条件可能对PDEVs的稳定性产生不同影响。

挑战与展望
植物作为药物研发的重要天然资源库，其药用价值在传统医学中已得到数千年的探索与验证。自发现PDEVs的生物学功能以来，这一领域迅速成为生命科学及生物医学研究的核心方向，展现出巨大的理论研究及临床应用潜力。PDEVs的一大优势在于其来源广泛且数量充足。

未引用参考文献
（Chen等人，2022b；Del Pozo-Acebo等人，2022；Gu等人，2023；Jiang等人，2025；Kim，2010；Kim和Park，2022b；Li等人，2023b；Liu等人，2023；Liu等人，2025；世界卫生组织，2024；Yang等人，2011；Zhang等人，2026）

CRediT作者贡献说明
黄晓林——撰写——初稿；正式分析。郭子渊——方法学；刘丽——概念设计；撰写——审阅与编辑。王子涵——验证；刘建华——数据整理；正式分析。郑红梅——撰写——初稿；罗英华——概念设计。马晨、董利——资源提供。胡晓松、陈芳——资金获取；监督工作。李道通——撰写——审阅；编辑。

利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（32371511）的支持。

利益冲突声明
作者声明不存在任何利益冲突。

黄晓林|郭子渊|刘丽|王子涵|刘建华|郑红梅|罗英华|马晨|董利|胡晓松|陈芳|李道通
中国农业大学食品科学与营养工程学院、国家果蔬加工工程技术研究中心、农业部果蔬加工重点实验室、教育部果蔬加工工程研究中心，北京，中国