《Food and Function》：Food bioactives and extracellular vesicles: a narrative reviewOpen Access
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细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）现被认为是细胞间通讯的关键介质，在细胞间转移蛋白质、脂质和核酸等货物，从而影响生理和病理过程。尽管EVs在生理和病理生理背景下的作用已被广泛研究，但营养学直到最近才被认为是内源性EV生物学的重
细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）现被认为是细胞间通讯的关键介质，在细胞间转移蛋白质、脂质和核酸等货物，从而影响生理和病理过程。尽管EVs在生理和病理生理背景下的作用已被广泛研究，但营养学直到最近才被认为是内源性EV生物学的重要调节因素。新兴证据表明，营养和食物生物活性化合物可通过三种不同机制影响EV生物学：（i）调节内源性宿主来源EVs的生物发生、释放、货物组成和生物活性；（ii）利用EVs作为食物生物活性物质及其代谢物全身转运的载体；（iii）递送外源性、饮食来源的囊泡，如植物来源和细菌来源的EVs。本综述综合了关于主要膳食生物活性物质类别（包括多酚、脂肪酸、维生素和类胡萝卜素）与EV生物学之间相互作用的当前证据。
1. 引言
细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）是介导细胞间通讯的关键媒介，其携带的蛋白质、脂质和核酸等货物可影响受体细胞的生理和病理过程。EVs的组成和含量决定其生物学效应，异常条件下释放的EVs与癌症、心血管疾病和代谢性疾病等相关。在影响EV生物学的环境因素中，营养已成为调节内源性EV生物发生、组成和功能的重要候选因素。饮食模式可影响循环EV的数量和分子特征，如高脂饮食下小鼠释放的EVs促进胰岛素抵抗。特定食物生物活性物质（如多酚、脂肪酸、维生素等）可影响EV组成和功能。此外，EVs还可作为食物生物活性物质及其代谢物的载体，植物和细菌等饮食来源本身也能释放囊泡，这些囊泡可能耐受消化并与哺乳动物细胞相互作用。本综述将这三个方面（食物生物活性物质对内源性EVs的调节、EV介导的生物活性物质转运、外源性饮食来源囊泡）分别讨论，并聚焦于多酚、类胡萝卜素、脂肪酸和微量营养素等有足够证据支持的化合物类别。
2. 细胞外囊泡
2.1 定义、分类和生物发生
根据国际细胞外囊泡学会（ISEV）和细胞外囊泡研究最低信息要求（MISEV）指南，EVs是由脂质双分子层包被、不能自主复制的颗粒。EVs大小从约50纳米到数微米不等，可分为小细胞外囊泡（sEVs，50–200纳米）和大细胞外囊泡（lEVs，100纳米–1微米），主要基于其生物发生途径：sEVs（外泌体）源于细胞内体系统，lEVs（微囊泡）直接从质膜出芽。本综述采用尺寸术语，仅在原始研究明确证明时指定生物发生途径。
2.2 组成和生物学功能
EVs的货物包含脂质、蛋白质和核酸，其组成随生理和病理状态而改变。相对于供体细胞膜，EVs富集胆固醇、鞘磷脂和特定磷脂种类，这增强了膜刚性和对酶降解的抵抗力。sEVs富集四旋蛋白（CD9、CD63和CD81）及ESCRT相关蛋白（Alix和TSG101），而lEVs携带粘附-和凝血相关蛋白。EVs还转运多种RNA，主要是微小RNA（miRNAs），可调节受体细胞基因表达。例如，脂肪细胞来源的EVs富集脂联素等脂肪因子，表明EVs介导组织间的内分泌样信号传导。EVs的脂质双层保护其内容物免于酶降解，实现长距离稳定的生物活性分子转移。EVs参与凝血、免疫调节、母乳介导的新生儿肠道成熟、神经信号传导、肾脏生理、血管生成、组织修复和生殖等过程；在病理条件下，改变的EV释放和货物可促进慢性炎症、肿瘤进展和神经退行性变。
3. 不同类别食物生物活性物质对细胞外囊泡生物发生、组成和功能的影响
3.1 概述
食物生物活性物质（包括多酚、脂肪酸、维生素、矿物质和类胡萝卜素）可调节基因表达、氧化还原平衡、炎症和代谢稳态相关的细胞信号通路。由于EV生物发生和货物装载对细胞应激、炎症和代谢信号高度敏感，且许多生物活性物质靶向这些通路，饮食化合物可能调节EV的产生、组成和生物学活性。已有研究表明，膳食干预可改变EV相关miRNAs，饮食响应性EVs可能通过调节受体细胞炎症、胰岛素敏感性和脂质代谢参与系统代谢调控。
3.2 植物化学物
多酚是研究最广泛的类别，包括类黄酮和芪类（如白藜芦醇）、酚酸和木脂素。多酚可通过作用于EV生物发生相关信号通路调节囊泡分泌和货物选择。姜黄素（来自姜黄根茎）在胆固醇转运受损的细胞模型中增强外泌体和微囊泡的分泌，促进胆固醇从晚期内体和溶酶体区室输出，从而减少细胞内脂质积累。在肝细胞癌细胞和巨噬细胞中，姜黄素改变内溶酶体定位，增加flotillin-2和CD63等外泌体标志物的释放，并上调ATP结合盒亚家族A成员1（ABCA1）等转运蛋白，通过AMPK-SIRT1-LXRα信号促进胆固醇外排。白藜芦醇在人体中增加循环外泌体数量，并促进其代谢物进入外泌体货物。在朊病毒感染细胞系中，白藜芦醇改变外泌体miRNA组成，高剂量下上调287个外泌体相关miRNAs，并使miRNA谱更接近非感染细胞。特级初榨橄榄油多酚橄榄苦苷（oleocanthal, OC）和橄榄油刺激醛（oleacein, OA）可抑制肿瘤坏死因子-α（TNF-α）诱导的促炎基因（如IL-1β、COX-2、MCP-1等）上调，并防止炎症相关miRNAs（miR-34a-5p、miR-155-5p）在脂肪细胞及其外泌体中的升高，同时逆转let-7c-5p的下调。类胡萝卜素是亲脂性类异戊二烯色素，已知可影响膜流动性、脂质包装和氧化损伤抗性，但直接连接类胡萝卜素补充与EV生物发生或货物改变的证据仍然有限。
3.3 脂肪酸
膳食脂肪酸与EV生物学相关的证据明显少于植物化学物和微量营养素。目前人体证据仅限一项干预研究，该研究报告鱼油补充改变了循环内皮祖细胞来源微粒的数量，且独立于内皮型一氧化氮合酶（eNOS）基因型，提示omega-3脂肪酸可能通过影响血管稳态相关机制调节EV释放。除此之外，文献仍然非常稀少，脂肪酸作为主要膳食生物活性物质，其对EV生物发生、分子货物和功能的影响尚未得到充分研究，这一知识空白应成为未来研究的关键优先方向。
3.4 微量营养素
微量营养素包括维生素和矿物质，已成为EV生物发生、货物组成及下游生物学效应的重要调节因子。研究团队对脂肪细胞来源EVs的脂质组学分析显示，在TNF-α处理的脂肪细胞炎症模型中，维生素D（VD）预处理显著改变小和大脂肪细胞来源EVs的脂质组学特征，尤其是对抗TNF-α诱导的鞘脂、磷脂和神经酰胺变化。VD还通过改变脂肪细胞及其释放EVs中的miRNA含量来限制炎症信号，例如显著降低TNF-α诱导的EV相关miR-155上调。在胚胎海马神经元中，VD处理增加外泌体神经酰胺含量，改变外泌体生物发生，并影响神经元细胞信号传导。对于维生素C（VC）和维生素A（VA），目前尚无明确直接效应：一项人体研究显示，VC补充并未减弱脂多糖诱导的内毒素血症相关的循环EV增加；另一项临床研究评估了VC对开放水域水肺潜水引起的循环EV变化的影响，但未证明直接调节作用。矿物质方面，研究发现小EVs携带并可在细胞间转移必需金属（如铁和锌），EV生物发生和分泌与细胞铁输出相关，锌离子可改变巨噬细胞来源外泌体的组成，进而影响成骨细胞和内皮细胞功能。
4. EV介导的食物生物活性物质及其代谢物的转运
有证据表明，EVs不仅作为生物活性物质调节的靶标，还可作为其系统转运的载体。最强的人体证据来自白藜芦醇研究：摄入白藜芦醇增加了循环外泌体丰度，并促进白藜芦醇代谢物（包括葡萄糖醛酸结合物和微生物群衍生代谢物）掺入外泌体货物，提示EVs可能参与饮食来源白藜芦醇代谢物的系统分布。另有一项研究报告，维生素C（VC）通过EVs从星形胶质细胞主动释放，含有VC的EVs可减少受体细胞氧化应激，而游离VC无此效果；亨廷顿病中的突变亨廷顿蛋白改变了EV生物发生并减少了含VC的EVs。维生素A（VA）衍生物可被掺入EV膜中，以增强EV在纤维化治疗中的靶向性和生物功能。此外，拟杆菌属（Bacteroides thetaiotaomicron）来源的细菌EVs可结合维生素B12（VB12）并将其递送至宿主肠上皮细胞，提示EVs在微量营养素运输中发挥作用。
5. 外源性饮食来源的细胞外囊泡
某些饮食来源本身能够释放囊泡。植物来源细胞外囊泡（PDEVs）据报道能耐受消化并与哺乳动物细胞相互作用。直接证据表明类胡萝卜素可掺入EVs：从蓝藻（Leptolyngbya boryana）中分离的EVs含有玉米黄质和类胡萝卜素糖苷，其组成随光照等环境条件改变；植物来源EVs中也检测到包括色素和抗氧化化合物在内的次生代谢物，表明富含类胡萝卜素的植物组织可能产生具有独特生化特征的EVs。此外，肠道共生菌脆弱拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）释放的EVs能清除VB12及相关咕啉（cobamides），并将其递送至宿主肠上皮细胞及其他微生物。这些研究共同表明，植物或细菌来源的外源性EVs可能参与宿主-微生物组界面的微量营养素运输。
6. 方法学考虑和营养相关性
解读上述证据时需考虑多项方法学限制。首先，EV命名和亚型分类仍具挑战性，许多研究使用基于生物发生的术语（如“外泌体”和“微囊泡”），而当前ISEV/MISEV2023指南建议仅对已用适当分子标志物或运输方法证明来源的囊泡使用此类分类。此外，EV分离方法（超速离心、尺寸排阻色谱、沉淀法）在回收率、纯度和共分离污染物方面差异显著，限制了研究间的可比性。其次，大多数生物活性物质-EV相互作用研究依赖单一细胞类型的简化体外模型，常暴露于超生理浓度生物活性物质和/或促炎刺激，仅少数观察在动物模型中得到验证，人体证据仍然稀缺。第三，体外使用的生物活性物质浓度和化学形式往往不能反映生理相关膳食暴露，这对多酚等化合物尤其重要，因为其生物利用度低且广泛代谢，循环代谢物与母体分子差异显著。因此，目前报告的食物生物活性物质与EVs之间的相互作用应主要视为机制性概念验证，而非已确定的营养效应。未来研究需纳入生理相关暴露、充分表征的体内模型，并严格遵守标准化EV分离和报告指南。
7. 结论和未来展望
综合现有研究，食物生物活性物质可调节EV的生物发生、组成和功能，从而有助于其系统性生物学效应。理解这些相互作用可为富含生物活性物质的饮食的健康益处提供新机制见解，并为基于EV调控的创新营养和治疗策略铺平道路。此外，某些食物生物活性物质还与植物来源等外源性饮食来源囊泡相关，这些囊泡可耐受消化并与哺乳动物细胞相互作用，开辟了饮食来源EV介导通讯的新视角。总之，EVs代表了营养与细胞间通讯之间一个先前被低估的界面。
