空心菜来源的食物性外泌体样纳米囊泡在体外促进树突状细胞成熟与T细胞致敏

《Food Bioscience》：Food-derived exosome-like nanovesicles from Ipomoea aquatica promote dendritic-cell maturation and T-cell priming in vitro

　　食物来源的外泌体样纳米囊泡（ELNs）正作为一种来源明确的纳米级制备物崭露头角，可能将食用植物成分与细胞生物活性联系起来。本研究从可食用水生蔬菜空心菜（Ipomoea aquatica）中分离出囊泡富集纳米组分，并在操作上将其称为IA-ELNs。采用连续离心、过滤、500 kDa切向流过滤和碘克沙醇密度梯度分级，选择30%组分进行分析。代表性制备物的Z平均直径为150.2 nm，多分散指数为0.212，表面电荷为负，颗粒浓度为1.3 × 10^10 particles/mL。对一种制备物进行非靶向LC-MS/MS分析后保留了351个推定注释，其中125个具有最终类别信息，并对12个候选物进行了描述性生物学语境整理。在原代骨髓来源树突状细胞（BMDCs）中，IA-ELNs增加了CD80、CD86、MHC-I和MHC-II的表达，且无可测量的细胞毒性，增加了TNF-α和IL-12p70的产生，减少了FITC-葡聚糖的摄取，并激活了MAPK/NF-κB信号通路。药理学抑制MEK/ERK、JNK、p38或NF-κB均减弱了细胞因子的产生，IA-ELN预处理的BMDCs增强了CD4+和CD8+ T细胞的增殖及细胞因子反应。这些发现将IA-ELN富集制备物确定为一种具有免疫相关细胞生物活性的来源明确的食物纳米组分（体外）。代谢组学候选物仅为描述性，活性成分和体内相关性仍需进一步验证。引言可食用植物及食物来源成分正日益受到关注，不仅因其营养价值，还因其可能影响炎症和氧化应激的生物特性（Atanasov等，2021；Cragg & Newman，2013）。植物来源的免疫调节剂和天然化合物也在免疫调节相关研究中得到考察，支持了对食物来源生物活性材料的兴趣（Behl等，2021；Jantan等，2015；Pan等，2019）。食物生物科学中的关键挑战在于定义食物来源成分如何组织、浓缩并以保留生化复杂性的同时允许可重复生物学解释的材料形式呈现。因此，来自可食用植物的来源明确纳米级组分可提供有用的模型，以连接食物来源、制备工艺、理化身份和细胞生物活性。食物来源的外泌体样纳米囊泡（ELNs）已从水果、蔬菜、草药和其他植物材料中作为囊泡富集纳米级制备物出现。关于细胞外囊泡和植物来源囊泡制备物的指南和综述强调了囊泡富集材料的操作表征和报告要求（Lian等，2022；Rivero-Pino等，2024；Théry等，2018；Welsh等，2024）。更广泛地，细胞外囊泡可调节免疫反应，植物来源的ELNs已被综述为生物活性或递送相关的纳米平台（Dad等，2021；Kim等，2022；Ly等，2023；Nemati等，2022；Robbins & Morelli，2014）。近期研究还强调水果、蔬菜、草药和食物来源囊泡作为免疫调节纳米级材料（Rivero-Pino等，2024；Yi等，2023；Zhao等，2024）。使用来自姜、人参和葡萄柚的可食用植物衍生纳米颗粒的实验研究显示了与肠道或免疫相关细胞的相互作用（Cao等，2019；Mu等，2014；Wang等，2014；Zhang等，2016）。其他植物ELN研究，包括柠檬、长春花、茶和桑树皮制备物，报告了来源依赖的抗炎或免疫刺激作用（Ou等，2023；Raimondo等，2022；Sriwastva等，2022；Zu等，2021）。近期一项食物来源ELN研究进一步强调了口服适用性和免疫刺激性营养补充剂潜力（Anonymous，2025）。然而，ELNs的生物特性可能因来源植物和制备方法而异，使来源特异性表征成为食物来源ELN研究的关键。空心菜（Ipomoea aquatica）是一种在亚洲广泛食用的水生叶菜（Manvar & Desai，2013；Saikia等，2023）。其叶片含有酚酸、黄酮类和相关植物化学物质，基于提取物的研究报告了抗氧化、细胞保护和免疫调节活性（Dewanjee等，2017；Gad等，2021；Sasikala等，2022；Saikia等，2023）。然而，先前的工作主要关注粗提取物或可溶性植物化学成分，而空心菜的囊泡富集组分仍未得到充分表征。其水生生长习性和植物化学成分背景提供了来源特异性研究的理由，但缺乏生长环境对照组使得无法推断水生适应特征。因此，本研究分离并表征了IA-ELN富集组分，并使用原代BMDCs和T细胞共培养评估了其描述性代谢物谱和免疫相关细胞活性。本研究设计为来源和制备特异性的体外概念验证。植物材料与IA-ELNs的分离新鲜空心菜叶片采自韩国大田当地的农场，用无菌蒸馏水清洗，并在冷磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.4）中匀浆。每次制备取30 g新鲜叶片，加入300 mL PBS（1:10，w/v）匀浆。匀浆物在4°C下依次以200 × g离心10分钟、2,000 × g离心20分钟和10,000 × g离心30分钟，随后进行瓶顶过滤。澄清上清液从约300 mL浓缩。IA-ELNs的连续分离与理化表征IA-ELNs通过连续离心、过滤、500 kDa TFF浓缩和碘克沙醇密度梯度分级获得，30%组分用于后续分析（图1A）。在代表性制备物中，DLS显示Z平均直径为150.2 nm，PdI为0.212，zeta电位为负值，NTA显示平均大小为151.24 nm，颗粒浓度为1.3 × 10^10 particles/mL（图1B-D）。储存液中含有1.0 mg蛋白质/mL，相当于1.3 × 10^7 particles/μg蛋白质。讨论本研究将30%碘克沙醇IA-ELN组分定义为来源明确的食物来源囊泡富集制备物，而非粗提取物或生物发生定义的EV群体。选择空心菜作为广泛食用的水生叶菜，其植物化学成分背景已得到记录，但囊泡富集组分尚未得到充分表征（Manvar & Desai，2013；Gad等，2021；Saikia等，2023）。连续TFF和密度梯度分级提供了操作富集。结论IA-ELN富集制备物在体外促进了BMDC成熟和BMDC介导的T细胞启动。MAPK/NF-κB激活和抑制剂研究支持了这些通路的贡献，而非靶向代谢组学提供了描述性候选货物图谱。这些发现建立了空心菜衍生纳米囊泡富集材料的制备-生物活性概念验证；在明确囊泡特异性和活性货物之前，应将该活性归因于整个制备物。作者贡献声明Yong-Joon Kim：验证、方法学、数据整理。Bo-Gyeong Yoo：验证、形式化分析。Jaeyoon Lim：撰写-审稿与编辑、撰写-初稿、可视化、调查研究、形式化分析、概念构思。Eui-Baek Byun：撰写-审稿与编辑、监督、资源、项目管理、资金获取、概念构思。Jeong Moo Han：撰写-审稿与编辑、调查研究、数据整理。Yuna Lee：调查研究、数据整理。伦理批准所有动物程序均经作者的机构动物护理和使用委员会批准（出于双盲审稿原因隐去机构名称和批准号），并按照机构指南进行。数据可用性补充表S1提供了保留的LC-MS/MS注释和整理数据。补充表S2和S3分别报告了三批DLS/zeta测量值和代表性制备物浓度/回收率指标。补充图S1-S4提供了分级DLS图谱、内毒素对照数据、候选物EIC/MS/MS证据和抑制剂结果。更多支持性数据可在文章和补充材料中获取，或可向通讯作者索取。利益冲突声明作者声明他们不存在已知的、可能影响本文工作的竞争经济利益或个人关系。生成式AI和AI辅助技术在写作过程中的声明在本文准备过程中，AI辅助写作工具仅用于支持语言编辑、结构完善和期刊风格排版。作者根据需要审阅并编辑了内容，并对提交的稿件内容负全部责任。资金资金信息未包含在匿名稿件文件中，将在提交系统中另行录入。作者信息Jaeyoon Lim | Yong-Joon Kim | Bo-Gyeong Yoo | Jeong Moo Han | Yuna Lee | Eui-Baek Byun韩国原子能研究院先进辐射技术研究所，韩国全罗北道正邑市