植物外泌体（PDEs）真能「碾压」传统草药提取物？这篇综述从提取到临床全覆盖，拿捏草药创新核心！

传统草药因“多组分协同治疗”特性在医学史上具有重要地位，但受限于原料粗糙、成分复杂、生物利用度低及有效物质与作用靶点不明确等问题，临床转化面临显著瓶颈。植物来源外泌体（Plant-derived exosomes, PDEs）作为草药的创新存在形式，凭借独特的磷脂双分子层结构（可包裹蛋白质、脂质、RNA 及代谢物等生物活性分子），为突破传统提取物局限性提供了新路径。

今天分享的是发表在【Phytomedicine】（IF：8.3）上题为“Plant-derived exosomes: Unveiling the similarities and disparities between conventional extract and innovative form”的研究，本研究通过系统综述 PubMed、Web of Science 等数据库中植物外泌体相关研究，聚焦人参、姜、葛根、姜黄、枸杞等高频药用植物，深入解析 PDEs 的成分组成、生物利用度、药物递送能力及稳定性，明确其与传统草药提取物的异同，旨在为PDEs 在慢性疾病管理中的转化应用奠定理论基础。

 

一、PDEs 的核心优势：与其他载体的差异化对比

PDEs 在纳米医学应用中展现出优于哺乳动物来源外泌体（MDEs）及合成纳米颗粒的独特优势。从成分来看，PDEs 包含蛋白质（如肌动蛋白、四跨膜蛋白）、脂质（如双半乳糖基二酰基甘油 DGDG）及 RNA（富含 miRNA），且具有植物特异性表面标志物（如四跨膜蛋白、凝集素）；MDEs 以 ALIX、CD9 等细胞特异性标志物为特征，合成纳米颗粒则依赖人工聚合物或脂质。在安全性与可持续性上，PDEs 因缺乏哺乳动物抗原而免疫原性低，无 zoonotic 病原体传播风险，且来源广泛、生产成本低、环境友好，克服了 MDEs 产量有限、易携带病原体及合成纳米颗粒修饰复杂、毒性风险高的缺陷。

PDEs 的药理活性覆盖多个疾病领域，包括癌症、肺泡纤维化、病毒感染、伤口愈合、脱发及炎症性疾病等，其核心机制在于通过靶向递送生物活性物资调控细胞功能。

 

二、PDEs 的提取技术

1. 研究归纳了PDEs的6类核心提取技术，各类方法在纯度、效率及适用性上存在显著差异。

1.1差速超速离心：通过逐步提升离心力（如 1000×g→5000×g→10000×g→150000×g）分离不同大小颗粒，操作简便但纯度较低，常需结合密度梯度离心进一步纯化；

1.2密度梯度离心：基于浮力密度差异（如蔗糖）让 PDEs 在特定密度区域形成条带，实现高纯度分离，但介质残留可能影响后续分析；

1.3免疫亲和捕获：利用 PDEs 表面标志物（如四跨膜蛋白）与固定抗体的特异性结合，分离特定亚群 PDEs，纯度高但抗体成本高，限制规模化应用；

1.4超滤法：通过半透膜按分子量截留 PDEs，快速且可浓缩样本，效率与超速离心相当，但膜吸附易导致回收率下降；

1.5沉淀法：以聚乙二醇（PEG）改变 PDEs 溶解度，诱导其聚集沉淀，成本低、操作简单，但沉淀剂可能破坏 PDEs 结构完整性；

1.6微流控技术：依托芯片微结构按颗粒大小、电荷或表面标志物分离，无需超速离心，分离效率高，但设备门槛高、成本昂贵。

 

三、PDEs 的生物发生与组成特征

1. 生物发生机制

PDEs 的形成路径与 MDEs 类似，核心过程为：植物细胞膜内陷形成早期内体→内体通过膜内陷生成腔内囊泡，逐步成熟为多泡体（MVBs）→MVBs 与细胞膜融合，释放腔内囊泡即 PDEs。

植物特有的代谢环境会使 PDEs 富集物种特异性成分，如人参 PDEs 富含人参皂苷，姜 PDEs 含有姜辣素，为其靶向治疗功能提供物质基础。

 

2. 核心组成及功能

PDEs 的组成具有 “多组分协同” 特征，不同成分赋予其独特生物学功能：

2.1 RNA：以 miRNA 为主，具有跨物种调控能力。例如苦瓜来源外泌体（Bit-DEs）的 miRNA 可抑制口腔鳞癌细胞（OSCC）中 NLRP3 炎症小体激活并诱导凋亡；姜来源外泌体（Ggr-DEs）的 miRNA 通过靶向乳酸菌 ycnE 基因，提升吲哚 - 3 - 甲醛水平与 IL-22 产量，助力结肠炎治疗；

2.2 蛋白质：涵盖跨膜蛋白（如水通道蛋白、四跨膜蛋白）、代谢酶（如 α- 淀粉酶）及 MVBs 相关蛋白（如 DnaJ 同源蛋白），其中水通道蛋白可维持膜稳定性，四跨膜蛋白参与细胞识别与摄取；

2.3 脂质：以甘油磷脂、糖脂及鞘脂为主，不仅是膜结构核心，还能增强 PDEs 的屏障穿透能力，如富含 MGDG/PC 的人参 PDEs 可耐受胃酸环境；

2.4 代谢物：包含黄酮类、皂苷、多糖等活性物质，且稳定性远优于游离形式。例如燕麦来源外泌体（Oat-DEs）的 β- 葡聚糖可被小胶质细胞剂量依赖性摄取；草莓来源外泌体的花青素可降低间充质干细胞（MSCs）氧化应激，且不影响细胞活性。

 

四、PDEs 的生物学功能与药物递送潜力

1. 跨物种细胞通讯功能

PDEs 可通过受体结合、膜融合或内吞作用被哺乳动物细胞摄取，实现跨 kingdom 调控：

1.1免疫调节：长春花来源外泌体（Cat-DEs）可激活巨噬细胞 NF-κB/PU.1 通路，增强吞噬能力与免疫细胞分化；拟南芥来源外泌体可向真菌病原体（如灰葡萄孢）递送 sRNA，沉默 BC1G_10728、BC1G_08464 等毒力基因，抑制感染；

1.2细胞增殖与分化调控：人参来源外泌体（Gin-DEs）的人参皂苷可促进皮肤 HaCaT 细胞、血管内皮 HUVEC 细胞增殖，加速细胞周期进程；其携带的 miRNA 可激活骨髓间充质干细胞（BMSCs）的 PI3K/Ras-ERK 通路，促进神经分化与神经再生；

1.3物种特异性差异：PDEs 的作用存在物种依赖，如 Ggr-DEs 的 osa-miR164d 在人巨噬细胞中沉默 TAB1 基因，在小鼠中则主要靶向 TNF 通路其他介质；叶酸修饰的 Ggr-DEs 对人结肠癌细胞（Colon-26）的摄取量是小鼠成纤维细胞的 2.8 倍，源于叶酸受体的物种表达差异。

 

2. 药物递送优势

PDEs 的磷脂双分子层结构使其成为理想药物载体，具备三大核心优势。

2.1高稳定性：可保护 cargo 免受酶解与 pH 波动影响，如金虎尾 PDEs 可保护 miRNA 耐受极端 pH 与 RNase；Gin-DEs 在 4℃下可稳定 25 天，在 pH 2 环境（模拟胃液）中 4 小时结构不变；

2.2强屏障穿透能力：纳米尺寸（30-150 nm）使其可穿透肠道黏液屏障、血脑屏障（BBB），如葡萄来源外泌体（Gra-DEs）可穿透肠道黏液到达干细胞；Gin-DEs 跨 BBB 效率是传统脂质体的 2.26 倍，1 小时内即可到达脑肿瘤部位，且在 3D 肿瘤球中的穿透深度显著优于对照组；

2.3可工程化改造：通过电穿孔、超声等技术加载外源药物，或修饰表面配体增强靶向性。例如将 dsRNA 载入柑橘 PDEs，可抑制霉菌毒素活性；肝素 - cRGD 修饰柠檬 PDEs，可靶向卵巢癌细胞的神经细胞黏附分子（NCAM），逆转 P - 糖蛋白介导的多药耐药。

 

五、PDEs 与传统草药提取物的差异化对比：以高频药用植物为例

研究选取人参、姜、葛根、姜黄、枸杞 5 类高频药用植物，从成分、药理效应、药物递送等维度，系统对比 PDEs 与传统提取物的差异：

1. 人参：Gin-DEs vs 传统提取物

Gin-DEs 通过差速离心与蔗糖梯度离心提取，含 miRNA、脂质、氨基酸及人参皂苷，保留完整活性成分，在抗结肠炎（调节肠道菌群、抑制促炎因子 TNF-α/IL-6）、抗胶质瘤（诱导凋亡、调控巨噬细胞极化）及促伤口愈合（激活 ERK/AKT/mTOR 通路）中展现优势，且可跨 BBB，加载顺铂后对 U-87MG 胶质瘤细胞毒性是游离药物的 12.66 倍；传统提取物多采用水提、醇沉或煎煮，以人参皂苷（Rb1、Rc、Rd、Re、Rg1）、多糖为主，高温与有机溶剂导致肽、RNA 降解，侧重心血管保护、神经保护（如抗阿尔茨海默病），需依赖脂质体 / PLGA 纳米颗粒包裹（如 Rg3 脂质体），靶向性差。

2. 姜：Ggr-DEs vs 传统提取物

Ggr-DEs 含高比例脂质（PA 约 40%、DGDG 约 30-40%）、136 种 miRNA（如 osa-miR164d）及姜辣素（6 - 姜辣素、8 - 姜辣素、10 - 姜辣素），其中姜辣素含量显著高于传统提取物，且 osa-miR164d 可沉默 TNF 通路 TAB1 基因，协同增强抗炎效果；药物递送中，阿霉素加载 Ggr-DEs（DOX@Ggr-DEs）对结肠癌的靶向效率达 95.9%，肿瘤细胞凋亡率（64.8%）是游离 DOX（23.3%）的 2.8 倍，且无明显心脏毒性；传统提取物以姜辣素（6 - 姜辣素为主）、挥发油、矿物质为主，通过抑制 MAPK 通路发挥抗炎、镇痛作用，靶向性差、易降解。

3. 葛根：Pue-DEs vs 传统提取物

Pue-DEs 通过差速离心与膜过滤提取，含 633 种蛋白质、92 种 miRNA、脂质（SM、TG、Cer）及葛根素、大豆苷等代谢物，可激活 PINK1-Parkin 介导的线粒体自噬，改善帕金森病病理，经鼻给药可跨 BBB 实现脑靶向递送；传统提取物以异黄酮（葛根素、大豆苷、大豆苷元）、三萜类为主，通过上调 SIRT1、抑制 NF-κB 通路发挥抗氧化、抗炎症作用，口服生物利用度低，需依赖注射给药。

4. 姜黄：Tur-DEs vs 传统提取物

Tur-DEs 含脂质（PE、TG、PI、DGDG）、CURS1/CURS2/CURS3 蛋白及姜黄素，加载黄芪成分（AC@Tur-DEs）后，阿魏酸的血药浓度（Cmax）提升 1.75 倍，体内暴露量（AUC0-t）提升 11.2 倍，且可通过抑制 NF-κB 通路治疗溃疡性结肠炎；传统提取物以姜黄素、挥发油、多糖为主，姜黄素水溶性差、易代谢，口服生物利用度低，需依赖纳米颗粒包裹（如 CUR@PLGA）。

5. 枸杞：Wol-DEs vs 传统提取物

Wol-DEs 含烯醇化酶、MGDG/PC 脂质、miRNA（aly-miR166a-3p）及枸杞多糖，可激活 AMPK/SIRT1/PGC1α 通路缓解肌肉萎缩，与 3D 打印 GelMA 水凝胶结合可促进脊髓损伤修复；传统提取物以多糖、氨基酸（牛磺酸）、维生素为主，通过调节肠道菌群发挥保肝、抗氧化作用，活性成分易降解。

 

六、结论

PDEs 作为传统草药与现代纳米医学融合的创新载体，在成分保留、生物相容性、靶向递送等方面展现出传统提取物无法比拟的优势，为慢性炎症、肿瘤、神经退行性疾病等领域的精准治疗提供了新策略。尽管当前面临标准化、稳定性及临床证据不足等挑战，但随着提取技术优化、机制研究深入及临床数据积累，PDEs 有望成为草药现代化与精准医疗领域的核心载体，推动传统植物疗法的革新与发展。