植物來源外泌體樣納米囊泡（plant-derived exosome-like nanoparticle, PELN）是植物細胞分泌的一類納米級囊泡，具有重要的生物學功能。一方面，PELN 能夠通過影響破骨細胞、成骨細胞及骨髓間充質干細胞的功能，發揮抗骨質疏松（osteoporosis, OP）的作用；另一方面，PELN 還能抑制炎癥反應，保護軟骨細胞，具有治療骨關節炎（osteoarthritis, OA）的潛在價值。該文綜述了 PELN 的基本概念、形成及組分、分離及表征方法，并著重討論 PELN 對 OP 與 OA 的干預作用及分子機制。
引用本文： 夏賢霆, 王衛明, 黃昊強, 彭志堅, 章軼立, 汪青. 植物來源外泌體樣納米囊泡在骨質疏松及骨關節炎中的作用. 華西醫學, 2025, 40(1): 147-152. doi: 10.7507/1002-0179.202408079 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《華西醫學》版權所有，未經授權不得轉載、改編
骨質疏松（osteoporosis, OP）及骨關節炎（osteoarthritis, OA）是臨床常見的慢性骨病，兩者均與增齡及衰老有關[1-2]，但同時也具有不同的病理機制[3-4]。隨著全球人口老齡化的加劇，OP 和 OA 逐漸成為威脅人類健康的重要疾病。外泌體是一種由細胞分泌的直徑為 30～100 nm 的脂質膜結構球形納米囊泡，具有重要的生物學功能[5-6]，已經成為治療 OP 及 OA 的新興手段[7-8]。相比動物細胞來源的外泌體，植物來源外泌體樣納米囊泡（plant-derived exosome-like nanoparticle, PELN）具有來源廣泛、容易大規模生成、生物安全性更高等優勢，在疾病治療中更具潛力。近年來，一些研究表明，PELN 具有調控骨代謝、減輕機體慢性炎癥、促進軟骨再生等作用，具有治療 OP 和 OA 的潛在價值[9-10]。本文對 PELN 的基本概念及對 OP 與 OA 的干預作用及分子機制進行綜述，并對 PELN 在疾病治療中存在的問題進行探討。
1 PELN 的生物發生及組分
1.1 PELN 的生物發生
目前的研究發現植物細胞外囊泡的生物發生有 3 種可能的途徑：胞外陽性細胞器途徑、多囊泡體途徑和液泡途徑[11]。其中，多囊泡體途徑被證明與哺乳動物來源外泌體的生物發生途徑高度相似，也是形成 PELN 的主要途徑。其基本過程為細胞質膜內陷出芽形成早期內涵體，早期內涵體進一步內陷成熟，形成與高爾基體網絡相通的晚期內涵體，其內部形成包被細胞質、DNA、RNA 及脂質等物質的腔內囊泡，進而轉變為含有腔內囊泡的多囊泡體，多囊泡體通過與細胞質膜融合，將腔內囊泡釋放到細胞外空間，形成 PELN[12]。胞外陽性細胞器途徑是指細胞內形成與自噬體類似的雙膜結構的胞外陽性細胞器，其與質膜融合后，向細胞壁釋放單膜細胞外囊泡[13]。液泡途徑是指含有腔內囊泡的胞液與細胞質膜融合形成囊泡，并將囊泡釋放至細胞外空間[14]。
1.2 PELN 的組分
PELN 可由大多數的植物細胞分泌，其組成與動物細胞分泌的外泌體類似，但在具體成分上存在差異。PELN 的組成復雜，并受到植物種類、外在環境等多種因素的影響，其中包含多種類型的生物分子[15-16]，主要包括：① 脂質雙層：PELN 的外殼由脂質雙層構成，這是其基本結構特征。脂質雙層中包含磷脂酸、磷脂酸二酰胺、磷脂酰膽堿等，這些脂質和脂質組合物可以作為不同受體細胞優先攝取的信號。② 蛋白質：包括膜蛋白、胞質蛋白以及一些特異性蛋白。有研究表明，膜蛋白可能在促進哺乳動物細胞對 PELN 的攝取和內化方面發揮作用[17]，但目前沒有研究表明這些蛋白質與 PELN 的內在治療活性之間存在明確關系。③ 核酸：PELN 可以包含不同類型的 RNA，如微 RNA、小 RNA 等，這些 RNA 分子可能在跨物種基因表達調控中發揮作用。④ 代謝物和小分子化合物：PELN 中可能含有各種代謝產物和小分子化合物，這些物質反映了植物細胞的代謝狀態，并可能在細胞間通信中傳遞信號。
2 PELN 的分離技術及表征方法
2.1 PELN 的分離方法
PELN 的分離方法主要包括差速超速離心法、體積排阻色譜法、聚合物沉淀法、超濾法、免疫親和捕獲法、透析電泳法等[18-20]。差速超速離心法是用于分離 PELN 的最主要方法，首先通過低速離心去除細胞碎片等污染物，然后逐漸增加離心速度，以分離出不同大小的外泌體樣顆粒。體積排阻色譜法是一種基于分子半徑差異的分離技術，可以用來分離不同大小的 PELN，同時去除蛋白質和其他小分子雜質。超濾法是指利用具有特定孔徑的超濾膜捕獲超過一定尺寸范圍的 PELN，同時允許較小的顆粒通過。聚合物沉淀法也被用于分離 PELN，該方法一般以聚乙二醇等聚合物充當填充劑，競爭性地與水分子結合，降低 PELN 的溶解度，使 PELN 沉淀，然后通過低速離心收集 PELN。免疫親和捕獲法是指利用特異性抗體與 PELN 表面的特定分子相互作用，進行 PELN 的分離。透析電泳法是一種基于電泳與透析耦合，用于分離 PELN 的新方法。為了獲得高純度和高質量的 PELN 樣本，通常需要結合以上多種方法，如將超速離心法與體積排阻色譜法相結合，可以提高 PELN 的產量，并且獲得更高純度和完整性的 PELN。隨著技術的發展，新的分離方法和技術也不斷涌現，為 PELN 的研究提供了更多選擇和可能。
2.2 PELN 的表征方法
類似于動物細胞來源外泌體，PELN 的表征方法主要包括：① 透射電子顯微鏡：作為評估 PELN 超微結構的重要方法，透射電子顯微鏡可以提供 PELN 的高分辨率圖像，幫助觀察其形態和內部結構[21]；② 納米粒度分析儀：可以測量 PELN 的粒徑分布和表面電荷[22]；③ 蛋白質印跡法：主要檢測外泌體膜表面的標志性蛋白，但目前 PELN 特異性蛋白質標記物尚不清楚，需要更多研究來探索[23]。
3 PELN 對 OP 的潛在治療作用
OP 是一種全身性骨代謝性疾病，容易引發脆性骨折，造成疼痛、機體功能障礙甚至死亡。臨床上治療 OP 的藥物主要包括骨代謝基礎補充劑（如鈣劑及維生素 D）、骨吸收抑制劑（如雙磷酸鹽、降鈣素）及骨形成促進劑（如甲狀旁腺素類似物）[24]。雖然這些藥物對于減少骨量丟失、提高密度及降低 OP 骨折具有顯著的療效，但也存在一定的不良反應[25-26]。近年來，研究發現 PELN 能夠調控骨代謝，具有治療 OP 的潛在價值，值得密切關注[27]。
3.1 PELN 抑制破骨細胞分化
破骨細胞數量增多、骨吸收能力增強是發生 OP 的重要病理機制。核因子κB 受體激活蛋白配體是誘導破骨細胞成熟的主要調節因子，其能夠與破骨前體細胞上的核因子κB 受體激活蛋白配體的受體結合，促進破骨細胞分化[28]。Seo 等[29]使用蔗糖梯度離心來分離獲取人參來源的 PELN，其中有較高含量的 Rb1 和 Rg1 人參皂苷；進一步的研究顯示，人參來源的 PELN 能夠抑制核因子κB 受體激活蛋白配體介導的破骨細胞分化相關性信號通道及基因表達；并且人參來源的 PELN 能夠緩解 OP 小鼠的骨丟失并改善骨微結構。
3.2 PELN 促進成骨細胞的增殖及分化
成骨細胞受多種細胞因子的調控，其主要功能是負責骨基質的合成及礦化。骨形態發生蛋白 2 是轉換生長因子-β超家族的成員，在成年期的骨重塑中起著重要作用，通過與相應的受體結合，激活成骨細胞中的信號通路來促進成骨[30]。Hwang 等[31]發現山藥來源的 PELN 可增加骨形態發生蛋白 2 的基因表達，通過激活骨形態發生蛋白 2/磷酸化 p38 依賴性 Runt 相關轉錄因子 2 通路，刺激成骨細胞的增殖、分化。類似地，Sim 等[32]發現蘋果來源的 PELN 增加了與成骨細胞生長和分化相關基因的表達，并通過調節骨形態發生蛋白 2/Smad 同源物 1 通路促進成骨細胞生成。Park 等[33]的研究發現李子來源的 PELN 具有雙向的骨調控作用，在抑制破骨細胞的同時，又能促進成骨細胞分化。
3.3 PELN 誘導骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cell, BMMSC）成骨分化
BMMSC 是具有潛在分化能力的多能干細胞，可分化為成骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞等，BMMSC 成骨分化能力下降是 OP 的重要發病機制[34]。Zhao 等[35]使用差速超速離心法提取骨碎補來源的 PELN，發現其能夠通過雌激素受體α信號通路，促進 BMMSC 的成骨分化；骨碎補來源的 PELN 能夠有效緩解骨丟失，增加骨密度；進一步的生物信息學及實驗證實，柚皮苷是骨碎補來源 PELN 發揮生物學作用的關鍵化合物。Zhan 等[36]通過測序發現絕經后 OP 患者糞便中的梭狀菌能夠產生三甲胺-N-氧化物，其能抑制 BMMSC 的成骨分化，葛根來源的 PELN 能通過降解三甲胺-N-氧化物促進 BMMSC 的成骨分化；同時，其體外動物實驗也證實葛根來源的 PELN 具有較好的抗 OP 作用[36]。氧化應激是 OP 發生的重要病理機制，氧化應激抑制 BMMSC 的增殖能力，并導致 BMMSC 成骨分化減少而成脂分化增多。Perut 等[37]發現草莓來源的 PELN 富含維生素 C，能夠抑制 BMMSC 的氧化應激反應并促進其增殖。Gupta 等[38]則發現白粉藤來源的 PELN 能夠改善 BMMSC 氧化應激狀態，促進 BMMSC 增殖并增強其成骨分化能力。
4 PELN 對 OA 的潛在治療作用
OA 是一種常見的骨關節退行性疾病，好發于中老年人群；OA 的病理變化涉及全關節，病變部位包括關節囊、滑膜、軟骨、軟骨下骨、半月板、韌帶、肌肉等[39]。OA 的發病機制較為復雜，主要與年齡、遺傳、創傷、肥胖等多種因素有關。目前，OA 的臨床治療仍是一大難題。近期的一些研究表明，PELN 能夠調節免疫，抑制炎癥反應，促進軟骨細胞再生，能夠改善 OA 的癥狀，值得進一步研究[40]。
4.1 PELN 抑制炎癥反應
炎癥反應是 OA 重要的發病機制[41-42]。研究發現一些 PELN 具有很好的抗炎活性[43]。Kim 等[44]的研究顯示，人參來源的 PELN 可以通過抑制核因子κB 的激活來降低腫瘤壞死因子α和白細胞介素（interleukin, IL）-6 等炎性因子的水平，從而發揮抗炎活性。Vanessa 等[45]的研究發現金莓來源的 PELN 可以減少 M1 巨噬細胞產物（如一氧化氮）的產生并促進 M2 巨噬細胞的極化，減輕機體的慢性炎癥。Emmanuela 等[46]的研究發現黑茄屬植物漿果來源的 PELN 能顯著降低細胞中 IL-6 基因的表達，因此具有重要的抗炎活性。Iriawati 等[47]發現木瓜來源的 PELN 除了可以下調促炎細胞因子如 IL-6 和 IL-1β的相對表達，還可以上調抗炎細胞因子（如 IL-10）的相對表達，具有抗炎潛力。Wei 等[48]的研究發現姜黃來源的 PELN 中富含姜黃素及姜黃素合成酶，且姜黃素合成酶 2 的表達遠高于姜黃植物根莖。而姜黃素可以通過抑制核因子κB、IL-8、一氧化氮合酶、前列腺素 E2 和環氧合酶-2 的激活來減少 OA 的炎癥反應，緩解 OA 癥狀[49]。
4.2 PELN 促進軟骨再生
關節軟骨的進行性退化和溶解是 OA 的主要特征，PELN 衍生微 RNA 被發現可調節機體損傷部位剩余活細胞的可塑性，并調節細胞外基質以啟動細胞分化、增殖和組織再生，可用于修復關節軟骨[50-51]。Y?ld?r?m 等[52]的研究發現番茄來源的 PELN 可以增加軟骨細胞標志物聚集蛋白聚糖、性別決定區 Y 框蛋白 9 和軟骨寡聚基質蛋白的表達，從而促進軟骨的再生；其研究同時發現，PELN 可以將生長因子輸送至軟骨細胞，這有助于形成有利于軟骨再生的微環境，促進新軟骨組織的生長和成熟。Chen 等[53]將菠菜來源的納米類囊體單位用軟骨細胞膜包裹后融入軟骨細胞，發現其在暴露于自然光后增加了軟骨細胞內三磷酸腺苷和還原型輔酶Ⅱ水平，并改善退化軟骨細胞的合成代謝，從而改善了軟骨穩態并防止 OA 的病理進展。
5 總結及展望
5.1 外泌體在 OP 和 OA 中的潛在治療作用
外泌體作為細胞間信息傳遞的重要載體，在慢性骨病的發病機制、診斷及治療中扮演著重要的角色[54-55]。外泌體具有穩定好、組織相容性好、靶向性強等優勢，是一種極具前景的藥物載體。已有研究者嘗試應用外泌體治療 OP 及 OA，取得了很好的療效，例如 Zhang 等[56]的研究將脂肪組織來源的間充質干細胞衍生的外泌體和微 RNA-146a 相結合，靶向傳遞至破骨細胞，發現該組合能更有效地抑制破骨細胞中炎性小體激活，從而緩解糖尿病 OP；Cui 等[57]的研究向間充質干細胞衍生物的外泌體加載 schnurri-3 蛋白的干擾小 RNA，該外泌體向成骨細胞靶向傳遞 schnurri-3 蛋白的干擾小 RNA，可用于治療 OP；Liang 等[58]的研究將靶向軟骨細胞的外泌體作為微 RNA-140 載體，使微 RNA-140 能通過致密的軟骨細胞外基質，并特異性地進入軟骨細胞，從而抑制軟骨降解蛋白酶，緩解 OA。
5.2 PELN 的優勢
PELN 在結構及功能上類似于動物細胞來源的外泌體，且具有一定的優勢[59]：① PELN 可以從多種蔬菜或水果中獲得，來源更廣泛，更容易大規模生產；② PELN 不含人類病原體，從一定程度上避免了傳遞潛在的危險物質，包括腫瘤衍生分子、外來核酸和傳染性物質，因此具有更好的安全性；③ PELN 含有多種對新陳代謝至關重要的生物活性物質，如抗壞血酸、谷胱甘肽、超氧化物歧化酶-1 和過氧化氫酶等，有益于人體的細胞代謝及免疫反應。
5.3 仍需關注的 PELN 相關問題
5.3.1 建立 PELN 質控標準
植物種類、生長年限、生長環境、取材部位均會影響 PELN。因此，針對同一植物，需明確 PELN 來源標準，特別是針對中草藥來源 PELN 的功能性研究，可優先選擇特定環境及生長年限、療效穩定的地道藥材，以提高實驗的可重復性。其次，PELN 也受分離提純鑒定方法的影響，應盡快建立統一的 PELN 分離純化技術體系，并明確 PELN 的特異性標志物。此外，中藥藥性受炮制方法的影響，炮制方法是否會影響藥源性植物分泌的胞外囊泡的功能，需進一步研究明確。
5.3.2 明確 PELN 的組分及跨界調控的作用機制
類似于動物源性外泌體，PELN 發揮生物學作用的是其內容物。應通過現代化的多組學技術，對 PELN 進行脂質、核酸、蛋白質及代謝物分析，并進行多指標評價，這對發現中草藥囊泡標志物、分析 PELN 的藥用價值、下游轉化至關重要。其次，OP 與 OA 的病理機制較為復雜，涉及衰老、增齡、炎癥、激素等多種因素。目前已發現 PELN 對骨細胞、軟骨細胞及免疫細胞分化及功能具有一定的影響，主要涉及 PELN 對骨代謝、骨免疫調控作用的表型及功能的影響，而 PELN 調控骨代謝的具體機制尚未闡明，未來需進一步研究明確。
5.3.3 關注 PELN 的聯合應用及骨組織靶向性
既往研究提示，不同的 PELN 對細胞可能具有不同的生物學作用[60]，因此，基于中醫理論，是否能夠聯合應用不同來源的 PELN，進而達到增效減毒的效果，值得思考。另外，一些治療 OP 的經典中藥復方，如二仙湯（仙茅、仙靈脾、巴戟天、知母、當歸及黃柏）[61]，提取組方六味單藥的 PELN 并聯合應用，相比于原方是否有更好的療效及更少的副作用，還需要探索性研究。最后，外泌體的靶向性對于提高療效及減少副作用至關重要。一些動物細胞來源的外泌體具有良好的骨骼靶向性[62-63]，而不同的 PELN 是否也具有類似的骨靶向性，尚需要大量的實驗去證實。若能發現具有高度骨靶向性的 PELN，則將來有望利用 PELN 開發新的具有骨靶向性的藥物。
6 結語
PELN 憑借其特有的生物安全性和豐富的功能性成分，正逐步成為生物醫藥和健康產業中“璀璨的新星”。隨著對其生物學機制的深入了解和提取純化技術的不斷進步，PELN 在OP及OA 治療方面的前景值得期待。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
骨質疏松（osteoporosis, OP）及骨關節炎（osteoarthritis, OA）是臨床常見的慢性骨病，兩者均與增齡及衰老有關[1-2]，但同時也具有不同的病理機制[3-4]。隨著全球人口老齡化的加劇，OP 和 OA 逐漸成為威脅人類健康的重要疾病。外泌體是一種由細胞分泌的直徑為 30～100 nm 的脂質膜結構球形納米囊泡，具有重要的生物學功能[5-6]，已經成為治療 OP 及 OA 的新興手段[7-8]。相比動物細胞來源的外泌體，植物來源外泌體樣納米囊泡（plant-derived exosome-like nanoparticle, PELN）具有來源廣泛、容易大規模生成、生物安全性更高等優勢，在疾病治療中更具潛力。近年來，一些研究表明，PELN 具有調控骨代謝、減輕機體慢性炎癥、促進軟骨再生等作用，具有治療 OP 和 OA 的潛在價值[9-10]。本文對 PELN 的基本概念及對 OP 與 OA 的干預作用及分子機制進行綜述，并對 PELN 在疾病治療中存在的問題進行探討。
1 PELN 的生物發生及組分
1.1 PELN 的生物發生
目前的研究發現植物細胞外囊泡的生物發生有 3 種可能的途徑：胞外陽性細胞器途徑、多囊泡體途徑和液泡途徑[11]。其中，多囊泡體途徑被證明與哺乳動物來源外泌體的生物發生途徑高度相似，也是形成 PELN 的主要途徑。其基本過程為細胞質膜內陷出芽形成早期內涵體，早期內涵體進一步內陷成熟，形成與高爾基體網絡相通的晚期內涵體，其內部形成包被細胞質、DNA、RNA 及脂質等物質的腔內囊泡，進而轉變為含有腔內囊泡的多囊泡體，多囊泡體通過與細胞質膜融合，將腔內囊泡釋放到細胞外空間，形成 PELN[12]。胞外陽性細胞器途徑是指細胞內形成與自噬體類似的雙膜結構的胞外陽性細胞器，其與質膜融合后，向細胞壁釋放單膜細胞外囊泡[13]。液泡途徑是指含有腔內囊泡的胞液與細胞質膜融合形成囊泡，并將囊泡釋放至細胞外空間[14]。
1.2 PELN 的組分
PELN 可由大多數的植物細胞分泌，其組成與動物細胞分泌的外泌體類似，但在具體成分上存在差異。PELN 的組成復雜，并受到植物種類、外在環境等多種因素的影響，其中包含多種類型的生物分子[15-16]，主要包括：① 脂質雙層：PELN 的外殼由脂質雙層構成，這是其基本結構特征。脂質雙層中包含磷脂酸、磷脂酸二酰胺、磷脂酰膽堿等，這些脂質和脂質組合物可以作為不同受體細胞優先攝取的信號。② 蛋白質：包括膜蛋白、胞質蛋白以及一些特異性蛋白。有研究表明，膜蛋白可能在促進哺乳動物細胞對 PELN 的攝取和內化方面發揮作用[17]，但目前沒有研究表明這些蛋白質與 PELN 的內在治療活性之間存在明確關系。③ 核酸：PELN 可以包含不同類型的 RNA，如微 RNA、小 RNA 等，這些 RNA 分子可能在跨物種基因表達調控中發揮作用。④ 代謝物和小分子化合物：PELN 中可能含有各種代謝產物和小分子化合物，這些物質反映了植物細胞的代謝狀態，并可能在細胞間通信中傳遞信號。
2 PELN 的分離技術及表征方法
2.1 PELN 的分離方法
PELN 的分離方法主要包括差速超速離心法、體積排阻色譜法、聚合物沉淀法、超濾法、免疫親和捕獲法、透析電泳法等[18-20]。差速超速離心法是用于分離 PELN 的最主要方法，首先通過低速離心去除細胞碎片等污染物，然后逐漸增加離心速度，以分離出不同大小的外泌體樣顆粒。體積排阻色譜法是一種基于分子半徑差異的分離技術，可以用來分離不同大小的 PELN，同時去除蛋白質和其他小分子雜質。超濾法是指利用具有特定孔徑的超濾膜捕獲超過一定尺寸范圍的 PELN，同時允許較小的顆粒通過。聚合物沉淀法也被用于分離 PELN，該方法一般以聚乙二醇等聚合物充當填充劑，競爭性地與水分子結合，降低 PELN 的溶解度，使 PELN 沉淀，然后通過低速離心收集 PELN。免疫親和捕獲法是指利用特異性抗體與 PELN 表面的特定分子相互作用，進行 PELN 的分離。透析電泳法是一種基于電泳與透析耦合，用于分離 PELN 的新方法。為了獲得高純度和高質量的 PELN 樣本，通常需要結合以上多種方法，如將超速離心法與體積排阻色譜法相結合，可以提高 PELN 的產量，并且獲得更高純度和完整性的 PELN。隨著技術的發展，新的分離方法和技術也不斷涌現，為 PELN 的研究提供了更多選擇和可能。
2.2 PELN 的表征方法
類似于動物細胞來源外泌體，PELN 的表征方法主要包括：① 透射電子顯微鏡：作為評估 PELN 超微結構的重要方法，透射電子顯微鏡可以提供 PELN 的高分辨率圖像，幫助觀察其形態和內部結構[21]；② 納米粒度分析儀：可以測量 PELN 的粒徑分布和表面電荷[22]；③ 蛋白質印跡法：主要檢測外泌體膜表面的標志性蛋白，但目前 PELN 特異性蛋白質標記物尚不清楚，需要更多研究來探索[23]。
3 PELN 對 OP 的潛在治療作用
OP 是一種全身性骨代謝性疾病，容易引發脆性骨折，造成疼痛、機體功能障礙甚至死亡。臨床上治療 OP 的藥物主要包括骨代謝基礎補充劑（如鈣劑及維生素 D）、骨吸收抑制劑（如雙磷酸鹽、降鈣素）及骨形成促進劑（如甲狀旁腺素類似物）[24]。雖然這些藥物對于減少骨量丟失、提高密度及降低 OP 骨折具有顯著的療效，但也存在一定的不良反應[25-26]。近年來，研究發現 PELN 能夠調控骨代謝，具有治療 OP 的潛在價值，值得密切關注[27]。
3.1 PELN 抑制破骨細胞分化
破骨細胞數量增多、骨吸收能力增強是發生 OP 的重要病理機制。核因子κB 受體激活蛋白配體是誘導破骨細胞成熟的主要調節因子，其能夠與破骨前體細胞上的核因子κB 受體激活蛋白配體的受體結合，促進破骨細胞分化[28]。Seo 等[29]使用蔗糖梯度離心來分離獲取人參來源的 PELN，其中有較高含量的 Rb1 和 Rg1 人參皂苷；進一步的研究顯示，人參來源的 PELN 能夠抑制核因子κB 受體激活蛋白配體介導的破骨細胞分化相關性信號通道及基因表達；并且人參來源的 PELN 能夠緩解 OP 小鼠的骨丟失并改善骨微結構。
3.2 PELN 促進成骨細胞的增殖及分化
成骨細胞受多種細胞因子的調控，其主要功能是負責骨基質的合成及礦化。骨形態發生蛋白 2 是轉換生長因子-β超家族的成員，在成年期的骨重塑中起著重要作用，通過與相應的受體結合，激活成骨細胞中的信號通路來促進成骨[30]。Hwang 等[31]發現山藥來源的 PELN 可增加骨形態發生蛋白 2 的基因表達，通過激活骨形態發生蛋白 2/磷酸化 p38 依賴性 Runt 相關轉錄因子 2 通路，刺激成骨細胞的增殖、分化。類似地，Sim 等[32]發現蘋果來源的 PELN 增加了與成骨細胞生長和分化相關基因的表達，并通過調節骨形態發生蛋白 2/Smad 同源物 1 通路促進成骨細胞生成。Park 等[33]的研究發現李子來源的 PELN 具有雙向的骨調控作用，在抑制破骨細胞的同時，又能促進成骨細胞分化。
3.3 PELN 誘導骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cell, BMMSC）成骨分化
BMMSC 是具有潛在分化能力的多能干細胞，可分化為成骨細胞、脂肪細胞、軟骨細胞等，BMMSC 成骨分化能力下降是 OP 的重要發病機制[34]。Zhao 等[35]使用差速超速離心法提取骨碎補來源的 PELN，發現其能夠通過雌激素受體α信號通路，促進 BMMSC 的成骨分化；骨碎補來源的 PELN 能夠有效緩解骨丟失，增加骨密度；進一步的生物信息學及實驗證實，柚皮苷是骨碎補來源 PELN 發揮生物學作用的關鍵化合物。Zhan 等[36]通過測序發現絕經后 OP 患者糞便中的梭狀菌能夠產生三甲胺-N-氧化物，其能抑制 BMMSC 的成骨分化，葛根來源的 PELN 能通過降解三甲胺-N-氧化物促進 BMMSC 的成骨分化；同時，其體外動物實驗也證實葛根來源的 PELN 具有較好的抗 OP 作用[36]。氧化應激是 OP 發生的重要病理機制，氧化應激抑制 BMMSC 的增殖能力，并導致 BMMSC 成骨分化減少而成脂分化增多。Perut 等[37]發現草莓來源的 PELN 富含維生素 C，能夠抑制 BMMSC 的氧化應激反應并促進其增殖。Gupta 等[38]則發現白粉藤來源的 PELN 能夠改善 BMMSC 氧化應激狀態，促進 BMMSC 增殖并增強其成骨分化能力。
4 PELN 對 OA 的潛在治療作用
OA 是一種常見的骨關節退行性疾病，好發于中老年人群；OA 的病理變化涉及全關節，病變部位包括關節囊、滑膜、軟骨、軟骨下骨、半月板、韌帶、肌肉等[39]。OA 的發病機制較為復雜，主要與年齡、遺傳、創傷、肥胖等多種因素有關。目前，OA 的臨床治療仍是一大難題。近期的一些研究表明，PELN 能夠調節免疫，抑制炎癥反應，促進軟骨細胞再生，能夠改善 OA 的癥狀，值得進一步研究[40]。
4.1 PELN 抑制炎癥反應
炎癥反應是 OA 重要的發病機制[41-42]。研究發現一些 PELN 具有很好的抗炎活性[43]。Kim 等[44]的研究顯示，人參來源的 PELN 可以通過抑制核因子κB 的激活來降低腫瘤壞死因子α和白細胞介素（interleukin, IL）-6 等炎性因子的水平，從而發揮抗炎活性。Vanessa 等[45]的研究發現金莓來源的 PELN 可以減少 M1 巨噬細胞產物（如一氧化氮）的產生并促進 M2 巨噬細胞的極化，減輕機體的慢性炎癥。Emmanuela 等[46]的研究發現黑茄屬植物漿果來源的 PELN 能顯著降低細胞中 IL-6 基因的表達，因此具有重要的抗炎活性。Iriawati 等[47]發現木瓜來源的 PELN 除了可以下調促炎細胞因子如 IL-6 和 IL-1β的相對表達，還可以上調抗炎細胞因子（如 IL-10）的相對表達，具有抗炎潛力。Wei 等[48]的研究發現姜黃來源的 PELN 中富含姜黃素及姜黃素合成酶，且姜黃素合成酶 2 的表達遠高于姜黃植物根莖。而姜黃素可以通過抑制核因子κB、IL-8、一氧化氮合酶、前列腺素 E2 和環氧合酶-2 的激活來減少 OA 的炎癥反應，緩解 OA 癥狀[49]。
4.2 PELN 促進軟骨再生
關節軟骨的進行性退化和溶解是 OA 的主要特征，PELN 衍生微 RNA 被發現可調節機體損傷部位剩余活細胞的可塑性，并調節細胞外基質以啟動細胞分化、增殖和組織再生，可用于修復關節軟骨[50-51]。Y?ld?r?m 等[52]的研究發現番茄來源的 PELN 可以增加軟骨細胞標志物聚集蛋白聚糖、性別決定區 Y 框蛋白 9 和軟骨寡聚基質蛋白的表達，從而促進軟骨的再生；其研究同時發現，PELN 可以將生長因子輸送至軟骨細胞，這有助于形成有利于軟骨再生的微環境，促進新軟骨組織的生長和成熟。Chen 等[53]將菠菜來源的納米類囊體單位用軟骨細胞膜包裹后融入軟骨細胞，發現其在暴露于自然光后增加了軟骨細胞內三磷酸腺苷和還原型輔酶Ⅱ水平，并改善退化軟骨細胞的合成代謝，從而改善了軟骨穩態并防止 OA 的病理進展。
5 總結及展望
5.1 外泌體在 OP 和 OA 中的潛在治療作用
外泌體作為細胞間信息傳遞的重要載體，在慢性骨病的發病機制、診斷及治療中扮演著重要的角色[54-55]。外泌體具有穩定好、組織相容性好、靶向性強等優勢，是一種極具前景的藥物載體。已有研究者嘗試應用外泌體治療 OP 及 OA，取得了很好的療效，例如 Zhang 等[56]的研究將脂肪組織來源的間充質干細胞衍生的外泌體和微 RNA-146a 相結合，靶向傳遞至破骨細胞，發現該組合能更有效地抑制破骨細胞中炎性小體激活，從而緩解糖尿病 OP；Cui 等[57]的研究向間充質干細胞衍生物的外泌體加載 schnurri-3 蛋白的干擾小 RNA，該外泌體向成骨細胞靶向傳遞 schnurri-3 蛋白的干擾小 RNA，可用于治療 OP；Liang 等[58]的研究將靶向軟骨細胞的外泌體作為微 RNA-140 載體，使微 RNA-140 能通過致密的軟骨細胞外基質，并特異性地進入軟骨細胞，從而抑制軟骨降解蛋白酶，緩解 OA。
5.2 PELN 的優勢
PELN 在結構及功能上類似于動物細胞來源的外泌體，且具有一定的優勢[59]：① PELN 可以從多種蔬菜或水果中獲得，來源更廣泛，更容易大規模生產；② PELN 不含人類病原體，從一定程度上避免了傳遞潛在的危險物質，包括腫瘤衍生分子、外來核酸和傳染性物質，因此具有更好的安全性；③ PELN 含有多種對新陳代謝至關重要的生物活性物質，如抗壞血酸、谷胱甘肽、超氧化物歧化酶-1 和過氧化氫酶等，有益于人體的細胞代謝及免疫反應。
5.3 仍需關注的 PELN 相關問題
5.3.1 建立 PELN 質控標準
植物種類、生長年限、生長環境、取材部位均會影響 PELN。因此，針對同一植物，需明確 PELN 來源標準，特別是針對中草藥來源 PELN 的功能性研究，可優先選擇特定環境及生長年限、療效穩定的地道藥材，以提高實驗的可重復性。其次，PELN 也受分離提純鑒定方法的影響，應盡快建立統一的 PELN 分離純化技術體系，并明確 PELN 的特異性標志物。此外，中藥藥性受炮制方法的影響，炮制方法是否會影響藥源性植物分泌的胞外囊泡的功能，需進一步研究明確。
5.3.2 明確 PELN 的組分及跨界調控的作用機制
類似于動物源性外泌體，PELN 發揮生物學作用的是其內容物。應通過現代化的多組學技術，對 PELN 進行脂質、核酸、蛋白質及代謝物分析，并進行多指標評價，這對發現中草藥囊泡標志物、分析 PELN 的藥用價值、下游轉化至關重要。其次，OP 與 OA 的病理機制較為復雜，涉及衰老、增齡、炎癥、激素等多種因素。目前已發現 PELN 對骨細胞、軟骨細胞及免疫細胞分化及功能具有一定的影響，主要涉及 PELN 對骨代謝、骨免疫調控作用的表型及功能的影響，而 PELN 調控骨代謝的具體機制尚未闡明，未來需進一步研究明確。
5.3.3 關注 PELN 的聯合應用及骨組織靶向性
既往研究提示，不同的 PELN 對細胞可能具有不同的生物學作用[60]，因此，基于中醫理論，是否能夠聯合應用不同來源的 PELN，進而達到增效減毒的效果，值得思考。另外，一些治療 OP 的經典中藥復方，如二仙湯（仙茅、仙靈脾、巴戟天、知母、當歸及黃柏）[61]，提取組方六味單藥的 PELN 并聯合應用，相比于原方是否有更好的療效及更少的副作用，還需要探索性研究。最后，外泌體的靶向性對于提高療效及減少副作用至關重要。一些動物細胞來源的外泌體具有良好的骨骼靶向性[62-63]，而不同的 PELN 是否也具有類似的骨靶向性，尚需要大量的實驗去證實。若能發現具有高度骨靶向性的 PELN，則將來有望利用 PELN 開發新的具有骨靶向性的藥物。
6 結語
PELN 憑借其特有的生物安全性和豐富的功能性成分，正逐步成為生物醫藥和健康產業中“璀璨的新星”。隨著對其生物學機制的深入了解和提取純化技術的不斷進步，PELN 在OP及OA 治療方面的前景值得期待。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。