植物外泌體VS動物外泌體

外泌體則是一種直徑為30～100nm、主要由細胞內多泡體與細胞膜融合并釋放到細胞外基質中的膜囊泡，在電鏡下表現為脂質雙層包裹的扁平球體，呈特征性的杯狀外形。許多哺乳動物細胞有釋放外泌體的能力，包括網織紅細胞、樹突狀細胞、B細胞、T細胞、肥大細胞、上皮細胞、腫瘤細胞等。在動物細胞中發現外泌體后，越來越多的證據表明在植物中會出現MVB和類似外泌體的囊泡。

圖1   動物外泌體

圖2    植物外泌體

除了動物體液外，許多植物中也發現含蛋白質和小RNA的外泌體樣納米粒子，如生姜、胡蘿卜、西瓜葡萄、橄欖、瓜子。這些植物外泌體由于無毒性，有大規模生產的可能性，其內在特性和攜帶藥物或小RNA分子等其他化合物的可能性，在醫療應用中引起了廣泛關注。Regente等于2009年首次發現植物中存在外泌體樣小泡，該小泡在向日葵種子中直徑為50~200nm。其后許多研究集中于囊泡及其生物活性成分的深層表征，以更好地了解其內在特性和可能的生物技術應用。本文簡述一下植物外泌體與動物外泌體的差異，發現植物外泌體在某些領域具有獨特的優勢，使其在某些方面超越了動物外泌體。

來源與生成機制的差異

根據目前的研究，植物外泌體的生物發生有三種可能的途徑（圖3）：外囊陽性細胞器（EXPO）途徑、多泡體（MVBs）途徑和液泡途徑。其中，MVBs途徑被認為是PELNs形成的主要途徑?；具^程包括質膜向內出芽以形成早期內體，這些內體成熟并與反式高爾基體網絡通信，形成MVBs。MVBs內的腔內囊泡（ILV）可以包含各種物質，如RNA、DNA、脂質等。MVBs與質膜融合后，ILV可釋放到細胞外間隙，形成PELNs。該途徑與已知的哺乳動物來源外泌體（MDEs）的生物發生途徑高度相似。EXPO途徑涉及形成類似于自噬體的雙膜結構，它可以與質膜融合，向細胞壁釋放單膜囊泡。液泡途徑主要發生在植物防御真菌病原體期間。感染后，液泡與質膜融合并釋放其水解酶和防御蛋白的內容以抵消病原體的入侵。它們在植物的生長、發育和應對外界環境變化的過程中逐漸形成和釋放。植物細胞的細胞壁結構和復雜的胞內環境賦予了植物外泌體獨特的生成條件。

圖3     植物外泌體的生物發生、形態結構和組成

動物細胞的生理過程和環境與植物存在顯著差異，這也導致了動物外泌體在來源和生成機制上的不同。當動物活細胞經胞吞作用攝入外源性物質后，會在細胞內形成早期核內體(early endosome，EE)，EE通過囊膜內陷、突入形成多個小囊泡，在選擇性地接收細胞胞漿內的核酸、蛋白及脂質等物質后形成多泡內核體(multivesicular endosome，MVE)。后者主要有三個去向：①與溶酶體融合，最終被消化；②在接受病理性刺激后，MVE中的小囊泡與細胞膜融合，并將內容物表達在所在細胞的表面；③MVE與細胞膜融合后將小囊泡釋放到細胞外基質中形成外泌體（如圖4）。

圖4    動物外泌體的形成

成分與結構的獨特性

由動物外泌體的形成過程可以看出，動物外泌體的內含物在MVE的形成時期就已經初步確定。蛋白是動物外泌體內含物中的一大類物質，其含量與種類相當豐富。動物外泌體包含的蛋白可分為兩類：一類是在外泌體普遍表達并可作為標記物用來識別外泌體的蛋白，包括熱休克蛋白、TSGl01、Alix、Foltillin、Rab蛋白等膜轉運和膜融合蛋白以及四跨膜超家族(tetraspanin)的成員CD9、CD63、CD81蛋白分子；另一類是不同來源、不同環境外泌體各自擁有的特異性蛋白，如T細胞來源的外泌體可攜帶CD3分子，神經元來源的外泌體可表達谷氨酸受體等。除蛋白以外，外泌體包含的另一大類重要物質就是核酸，包括DNA、mRNA、微小RNA、lncRNA等。外泌體所攜帶的核酸、蛋白等分子賦予外泌體豐富的生物學信息，通過外泌體傳輸到其他細胞發揮特定的生物學效應（圖5）。

如圖3B所示，植物外泌體包含了豐富多樣的成分，如脂質、蛋白質、核酸（包括 miRNA、siRNA 等）、多糖以及各種次生代謝產物。其中，一些植物特有的次生代謝產物，如多酚類、黃酮類等，賦予了植物外泌體強大的抗氧化和抗炎活性。

動物外泌體的成分也包括脂質、蛋白質和核酸等，但相對植物外泌體，其成分的多樣性和獨特性略顯不足。植物外泌體的結構通常更加穩定，由于其細胞壁的存在，植物外泌體在外界環境中的穩定性更高，能夠更好地保護其內部的生物活性成分。

1. 強大的抗氧化能力

植物在漫長的進化過程中發展出了高效的抗氧化系統，植物外泌體繼承了這一特性。其中富含的多酚類、黃酮類等物質具有卓越的清除自由基能力，能夠有效對抗氧化應激對細胞造成的損傷。相比之下，動物外泌體的抗氧化能力相對較弱。

2. 卓越的抗炎特性

炎癥是許多疾病的根源，植物外泌體中的多種成分能夠調節炎癥反應。它們可以抑制炎癥因子的釋放，調節免疫細胞的活性，從而發揮出色的抗炎作用。動物外泌體在炎癥調節方面的作用雖然不可忽視，但在效果和機制上不如植物外泌體顯著。

3. 獨特的免疫調節功能

植物外泌體能夠激活植物自身的免疫系統，使其對病原體具有更強的抵抗力。當應用于人體時，植物外泌體也展現出了調節免疫反應的潛力，有助于增強機體的免疫力。動物外泌體在免疫調節方面的作用較為局限，且往往需要特定的刺激條件才能發揮。

4. 促進組織修復與再生

研究表明，植物外泌體可以刺激細胞增殖和分化，加速組織的修復與再生過程。其所含的生長因子和信號分子能夠激活細胞內的相關通路，促進受損組織的恢復。動物外泌體在組織修復方面也有一定作用，但植物外泌體的效果更為顯著和持久。

安全性與可持續性

1. 低免疫原性

植物外泌體具有較低的免疫原性，這意味著它們在人體內引起免疫反應的風險較小。相比之下，動物外泌體可能由于其來源的動物蛋白而引發免疫排斥反應，限制了其在臨床應用中的廣泛使用。

2. 可持續的來源

植物資源豐富，可再生，為植物外泌體的大規模生產提供了可持續的保障。而動物外泌體的獲取往往涉及動物的養殖和處理，不僅成本較高，還可能面臨倫理和可持續性的挑戰。   

應用前景的廣闊性

1. 美容護膚領域

植物外泌體的抗氧化和抗炎特性使其成為美容護膚產品中的新寵。它們能夠減少皮膚老化的跡象，如皺紋、色斑等，同時增強皮膚的屏障功能，使肌膚更加健康、年輕。相比動物外泌體，植物外泌體在護膚方面的效果更顯著，且更符合消費者對天然、安全產品的需求。

2. 醫學治療領域

在疾病治療方面，植物外泌體展現出巨大的潛力。它們可以作為藥物載體，將治療藥物精準地輸送到病變部位，提高治療效果，降低副作用。此外，植物外泌體在治療心血管疾病、神經系統疾病、炎癥性疾病等方面的研究也在不斷深入，為未來的醫學創新帶來了新的希望。

3. 營養保健領域

植物外泌體作為一種天然的營養補充劑，能夠提供豐富的生物活性成分，增強人體的健康和抵抗力。相較于動物外泌體，植物外泌體更容易被消費者接受，且在營養保健市場上具有更廣闊的發展空間。

展望與未來

相較于動物源外泌體，植物外泌體在保有類似結構和功能的同時，原料來源更廣，也更容易放大和工業化?？紤]化妝品法規風險，那植物外泌體就更具潛力。從功效角度，未來將挖掘出植物外泌體在皮膚護理領域的更多作用，其在皮膚外用中的有效性也將進一步得到考察和驗證；從新原料角度，源自于不同植物，尤其是中國特色植物的外泌體有望踏上新原料風口。另外，作為載體結構，植物外泌體也可以改變化妝品市場上脂質體為主的現狀。既可以負載多種穩定性不佳、刺激性強、溶解性不佳的常規活性物，也可以負載目前非?；馃岬暮塑账帷⒌鞍踪|、功能脂質等新成分。

當然，植物外泌體同樣也會面臨一些挑戰。雖說植物外泌體的提取工藝較之動物源外泌體更易實現和轉化，但總的來說依然比較耗時耗力。同樣，植物外泌體的質量標準和控制依然有待建立。另外，外泌體在皮膚外用上的研究依然較為局限，尤其是臨床研究更為稀少。除了有效性的驗證外，明確的內在機理和作用途徑也有待進一步研究和闡述。

隨著研究的不斷深入和技術的不斷進步，植物外泌體有望在醫療、美容、保健等領域發揮更加重要的作用，為人類的健康和美麗帶來更多的福祉。我們有理由相信，植物外泌體這一自然的饋贈，將引領未來生命科學的發展潮流，創造更多的奇跡和可能。

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