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综述:中药来源外泌体样纳米囊泡在伤口修复与皮肤再生中的作用
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月18日 来源:Frontiers in Cell and Developmental Biology 4.3
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本综述系统探讨了传统中药(TCM)来源的外泌体样纳米囊泡(ELNVs)在皮肤损伤修复与再生中的前沿进展。文章重点解析了TCM-ELNVs在抗炎、抗氧化、促血管生成(Angiogenesis)及细胞增殖调控等方面的多重生物学功能,并深入探讨了其作为天然纳米载体(Drug Delivery)在再生医学中的应用潜力与工程化策略。
皮肤损伤(包括急性创伤、烧伤与慢性溃疡)因其易导致愈合延迟和功能受损,构成重大临床挑战。近年来,源自中药草本的外泌体样纳米囊泡(Exosome-like Nanovesicles, ELNVs)作为一种具有潜力的天然活性成分,在皮肤修复与再生领域崭露头角。这类纳米级囊泡兼具植物源性递送系统的结构优势与中药活性成分的固有药理活性,可作为生物活性剂与治疗载体发挥双重作用。
皮肤伤口修复是一个高度动态且精密调控的生物学过程,涉及氧化应激、炎症反应、细胞外基质(ECM)重塑、成纤维细胞活化及血管生成等多个环节。该过程的失调可能导致慢性难愈性创面或过度瘢痕形成等病理结局。尽管哺乳动物细胞来源的外泌体在伤口愈合中显示出良好效果,但其临床应用仍面临免疫原性、潜在病原污染、高生产成本与批次间差异等限制。相比之下,植物来源外泌体样纳米囊泡(Plant-derived Exosome-like Nanovesicles, PELNVs)具有更好的口服生物利用度、可规模化生产且无 zoonotic 传播风险,因而备受关注。
在众多PELNVs来源中,中药草本衍生的ELNVs(TCM-ELNVs)因其来源植物的标准化栽培、可追溯的质量控制体系以及稳定的活性成分谱,展现出独特的治疗优势与转化潜力。
PELNVs广泛来源于水果、蔬菜、根茎和种子等植物材料,其形成多与植物细胞中的多泡体(Multivesicular Bodies, MVBs)相关。在囊泡生物发生过程中,小RNA、次级代谢产物、酶类和脂质等被选择性装载入纳米囊泡中。尽管不同植物来源的囊泡在分子组成上存在差异,但它们通常共享脂质双分子层结构、球形形态及生物活性物质递送能力等关键特征。
TCM-ELNVs的膜结构富含植物特异性脂质,如磷脂酸(PA)、磷脂酰胆碱(PC)、双半乳糖二酰甘油(DGDG)和单半乳糖二酰甘油(MGDG)。这些脂质不仅有助于囊泡的稳定性与膜融合能力,还显著影响其胃肠道吸收与免疫调节功能。
尽管其蛋白质组学研究仍较有限,质谱分析已揭示TCM-ELNVs中包含跨膜蛋白、热休克蛋白、代谢酶和信号分子等多种功能蛋白,这些蛋白被认为与其药理活性密切相关。
小RNA(尤其是microRNA)是ELNVs中的重要功能载体,它们可通过跨界调控机制影响哺乳动物细胞的基因表达。研究显示,植物源miRNA可抑制炎症通路、调节巨噬细胞极化及胶原代谢。
TCM-ELNVs的一个显著特点是其内源性植物化学物的高度富集。例如,茶树花来源的囊泡富含多酚与黄酮类物质(如EGCG、ECG),生姜来源囊泡则含有丰富的6-姜酚与6-姜烯酚,而人参囊泡中则检出多种人参皂苷。这些成分具有明确的抗炎、抗氧化等药理活性。
TCM-ELNVs的提取多采用差速离心、超速离心及密度梯度离心法。中药材料中丰富的多糖、次级代谢物等可能干扰分离效率,因此常辅以果胶酶或纤维素酶预处理以提高得率与纯度。
透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)与纳米颗粒跟踪分析(NTA)是常用的形态、粒径与浓度表征手段。Zeta电位、蛋白定量与RNA分析也广泛应用于功能评估。
为提高治疗效果,研究者开发了多种囊泡修饰策略,如通过化学偶联配体(叶酸、肽类或抗体)以增强细胞摄取与组织靶向性;或通过超声、电穿孔等技术加载小分子药物、RNA等治疗性物质。此外,也可利用脂质体重建技术制备合成纳米囊泡。
局部外用是TCM-ELNVs最实用的给药方式,可将其嵌入水凝胶、温敏乳霜或聚合物敷料中以提升稳定性与生物利用度。微针辅助递送可进一步改善皮肤渗透效果。口服给药则适用于系统免疫调节相关的皮肤病理情况。
人参来源ELNVs具有免疫调节、抗衰老与抗色素沉着等多重功能。研究显示,其能促进细胞迁移与增殖、抑制氧化应激与炎症介质、刺激胶原合成,在体内外模型中显著加速皮肤再生。此外,人参囊泡还可促进毛囊再生,有助于功能性皮肤修复。
生姜ELNVs可抑制促炎细胞因子、清除活性氧(ROS)并促进伤口修复。载姜囊泡的热敏水凝胶能显著促进真皮成纤维细胞增殖与迁移,并减轻紫外线诱导的角质形成细胞炎症损伤。在复合纳米膜与术后敷料中,生姜囊泡展现出抗菌、抗炎与抗肿瘤复发等多重功效。
大蒜ELNVs具有广谱抗菌、抗炎与免疫调节作用。研究发现,其能通过双重调节IL-17与NRF2通路缓解银屑病样表皮增生;载万古霉素的大蒜囊泡水凝胶可有效清除金黄色葡萄球菌,并促进感染伤口愈合。该囊泡还可通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进毛囊再生。
芦荟ELNVs可促进角质形成细胞与成纤维细胞迁移,降低细胞内ROS水平,并抑制促炎细胞因子表达。在紫外线诱导的皮肤光老化模型中,芦荟囊泡通过激活Nrf2/ARE通路显著提升抗氧化酶活性,减轻氧化损伤。
铁皮石斛囊泡通过促进血管生成、抑制IL-1β及激活Akt/eNOS通路加速全层皮肤缺损愈合;小麦纳米囊泡可促进内皮细胞与成纤维细胞增殖,有助于表皮稳态恢复;芫荽、蒲公英、葡萄、枸杞、番茄与甜菜等来源的囊泡也分别表现出抗炎、抗氧化、促血管生成与上皮再生等功能。
TCM-ELNVs融合了植物囊泡的结构优势与中药活性成分的药理特性,不仅在伤口治疗中作为递送载体,也可作为功能剂促进皮肤再生。当前研究表明,其通过抗炎、促增殖、促血管生成与抗氧化等多重机制发挥修复作用。相较于普通食用植物,TCM-ELNVs凭借来源植物的标准化栽培、可追溯供应链与稳定药理特性,显示出显著的转化潜力。
未来研究需进一步阐明囊泡内特定植物化学物与其生物学效应之间的机制联系,推动基于理性设计的囊泡治疗策略;扩大在GMP条件下的规模化生产并完成临床前与临床安全性评价;结合水凝胶等先进生物材料提升其稳定性、生物利用度与治疗效能。随着药理与技术创新的持续深入,TCM-ELNVs有望成为靶向递送与功能性皮肤再生系统的重要候选者。
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