植物外泌体VS动物外泌体

外泌体则是一种直径为30～100nm、主要由细胞内多泡体与细胞膜融合并释放到细胞外基质中的膜囊泡，在电镜下表现为脂质双层包裹的扁平球体，呈特征性的杯状外形。许多哺乳动物细胞有释放外泌体的能力，包括网织红细胞、树突状细胞、B细胞、T细胞、肥大细胞、上皮细胞、肿瘤细胞等。在动物细胞中发现外泌体后，越来越多的证据表明在植物中会出现MVB和类似外泌体的囊泡。

图1   动物外泌体

图2    植物外泌体

除了动物体液外，许多植物中也发现含蛋白质和小RNA的外泌体样纳米粒子，如生姜、胡萝卜、西瓜葡萄、橄榄、瓜子。这些植物外泌体由于无毒性，有大规模生产的可能性，其内在特性和携带药物或小RNA分子等其他化合物的可能性，在医疗应用中引起了广泛关注。Regente等于2009年首次发现植物中存在外泌体样小泡，该小泡在向日葵种子中直径为50~200nm。其后许多研究集中于囊泡及其生物活性成分的深层表征，以更好地了解其内在特性和可能的生物技术应用。本文简述一下植物外泌体与动物外泌体的差异，发现植物外泌体在某些领域具有独特的优势，使其在某些方面超越了动物外泌体。

来源与生成机制的差异

根据目前的研究，植物外泌体的生物发生有三种可能的途径（图3）：外囊阳性细胞器（EXPO）途径、多泡体（MVBs）途径和液泡途径。其中，MVBs途径被认为是PELNs形成的主要途径。基本过程包括质膜向内出芽以形成早期内体，这些内体成熟并与反式高尔基体网络通信，形成MVBs。MVBs内的腔内囊泡（ILV）可以包含各种物质，如RNA、DNA、脂质等。MVBs与质膜融合后，ILV可释放到细胞外间隙，形成PELNs。该途径与已知的哺乳动物来源外泌体（MDEs）的生物发生途径高度相似。EXPO途径涉及形成类似于自噬体的双膜结构，它可以与质膜融合，向细胞壁释放单膜囊泡。液泡途径主要发生在植物防御真菌病原体期间。感染后，液泡与质膜融合并释放其水解酶和防御蛋白的内容以抵消病原体的入侵。它们在植物的生长、发育和应对外界环境变化的过程中逐渐形成和释放。植物细胞的细胞壁结构和复杂的胞内环境赋予了植物外泌体独特的生成条件。

动物细胞的生理过程和环境与植物存在显著差异，这也导致了动物外泌体在来源和生成机制上的不同。当动物活细胞经胞吞作用摄入外源性物质后，会在细胞内形成早期核内体(early endosome，EE)，EE通过囊膜内陷、突入形成多个小囊泡，在选择性地接收细胞胞浆内的核酸、蛋白及脂质等物质后形成多泡内核体(multivesicular endosome，MVE)。后者主要有三个去向：①与溶酶体融合，最终被消化；②在接受病理性刺激后，MVE中的小囊泡与细胞膜融合，并将内容物表达在所在细胞的表面；③MVE与细胞膜融合后将小囊泡释放到细胞外基质中形成外泌体（如图4）。

成分与结构的独特性

由动物外泌体的形成过程可以看出，动物外泌体的内含物在MVE的形成时期就已经初步确定。蛋白是动物外泌体内含物中的一大类物质，其含量与种类相当丰富。动物外泌体包含的蛋白可分为两类：一类是在外泌体普遍表达并可作为标记物用来识别外泌体的蛋白，包括热休克蛋白、TSGl01、Alix、Foltillin、Rab蛋白等膜转运和膜融合蛋白以及四跨膜超家族(tetraspanin)的成员CD9、CD63、CD81蛋白分子；另一类是不同来源、不同环境外泌体各自拥有的特异性蛋白，如T细胞来源的外泌体可携带CD3分子，神经元来源的外泌体可表达谷氨酸受体等。除蛋白以外，外泌体包含的另一大类重要物质就是核酸，包括DNA、mRNA、微小RNA、lncRNA等。外泌体所携带的核酸、蛋白等分子赋予外泌体丰富的生物学信息，通过外泌体传输到其他细胞发挥特定的生物学效应（图5）。

如图3B所示，植物外泌体包含了丰富多样的成分，如脂质、蛋白质、核酸（包括 miRNA、siRNA 等）、多糖以及各种次生代谢产物。其中，一些植物特有的次生代谢产物，如多酚类、黄酮类等，赋予了植物外泌体强大的抗氧化和抗炎活性。

动物外泌体的成分也包括脂质、蛋白质和核酸等，但相对植物外泌体，其成分的多样性和独特性略显不足。植物外泌体的结构通常更加稳定，由于其细胞壁的存在，植物外泌体在外界环境中的稳定性更高，能够更好地保护其内部的生物活性成分。

植物在漫长的进化过程中发展出了高效的抗氧化系统，植物外泌体继承了这一特性。其中富含的多酚类、黄酮类等物质具有卓越的清除自由基能力，能够有效对抗氧化应激对细胞造成的损伤。相比之下，动物外泌体的抗氧化能力相对较弱。

炎症是许多疾病的根源，植物外泌体中的多种成分能够调节炎症反应。它们可以抑制炎症因子的释放，调节免疫细胞的活性，从而发挥出色的抗炎作用。动物外泌体在炎症调节方面的作用虽然不可忽视，但在效果和机制上不如植物外泌体显著。

植物外泌体能够激活植物自身的免疫系统，使其对病原体具有更强的抵抗力。当应用于人体时，植物外泌体也展现出了调节免疫反应的潜力，有助于增强机体的免疫力。动物外泌体在免疫调节方面的作用较为局限，且往往需要特定的刺激条件才能发挥。

研究表明，植物外泌体可以刺激细胞增殖和分化，加速组织的修复与再生过程。其所含的生长因子和信号分子能够激活细胞内的相关通路，促进受损组织的恢复。动物外泌体在组织修复方面也有一定作用，但植物外泌体的效果更为显著和持久。

安全性与可持续性

植物外泌体具有较低的免疫原性，这意味着它们在人体内引起免疫反应的风险较小。相比之下，动物外泌体可能由于其来源的动物蛋白而引发免疫排斥反应，限制了其在临床应用中的广泛使用。

植物资源丰富，可再生，为植物外泌体的大规模生产提供了可持续的保障。而动物外泌体的获取往往涉及动物的养殖和处理，不仅成本较高，还可能面临伦理和可持续性的挑战。                                                                    

应用前景的广阔性

植物外泌体的抗氧化和抗炎特性使其成为美容护肤产品中的新宠。它们能够减少皮肤老化的迹象，如皱纹、色斑等，同时增强皮肤的屏障功能，使肌肤更加健康、年轻。相比动物外泌体，植物外泌体在护肤方面的效果更显著，且更符合消费者对天然、安全产品的需求。

在疾病治疗方面，植物外泌体展现出巨大的潜力。它们可以作为药物载体，将治疗药物精准地输送到病变部位，提高治疗效果，降低副作用。此外，植物外泌体在治疗心血管疾病、神经系统疾病、炎症性疾病等方面的研究也在不断深入，为未来的医学创新带来了新的希望。

植物外泌体作为一种天然的营养补充剂，能够提供丰富的生物活性成分，增强人体的健康和抵抗力。相较于动物外泌体，植物外泌体更容易被消费者接受，且在营养保健市场上具有更广阔的发展空间。

展望与未来

相较于动物源外泌体，植物外泌体在保有类似结构和功能的同时，原料来源更广，也更容易放大和工业化。考虑化妆品法规风险，那植物外泌体就更具潜力。从功效角度，未来将挖掘出植物外泌体在皮肤护理领域的更多作用，其在皮肤外用中的有效性也将进一步得到考察和验证；从新原料角度，源自于不同植物，尤其是中国特色植物的外泌体有望踏上新原料风口。另外，作为载体结构，植物外泌体也可以改变化妆品市场上脂质体为主的现状。既可以负载多种稳定性不佳、刺激性强、溶解性不佳的常规活性物，也可以负载目前非常火热的核苷酸、蛋白质、功能脂质等新成分。

当然，植物外泌体同样也会面临一些挑战。虽说植物外泌体的提取工艺较之动物源外泌体更易实现和转化，但总的来说依然比较耗时耗力。同样，植物外泌体的质量标准和控制依然有待建立。另外，外泌体在皮肤外用上的研究依然较为局限，尤其是临床研究更为稀少。除了有效性的验证外，明确的内在机理和作用途径也有待进一步研究和阐述。

随着研究的不断深入和技术的不断进步，植物外泌体有望在医疗、美容、保健等领域发挥更加重要的作用，为人类的健康和美丽带来更多的福祉。我们有理由相信，植物外泌体这一自然的馈赠，将引领未来生命科学的发展潮流，创造更多的奇迹和可能。