植物释放外泌体样纳米囊泡（PENs）含有miRNA、生物活性脂质、mRNA和蛋白质，可发挥抗氧化、抗炎和组织再生活性。据报道，从山药中提取的物质可以促进骨再生中的成骨细胞生长，从而防止骨质疏松症中的骨质脆弱。来自韩国安东国立大学的研究人员发现，山药衍生的外泌体样纳米泡（YNVs）在卵巢切除（OVX）诱导的骨质疏松小鼠中，具有促进成骨细胞分化和矿化、促进骨再生的有益作用。相关内容以“Yam-derived exosome-like nanovesicles stimulate osteoblast formation and prevent osteoporosis in mice”为题于2月6日发表在最新一期的国际学术期刊Journal of Controlled Release杂志上。
骨质疏松症（Osteoporosis, OP）是一种由骨吸收和骨形成不平衡引起的系统性骨骼疾病，其特征是骨量和矿物质密度降低。骨密度降低导致骨微观结构恶化和基质蛋白降解，导致骨脆弱和脆性增加、骨折发生率增加。
抗骨质疏松药物旨在通过增加成骨细胞的骨形成或减少破骨细胞的骨吸收来降低骨折的风险。在临床上，抗骨质疏松药物通常是骨吸收抑制剂（如雌激素、降钙素和双膦酸盐），对骨量恢复有积极影响。然而，长期双膦酸盐治疗不仅与严重的副作用有关，包括食管疾病和骨骼问题（如股骨骨折和颌骨问题），而且疗效有限。天然产物作为治疗和预防骨质疏松症的现有临床药物的替代药物，已受到大量研究的关注。
植物将含有miRNA、生物活性脂质、mRNA和蛋白质的外泌体样纳米囊泡（Plants release exosome-like nanovesicles, PENs）释放到细胞外间隙，这些PENs作为细胞外信使，刺激细胞间的通讯和对病理疾病的生物防御。近年来，通过分离含淀粉的根和块茎、坚果和种子以及新鲜和干燥植物等多种植物来源，PENs作为药物输送系统在各种治疗中得到了广泛的探索，因为它们不仅安全、生物相容性和可生物降解，对肠道屏障功能或其他器官毒性没有任何负面影响，而且还可以大量制备。此外，PENs本身具有抗氧化、抗炎和再生活性等生物学特性。事实上，在肿瘤细胞（柑橘柠檬）、肠道干细胞（葡萄、葡萄柚、生姜）、colon-26和HT-29细胞（生姜）、RAW 264.7巨噬细胞（葡萄、生姜）、原代肝细胞（生姜）、骨髓来源的巨噬细胞（生姜）和树突状细胞（西兰花）中，已经广泛研究了各种PENs的生物学特性。在体内，生姜衍生的纳米颗粒（ginger-derived nanoparticles，GDNs）被发现靶向肝细胞，并保护小鼠免受酒精诱导的肝损伤。综上所述，PEN在各种实验模型中具有很高的药理潜力。
多项研究报道，从山药（yams，或称为薯蓣）中提取的物质（如薯蓣皂苷元和薯蓣皂苷）可促进成骨细胞MC3T3-E1的成骨细胞活化。因此，研究人员认为，山药衍生的外泌体样纳米囊泡（yam-derived exosome-like nanovesicles，YNVs）在骨质疏松预防中发挥关键作用。
在本研究中，研究人员优化了PEN的分离方法，制备含有RNA、蛋白质和脂质的YNVs，成功分离并鉴定了YNVs。接下来，研究人员通过对小鼠原代成骨细胞和成骨细胞MC3T3-E1中BMP-2/p-p38依赖Runx2通路的机制研究，证明了YNVs介导的成骨分化作用。结果显示，YNVs刺激成骨细胞增殖、分化和矿化，增加骨分化标志物（OPN, ALP和COLI）的表达。有趣的是，YNVs不含薯蓣皂苷素和薯蓣皂苷素等已知的主要发挥山药成骨活性的皂苷。相反，研究表明，YNVs的成骨活性是由BMP-2/p-p38依赖的Runx2通路的激活引起的。在卵巢切除（OVX）诱导的雌性骨质疏松小鼠中，YNVs促进了纵向骨生长和胫骨的矿物质密度，这些结果与成骨细胞相关参数的显著增加呈正相关，验证了YNVs的治疗潜力。此外，口服给药的YNVs通过胃肠道运输并通过小肠吸收。这些结果表明，组织学分析和肝/肾毒性试验确定了良好的全身生物安全性。综上所述，YNVs可作为一种安全有效的口服药物治疗骨质疏松症。
参考文献：Yam-derived exosome-like nanovesicles stimulate osteoblast formation and prevent osteoporosis in mice. J Control Release. 2023 Feb 6;355:184-198.
