溃疡性结肠炎（UC）是最常见的慢性炎症性肠病（IBD）。 溃疡性结肠炎的临床历史表现与肠屏障功能障碍有关，随后导致通透性增加。 高达 40% 的 IBD 患者可出现多种肠外表现，包括肺部疾病。 据报道，这些肺部疾病异常与支气管炎、支气管扩张、闭塞性细支气管炎伴机化性肺炎 (BOOP) 和间质性肺炎有关。 虽然人们对 IBD 患者对肺部炎症和肺部疾病的影响知之甚少，但肠道病变产生的各种细胞因子很可能进入血液循环，然后到达肺部诱发炎症。 肠道炎症对肺部的影响与肠道屏障功能障碍有关，足以引起肺部损伤或病理。另一方面，肠道微生物群的状态对呼吸健康的影响与肠-肺轴(gut-lung axis)有关。 细胞外囊泡 (EV) 通过参与包含 DNA、mRNA、miRNA、蛋白质、脂质和物质的细胞间通讯，有助于肠道稳态。 观察到 EV 衍生的炎症细胞通过肠道屏障进入循环系统，最终到达肺部。 越来越多的证据表明，植物源性外泌体样纳米囊泡（PELN）30−300 nm细胞外纳米囊泡对维持肠道稳态和功能表现出潜在的治疗作用。

葛根是我国被誉为滋补药食同源植物的食用草本植物。 活性成分包括黄酮类化合物和中药汤剂，在体外和体内表现出多种治疗心血管疾病和结肠炎的功效。葛根在调节炎症反应的病理生理过程中发挥着重要作用。 然而，炎症反应的确切机制仍不清楚。 我们最近证明，葛根来源的外泌体促进M2-巨噬细胞极化，这提供了一个新的概念，即可食用的葛根来源的外泌体可以有效且安全地提供抗炎作用。

近日，西南医科大学吴剑波教授团队从常见的可食植物—葛根中提取外泌体样纳米囊泡，通过对结肠炎和肠道菌群及相关的肺部炎症作用进行了研究。该成果以“Edible pueraria lobata-derived exosome-like nanovesicles ameliorate dextran sulfate sodium-induced colitis associated lung inflammation through modulating macrophage polarization”为题在线发表在了Biomedicine & Pharmacotherapy杂志上（doi: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2023.116098）。该团队利用自己研发的梯度过滤法结合高速离心法提取葛根来源外泌体样纳米颗粒，研究了 PLDEN 对葡聚糖硫酸钠 (DSS) 诱导的结肠炎的影响， 通过蛋白质组学进行表征分析。结果显示PLDENs对DSS诱导的结肠炎和结肠病理变化具有显着的预防作用，且呈剂量依赖性，并可有效减少肺部的炎症。 PLDENs 选择性地调节肠道微生物群的组成。该文通讯作者是西南医科大学的吴剑波教授，卢宇与徐劲共同第一作者。该团队长期研究干细胞-外泌体的调控与器官修复再生，已在Stem Cell Res Ther、Cell Death Discov、Acta Physiol (Oxf)、Mol Cancer等国际期刊发表多项相关研究成果。

该工作的研究结果表明，分离的 PLDEN 是膜结构囊泡。 PLDEN 的平均粒径为 75.51 ± 10.19 nm，表面 zeta 电位电荷为 -21.8 mV。 PLDEN 在酸性条件 (pH 3.0) 中表现出优异的稳定性。 越来越多的证据表明，植物来源的外泌体样细胞外囊泡含有多种分子，例如 miRNA、脂质和其他代谢物。 PLDEN 中总共鉴定出 633 种蛋白质和 1086 种肽。 蛋白质组分析表明，一些蛋白质参与细胞内信号转导和对刺激的反应。 液相色谱-质谱法 (LC-MS) 评估了 PLDEN 的脂质相关蛋白，总共有 8 类、57 种脂质相关蛋白。

图1：PLDEN 的鉴定和表征分析

利用3%DSS治疗5天后，分别灌服PLDEN（0.5、1和2.5mg/kg/天）7天。 结果显示，小鼠在 DSS 治疗 5 天后出现结肠炎，体重减轻、疾病活动指数（DAI）和结肠长度缩短。 PLDEN 对这些参数的降低表现出显着的效果。 PLDENs干预组，尤其是PLDENs-L组的DAI评分较DSS组显着降低，表明PLDENs显着改善结肠炎严重程度。 与单独DSS相比，低、中、高剂量治疗的结肠长度分别为7.50±0.07cm、8.03±0.16cm和7.40±0.23cm，治疗剂量之间没有显着差异。 我们选择低剂量的PLDENs来进一步研究其对结肠炎小鼠的独特治疗作用的机制。

HE 染色切片以评估 PLDEN 处理对 DSS 诱导的结肠炎小鼠形态学外观的影响。 在结肠组织切片中，单独DSS处理的小鼠表现出广泛的结肠粘膜损伤、杯状细胞减少、隐窝异常和大量炎症细胞浸润。 然而，不同剂量的PLDEN处理修复了DSS诱导的上皮层破坏，促进了DSS损伤的产生粘液的杯状细胞的增加。 结果表明PLDENs可以在很大程度上减轻DSS诱发的结肠炎的病理表现。 重要的是，在肺切片组织中，DSS单独处理的小鼠引起明显的肺部炎症和组织损伤，显示肺泡间隔明显增宽，间质水肿，部分肺泡塌陷，炎症细胞浸润增多，间质血管舒张和充血，表明间质性肺炎的形式发生了变化。 相比之下，不同剂量的PLDEN治疗显示肺泡间隔相对正常，间质水肿减轻，没有肺泡塌陷，也没有明显的炎症细胞浸润。 这些结果表明，DSS 诱导的结肠炎导致肺部炎症，而 PLDEN 治疗可以预防 DSS 诱导的肺部炎症和损伤。

图2: PLDEN 改善结肠炎症状和肺部炎症表现

该研究结果有助于更好地了解 PLDEN 的抗炎功能，并为肠-肺轴相关疾病开发了潜在的应用策略，为治疗提供了新方向。

该团队对葛根来源外泌体进行系列研究，报道了其抗炎的保护作用。植物细胞来源外泌体样纳米囊泡可以充当介导细胞间通讯的信使，调节体内病理生理过程。可食植物外泌体的天然来源和组成，具有获得容易、无毒性，不被免疫系统识别、排斥的优点，可增强其利用率，葛根分离的纳米囊泡可能是未来药物的合适候选者。该团队研发的植物外泌体提取新方法，可获得规模化、标准化生产，目前已获得《一种规模化可食植物源细胞外囊泡提取设备》的国家专利。

参考文献：

Edible pueraria lobata-derived exosome-like nanovesicles ameliorate dextran sulfate sodium-induced colitis associated lung inflammation through modulating macrophage polarization. Biomedicine & Pharmacotherapy 170(2024) 116098. doi: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2023.116098

供稿：小卢

外泌体资讯网 BIOMED PHARMACOTHER | 西南医科大学吴剑波：葛根来源的外泌体样纳米囊泡通过改善结肠炎和肠道菌群调节肺部炎症