植物源细胞外囊泡样颗粒：通过激活BMP2/Smads信号轴治疗绝经后骨质疏松的新型成骨纳米疗法

《Interdisciplinary Medicine》：Plant-derived extracellular vesicle-like particles as novel osteoanabolic agents: Activating bone morphogenetic protein 2/Smads signaling axis for bone regeneration in postmenopausal osteoporosis

本刊推荐：本研究首次从续断（DR）中成功分离出植物源细胞外囊泡样颗粒（DREVLPs），证实其可通过口服靶向骨骼并激活骨形态发生蛋白2（BMP2）/Smads信号通路，显著促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化。在卵巢切除（OVX）小鼠模型中，DREVLPs能有效改善骨微结构，增加骨体积分数，其疗效与临床双膦酸盐相当但通过促成骨机制发挥作用。该研究为植物EVLPs作为新型骨形成剂治疗绝经后骨质疏松（PMOP）提供了转化前景。

　　

植物源细胞外囊泡样颗粒的分离与表征

研究团队通过差速离心结合超速离心技术，首次从新鲜续断根部成功分离出DREVLPs。表征分析显示，这些颗粒平均直径为60.67±12.18纳米，浓度达1.27×10¹²颗粒/毫升，透射电镜呈现典型的杯状或球形形态。Triton X-100膜破裂实验证实其纯度超过70%。组分分析表明DREVLPs携带蛋白质、脂质和核酸等活性物质，非靶向代谢组学鉴定出1050种代谢成分，其中包括续断关键活性成分阿克替皂苷D（ASD）。体外消化实验证明DREVLPs在模拟胃肠液中保持高度稳定性，残留比例分别达84%和78%，为口服给药奠定基础。

DREVLPs被骨髓间充质干细胞高效内化

从4周龄SD大鼠骨髓中分离的BMSCs经流式细胞术鉴定为CD44、CD90、CD29阳性而CD45、CD34、CD11b/c阴性。用Dil标记的DREVLPs与BMSCs共培养发现，5微克/毫升浓度处理8小时后，细胞摄取率高达97.91%。共聚焦显微镜显示DREVLPs主要定位于细胞质内，且内化效率呈时间浓度依赖性。CCK-8实验证实≤10微克/毫升的DREVLPs对BMSCs增殖无显著影响，表明其具有良好的生物相容性。

通过BMP2/Smads信号通路诱导成骨分化

在成骨诱导环境下，5微克/毫升DREVLPs处理显著提升碱性磷酸酶（ALP）和骨钙素（OCN）的分泌水平，优于阳性药ASD（10^-5摩尔/毫升）。培养7天后，阿尔新红染色显示DREVLPs组矿化结节形成量显著增加。qPCR和蛋白印迹检测发现，DREVLPs能上调成骨关键基因（ALP、OCN、RUNX2、COL1）和蛋白（COL1、RUNX2）表达。机制研究表明，DREVLPs通过激活BMP2/Smads通路发挥作用：显著提高磷酸化Smad1/5/9（p-Smad1/5/9）、总Smad1/5/9及BMP2蛋白水平，表明该通路是DREVLPs促成骨作用的核心机制。

体内靶向性与抗骨质疏松效应

小鼠灌服DiR标记的DREVLPs后，活体成像显示颗粒在12小时于股骨区域富集。流式细胞术进一步证实Dil标记的DREVLPs可特异性靶向骨髓中的BMSCs，而外周血单核细胞（PBMCs）中荧光信号无显著变化。通过卵巢切除术建立PMOP模型，灌胃给药21天后，Micro-CT分析显示DREVLPs处理组股骨骨矿物密度（BMD）、骨体积（BV）、骨体积分数（BV/TV）和骨小梁数量（Tb.N）显著提升，骨小梁分离度（Tb.Sp）和结构模型指数（SMI）降低。组织学检查证实DREVLPs对心、肝、脾、肺、肾无毒性作用。股骨组织蛋白印迹显示DREVLPs能逆转OVX引起的BMP2、RUNX2、p-Smad1/5/9和Smad1/5/9蛋白表达下降，证实体内作用机制与体外实验一致。

讨论与展望

本研究首次揭示植物EVLPs在骨质疏松治疗中的突破性应用。与传统中药提取物相比，DREVLPs具有天然脂质双分子层保护、口服生物利用度高和靶向递送等优势。其成骨活性不仅源于内含的ASD成分，更得益于多种活性成分的协同效应及对BMSCs的特异性靶向能力。该研究为中药源性的细胞外囊泡样颗粒（CHM-EVLPs）开发提供了新范式，填补了绝经后骨质疏松安全有效的促成骨治疗空白。

结论

DREVLPs作为一种新型口服纳米制剂，通过精准靶向骨组织并激活BMP2/Smads信号轴，有效促进BMSCs成骨分化，改善OVX诱导的骨微结构退化。这项研究不仅证实植物EVLPs作为骨形成剂的治疗潜力，也为中药现代化研究开辟了跨学科创新路径。