综述：探究饮食中的细胞外囊泡对肠道健康的影响：稳态、屏障防御、免疫功能以及信号通路

《Food Research International》：Exploring the impact of dietary extracellular vesicles on gut health: homeostasis, barrier defense, immunity, and signaling pathways

膳食外泌体（D-EVs）作为纳米级可食源性外泌体，通过调节肠道微生物群平衡、增强屏障功能及免疫应答，在维护肠道稳态和防治相关疾病中展现重要潜力。本文系统综述D-EVs的来源、生物利用度及作用机制，重点解析其通过Wnt/β-catenin、NF-κB及STING信号通路发挥抗炎和免疫调节功能，同时探讨人工智能辅助的工程化创新与产业化挑战。

　　

张海燕|涂建宁|庞月|马家辉|张琳|薛晨宇|刘宇豪|洪伟晨|惠 Mizhou|李百亮|董娜|高晨哲

中国东北农业大学食品科学学院，哈尔滨 150030

摘要

膳食细胞外囊泡（D-EVs）是一种源自可食用食物来源（如植物、动物和微生物）的纳米级细胞外囊泡，已被证明是调节肠道健康的关键因素，能够影响微生物群组成、肠道屏障完整性和免疫反应。最新研究表明，它们在调节与炎症、免疫稳态和疾病预防相关的细胞过程中起着重要作用，使其成为治疗胃肠道疾病的新型治疗剂。本文综述了D-EVs的来源、生物利用度和作用机制，重点探讨了它们对肠道微生物群平衡、肠道屏障增强和免疫调节的影响。研究强调了Wnt/β-连环蛋白、NF-κB和干扰素基因刺激因子（STING）信号通路等关键途径，阐明了其抗炎和免疫调节功能的分子机制。此外，本文还讨论了D-EVs相关工程的最新进展以及人工智能在优化中的应用，并指出了标准化、大规模生产和长期安全性方面的挑战。通过将基础研究与技术创新相结合，本文旨在全面概述D-EVs作为潜在功能性成分的潜力，为未来关于食品来源生物活性成分及其在肠道健康功能食品开发中的应用提供有价值的见解。

引言

人体肠道是一个复杂的生态系统，由饮食成分、微生物群和宿主细胞之间的复杂相互作用所支配，在系统健康和疾病预防中发挥着关键作用。越来越多的证据表明，肠道既是一个营养处理中心，也是一个重要的免疫器官，其失调与炎症性疾病和代谢综合征等病理状况有关（Santilli等人，2022年）。虽然传统疗法在症状管理方面仍然有效，但它们常常存在局限性（Yue等人，2020年），包括全身性副作用和肠道稳态的不完全恢复。这引发了对能够通过天然、非侵入性机制调节肠道生理的生物活性物质的兴趣。

膳食细胞外囊泡（D-EVs）是指源自可食用植物、动物或微生物的纳米级细胞外囊泡，由于它们能够促进跨界沟通和调节肠道功能而受到广泛关注（Anusha & Priya，2022年）。D-EVs可以封装并转移生物活性物质（如miRNAs、蛋白质）跨越不同的生物界（Li, Song等人，2022年；Niu等人，2023年），直接影响肠道上皮细胞的完整性、微生物组成和免疫调节（Chen, Yang等人，2024年；Gurung等人，2021年；Yeo，2023年），并在维持肠道稳态中发挥关键作用（Munir等人，2020年）。尽管有令人鼓舞的临床前证据，但仍存在一些关键挑战：口服生物利用度低、负载效率不均匀以及工业生产中的可扩展性限制。解决这些限制需要跨学科的技术整合和严格的安全性评估。

本文系统地总结了D-EVs的最新研究进展，强调了它们作为营养调节剂和治疗肠道相关疾病的重要作用，并深入讨论了如何通过基于现有研究的创新方法克服现有技术的局限性。我们希望为相关领域的学者提供明确的研究方向，促进相关技术的进一步发展。

章节片段

膳食细胞外囊泡在肠道稳态中的作用

肠道稳态是指维持肠道微生物群在生态环境中的稳定和动态平衡状态。越来越多的证据表明，肠道微生物群与宿主生理之间的双向信号传导和稳态平衡在健康和疾病中起着关键作用（Gomaa，2020年）。D-EVs显示出显著的潜力，能够调节肠道微生物群组成，从而维持肠道稳态并促进整体健康。

膳食细胞外囊泡在肠道屏障调节中的作用

肠道屏障是一个多层次、多功能的防御系统，主要由物理屏障、化学屏障以及免疫和生物屏障组成（Ghosh等人，2020年；Rath等人，2023年）。肠道黏膜屏障作为主要防御线，是肠道屏障的关键组成部分，由肠道上皮细胞（IECs）和细胞间紧密连接（TJs）构成，在维持肠道稳态和抵抗肠道感染中发挥着关键作用。

膳食细胞外囊泡在免疫调节中的作用

免疫系统包括免疫器官、各种免疫细胞和免疫分子，对于启动免疫反应以保护宿主免受病原体侵袭至关重要。免疫细胞分为先天免疫细胞和适应性免疫细胞，免疫分子包括细胞因子、粘附分子和免疫球蛋白。越来越多的证据表明，D-EVs具有诱导、放大和调节先天免疫和适应性免疫反应的能力。

膳食细胞外囊泡在信号通路调节中的作用

D-EVs已成为细胞间通信的关键介质，在调节多种生物信号通路中发挥重要作用，对肠道健康具有重大意义。最新证据表明，它们能够通过影响Wnt/β-连环蛋白、NF-κB和干扰素基因刺激因子（STING）等保守的信号通路来调节肠道免疫和稳态，这些通路对于维持上皮细胞完整性、炎症反应和微生物群平衡至关重要。

膳食细胞外囊泡在肠道疾病治疗中的潜力

肠道是人体最大的免疫器官，控制着超过70%的免疫细胞，对人类健康至关重要。许多肠道疾病与肠道健康状况密切相关。D-EVs与许多炎症性疾病密切相关，在治疗某些肠道疾病方面具有重要的生理和病理意义。

载体制剂在细胞外囊泡递送中的新可能性

作为纳米级囊泡，D-EVs在药物递送和营养载体领域展现出巨大潜力（Anusha & Priya，2022年；Mondal等人，2024年；Zhao等人，2024年）。其独特的生物相容性、低免疫原性以及天然的跨细胞转运能力使其成为理想的递送载体。虽然当前的研究主要集中在探索D-EVs的基本功能上，但未来的技术创新将致力于提高其装载效率和靶向能力。

结论与讨论

D-EVs通过调节微生物群、平衡免疫和增强肠道屏障，为功能性食品创新提供了有前景的途径。它们的双重营养和治疗作用为功能性食品设计带来了变革潜力，符合全球个性化营养的趋势，以满足复杂的胃肠道需求。

为了推进实际应用，未来的研究必须优先考虑标准化的分离和表征方法。

作者贡献

张海燕负责论文的框架设计、初稿撰写以及文献搜索、整合和观点完善。涂建宁和庞月参与了核心内容的讨论，并对修订后的手稿提供了实质性建议。马家辉和张琳协助准备了图表和参考文献的核对。薛晨宇对论证逻辑提出了修改意见。

关于手稿准备过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本论文的过程中，作者使用了ChatGPT-4o来改进语言表达。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对发表文章的内容承担全部责任。

作者贡献声明

张海燕：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、概念构思。涂建宁：监督。庞月：可视化。马家辉：可视化。张琳：可视化。薛晨宇：撰写——审稿与编辑、监督。刘宇豪：监督。洪伟晨：监督。惠 Mizhou：监督。李百亮：撰写——审稿与编辑、监督。董娜：撰写——审稿与编辑、监督。高晨哲：撰写——审稿与编辑、可视化。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（资助编号：32302769）、中国博士后科学基金（2025MD774054）、黑龙江省自然科学基金青年项目（B类）以及国家资助的博士后研究计划（GZC20230404）的财政支持。