細胞的“吞吐”大法

為了維持自身的生命活動，細胞需要不斷與外界進行物質交換。對于那些無法自由“跨越”細胞膜的大分子物質，細胞逐漸演化出了胞吞和胞吐兩種方式，幫助它們自由“進出”。

近年來，納米科技在醫學領域飛速發展，催生了許多新型納米載體。然而，納米藥物載體如何進入靶器官遞送藥物，其中蘊含的細胞和分子機制是什么，以及如何更高效地輸送納米藥物，一直是納米醫學領域亟待攻克的問題。

“被動”的EPR效應

簡單來說，血管由血管內皮細胞（構成血管壁）圍成血管腔，人體器官周圍密布著血管網。營養物質和藥物通過血液循環到達器官附近后，需穿過血管壁才能進入靶器官細胞。

長期以來，人們習慣性地運用“血管滲透性和滯留效應”（Enhanced Permeability and Retention Effect，即EPR效應）這一經典理論來解釋納米顆粒進入器官和組織的轉運方式。EPR效應是指在特定病理條件下（如腫瘤組織），血管內皮細胞間形成較大間隙（尺度范圍通常為數百納米），使得大分子藥物和納米載體能夠選擇性滲漏并滯留在組織中。

EPR效應也曾被認為是開發大分子藥物和“被動靶向”納米藥物的理論基礎。然而，研究者逐漸發現納米藥物的遞送效率與內皮間隙的理論預期存在顯著差異，這促使了對其他潛在轉運機制的深入探索。

知識拓展

細胞是如何“吐出”物質的？

胞吐作用是指細胞內合成的生物分子（蛋白質和脂質等）和代謝物以分泌泡的形式與質膜融合后，將內含物分泌到細胞外環境的過程。胞吐作用有兩種途徑——一種是源源不斷“吐出”物質的組成型胞吐，一種是在受到胞外刺激時才會“吐出”的調節型胞吐。

轉胞吞作用

轉胞吞作用（Transcytosis）是一種特殊的內吞作用，存在于多種不同細胞類型中。單向轉胞吞作用指大分子從頂膜向基底外側膜的跨膜運輸。

近幾年，越來越多的證據顯示，轉胞吞作用是納米載體突破血管內皮屏障的重要機制。與EPR效應不同，轉胞吞作用不依賴血管內皮間隙。從形態學角度看，納米顆粒在細胞的一側被內吞入囊泡，隨后囊泡攜帶納米顆粒跨細胞轉運，最終在另一側將內容物胞吐釋放，從而將藥物精準遞送至組織細胞。

納米顆粒與血管內皮細胞的相互作用可簡單理解為“穿過去”而非“漏出去”。由此可見，轉胞吞是一個主動運輸的動態過程，不僅在納米藥物遞送領域作用重大，而且在營養物質輸送方面也不可或缺。

深入研究轉胞吞作用機制，明確誘導轉胞吞的關鍵受體和電荷特性，對于有目的地設計和改造納米材料的表面化學性質，從而實現更高效、靶向的藥物遞送和營養物質輸送，具有深遠意義。

胞吞作用和胞吐作用，展示了生命的精彩與奇妙。我們相信，隨著生命科學的進步，有關細胞“吞吐”的更多謎題將進一步被解開。

知識鏈接

細胞是如何“吞咽”的？

當細胞攝取大分子（即細胞外大分子通過某種方式進入細胞）時，大分子會先附著在細胞膜表面，這部分細胞膜會逐漸內陷形成小囊，包裹住大分子。然后，小囊會從細胞膜上分離，形成囊泡，進入細胞內部，最終完成胞吞。常見的胞吞方式如下：

巨胞飲作用（Macropinocytosis）是一種非選擇性的、依賴于肌動蛋白的胞吞方式。它不依賴特定受體，而是通過細胞膜動態重塑實現“大口吞飲”。

吞噬作用（Phagocytosis）是細胞通過膜變形，包裹并內化大顆粒物質（大于1微米）的過程，是一種選擇性的主動轉運過程。

內吞作用（Endocytosis）又稱入胞作用，是通過質膜的變形運動將細胞外物質轉運入細胞內的過程。內吞作用是受體介導（細胞表面受體與配體相結合，引發細胞內一系列反應的過程）的、選擇性的入胞方式，囊泡的大小往往為100納米左右。

（責任編輯 / 王佳璇 美術編輯 / 周游）