胃癌細(xì)胞源性外泌體的腹膜轉(zhuǎn)移機(jī)制研究進(jìn)展

林花，王勇，羅倩，路明亮

昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院 a.檢驗(yàn)科；b.藥學(xué)部；c.消化內(nèi)科；云南 昆明 650101

胃癌是世界范圍內(nèi)第五位最常見的癌癥，晚期胃癌患者發(fā)生腹膜轉(zhuǎn)移的預(yù)后很差[1-2]?，F(xiàn)有研究認(rèn)為外泌體參與了胃癌腹膜轉(zhuǎn)移[3]。外泌體是人體大多數(shù)細(xì)胞包括腫瘤細(xì)胞分泌的一種直徑30～100 nm的囊泡狀物質(zhì),包含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、miRNA、mRNA和DNA，其不僅存在于細(xì)胞外基質(zhì)，還存在于體內(nèi)循環(huán)的體液中，包括血液、尿液和腦脊液、唾液、乳汁等。胃癌細(xì)胞衍生的外泌體在腹膜轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要的細(xì)胞間通訊作用，作為細(xì)胞間通訊的重要信使而不需要細(xì)胞-細(xì)胞接觸[4]。同時(shí)，外泌體還能將蛋白質(zhì)和核酸轉(zhuǎn)運(yùn)到靶細(xì)胞，并作為遠(yuǎn)處細(xì)胞之間的交流工具，促進(jìn)癌癥進(jìn)展和轉(zhuǎn)移并抑制抗腫瘤免疫，外泌體的功能就是借轉(zhuǎn)運(yùn)這些生物信息分子來維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定[5-6]。

1 胃癌細(xì)胞衍生的外泌體破壞了腹膜間皮屏障

腹膜是腹腔內(nèi)最大的膜狀結(jié)構(gòu)，由單層鵝卵石樣細(xì)胞的間皮細(xì)胞和一層薄的間皮下結(jié)締組織構(gòu)成，間皮細(xì)胞是覆蓋在腹膜最表層的細(xì)胞，是抵御微生物和腫瘤侵襲的屏障和第一道防線細(xì)胞。完整的腹膜間皮對防止腫瘤侵入間皮下致密區(qū)很重要，間皮作為一種可滲透的膜，調(diào)節(jié)液體和細(xì)胞在漿膜上的運(yùn)輸，并與含有免疫球蛋白、補(bǔ)體、溶菌酶和其他有助于微生物清除的蛋白質(zhì)的漿膜液接觸[7]。已有研究顯示，胃癌細(xì)胞在腹膜轉(zhuǎn)移過程中會先形成游離癌細(xì)胞散落在腹膜表面，而間皮細(xì)胞會作為腹膜的第一層防御屏障承接癌細(xì)胞的種植。胃癌細(xì)胞衍生的外泌體可以激活內(nèi)皮細(xì)胞以支持腫瘤血管生成并促進(jìn)間皮細(xì)胞與胃癌細(xì)胞之間的顯著黏附[8]。如果屏障的完整性受損，腫瘤細(xì)胞可以更有效地侵入間皮下層。外泌體的運(yùn)輸作用是胃癌細(xì)胞種植在腹膜上的必要條件，起到一種類似于媒介的作用，便于癌細(xì)胞與腹膜結(jié)合[9]。胃癌細(xì)胞一些重要的生物信息物質(zhì)在外泌體的搭載下才有可能轉(zhuǎn)移至腹膜表面，發(fā)生轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞才可利用這些原發(fā)腫瘤的遺傳物質(zhì)在遠(yuǎn)處部位生長壯大。

2 胃癌細(xì)胞衍生的外泌體誘導(dǎo)間皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)變

間皮細(xì)胞在一個(gè)類似于上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換的過程中改變表型，稱為間皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換（MMT）。MMT是從原發(fā)灶遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)移的第一步。為了通過血流擴(kuò)散到其他器官，腫瘤細(xì)胞必須侵入基底層，到達(dá)并侵入血管，并脫離原發(fā)性腫瘤結(jié)[10]，然后，單個(gè)腫瘤細(xì)胞或腫瘤球獲得了間充質(zhì)表型，順利到達(dá)靶器官。已有研究證實(shí)MMT過程是外泌體誘導(dǎo)的腹膜細(xì)胞損傷的另一種形式。據(jù)報(bào)道，腹膜間皮細(xì)胞（PMC）發(fā)生MMT是腹膜轉(zhuǎn)移的重要形態(tài)改變，能夠?yàn)檗D(zhuǎn)移性癌細(xì)胞提供良好的環(huán)境。最近的研究顯示，在各種類型的具有腹膜轉(zhuǎn)移的腫瘤中發(fā)現(xiàn)了PMC的MMT[11]，經(jīng)歷MMT的腹膜間皮細(xì)胞將導(dǎo)致腹膜結(jié)構(gòu)改變，通過促進(jìn)基質(zhì)重塑和血管生成，然后開始侵襲，通過轉(zhuǎn)移的腫瘤細(xì)胞生長和黏附[12]。大量研究表明，通過MMT，腹膜間皮細(xì)胞的侵襲能力增強(qiáng)并附著在癌細(xì)胞上，并且還具有合成炎癥和血管生成因子的能力，對癌細(xì)胞有促進(jìn)作用[13]。

3 胃癌細(xì)胞衍生的外泌體誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

近年來大量研究已揭示腫瘤產(chǎn)生的外泌體能夠誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡，以消除腫瘤進(jìn)展的免疫障礙。相關(guān)研究證實(shí)源自胃癌細(xì)胞的外泌體對腹膜間皮細(xì)胞有潛在的細(xì)胞毒性作用。凋亡或MMT在導(dǎo)致間皮細(xì)胞損傷的過程中起到了非常關(guān)鍵的作用。已有體外研究證明了胃癌衍生的外泌體誘導(dǎo)了腹膜間皮細(xì)胞的凋亡和MMT[14]。在此過程中，腹膜間皮細(xì)胞縮回并經(jīng)歷了巨大的形態(tài)變化，在殘留細(xì)胞之間留下了較大的裸露區(qū)域。除此以外，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了胃癌衍生的外泌體誘導(dǎo)腹膜間皮細(xì)胞凋亡和MMT，并伴有腹膜清除[15]。這均表明胃癌細(xì)胞衍生的外泌體通過誘導(dǎo)腹膜間皮細(xì)胞凋亡和MMT，進(jìn)一步導(dǎo)致了間皮屏障破壞。這其中，間皮細(xì)胞的一些表型和功能的改變對癌細(xì)胞的種植會產(chǎn)生重要影響，如粘連引發(fā)間皮細(xì)胞植入中胚層，細(xì)胞從圓形或卵圓形細(xì)胞逐漸分化為長形細(xì)胞，排列在細(xì)胞腔中，但它們具有上皮細(xì)胞的許多特性，如末端/基底極性、基底膜指向性、連接復(fù)合體和表面微絨毛。它們各自的表型特征影響這些細(xì)胞的功能，決定它們對環(huán)境變化的反應(yīng)[16]。

4 胃癌細(xì)胞衍生的外泌體介導(dǎo)有利于腹膜轉(zhuǎn)移的微環(huán)境

有研究證實(shí)凋亡和MMT過程是外泌體誘導(dǎo)腹膜間皮細(xì)胞損傷的2種機(jī)制，受創(chuàng)傷的腹膜間皮區(qū)域具有廣泛的基質(zhì)沉積，可作為胃癌腹膜癌變的“土壤”。根據(jù)早已被認(rèn)可的“種子和土壤”理論，癌細(xì)胞（即種子）轉(zhuǎn)移到有利的環(huán)境（即土壤）中，在這些環(huán)境中癌細(xì)胞可以存活并迅速增殖[17]。已有研究證明，胃癌來源的外泌體誘導(dǎo)的腹膜這種適應(yīng)性改變促進(jìn)了腹膜轉(zhuǎn)移。這表明胃癌衍生的外泌體可能在轉(zhuǎn)移前環(huán)境的改變和促進(jìn)腹膜轉(zhuǎn)移中起重要作用[18]。腫瘤源性外泌體可能具有重塑腫瘤微環(huán)境的能力，使其有利于轉(zhuǎn)移，還可能改變細(xì)胞外基質(zhì)，吸引更多的癌細(xì)胞進(jìn)入這些微環(huán)境[19]。在轉(zhuǎn)移性胃癌中，50%以上的患者直接植入腹腔。當(dāng)胃癌細(xì)胞從胃漿膜脫落進(jìn)入腹腔，在附著到腹膜間皮細(xì)胞并侵入基底膜最終誘導(dǎo)血管生成之前，胃癌細(xì)胞在腹腔內(nèi)存活。在這一過程中，外泌體是最重要的介質(zhì)。外泌體依賴的分子轉(zhuǎn)移或信號通路激活在胃癌腹膜播散的4個(gè)階段：脫落、存活、黏附和侵襲，以及血管生成。從生理上講，PMC可保持腹膜的完整結(jié)構(gòu)并保護(hù)其免受炎癥侵襲。但是，如果腹膜周圍的微環(huán)境發(fā)生改變，腹膜將成為腫瘤細(xì)胞“播種”和生長的合適“土壤”[20]。

5 胃癌細(xì)胞衍生的外泌體促進(jìn)腹膜間皮細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)腹膜纖維化

腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）是一種豐富的異質(zhì)性梭形遺傳細(xì)胞群，主要是局部成纖維細(xì)胞和其他幾種細(xì)胞（間充質(zhì)干細(xì)胞、上皮細(xì)胞、前列腺細(xì)胞），在外泌體的作用下調(diào)節(jié)腫瘤的生長，血管生成和轉(zhuǎn)移。在腫瘤轉(zhuǎn)移性基質(zhì)中，CAF是主要的組成細(xì)胞類型，參與實(shí)體瘤播種、血管生成。CAF的起源在各種腫瘤和單個(gè)腫瘤的特定部位上有所不同，可能為常駐成纖維細(xì)胞及上皮細(xì)胞、間充質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。在正常腹膜中，PMC和鄰近的常駐成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞、肥大細(xì)胞、毛細(xì)血管、淋巴管構(gòu)成了腹膜的結(jié)構(gòu)。當(dāng)炎癥因子和其他因子在腫瘤環(huán)境或損傷反應(yīng)中釋放到腹水中時(shí)，初次接觸PMC可能會通過增殖、轉(zhuǎn)變或改變表型來拮抗攻擊[21]。先前的研究證實(shí)，由惡性腫瘤細(xì)胞釋放的致死或促纖維化因子在腹膜腔中不斷積累并誘導(dǎo)間皮細(xì)胞損傷及腹膜纖維化[22]。最近，來自中國的一項(xiàng)研究還表明，源自人類惡性腹水的外泌體將間皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為癌相關(guān)的成纖維細(xì)胞，誘導(dǎo)腹膜纖維化并促進(jìn)間皮增殖，胃癌細(xì)胞會產(chǎn)生外泌體，通過破壞間皮屏障和誘導(dǎo)纖維化來促進(jìn)間皮形成。這些結(jié)果證明，惡性腹水中的外泌體可能會促進(jìn)腹膜纖維化，這是擴(kuò)散的腫瘤細(xì)胞的有利微環(huán)境，胃癌細(xì)胞衍生的外泌體可能會通過破壞間皮屏障并建立纖維化的生態(tài)位而加速胃癌的腹膜轉(zhuǎn)移[23]。

6 結(jié)語

綜上，在胃癌腹膜轉(zhuǎn)移中，外泌體包含的生物活性分子導(dǎo)致細(xì)胞之間的遺傳信息發(fā)生交換，受體細(xì)胞重新編程。癌細(xì)胞遷移到上皮細(xì)胞的部位，與基底層發(fā)生黏附和分解，從而侵入目標(biāo)器官組織。在到達(dá)轉(zhuǎn)移靶器官的癌細(xì)胞中，獲得黏附、遷移、侵襲和增殖能力的細(xì)胞就形成了新的腫瘤灶，胃癌細(xì)胞衍生的外泌體參與了這一病理過程[24]。當(dāng)前揭示了惡性腹水來源的外泌體對體外實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)模型中PMC的影響，表明外泌體與腹膜轉(zhuǎn)移之間存在密切聯(lián)系[25]。雖然目前認(rèn)為癌細(xì)胞經(jīng)歷了以下形成腹膜擴(kuò)散的步驟，即腫瘤組織的內(nèi)臟漿膜受累、癌細(xì)胞從原發(fā)腫瘤上剝離下來、剝離下來的游離癌細(xì)胞與腹膜間皮細(xì)胞發(fā)生黏附、癌細(xì)胞成功侵入腹膜形成腹膜轉(zhuǎn)移，但外泌體對胃癌腹膜轉(zhuǎn)移的潛在機(jī)制尚未完全闡明，建議進(jìn)行前瞻性研究以揭示胃癌來源的外泌體和腹膜間皮之間的關(guān)系[26]。