外泌體介導(dǎo)微環(huán)境對消化道腫瘤作用的研究進展

王瑩，溫珍平

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬人民醫(yī)院(內(nèi)蒙古自治區(qū)腫瘤醫(yī)院)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

1 胃癌

胃癌是最常見的惡性腫瘤之一，影響著高危人群的身心健康胃癌是最常見的惡性腫瘤之一，影響著高危人群的身心健康[8]。在國際癌癥研究機構(gòu)發(fā)布的一份報告中，全球胃癌發(fā)病率排名第五，死亡率排名第四[9].胃癌患者的高死亡率主要歸因于其易侵襲和轉(zhuǎn)移以及無癥狀的表現(xiàn)，導(dǎo)致早期診斷困難[10]。約80%的胃癌患者在診斷時即為晚期或IV期，導(dǎo)致5年生存率低下[11]。因此，迫切需要闡明胃癌的分子發(fā)病機制和侵襲原因。在腫瘤內(nèi)，腫瘤細(xì)胞或基質(zhì)細(xì)胞衍生的外泌體有助于腫瘤的進展，激活增殖、血管生成途徑、轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的起始以及免疫抑制的形成[12]。外泌體在胃癌的腫瘤發(fā)生中起著相對重要的作用，其對侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成、免疫逃逸、化療耐藥等方面的作用已被多項研究證實[13]。影響胃癌預(yù)后并導(dǎo)致治療失敗的重要因素是腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，因此對于胃癌的治療，探索胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移機制具有重要意義[14].在腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞之間，外泌體驅(qū)動的生物分子轉(zhuǎn)移能夠有效地促進有利于腫瘤生長的遠(yuǎn)端微環(huán)境[15]。來自GC細(xì)胞的分泌性EGFR的外泌體有效激活肝細(xì)胞生長因子，肝細(xì)胞生長因子與遷移癌細(xì)胞上的c-MET受體結(jié)合，促進轉(zhuǎn)移癌細(xì)胞的歸家。可見，腫瘤來源的外泌體通過重塑肝臟微環(huán)境，在決定肝臟特異性轉(zhuǎn)移中發(fā)揮了重要作用[16]。外泌體促進N2腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞極化，誘導(dǎo)自噬，增加腫瘤激活，促進胃癌細(xì)胞遷[17]。circNRIP1-miR-149-5p-AKT1/mTOR軸是促進GC增殖、遷移和侵襲的重要機制[18]。外泌體miR-196a-1通過靶向SFRP1促進胃癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[19]。

胃癌中的環(huán)狀RNA(circRNA)的生物學(xué)功能研究是當(dāng)前的熱點。circ-RanGAP1在胃癌患者組織和外周血中均顯著上調(diào)，并與胃癌的腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移有關(guān)[20]。miR-15b-3p在外泌體中高表達，通過抑制胃癌NYDLT1/Caspase-3/Caspase-9通路，抑制胃癌細(xì)胞凋亡，促進胃癌的發(fā)生和惡性轉(zhuǎn)化[21]。缺氧胃癌細(xì)胞衍生的富集miR-301a-3p的外泌體可以靶向PHD3抑 制HIF-1α的 降 解。sEV-miR-301a-3p/HIF-1α信號軸促進GC增殖甚至轉(zhuǎn)移[22]。

腫瘤來源的長鏈非編碼RNAlncRNA除了在腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮功能外，還通過外泌體調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境[23]。通過靶向不同免疫細(xì)胞中的信號傳導(dǎo)途徑將腫瘤免疫信號從抗癌作用轉(zhuǎn)變?yōu)榇侔┳饔?。Hippo信號通路在果蠅中首次發(fā)現(xiàn)，是與腫瘤和腫瘤免疫抑制有關(guān)的信號傳導(dǎo)途徑之一[24]。而YAP1是Hippo信號通路的核心蛋白，與腫瘤惡性表型和免疫抑制有關(guān)。

在許多癌癥中已經(jīng)證明了Hippo通路成分的失調(diào)[25]。Hippo通路成分的失調(diào)除促進細(xì)胞增殖外，Hippo信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的失調(diào)還表現(xiàn)出調(diào)節(jié)許多正常的生物學(xué)和疾病過程，包括生存、代謝、干性、血管生成、侵襲和免疫抑制等[26]。除了經(jīng)典的Hippo信號刺激外，許多研究還報道了其受lncRNA調(diào)控[27]。RP11-323N12.5是人胃癌中上調(diào)程度最高的lncRNA，它通過與胃癌和T細(xì)胞中YAP1啟動子內(nèi)的c-MYC結(jié)合而促進YAP1轉(zhuǎn)錄。RP11-323N12.5由于具有促腫瘤和免疫抑制的特性，因此是人胃癌理想的治療靶標(biāo)[28]。缺氧腫瘤微環(huán)境是實體腫瘤的普遍特征，并與不良預(yù)后相關(guān)。缺氧HIF-1α誘導(dǎo)的miR-301a-3p表達以及缺氧胃癌細(xì)胞分泌的外泌體miR-301a-3p可促進腫瘤上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和胃癌進展[29]。

2 結(jié)直腸癌

結(jié)直腸癌(CRC)是全球第三大最常見的惡性腫瘤，也是第二大與癌癥相關(guān)的死亡原因[30]。外泌體可以參與腫瘤微環(huán)境的調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的建立以及通過細(xì)胞間通訊誘導(dǎo)耐藥性。然而結(jié)直腸癌衍生的外泌體的功能和調(diào)控機制仍不清楚。因此，迫切需要敏感的CRC生物標(biāo)志物以進行早期檢測并探索用于CRC治療的新靶標(biāo)。有證據(jù)表明，腫瘤外泌體通過轉(zhuǎn)移和交換致癌分子在腫瘤細(xì)胞間的通訊中發(fā)揮關(guān)鍵作用，從而參與腫瘤發(fā)生、腫瘤增殖、腫瘤轉(zhuǎn)移、血管生成、免疫逃逸和耐藥性[31]。早期有類似的研究稱來自BMSCs的EV-miR-142-3p通過靶向Numb促進結(jié)腸癌細(xì)胞的干性、阿霉素耐藥、侵襲和粘附[32]。腫瘤外泌體或細(xì)胞外囊泡(EVs)參與了上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的調(diào)控，這是腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟[33]腫瘤外泌體miRNA也正在成為腫瘤進化和轉(zhuǎn)移中的重要信使[34]。

腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAF)是腫瘤微環(huán)境中對腫瘤進展中起主導(dǎo)作用的關(guān)鍵基質(zhì)細(xì)胞，而結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移和化療耐藥與CAF之間的關(guān)系仍待明確。由于門靜脈的引流作用，結(jié)直腸癌的肝轉(zhuǎn)移是CRC患者死亡的最常見形式和主要原因。然而雖然肝轉(zhuǎn)移的CRC患者在通過氟尿嘧啶和鉑類化療初期效果較好，但大多數(shù)患者后期會轉(zhuǎn)變?yōu)楂@得性耐藥導(dǎo)致化療耐藥，中位生存期僅為約20個月[35]。腫瘤細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境(TME)周圍基質(zhì)細(xì)胞之間的細(xì)胞相互作用在調(diào)節(jié)腫瘤進展和治療反應(yīng)中起重要作用。CAF是TME的重要成分，可以與腫瘤細(xì)胞相互作用促進腫瘤發(fā)生和進展。miRNAs參與了細(xì)胞增殖、分化、代謝和凋亡的調(diào)控[36]。CAF將其內(nèi)富含的MIRNA通過外泌體轉(zhuǎn)移至CRC細(xì)胞中發(fā)揮其作用，導(dǎo)致CRC細(xì)胞中miR-92a-3p水平的顯著升高促進CRC細(xì)胞的干性、EMT、轉(zhuǎn)移和化療耐藥性。CRC細(xì)胞中miR-92a-3p的表達增加，激活Wnt/β-catenin途徑抑制FBXW7和MOAP1，最終抑制線粒體凋亡，從而促進腫瘤轉(zhuǎn)移和化療耐藥[37]。具核梭桿菌感染CRC細(xì)胞后，誘導(dǎo)宿主細(xì)胞后大量 產(chǎn) 生miR-1246/92b-3p/27a-3p和CXCL16/RhoA/IL-8富集的外泌體，這些腫瘤兼具感染特異性的外泌體被傳遞到微環(huán)境中未感染的CRC細(xì)胞中，通過miRNA和蛋白多個靶分子和多個作用模式共同從而促進了結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移[38]。環(huán)狀RNA(CircRNA)是調(diào)節(jié)腫瘤增殖和進展的非編碼RNA。環(huán)狀RNA與包括CRC在內(nèi)的腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[39]。在腫瘤衍生的外泌體中鑒定了一種新型的circRNA——circPACRGL，添加腫瘤來源的外泌體后，circPACRGL在CRC細(xì)胞中顯著上調(diào)。此外，circPACRGL充當(dāng)miR-142-3p/miR-506-3p海綿，促進TGF-β1的表達。circPACRGL通過miR-142-3p /miR-506-3p-TGF-β1軸促進了CRC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，以及N1向N2中性粒細(xì)胞的分化[40]。

FOLFOX(奧沙利鉑聯(lián)合亞葉酸鈣和5-氟尿嘧啶)是CRC手術(shù)切除后或復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移后的主要化療方案之一[41]。不幸的是，大約40%-50%的CRC患者在初始治療時無治療反應(yīng)或在治療過程中出現(xiàn)耐藥性。有研究表明，奧沙利鉑可以通過誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡來發(fā)揮其抗腫瘤作用[42]。奧沙利鉑聯(lián)合5-FU治療結(jié)直腸癌患者外周血treg升高[43]。眾所周知treg以其免疫抑制作用而聞名，treg可能會阻止已確診腫瘤患者產(chǎn)生有效的抗腫瘤免疫，并可能促進腫瘤進展[44]。因此，靶向Tregs可能是提高基于奧沙利鉑的化療療效的有效方法。腫瘤來源的miRNA可以促進Treg擴增，誘導(dǎo)腫瘤免疫逃避[45]。CRC細(xì)胞分泌的miR-208b被充分遞送到Treg細(xì)胞中，通過靶向程序性細(xì)胞死亡因子4(PDCD4)來促進Tregs的擴增且癌細(xì)胞分泌的miR-208b介導(dǎo)的Treg擴增導(dǎo)致腫瘤生長和奧沙利鉑耐藥性[46]。

遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移是CRC患者癌癥相關(guān)死亡的主要原因[47]。局部疾病患者的5年生存率為92%，而局部和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移患者的5年生存率則急劇下降至53%和11%[48]。肝臟是結(jié)直腸癌最常見的轉(zhuǎn)移部位。據(jù)報道，≤25%的CRC患者確診為同步結(jié)直腸肝轉(zhuǎn)移，其中多達一半的CRC最終會導(dǎo)致肝轉(zhuǎn)移[49]。原發(fā)性腫瘤在繼發(fā)器官和組織部位為隨后的轉(zhuǎn)移創(chuàng)造了有利的TME，這可以通過原發(fā)性腫瘤衍生因子、腫瘤動員的骨髓源性細(xì)胞和局部基質(zhì)成分的復(fù)雜相互作用來啟動和建立。人們普遍認(rèn)為來自TME的細(xì)胞參與了腫瘤轉(zhuǎn)移。越來越多的證據(jù)表明，外泌體通過將信號肽、非編碼RNA或DNA轉(zhuǎn)移到鄰近的細(xì)胞或組織中，在TME重編程和腫瘤轉(zhuǎn)移中起著關(guān)鍵作用。存在于外泌體中的miRNAs可被鄰近或遠(yuǎn)處的細(xì)胞吸收，并調(diào)節(jié)受體細(xì)胞。外泌體miRNAs的失調(diào)會影響癌細(xì)胞與TME之間的通訊。巨噬細(xì)胞是腫瘤內(nèi)和周圍最豐富的浸潤性免疫相關(guān)基質(zhì)細(xì)胞。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)被認(rèn)為是M2型的，存在于TME中，通過與腫瘤細(xì)胞相互作用影響各種癌癥的轉(zhuǎn)移。miR-934在結(jié)直腸癌中異常高表達，尤其是在結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移(CRLM)中，與CRC患者預(yù)后不良相關(guān)[50]。hnRNPA2B1介導(dǎo)miR-934包裝到CRC細(xì)胞的外泌體中，然后將miR-934轉(zhuǎn)移到巨噬細(xì)胞中，誘導(dǎo)M2巨噬細(xì)胞極化。有趣的是，極化的M2巨噬細(xì)胞可以通過分泌CXCL13來誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的形成并促進CRLM的形成[50]。

高轉(zhuǎn)移的肝細(xì)胞癌細(xì)胞分泌外泌體中含有大量miR-92a-3p，并通過抑制PTEN和激活A(yù)kt/Snail信號傳導(dǎo)促進低轉(zhuǎn)移肝癌細(xì)胞的腫瘤轉(zhuǎn)移[51]，然而研究表明外泌體對CRC肝轉(zhuǎn)移也存在抑制作用，血管生成素樣蛋白1(ANGPTL1)已被證明可抑制多種癌癥的腫瘤轉(zhuǎn)移，但其在結(jié)直腸癌中的作用機制及轉(zhuǎn)移前生態(tài)位(PMN)的細(xì)胞外作用仍不清楚。ANGPTL1已在外泌體中鑒定，但其功能尚不清楚。CRC組織中有一些血管生成素樣蛋白(angiopoietin-like proteins, ANGPTLs)表達下調(diào)，其中以ANGPTL1表達下調(diào)最為顯著[52]。ANGPTL1存在抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的作用[53]。表達ANGPTL1可以抑制CRC細(xì)胞的遷移和侵襲，從而抑制肝轉(zhuǎn)移。此外，在結(jié)直腸癌患者中，ANGPTL1的低表達與預(yù)后較差相關(guān)[54]。盡管如此，有關(guān)ANGPTL1功能的研究僅限于原發(fā)性腫瘤。作為分泌蛋白，細(xì)胞外的ANGPTL1對轉(zhuǎn)移器官的生物學(xué)作用仍在研究中。越來越多的證據(jù)表明，原發(fā)性腫瘤分泌因子和外泌體可以通過促進轉(zhuǎn)移器官中的支持性微環(huán)境來促進轉(zhuǎn)移。腫瘤來源的外泌體被報道參與轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的形成[55]。結(jié)直腸癌細(xì)胞來源的外泌體miR-25-3p可以通過誘導(dǎo)血管通透性促進PMNs的形成[56]。外泌體ANGPTL1通過抑制JAK2-STAT3信號通路下調(diào)了Kupffer細(xì)胞中MMP9的水平。從而得出外泌體ANGPTL1通過調(diào)節(jié)Kupffer細(xì)胞分泌模式并阻止肝臟PMN中的血管滲漏來減輕CRC肝轉(zhuǎn)移[57]。

3 結(jié)論與展望

總之，外泌體在胃腸道腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起著相對重要的作用，其對侵襲、轉(zhuǎn)移、血管生成、免疫逃逸、化療耐藥等方面的作用已被多項研究證實。近年來，隨著外泌體在消化道腫瘤中的深入研究，也許可以為臨床診療、治療及預(yù)后等方面提供了新思路。