腫瘤來源的外泌體在腫瘤微環境調控作用的研究進展

蘇建偉韋慶臣周喜漢

【關鍵詞】外泌體；腫瘤微環境；基質細胞；細胞外基質

中圖分類號：R73文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2016.04.024

腫瘤微環境是在腫瘤生長過程中，由腫瘤細胞、基質細胞（包括成腫瘤相關纖維細胞、腫瘤相關巨噬細胞、周細胞、血管內皮細胞及免疫細胞等）和細胞外基質等共同構成的局部動態環境[1]。腫瘤微環境在腫瘤發生、發展中的關鍵作用，是腫瘤的顯著特征之一，與腫瘤細胞染色體不穩定性不同，腫瘤微環境中的基質細胞一般都比較穩定，因此成為腫瘤治療的理想靶點。然而，限于對腫瘤微環境的了解，目前靶向腫瘤微環境成功治療腫瘤的例子并不多。外泌體（Exosomes）細胞間信息交流功能的發現，使人們對腫瘤微環境的調控認識取得了重大突破，腫瘤來源的外泌體（TDEs）也成了靶向腫瘤微環境治療腫瘤研究的熱點。筆者綜述近年來TDEs在腫瘤基質細胞相互作用的研究進展，為靶向腫瘤微環境治療腫瘤提供新的依據。

1外泌體簡介

外泌體是由細胞內吞系統的多泡體（MVB）與細胞膜融合后以外分泌的形式釋放到細胞外，直徑為30 nm～100 nm的細胞外囊泡（Extracellular Vesicles）[2]。內含有蛋白質、脂質、DNA、mRNA、長鏈非編碼RNA和miRNA等多種生物活性成分。最早發現在于體外培養的綿羊紅細胞上清液中，后來發現大多數細胞 （如肥大細胞、腫瘤細胞、樹突狀細胞、神經元形膠質細胞等）都可以產生外泌體。外泌體外膜具有細胞磷脂雙層份子的特性，可有效保持了其內容物的活性，使其可以穩定地存在于血液、唾液、尿液、腦脊液、精液、乳汁、腹水等多種體液中。腫瘤微環境還有特別豐富的外泌體，是腫瘤細胞與其微環境信息交流最重要的工具。與正常細胞相比，腫瘤細胞通過分泌大量的外泌體進入腫瘤微環境，進而招募和馴化其周圍的基質細胞，引起相應的基質細胞的表型發生轉化。這些被腫瘤細胞轉化的基質細胞隨后產生大量的生長因子、細胞趨化因子、基質降解酶，引起腫瘤微環境發生基質重組、免疫抑制、腫瘤血管生成等變化，形成一個有利于腫瘤生長的微環境[3]。

2TDEs誘導腫瘤相關成纖維細胞生成

腫瘤相關成纖維細胞CAFs指的是腫瘤基質中持續活化的成纖維細胞，其可以來自激活的成纖維細胞，也可以來自間充質干細胞、造血干細胞分化或者內皮細胞、上皮細胞轉化。CAFs是腫瘤微環境主要的細胞成分，其可以分泌大量的細胞因子、趨化因子和細胞外基質組分參與腫瘤生長、轉移[4]。研究發現，乳腺癌來源的外泌體可以誘導脂肪組織來源的間充質干細胞分化形成表達αSMA肌纖維樣細胞，并高表達基質細胞衍生因子SDF1和血管生成因子，SDF1是腫瘤微環境中重要的趨化因子，通過與其受體CXCR4結合，參與腫瘤轉移和腫瘤血管的形成[5]。TDEs可以誘導CAFs生成可能與其運載的TGFβ有關。Webber等[6]發現，攜帶TGFβ的前列腺癌來源的外泌體可以直接促進成纖維細胞向肌纖維細胞分化，認為外泌體是TGFβ傳遞的重要途徑。Webber的另一項研究發現，前列腺來源的外泌體可以以TGFβ1依賴的方式激活成纖維細胞，形成與從前列腺癌分離的CAFs具有相似的表型，可以在體外促進腫瘤生長和血管生成，而TGFβ1溶液誘分化的成纖維細胞則不能促進血管生長或腫瘤生長[7]。此外，研究發現胃癌來源的外泌體攜帶有TGFβ，可以通過TGFβ/Smad通路誘導人臍帶間充質干細胞（hucMSCs）向CAFs分化[8]。除了TGFβ以外，TDEs攜帶的miRNA在形成CAFs也具有重要的作用。Pang等[9]發現胰腺癌來源的外泌體富含miR155，miR155通過下調成纖維細胞TP53INP1蛋白水平，促進其向CAFs分化。因此TDEs攜帶的生長因子和miRNA可能是誘導腫瘤相關成纖維細胞生成的關鍵。

3TDEs誘導免疫抑制細胞的生成

免疫抑制是腫瘤微環境的主要特點之一，而腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）和髓源性抑制細胞（MDSCs）在這個過程中發揮重要的作用。TAMs指的是腫瘤微環境中的M2d亞型巨噬細胞，其來源于循環血液單核細胞或組織中的巨噬細胞，是腫瘤微環境的重要組成成分，TAMs具有抑制促進腫瘤血管生成、促進腫瘤黏附、促進炎癥和免疫抑制作用，在腫瘤進展中起到重要的作用。腫瘤微環境中TAMs大量浸潤往往提示預后不良，高TAMs密度腫瘤患者的無復發存活率及總存活率均顯著低于低TAMs密度腫瘤患者[10]。循環血液中的單核細胞是TAMs重要來源之一，通常會2天內自發地凋亡。TDEs通常會攜帶大量的表皮生長因子受體（EGFR）和人表皮生長因子受體2（HER2），這些受體可以激活單核細胞的MAPK信號通路，抑制caspase酶的裂解，進而抑制單核細胞凋亡，有利于形成大量的TAMs，含有miR150的TDEs可以通過促進TAMs分泌更多的血管內皮生長因子（VEGF），促進腫瘤血管生成，而沉默miR150表達則可抑制腫瘤血管的生成[11]。髓源性抑制細胞（MDSCs）是腫瘤微環境中具有負向免疫調節作用的細胞，在誘導腫瘤免疫耐受方面起關鍵作用。在MC26 結腸癌小鼠模型中，MDSC 在瘤組織中的細胞比例可高達6%，而在荷瘤小鼠的脾臟中此類細胞的比例可達到40%[12]。MDSCs可通過誘導Treg 的產生和擴增、抑制T細胞的活化、下調T細胞的殺傷力等方式負向調節腫瘤免疫反應[13]。TDEs攜帶的多種熱休克蛋白激活MDSCs促進腫瘤的發展。TDEs攜帶的HSP72能夠以HSP72/TLR2依賴的方式促進MDSC自分泌IL6，進而激活MDSC，除了HSP72，TDEs表面的HSP70也可以通過HSP70/TLR2依賴的方式激活MDSCs，阻斷HSP70/TLR2則可以減少荷瘤小鼠脾臟MDSCs的數量，抑制腫瘤的進展[14]。除了誘導免疫抑制細胞生成，TAMs還可以通過抑制抗原提呈細胞和免疫殺傷細胞活性參與腫瘤免疫抑制微環境的形成。樹突狀細胞是專職的抗原提呈細胞，在抗原提呈和啟動T細胞免疫應答具有重要的作用。胰腺癌來源的外泌體可通過miR203下調樹突細胞TLR4的表達，抑制其成熟[15]。NK能夠直接殺傷腫瘤細胞，是體內抗腫瘤作用的一類重要細胞。前列腺癌細胞來源的外泌體表達NKG2D（NK細胞活化受體）的配體，可以下調NKG2D的表達，直接影響NK細胞的活化[16]。此外，TDEs還可以抑制CD4+T增殖和分化，降低CTL的毒性，促進Tregs and Bregs生成，在介導腫瘤免疫抑制發揮重要的作用[17]。

4TDEs調節血管內皮細胞

腫瘤的生長和發展，需要生成新的血管提供氧氣和營養，如果沒有新的血管形成，腫瘤生長不會超過2 mm3。當腫瘤長到一定大小后，氧氣和營養物質缺乏開始，腫瘤細胞通過一系列機制刺激腫瘤血管生成。內皮細胞是腫瘤血管的最重要的組成細胞，在腫瘤血管的形成中發揮重要的作用。大量研究表明，TDEs對調節腫瘤微環境中血管生成起到了重要的作用。VEGF是一種具有高度特異性的血管內皮分裂原，能誘導血管內皮細胞分裂增生，增強毛細血管的通透性，又稱為血管通透因子。WNT5A信號通路激活會導致黑色素瘤細胞分泌含有IL6、VEGF 和 MMP2等物質的外泌體，促進腫瘤血管的生成[18]。TDEs含有大量的與血管生成有關的miRNA，參與腫瘤微環境血管生成的調節。來源于K562腫瘤細胞的外泌體其內含有的miR92a，與內皮細胞上的整合素α5相互作用，引起血管內皮細胞遷移和原始血管管腔形成[19]。缺氧是腫瘤刺激腫瘤生成的重要因素，在這個過程中外泌體發揮重要的作用。多發性骨髓瘤細胞在缺氧的條件下，產生更多的含有miR135b的外泌體，miR135b能夠直接抑制FIH1的生成，進而促進原始血管管腔形成[20]。此外，另有研究發現同樣K562腫瘤細胞在缺氧條件下，其分泌的外泌體miR210顯著提高，miR210也能激活內皮細胞，促進血管的形成[21]。腫瘤血管具有高度的血管滲透性，表現為腫瘤血管壁的細胞間隙增寬，缺乏支持結構且基底膜不連續或缺失，形成許多缺口。乳腺瘤來源的外泌體含有的miR105可以下調內皮細胞緊密連接蛋白ZO1的表達，直接影響內皮細胞緊密連接，增加腫瘤血管的通透性。

5小結與展望

腫瘤細胞和微環境基質細胞的信息交流在腫瘤進展中起關鍵作用。過去人們所熟悉的細胞間信息溝通方式是細胞間直接接觸或者通過分泌信號分子作用于靶細胞膜表面受體來實現的。外泌體細胞間信息交換功能的發現引起了學者們的廣泛關注。腫瘤來源的外泌體作用于微環境基質細胞，引起基質細胞發生轉化，形成一個有利于腫瘤發展的微環境。由于外泌體在腫瘤微環境調節具有最重要的作用，這為靶向腫瘤微環境治療的研究提供新的方向。然而要實現針對外泌體的靶向腫瘤微環境治療還有很長的路要走。外泌體攜帶的遺傳信息并不是隨機整合入外泌體中的，這是一個主動的過程，目前這個機制尚不明確。此外，腫瘤外泌體的分泌、融合機制也需要進一步揭示，才能開發針對外泌體的靶向腫瘤微環境治療。

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（收稿日期：2016-06-03修回日期：2016-08-10）