腫瘤微環(huán)境中細(xì)胞外泌體對乳腺癌轉(zhuǎn)移與耐藥性改變的影響

朱海濤，王文銳，陳昌杰，楊清玲*

（1.蚌埠醫(yī)學(xué)院癌癥轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 蚌埠 233000；2.生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室）

乳腺腫瘤是目前全球女性易發(fā)腫瘤，且其致死率也居高不下［1］。臨床上針對乳腺腫瘤的治療，一般是選擇以手術(shù)治療為主要治療手段，放化療以及其他類型藥物治療為輔助的綜合治療方法。目前常用的抗腫瘤藥物包括他莫昔芬、紫杉醇以及曲妥珠單抗等，但在抗腫瘤的治療過程中，乳腺癌細(xì)胞對常規(guī)抗腫瘤藥物產(chǎn)生抗性，極大地阻礙了乳腺癌治療的進(jìn)展。所以，當(dāng)前迫切需要尋找到引起乳腺癌細(xì)胞對抗腫瘤藥物產(chǎn)生耐藥性的分子作用機(jī)制。細(xì)胞外泌體是由多種細(xì)胞類型釋放的納米級膜囊泡，它參與了乳腺癌的發(fā)病機(jī)制（包括腫瘤起始、侵襲和轉(zhuǎn)移、血管生成、免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)和腫瘤微環(huán)境）及耐藥的形成過程［2］。研究證實(shí)，外泌體能夠攜帶細(xì)胞組分，其中包括蛋白質(zhì)（如細(xì)胞因子、膜受體和受體配體）、核酸（如DNA、mRNA、長鏈和短鏈非編碼RNA）和脂質(zhì)，而且攜帶的各種分子可以被其他細(xì)胞識別或以選擇性方式轉(zhuǎn)移到其他受體細(xì)胞內(nèi)，從而影響受體細(xì)胞的表型和功能［3］。細(xì)胞外泌體作為良好的轉(zhuǎn)運(yùn)載體，可將miRNA和蛋白等物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至受體細(xì)胞或腫瘤微環(huán)境，直接或通過腫瘤微環(huán)境間接調(diào)控癌細(xì)胞的耐藥性。

1 細(xì)胞外泌體在誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞耐藥性改變過程中的機(jī)制

細(xì)胞外泌體主要通過增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的抗凋亡能力、誘導(dǎo)癌細(xì)胞自噬、促進(jìn)藥物外排、引起免疫抑制或者增強(qiáng)癌細(xì)胞干性來引起乳腺癌細(xì)胞對抗腫瘤藥物產(chǎn)生抵抗能力。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外泌體miRNA-205就能夠通過阻斷Caspase信號通路來阻止乳腺癌細(xì)胞發(fā)生凋亡，從而增強(qiáng)癌細(xì)胞對他莫昔芬耐受能力［4］，嚴(yán)重阻礙了乳腺癌的治療。自噬是細(xì)胞內(nèi)的一種保護(hù)機(jī)制，抗腫瘤藥物可以觸發(fā)癌細(xì)胞發(fā)生自噬［5］。有研究發(fā)現(xiàn)，耐曲妥珠單抗的乳腺癌細(xì)胞釋放的細(xì)胞外泌體中富含lncRNA AGAP2-AS1，經(jīng)由靶向作用ATG10后，激活癌細(xì)胞自噬反應(yīng)而耐藥［6］。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)使用紫杉醇刺激乳腺癌細(xì)胞時，乳腺癌細(xì)胞釋放外泌體的能力變強(qiáng)，腫瘤細(xì)胞通過向胞外釋放外泌體的形式將治療藥物排到胞外［7］，并且當(dāng)乳腺癌細(xì)胞對芳香酶抑制劑治療不敏感時也會出現(xiàn)這種外排現(xiàn)象［8］。由此可見，細(xì)胞外泌體在誘導(dǎo)抗凋亡、激活癌細(xì)胞自噬和介導(dǎo)抗腫瘤藥物外排方面發(fā)揮著重要的作用。

除此之外，細(xì)胞外泌體被腫瘤細(xì)胞釋放以后，還能夠通過降低免疫細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，以及誘導(dǎo)免疫抑制細(xì)胞來改變?nèi)橄侔┘?xì)胞對藥物的敏感性。近期報(bào)道發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細(xì)胞外泌體被骨髓細(xì)胞吸收后，能夠激活STAT3并降低CXCR4水平，導(dǎo)致骨髓細(xì)胞分化為骨髓源性抑制細(xì)胞（MDSCs），并且抑制T淋巴細(xì)胞的增殖，導(dǎo)致了癌細(xì)胞對化療藥的敏感性大大減弱［9］。而且，當(dāng)受到腫瘤誘導(dǎo)時，間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體能夠使MDSCs分化，促使其轉(zhuǎn)變成具有強(qiáng)大免疫抑制活性的M2型巨噬細(xì)胞，減弱了抗腫瘤效果［10］。

腫瘤干細(xì)胞除了能夠無限增殖、自我更新外，還能夠抑制細(xì)胞凋亡［11］。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞外泌體在維持癌細(xì)胞干性方面也起到了重要的作用。化療藥物能夠激活乳腺癌細(xì)胞中的EZH2/STAT3軸，導(dǎo)致癌細(xì)胞釋放富含miR-378a-3p和miR-378d的細(xì)胞外泌體，在激活WNT/NOTCH干細(xì)胞通路后［12］，使得乳腺癌細(xì)胞能夠借由細(xì)胞干性抵抗化療藥物的殺傷作用。而且乳腺癌干細(xì)胞分泌的細(xì)胞外泌體能夠激活周圍非耐藥細(xì)胞的YAP1相關(guān)信號通路，通過促進(jìn)癌細(xì)胞發(fā)生自噬和干細(xì)胞化，增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞對化療藥物紫杉醇的耐受能力［13］。

2 腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞外泌體對乳腺癌轉(zhuǎn)移的影響

EMT和WNT信號通路是乳腺癌轉(zhuǎn)移能力改變的常見調(diào)控通路，細(xì)胞外泌體能夠通過激活EMT和WNT促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細(xì)胞外泌體中的MAP17蛋白能夠通過誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞EMT增強(qiáng)細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力［14］。而外泌體中的miR-146a可以通過激活WNT信號途徑促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移［15］。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，來自高轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞的外泌體能夠破壞血腦屏障系統(tǒng)，促進(jìn)癌細(xì)胞向腦部轉(zhuǎn)移［16］。外泌體中的AnxA2和STIM1有利于乳腺癌新血管生成，使得乳腺癌細(xì)胞發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的機(jī)率增加［17-18］。

外泌體也能夠通過EMT和WNT信號通路降低乳腺癌細(xì)胞對藥物的敏感性［19-20］。不僅如此，源自乳腺癌化療耐藥的細(xì)胞外泌體可以通過EphA2-Ephrin A1反向信號促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移［21］。抗放療治療的乳腺癌細(xì)胞釋放的外泌體被放療敏感細(xì)胞吸收后，能夠增強(qiáng)乳腺癌敏感細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力［22］。由此可見，細(xì)胞外泌體不僅能夠促進(jìn)乳腺癌轉(zhuǎn)移，還能通過轉(zhuǎn)移相關(guān)通路促進(jìn)乳腺癌耐藥，而乳腺癌轉(zhuǎn)移與乳腺癌耐藥之間也存在著緊密的聯(lián)系。

3 腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞外泌體對乳腺癌耐藥性的影響

腫瘤是由腫瘤細(xì)胞和腫瘤微環(huán)境組成。放化療治療能夠刺激腫瘤細(xì)胞釋放外泌體［23］，而腫瘤耐藥細(xì)胞分泌的細(xì)胞外泌體通過多種方式導(dǎo)致非耐藥細(xì)胞的藥物敏感性發(fā)生改變后，極大地增加了乳腺癌患者的治療難度。當(dāng)乳腺癌細(xì)胞對他莫昔芬耐受時，其釋放的細(xì)胞外泌體被周圍藥物敏感腫瘤細(xì)胞接受后，能夠負(fù)向調(diào)節(jié)受體細(xì)胞內(nèi)ADIPOQ的表達(dá)，從而導(dǎo)致更多的乳腺癌細(xì)胞對化療藥物產(chǎn)生耐受能力［24］。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著乳腺癌細(xì)胞損傷的增加，其外泌體分泌和外泌體分泌途徑的活性隨著放療劑量的增多而增強(qiáng)，而且來自藥物處理組的乳腺癌細(xì)胞外泌體可能會對未處理組細(xì)胞的藥物抗性產(chǎn)生一定的影響［23］。

除了來源于腫瘤細(xì)胞自身的外泌體能夠影響細(xì)胞耐藥性外，越來越多的研究揭示了腫瘤細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境周圍基質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用在癌細(xì)胞耐藥誘導(dǎo)過程中起到了重要的作用［25］。腫瘤微環(huán)境在乳腺癌的各個發(fā)展階段都起著關(guān)鍵的作用［26］，主要由成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成。

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）是腫瘤微環(huán)境中主要的免疫細(xì)胞。在各種理化刺激和細(xì)胞因子的作用下，它們可以分化為M1型或M2型的巨噬細(xì)胞。以表達(dá)促炎因子為特征的M1型巨噬細(xì)胞是消滅癌細(xì)胞的有效執(zhí)行細(xì)胞，而M2型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生高水平的抗炎因子促進(jìn)腫瘤生長［27］。乳腺癌細(xì)胞外泌體可將miR-33傳遞到巨噬細(xì)胞并誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞M1型極化［28］，而M1型巨噬細(xì)胞能夠增強(qiáng)化療藥物紫杉醇的抗腫瘤能力［29］。隨著腫瘤的發(fā)生，腫瘤細(xì)胞分泌各種趨化因子，招募單核細(xì)胞浸潤腫瘤組織，并促進(jìn)其M2型極化，M2型TAMs可以反過來加速腫瘤的生長，并抑制免疫殺傷作用以促進(jìn)腫瘤進(jìn)展［30］。對阿霉素耐藥的MCF-7細(xì)胞釋放的外泌體miR-222，由PTEN/Akt通路促使巨噬細(xì)胞向M2型極化并加快腫瘤進(jìn)展［31］。M2型TAMs能夠通過EGFR/PI3K/Akt信號通路激活乳腺癌細(xì)胞，反饋上調(diào)SGLT1，促進(jìn)癌細(xì)胞對他莫昔芬耐藥［32］。由此可見，與M1型巨噬細(xì)胞相比，M2型巨噬細(xì)胞在誘導(dǎo)乳腺癌耐藥方面發(fā)揮著重要的作用，而且細(xì)胞外泌體在M2型巨噬細(xì)胞的誘導(dǎo)過程中同樣起到了重要作用。

腫瘤間質(zhì)中的成纖維細(xì)胞被稱為腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞 （cancer-associated fibroblasts，CAFs），是腫瘤微環(huán)境的重要成分。CAFs可以來源于多種細(xì)胞，并且能夠通過細(xì)胞外泌體向腫瘤細(xì)胞傳遞信息［33-34］。CAFs能夠通過釋放細(xì)胞因子和趨化因子等方式影響腫瘤微環(huán)境，進(jìn)一步促進(jìn)乳腺腫瘤的發(fā)展［35］。化療藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分泌多種細(xì)胞因子來募集CAFs；而CAFs又可以通過分泌細(xì)胞外泌體來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞耐藥［36］。CD63+CAFs分泌的含miR-22的外泌體，通過結(jié)合PTEN和ERα，能夠誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞耐藥［37］。雖然CAFs能夠促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞耐藥，但CAFs與腫瘤細(xì)胞之間的作用機(jī)制仍然需要更多的科學(xué)研究，而細(xì)胞外泌體作為細(xì)胞間傳遞信號的媒介，在其中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用是肯定的。

腫瘤微環(huán)境中不僅有成纖維細(xì)胞與巨噬細(xì)胞參與誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞耐藥，其他的基質(zhì)細(xì)胞外泌體也對乳腺癌細(xì)胞的耐藥性產(chǎn)生了一定的影響。研究發(fā)現(xiàn)，脂肪細(xì)胞釋放的外泌體可以通過激活Hippo信號通路和代謝重編程來加速乳腺癌的惡性進(jìn)展［38］。此外，放化療藥物不僅能夠引起腫瘤耐藥細(xì)胞釋放外泌體，還能誘導(dǎo)腫瘤微環(huán)境中的其他細(xì)胞釋放外泌體，并間接影響乳腺癌細(xì)胞化療藥物的耐藥性。抗腫瘤藥物阿霉素治療就能夠誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的外泌體中miR-21-5p高表達(dá)，并通過微環(huán)境誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞對阿霉素耐藥［39］。因此，腫瘤微環(huán)境中越來越多的細(xì)胞外泌體被證實(shí)參與到了乳腺癌耐藥誘導(dǎo)的過程中，這使得存在于腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞外泌體或?qū)⒊蔀槿蘸蠊タ巳橄侔┠退幍耐黄瓶凇?/p>

4 細(xì)胞外泌體在監(jiān)測與逆轉(zhuǎn)乳腺癌耐藥性的應(yīng)用進(jìn)展

由于細(xì)胞外泌體非常廣泛地分布在人體的各種體液中［40］。而且其擁有雙層脂質(zhì)膜和納米級尺寸，能夠避免內(nèi)容物不被諸如補(bǔ)體或巨噬細(xì)胞輕易地清除或損害，這種特性極大地延長了內(nèi)容物的循環(huán)半衰期并提高了生物活性［41］。所以，細(xì)胞外泌體及其內(nèi)容物具有作為乳腺癌耐藥監(jiān)測標(biāo)志物的潛能。已有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，乳腺腫瘤患者血漿外泌體相關(guān)內(nèi)容物發(fā)生變化時，能夠預(yù)測乳腺腫瘤細(xì)胞對放化療藥物的敏感性變化。乳腺癌耐藥患者血漿外泌體中的TK1、CDK9和CD44的表達(dá)量增高就與藥物治療抵抗相關(guān)［39,42］。同時，臨床上乳腺癌血清外泌體ANXA6和AGAP2-AS1分別與抗腫瘤藥物吉西他濱和曲妥珠單抗治療的藥物耐藥性改變相關(guān)［6，13］。

此外，經(jīng)細(xì)胞外泌體膜包裹的納米顆粒可以保護(hù)其內(nèi)部的siRNA和藥物不被降解，還能夠靶向遞送［43-44］。研究證實(shí)，通過細(xì)胞外泌體將miR 424-5p遞送到乳腺腫瘤細(xì)胞內(nèi)，能夠顯著降低受體細(xì)胞中PD-L1的表達(dá)水平，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞發(fā)生凋亡［45］。當(dāng)miR-567被細(xì)胞外泌體運(yùn)輸?shù)饺橄侔┘?xì)胞內(nèi)后，能夠通過抑制癌細(xì)胞自噬來減弱乳腺癌細(xì)胞對曲妥珠單抗的耐受能力［46］。所以，細(xì)胞外泌體不僅在乳腺癌細(xì)胞的耐藥性誘導(dǎo)中發(fā)揮著重要的作用，還在監(jiān)測以及逆轉(zhuǎn)乳腺癌細(xì)胞的耐藥性方面占據(jù)著不可替代的地位。

5 小結(jié)與展望

外泌體作為細(xì)胞之間的聯(lián)絡(luò)員，通過打包運(yùn)輸多種生物分子（如蛋白質(zhì)和RNA），在細(xì)胞之間傳遞著各種信息，與乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和耐藥等表型改變之間有著十分緊密的關(guān)系。本綜述進(jìn)一步詳細(xì)闡述了腫瘤微環(huán)境中細(xì)胞外泌體調(diào)節(jié)乳腺癌耐藥的機(jī)制及其在逆轉(zhuǎn)乳腺癌耐藥中的應(yīng)用。外泌體作為乳腺癌耐藥形成過程中的關(guān)鍵點(diǎn)，同時也是將來臨床克服乳腺癌耐藥的極有價值的切入點(diǎn)。但是臨床應(yīng)用中存在免疫排斥和缺乏靶向標(biāo)志物等難題，所以要想將依據(jù)外泌體的腫瘤治療思路應(yīng)用到臨床實(shí)際治療中，仍需要更多的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究與臨床前驗(yàn)證，以進(jìn)一步闡明細(xì)胞外泌體在臨床乳腺癌耐藥進(jìn)展中的作用機(jī)制，以制定依據(jù)外泌體的乳腺癌耐藥治療策略。