外泌體與胰腺癌化療耐藥的研究進展

金玲玲 王曉林 曹仕瓊

華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬梨園醫(yī)院消化內科（武漢 430077）

近年來，胰腺癌的發(fā)病率在全球范圍內呈逐漸上升的趨勢，根據(jù)美國癌癥協(xié)會統(tǒng)計，胰腺癌位列癌癥相關死亡的第4位［1］。胰腺癌的早期診斷十分困難，臨床癥狀出現(xiàn)時往往已經(jīng)到了晚期，患者的5年生存率僅為5%～10%，中位生存期為診斷后5～6個月［2］。近年來，外泌體作為腫瘤學目前研究的熱點受到廣泛關注，大量的文獻顯示，外泌體與胰腺癌的腫瘤組織的細胞增生、血管形成和免疫耐受有一定相關性，并可通過釋放促耐藥因子，如mRNA、miRNA等增加腫瘤細胞的化療抵抗能力。

1 外泌體與腫瘤微環(huán)境

外泌體是一種直徑為40～100 nm的具有脂質雙分子層膜結構的膜性小囊泡，攜帶有蛋白、脂質和核酸等內容物，參與了如免疫應答、抗原提呈、細胞間通訊以及蛋白質和RNA轉運等多種生理過程，是一種重要的細胞間物質和信息交流工具。外泌體可由機體中的多種細胞分泌，并廣泛分布于唾液、血漿和乳汁等體液中［1?2］。腫瘤細胞源性外泌體（TDEs）攜帶多種由致癌病毒衍生的功能分子，包括各種致病miRNA、mRNA、DNA片段和蛋白質，如能夠誘導惡性轉化和癌變的Dicer蛋白等。TDEs可以通過參與調節(jié)血管生成、免疫反應及成纖維化等一系列生理活動來催化腫瘤微環(huán)境生態(tài)［3］。

外泌體與腫瘤的發(fā)生密切相關，研究［4］表明，正常人血液內大約含有2×1015個外泌體，而腫瘤患者的血液中則多達4×1015個。異常的細胞及病變器官則會產(chǎn)生更多的外泌體，其異質性也會隨著腫瘤的演變而增加。在卵巢癌、乳腺癌和前列腺癌患者的外周循環(huán)中可發(fā)現(xiàn)外泌體的濃度明顯升高［5］。MELO等［6］在胰腺癌患者血清和患癌小鼠體內成功分離出了含GPC1的外泌體，其與健康對照組相比含量有明顯差異。根據(jù)外泌體的GPC1水平，可以很好地將胰腺癌患者與慢性胰腺炎患者及健康人相區(qū)分，而且其靈敏度及特異性均可達到100%。同時有研究表明，在實驗和臨床已證實的胰腺癌中，miR?21和miR?203均呈現(xiàn)高表達水平，因此這些miRs可以為胰腺癌治療提供新的方向［7］。

外泌體在腫瘤的轉移中也發(fā)揮著重要的作用，有關乳腺癌的實驗研究發(fā)現(xiàn)，富含miR?200的外泌體可以促進乳腺癌的肺部轉移，通過改變基因表達使遠處組織細胞發(fā)生上皮間質轉化，促進腫瘤細胞的定植［8］。對胰腺癌細胞的研究［9］也發(fā)現(xiàn)，其釋放的外泌體能夠在肝中形成有利于腫瘤生長的預轉移微環(huán)境（premetastatic niche），從而促進胰腺癌的肝轉移。此外，還有研究顯示來源于胰腺癌的富含CD44v6的外泌體，與胰腺癌淋巴結及肺組織的早期轉移相關［10］。

2 外泌體與腫瘤的耐藥機制

2.1 耐藥細胞與敏感細胞之間的信號傳遞腫瘤的耐藥包括天然耐藥和獲得性耐藥，除了腫瘤細胞本身的遺傳變化可導致藥物外排增加或抗凋亡能力增強外，腫瘤微環(huán)境的保護作用也可引起腫瘤細胞的耐藥。耐藥腫瘤細胞源性外泌體可以在細胞外環(huán)境中通過釋放mRNAs，miRNAs和蛋白質將耐藥性傳遞給藥物敏感的細胞［11］。SOUSA等［12］已證實外泌體與耐藥的發(fā)展密切相關，耐藥腫瘤細胞來源的外泌體可以通過藥物外排泵和miRNAs轉移傳遞抗性表型給藥物敏感細胞。QU等［13］也發(fā)現(xiàn)，舒尼替尼耐藥細胞的外泌體中嵌入的lncRNA可以將其耐藥表型傳遞給RCC受體細胞。一項乳腺癌的耐藥性研究表明，耐藥腫瘤細胞高度表達GSTP1，同時從耐藥細胞中分離出來的外泌體中發(fā)現(xiàn)GSTP1的含量也有所增高，外泌體通過將耐藥腫瘤細胞的GSTP1轉移給敏感細胞可以增強后者對阿霉素的耐藥性。將阿霉素敏感細胞暴露在由阿霉素耐藥細胞產(chǎn)生的含GSTP1的外泌體條件下，可以使其獲得耐藥表型，由此可以推斷，耐藥細胞的外泌體參與了GSTP1在乳腺癌耐藥細胞與敏感細胞之間的轉變［14］。另有研究［15］表明，耐藥癌細胞與敏感癌細胞之間可以通過外泌體實現(xiàn)P糖蛋白（P?gp）細胞間轉移。UCH?L1是泛素羧基末端水解酶的一員（UCH）家族中的一種，在許多腫瘤中表達，并與腫瘤細胞的分化、轉移和多藥耐藥相關。UCH?L1通過MAPK/ERK信號通路上調P?gp蛋白的表達水平增強乳腺癌多藥耐藥［16］。一項肺癌化療耐藥的相關研究［17-18］表明，對順鉑耐藥的肺癌細胞來源的外泌體通過低表達miR?100?5p使受體細胞產(chǎn)生對順鉑的耐藥性，而細胞中miR100?5p低表達可能導致mTOR（哺乳動物雷帕霉素靶蛋白）的高表達，從而導致癌細胞對順鉑耐藥。

2.2 基質細胞與腫瘤細胞之間的信號傳遞除了腫瘤細胞之間的相互影響之外，一些基質細胞也可以對腫瘤細胞的耐藥發(fā)揮作用，如：骨髓基質細胞分泌的外泌體誘導骨髓瘤細胞產(chǎn)生硼替佐米抵抗，從而促進骨髓瘤細胞的生長［19］。肝癌細胞來源的外泌體通過增加腫瘤微環(huán)境中HGF的水平和在體外激活PI3K/Akt通路來誘導索拉菲尼耐藥，不同浸潤性肝癌細胞來源的外泌體能夠調節(jié)肝癌索拉非尼的敏感性，部分逆轉索拉非尼誘導的癌細胞凋亡，高度侵襲性肝癌細胞源性的外泌體具有更強的誘導索拉菲尼耐藥的能力［20］。癌細胞通過STAT1依賴抗病毒途徑和Notch3信號通路的活化來傳遞成纖維細胞來源的外泌體，也可以讓乳腺癌細胞形成耐藥和放療抵抗［21］。有研究［22］表明，來源于M2型巨細胞的外泌體相比于未活化的巨噬細胞更多的表達miR?21，而外泌體將miR?21由M2型巨細胞傳遞給胃癌細胞將會導致這些胃癌細胞對順鉑產(chǎn)生耐藥，外泌體所含miR?21通過下調PTEN基因導致PI3K/Akt信號通路激活來促進順鉑耐藥。此外，來源于M2型巨細胞的外泌體通過調控抗凋亡蛋白Bcl?2誘導細胞凋亡來保護胃癌細胞。

3 外泌體與胰腺癌化療耐藥

3.1 外泌體與胰腺癌細胞增殖胰腺星狀細胞（PSCs）是胰腺間質中的重要組成成分，正常情況下處于休眠狀態(tài)，主要分布于胰腺血管周圍［23］。在胰腺癌中，PSCs活化后會產(chǎn)生富含miR21的外泌體，其可以促進腫瘤上皮細胞向間質細胞轉化，增強腫瘤細胞的增殖能力，且促進細胞間質增生。而miR21的表達與胰腺癌患者生存率密切相關。外泌體中miR?21的水平越高，患者預后越差［24］。同時，PSCs還會分泌大量炎癥因子如 IL?6、IL?8、IL?15等，通過自分泌、旁分泌的途徑激活其他處于休眠狀態(tài)的PSCs，釋放更多腫瘤相關的外泌體，加速胰腺癌的進展。

3.2 外泌體與胰腺癌免疫耐受形成腫瘤細胞分泌的外泌體與巨噬細胞分化密切相關。免疫組化試驗證實，在胰腺癌侵襲的邊界，多為M2型巨噬細胞，并且其數(shù)量與周圍淋巴結轉移程度及早期遠處轉移呈正相關，而與患者預后呈負相關［25］。但近期也有實驗證據(jù)表明，中性粒細胞與巨噬細胞一樣，可以轉變?yōu)榇龠M腫瘤生長的細胞表型，參與腫瘤的增生、血管生成、侵襲及免疫抑制等。中性粒細胞的水平與患者預后息息相關，外周血中性粒細胞/淋巴細胞比值越高，患者預后越差［26］。外泌體能促進固有免疫細胞產(chǎn)生TGF?β，這可能在腫瘤免疫耐受的維持中起重要作用。在腫瘤微環(huán)境，CD4+調節(jié)性T細胞會分泌外泌體，抑制Thl反應并參與免疫耐受反應［27］。同時，腫瘤細胞來源的外泌體有免疫抑制作用，主要通過直接抑制免疫細胞功能或調節(jié)相關細胞因子表達分泌等途徑，促進腫瘤的免疫逃逸，進而在腫瘤的發(fā)生、進展中發(fā)揮關鍵作用。胰腺癌外泌體中的miR203可通過抑制Toll樣受體4（TLR4）、腫瘤壞死因子?α（TNF?α）和白細胞介素12（IL12）表達，使樹突細胞的免疫激活功能出現(xiàn)異常，從而導致腫瘤的免疫逃逸［28］。

3.3 外泌體與胰腺癌的化療耐藥形成外泌體是一種重要的細胞間物質和信息交流工具，它通過在細胞間傳遞基因和蛋白信號調節(jié)腫瘤微環(huán)境，從而介導腫瘤細胞間的血管形成、分化、凋亡和轉移。越來越多的實驗已經(jīng)證明了外泌體及其所含的miRNAs，蛋白質，snRNAs等都與腫瘤耐藥的發(fā)生密切相關［29］。吉西他濱作為胰腺癌的一線化療藥物，其療效并不是很理想，首先癌組織豐富的基質和低血管化使得藥物的運輸受阻，降低藥物的效率；其次腫瘤組織對吉西他濱耐藥也是患者生存率不高的重要原因［30］。

癌相關成纖維細胞（CAFs）具有天然的化學耐藥作用，并在腫瘤細胞的耐藥發(fā)生中發(fā)揮了重要作用。對胰腺導管腺癌來說，成纖維細胞是其主要組成部分，成纖維細胞可抑制或促進腫瘤的發(fā)展［31］。暴露于吉西他濱中的成纖維細胞的外泌體分泌大幅度增多，具體的就是外泌體中的Snail（SNAI1）和Snail靶點，miRNA?146a增多。而在體外培養(yǎng)時，減少外泌體的分泌可以減少Snail表達，同時能減少耐藥癌細胞存活。同時該實驗證實了被吉西他濱處理的腫瘤相關成纖維細胞大量釋放含有促耐藥因子的外泌體，如mRNA、miRNA等，給上皮細胞受體。在吉西他濱治療中隨著腫瘤相關成纖維細胞上游轉錄因子Snail上調，其釋放的外泌體中miR?146a的水平高度增加，胰腺導管腺癌上皮細胞的CAFs釋放的外泌體及Snail mRNA水平升高，導致腫瘤細胞增值和耐藥性的增加。同時，減少外泌體的釋放可以抑制CAFs促進耐藥的能力［32］。

外泌體可以通過旁分泌作用從基因水平調節(jié)腫瘤細胞耐藥。正因如此，可能會有一組miRNAs通過改變細胞的生長和誘導抗凋亡程序來轉移耐藥表型給敏感細胞［30］。miR?155與腫瘤細胞的耐藥相關性已被臨床標本和體內實驗證實。miR?155在吉西他濱耐藥的胰腺導管癌細胞和致吉西他濱耐藥的外泌體中過度表達，接受吉西他濱治療的患者，如果其導管癌上皮細胞出現(xiàn)高miR?155表達則預后極差。高表達的miR?155通過抗凋亡活動造成吉西他濱耐藥，miR?155的表達增加進一步促進含有miR?155的外泌體釋放，從而造成腫瘤細胞吉西他濱耐藥形成，阻斷外泌體的運輸可以減少miR?155造成的吉西他濱耐藥［33?34］，有研究［35］表明，長時間暴露于吉西他濱可以增加胰腺導管癌細胞miR?155的表達，miR?155的表達水平與促進吉西他濱耐藥性的外泌體的釋放呈正相關，增加miR?155表達同時阻斷外泌體釋放并不導致吉西他濱耐藥。

另外，外泌體中的某些活性蛋白也可以導致腫瘤的化療耐藥。新的研究［36］發(fā)現(xiàn)，在獲得性耐藥的胰腺癌細胞分泌的外泌體中，超氧化物歧化酶2（SOD2）和CAT（一種活性氧解毒酶）的表達增加而DCK（吉西他濱代謝酶）的表達減少。同時，該研究表明，miR155功能抑制或者DCK表達恢復可以使胰腺癌細胞外泌體介導的獲得性耐藥得到解除。因此，條件培養(yǎng)下的吉西他濱處理的胰腺癌細胞釋放的外泌體與胰腺癌細胞的獲得性耐藥密切相關。

4 小結

外泌體的內容物可以從一個細胞傳遞到另一個細胞，它們通過與包括腫瘤細胞在內的靶細胞融合或相互作用介導特定的細胞與細胞之間相互作用，激活細胞中的信號通路。外泌體在腫瘤細胞的增殖、轉移、耐藥性及診斷與治療等多個方面均發(fā)揮了重要作用，其在腫瘤耐藥中的作用已經(jīng)得到驗證。針對外泌體在胰腺癌化療耐藥中的研究，有助于早日解決“胰腺癌治療”的難題，為胰腺癌新的治療方式提供可能。目前針對胰腺癌耐藥的研究，主要集中在外泌體miRNA，InRNA和蛋白等的表達對細胞耐藥表型的影響，從而影響胰腺癌的化療敏感性，但其中的很多通路與機制仍不十分確定，尚未形成比較明確的耐藥研究結果。未來，隨著對外泌體研究的不斷深入，這些問題會逐步解決，為胰腺癌患者的化療治療帶來新的曙光。

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