Exosomes在胃癌侵襲、轉(zhuǎn)移中作用的研究進(jìn)展

鄧雅，陳俊強(qiáng)，劉金祿，王震，黎伯培

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，南寧530021)

胃癌在全球發(fā)病率高，是世界范圍內(nèi)第五大最常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率達(dá)6.8%；其病死率位列于腫瘤死因的第3位。在我國，胃癌發(fā)病率僅次于肺癌，其病死率僅次于肺癌、肝癌[1,2]。經(jīng)過胃癌根治術(shù)加輔助化療等綜合治療后，胃癌患者5年生存率也僅為35%～40%，主要原因是腫瘤的轉(zhuǎn)移與復(fù)發(fā)[3]。因此，如何控制胃癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移是其治療及預(yù)后的關(guān)鍵。Exosomes開始被認(rèn)為是廢棄膜包裹和分子碎片的“垃圾袋”，后來研究人員發(fā)現(xiàn)其內(nèi)含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、mRNA、微小RNA(miRNA)以及DNA片段等“貨物”，提示其對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)展起到很大的作用。在最近幾年，Exosomes被發(fā)現(xiàn)作為腫瘤細(xì)胞之間“通信穿梭”的傳遞信號(hào)，可以對(duì)靶細(xì)胞基因進(jìn)行編碼，對(duì)腫瘤的發(fā)生、侵襲、轉(zhuǎn)移和耐藥性起到一定作用[4]。研究表明Exosomes可引起多種效應(yīng)，特別是通過攜帶腫瘤遺傳信息、調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境等效應(yīng)，在胃癌的侵襲、轉(zhuǎn)移中起著重要的作用。如來自胃癌AZ-P7A細(xì)胞的Exosomes可能通過攜帶let-7 miRNA，進(jìn)入細(xì)胞外微環(huán)境以維持其腫瘤發(fā)展，包括腫瘤細(xì)胞增殖和腹膜轉(zhuǎn)移的能力[5]。本文就最近幾年來Exosomes通過參與腫瘤微環(huán)境進(jìn)而影響胃癌侵襲、轉(zhuǎn)移作用綜述如下。

1 Exosomes通過促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)影響胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移

EMT是指腫瘤細(xì)胞失去上皮細(xì)胞極性，獲得間充質(zhì)細(xì)胞樣運(yùn)動(dòng)能力，并可進(jìn)入相鄰組織。惡性腫瘤細(xì)胞因發(fā)生EMT而獲得侵襲和轉(zhuǎn)移的能力[6]。

Wang等[7]研究發(fā)現(xiàn)，Cofilin 1(CFL1)通過促進(jìn)胃癌細(xì)胞骨架重排來誘導(dǎo)EMT。相反，CFL1的沉默可抑制胃癌細(xì)胞的EMT，導(dǎo)致胃癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力下降。此外，來源于人間充質(zhì)干細(xì)胞的Exosomes(MSC-Ex)能在HGC-27 細(xì)胞中誘導(dǎo)EMT發(fā)生，增強(qiáng)胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力[8]。近年來，有研究證實(shí)E-鈣黏蛋白在EMT發(fā)生過程中起到很大的作用[7, 9]。Chong等[10]研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤微環(huán)境中Galectin-1(Gal-1)水平的升高能夠促進(jìn)上皮細(xì)胞形態(tài)向成纖維細(xì)胞形態(tài)的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致E-鈣黏蛋白的丟失和間充質(zhì)標(biāo)記物波形蛋白的增加。來自癌相關(guān)成纖維細(xì)胞CAFs的Gal-1在胃癌中通過整合素(ITG)β1介導(dǎo)的下游轉(zhuǎn)錄因子Gli1上調(diào)誘導(dǎo)EMT發(fā)生，促進(jìn)胃癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移；在臨床胃癌組織中，證實(shí)Gal-1與Gli1表達(dá)呈正相關(guān)[10]。

腫瘤侵襲中的關(guān)鍵起始步驟涉及EMT。越來越多的證據(jù)顯示，EMT在腫瘤進(jìn)展和惡性轉(zhuǎn)化過程中起關(guān)鍵作用，使得早期腫瘤細(xì)胞具有轉(zhuǎn)移特性。Exosomes能夠通過促進(jìn)EMT降低胃癌細(xì)胞間的黏附能力而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力，進(jìn)而促進(jìn)胃癌轉(zhuǎn)移。

2 Exosomes通過加快腫瘤細(xì)胞的生長和遷移影響胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移

轉(zhuǎn)移是一個(gè)多步驟的過程，包括通過基底膜侵入腫瘤細(xì)胞和進(jìn)入血管，在血液循環(huán)中的生存，附著到血管并遷移，最后在宿主器官定植和生長[11]。

Qu等[12]研究發(fā)現(xiàn)，由胃癌SGC7901細(xì)胞分泌的Exosomes能夠通過PI3K-Akt和MAPK-ERK信號(hào)通路促進(jìn)SGC7901和BGC823細(xì)胞增殖，Casitas B譜系淋巴瘤(CBL)蛋白表達(dá)降低可能有助于PI3K-Akt和MAPK-ERK通路的激活。后來，Gu等[8]研究表明，MSC-Ex能夠通過Akt信號(hào)通路的激活促進(jìn)胃癌細(xì)胞生長和遷移，同時(shí)提高胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移性。與此同時(shí)，Li 等[13]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CD97可通過Exosomes介導(dǎo)的MAPK信號(hào)傳導(dǎo)途徑在體外能促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲，Exosomes的miRNA可能參與CD97相關(guān)途徑的活化。此外，使用足底移植瘤構(gòu)建淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移裸鼠模型，驗(yàn)證了CD97能夠促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，并通過Exosomes有助于轉(zhuǎn)移前位的形成[13, 14]。有研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞來源的Exosomes將miR-21抑制劑轉(zhuǎn)染到胃癌BGC823細(xì)胞中，導(dǎo)致細(xì)胞遷移明顯抑制，細(xì)胞凋亡明顯增加。研究結(jié)果表明，Exosomes內(nèi)miR-21上調(diào)胃癌有助于細(xì)胞遷移和增殖[15]。ZFAS1存在于Exosomes中，其表達(dá)增強(qiáng)與胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM分期顯著相關(guān)。通過ZFAS1基因沉默后，能夠抑制胃癌細(xì)胞周期，誘導(dǎo)凋亡和EMT來抑制胃癌細(xì)胞的增殖和遷移。相反，ZFAS1過表達(dá)則促進(jìn)了胃癌細(xì)胞的增殖和遷移[16]。來自胃癌細(xì)胞的Exosomes能夠通過激活巨噬細(xì)胞表達(dá)增加促炎因子水平，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和遷移。此外，Exosomes能夠通過顯著上調(diào)巨噬細(xì)胞中NF-κB通路的磷酸化從而促進(jìn)胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移[17]。Wang等[15]研究發(fā)現(xiàn)，胃癌組織來源的間充質(zhì)干細(xì)胞(GC-MSCs)和胃癌組織中的miR-214、miR-221和miR-222上調(diào)，其水平與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、靜脈入侵和TNM分期緊密相關(guān)。該研究還發(fā)現(xiàn)，GC-MSC衍生的Exosomes將miR-221傳遞至HGC-27細(xì)胞中，并促進(jìn)其增殖和遷移。

以上研究發(fā)現(xiàn)，Exosomes能夠通過其內(nèi)含物及多種信號(hào)通路促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖生長和遷移，證實(shí)了“種子”能夠到達(dá)肥沃的“土壤”并定植和生長。因此，Exosomes通過加快胃癌細(xì)胞的生長和遷移進(jìn)而增強(qiáng)胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。

3 Exosomes通過刺激血管新生促進(jìn)胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移

當(dāng)轉(zhuǎn)移瘤達(dá)到臨界大小后，必須刺激新血管生成以避免腫瘤壞死。血管新生為腫瘤提供營養(yǎng)和用氧是十分重要的，并且可作為轉(zhuǎn)移性細(xì)胞進(jìn)入全身循環(huán)的切入點(diǎn)。

MSCs可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移，MSC-Ex增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞中的血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)表達(dá)促進(jìn)體內(nèi)腫瘤生長。例如，研究發(fā)現(xiàn)在SGC7901小鼠胃癌模型中，MSC-Ex在體內(nèi)顯著促進(jìn)腫瘤生長。MSC-Ex通過激活ERK1/2和p38 MAPK途徑促進(jìn)腫瘤細(xì)胞中VEGF的增加，導(dǎo)致腫瘤血管生成增強(qiáng)，從而促進(jìn)體內(nèi)腫瘤生長。有趣的是，有研究發(fā)現(xiàn)，從胃癌細(xì)胞GC1415分離出一種包含Exosomes的腫瘤微囊泡(TMV)，與GC1415共培養(yǎng)后注入到NOD SCID小鼠中，觀察腫瘤生長和血管生成活性。結(jié)果證明,GC1415細(xì)胞能通過TMV導(dǎo)致NOD SCID小鼠腫瘤生長和血管生成的增強(qiáng)。在TMV中含有的CD44H、CD44v6和CCR6分子可能在腫瘤細(xì)胞的附著中起作用，而與CD24相關(guān)的HER-2可參與促進(jìn)癌細(xì)胞生長[18]。

由此可見，Exosomes有助于血管新生，并促進(jìn)腫瘤生長，對(duì)胃癌細(xì)胞到達(dá)轉(zhuǎn)移位點(diǎn)后繼續(xù)生長具有很大的促進(jìn)作用。

4 Exosomes通過免疫逃逸影響胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移

腫瘤免疫逃逸是指腫瘤細(xì)胞通過各種機(jī)制躲避自身機(jī)體免疫系統(tǒng)識(shí)別和攻擊，從而使腫瘤能在體內(nèi)生存、增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。因此，腫瘤的免疫逃逸在惡性腫瘤中有重要意義。

Exosomes作為細(xì)胞間通信和分子傳輸模式，可以通過抑制免疫系統(tǒng)并建立肥沃的局部和遙遠(yuǎn)的環(huán)境以支持腫瘤生長、侵襲和轉(zhuǎn)移。Qu等[19]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，胃癌細(xì)胞來源的Exosomes能夠通過增加 Jurkat T細(xì)胞內(nèi) Cbl 蛋白的表達(dá)水平，泛素化 PI3K，降低 Akt 水平，激活 Caspase-3、8、9，以時(shí)間和劑量依賴性方式誘導(dǎo)Jurkat T 細(xì)胞凋亡。經(jīng)Exosomes處理Jurkat T 細(xì)胞，并加入蛋白酶抑制劑 PS-341 阻斷 Cbl 蛋白的功能后，能夠部分恢復(fù)Akt活性和細(xì)胞凋亡，逆轉(zhuǎn)Jurkat T細(xì)胞凋亡。因此，胃癌細(xì)胞能夠通過Exosomes增加T細(xì)胞內(nèi)Cbl蛋白的表達(dá)水平，抑制PI3K/Akt信號(hào)通路，從而誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的免疫逃逸。

雖然Exosomes主要功能為免疫抑制，促進(jìn)免疫逃逸，但是，改變外部的環(huán)境也可以增強(qiáng)Exosomes的免疫，影響腫瘤的進(jìn)程。Zhong等[20]研究證實(shí)，與未經(jīng)治療胃癌患者的惡性腹水比較，經(jīng)熱處理后的惡性腹水中Exosomes含有較高濃度的熱休克蛋白(Hsp)70和Hsp60。體外研究[20]表明，來自熱處理的惡性腹水的Exosomes能夠促進(jìn)樹突狀細(xì)胞(DC)成熟并誘導(dǎo)腫瘤特異性細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞反應(yīng)，從而提到Exosomes的免疫原性。

盡管目前Exosomes通過影響免疫反應(yīng)促進(jìn)胃癌侵襲和轉(zhuǎn)移的研究較少，但是上述結(jié)果表明胃癌細(xì)胞可通過Exosomes調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，逃避免疫監(jiān)視，支持腫瘤細(xì)胞生長、增殖。據(jù)此，我們可以推斷Exosomes能通過免疫逃逸促進(jìn)胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移。

5 小結(jié)

目前，胃癌在全球發(fā)病率、病死率高，導(dǎo)致胃癌患者死亡的主要原因是腫瘤的轉(zhuǎn)移與復(fù)發(fā)。因此，了解胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移的機(jī)制對(duì)胃癌患者治療及預(yù)后有著重要作用。有研究表明，Exosomes可以改變腫瘤及其微環(huán)境，參與腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移的多個(gè)步驟。在這篇綜述中，我們強(qiáng)調(diào)Exosomes通過促進(jìn)EMT、加快腫瘤細(xì)胞生長和遷移、誘導(dǎo)血管新生以及逃避免疫等多種途徑參與腫瘤細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境的相互作用，在胃癌侵襲和轉(zhuǎn)移的過程中起著重要的作用。然而，許多問題仍然需要解決。例如：怎樣深入探討Exosomes在胃癌侵襲轉(zhuǎn)移的相關(guān)機(jī)制，Exosomes中的功能成分(如miRNA)在胃癌侵襲和轉(zhuǎn)移中有什么作用，如何防止Exosomes在胃癌細(xì)胞間發(fā)生EMT、腫瘤細(xì)胞生長和遷移、抑制血管新生以及免疫逃逸，如何把來源于胃癌細(xì)胞的Exosomes的鑒定、診斷轉(zhuǎn)化為臨床等等。因此，闡明Exosomes調(diào)控胃癌細(xì)胞發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移過程的分子機(jī)制，及其在臨床中的診斷和治療，可能成為未來研究胃癌侵襲、轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及對(duì)Exosomes研究的深入，人們對(duì)Exosomes的認(rèn)識(shí)會(huì)更加成熟。我們相信，在不久的將來，Exosomes可能會(huì)成為胃癌診斷和治療的新靶點(diǎn)。

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