外泌體在肝癌中的作用機(jī)制

劉瀚予 賈莉莉 喻文立 劉偉華 李紅霞 杜洪印

摘要：肝癌是世界范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率排名較高的惡性腫瘤之一，研究其發(fā)生發(fā)展的機(jī)制及有效防治方法具有重要意義。外泌體是一類(lèi)由細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡，直徑30～150 nm，表面攜帶特定分子，可以通過(guò)受體-配體結(jié)合或內(nèi)吞作用傳遞信息至靶細(xì)胞從而發(fā)揮作用，是腫瘤微環(huán)境中重要的組成部分，其在肝癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中扮演了重要的角色，有望作為肝癌的診斷和預(yù)后判斷的理想腫瘤標(biāo)志物。本文就外泌體的概述及其在肝癌中的作用作一綜述，旨在為臨床治療該疾病提供參考。

關(guān)鍵詞：肝癌;外泌體;腫瘤標(biāo)志物

中圖分類(lèi)號(hào)：R735.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.08.010

文章編號(hào)：1006-1959（2020）08-0026-03

Abstract：Liver cancer is one of the malignant tumors ranked high in morbidity and mortality worldwide. It is of great significance to study the mechanism of its occurrence and development and effective prevention methods. Exosomes are a type of extracellular vesicles secreted by cells， with a diameter of 30 to 150 nm， carrying specific molecules on the surface， which can play a role in transmitting information to target cells through receptor-ligand binding or endocytosis. An important part of the environment， which plays an important role in the occurrence and development of liver cancer， is expected to be an ideal tumor marker for the diagnosis and prognosis of liver cancer. This article reviews the overview of exosomes and their role in liver cancer， and aims to provide a reference for clinical treatment of the disease.

Key words：Liver cancer;Exosomes;Tumor markers

肝癌（liver cancer）是世界范圍內(nèi)最常見(jiàn)的腫瘤之一，其復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移率都很高，占全球惡性腫瘤死亡率的第3位。我國(guó)每年約有38.3萬(wàn)人死于肝癌，占全球肝癌死亡病例數(shù)的51%[1]，嚴(yán)重威脅人類(lèi)生命健康。腫瘤微環(huán)境是腫瘤細(xì)胞賴(lài)以生存的復(fù)雜環(huán)境，主要是由多種不同的細(xì)胞外基質(zhì)和基質(zhì)細(xì)胞組成，而腫瘤細(xì)胞與周?chē)|(zhì)細(xì)胞的交流對(duì)惡性腫瘤的進(jìn)展有重要作用，其中外泌體不同程度地參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展，形成適宜腫瘤發(fā)展的微環(huán)境并產(chǎn)生化療耐受，從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。本文就外泌體的組成、種類(lèi)及其在肝癌發(fā)展過(guò)程中的作用制進(jìn)行綜述，以期為肝癌的診治尋找新靶點(diǎn)提供參考。

1外泌體

外泌體由基質(zhì)細(xì)胞（成纖維細(xì)胞、脂肪細(xì)胞及肥大細(xì)胞等）和腫瘤細(xì)胞分泌，是由脂質(zhì)雙分子層包裹的納米級(jí)囊泡，含有多種生物活性物質(zhì)，包括RNA、DNA、蛋白質(zhì)及脂質(zhì)等。Kogure T等[2]通過(guò)對(duì)人肝癌細(xì)胞株Hep3b和PLC/PRF/5來(lái)源的外泌體RNA表達(dá)譜進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有11種miRNAs（mir-584、mir-517 c、mir-378、mir-520 f、mir-142-5p、mir-451、mir-518 d、mir-215、mir-376 a、mir-133 b和mir-367）存在特異性表達(dá)，表明肝癌衍生外泌體中有選擇性地富集了一組特定的miRNAs，從而促進(jìn)肝癌進(jìn)展。此外，外泌體富含神經(jīng)鞘磷脂、飽和脂肪酸、膽固醇、磷脂酰絲氨酸，使其具有高度穩(wěn)定性，有利于靶細(xì)胞攝取，也可通過(guò)受體-配體結(jié)合或內(nèi)吞作用將內(nèi)容物傳遞至受體細(xì)胞，完成細(xì)胞間信息傳遞，從而廣泛參與細(xì)胞間聯(lián)系，對(duì)組織內(nèi)環(huán)境平衡和細(xì)胞間通訊調(diào)控至關(guān)重要[3]。同時(shí)，其可通過(guò)成纖維細(xì)胞活化構(gòu)建腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境，重塑細(xì)胞外基質(zhì)，增強(qiáng)血管生成和抗藥性，促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移[4]。

2外泌體在肝癌中的作用

2.1 miRNA? 肝癌細(xì)胞外泌體可介導(dǎo)肝癌細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境的信息傳遞，調(diào)節(jié)受體細(xì)胞靶基因表達(dá)、信號(hào)通路、細(xì)胞轉(zhuǎn)化及生物學(xué)行為。肝細(xì)胞癌細(xì)胞（HCC）外泌體中miRNAs的表達(dá)可顯著增高或降低。Kogure T等[2]對(duì)108個(gè)潛在基因進(jìn)行組合分析，發(fā)現(xiàn)HCC外泌體可將miRNAs傳遞至受體細(xì)胞，抑制與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-活化激酶1（TAK1）相關(guān)的TAG1和下游信號(hào)絲裂原活化蛋白激酶（MAP3K家族）的組成型表達(dá)，促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖，抑制其凋亡，促進(jìn)HCC的發(fā)展轉(zhuǎn)移。此外，有研究表明[5]，HCC外泌體富集miR-429，通過(guò)抑制其靶基因RB結(jié)合蛋4（RBBP4）的表達(dá)，增強(qiáng)E2F轉(zhuǎn)錄因子1（E2F1）轉(zhuǎn)錄活性，使OCT4表達(dá)增加，維持上皮細(xì)胞黏附分子（EpCAM）陽(yáng)性肝臟腫瘤起始細(xì)胞的特性，促進(jìn)炎性微環(huán)境形成，使肝癌細(xì)胞分化降低、增殖能力增強(qiáng)。而腫瘤的生長(zhǎng)依賴(lài)于血管，當(dāng)實(shí)體腫瘤直徑>2 mm時(shí)，為避免缺血、缺氧、壞死需獲得充足的血液供應(yīng)。外泌體可調(diào)控一些信號(hào)通路促血管生成，如miR-221[6]可活化SAND/NF-κB信號(hào)通路，上調(diào)血管生成相關(guān)因子CXCL16表達(dá)，促血管生成;miR-21可激活STAT3/VEGF信號(hào)通路，促血管生成[7]。同時(shí)外泌體-mirRNA可通過(guò)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）增強(qiáng)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)能力，增加其侵襲性[8]，而發(fā)生EMT的腫瘤更易侵入循環(huán)并逆轉(zhuǎn)為上皮表現(xiàn)，在遠(yuǎn)處形成新的轉(zhuǎn)移灶。

肝癌早期是無(wú)癥狀型疾病，臨床明確診斷時(shí)多處于肝癌晚期。肝癌切除術(shù)及移植術(shù)是目前最有效的治療方案，而肝癌的高復(fù)發(fā)率和轉(zhuǎn)移率導(dǎo)致其療效變差[9]，因此，肝癌的診斷、預(yù)后非常重要。目前通過(guò)檢測(cè)甲胎蛋白（AFP）對(duì)肝癌進(jìn)行篩查，但AFP的多源性使其具有較低的敏感性、準(zhǔn)確性[10]。因此，識(shí)別潛在的診斷性生物標(biāo)志物是研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。研究發(fā)現(xiàn)[11]，血清外泌體中miRNA-122（敏感度：81.93%、特異度：82.05%、AUC：0.89）的診斷效能高于AFP（AUC：0.835）。外泌體miRNA-718也與肝癌密切相關(guān)，研究顯示[12]，肝癌患者移植后其表達(dá)水平與未治療肝癌患者的表達(dá)水平相比顯著降低。另外，也有研究發(fā)現(xiàn)[13]，外泌體miR-125b是肝細(xì)胞癌患者復(fù)發(fā)時(shí)間（TTR）與總生存期（OS）的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，含量低的肝細(xì)胞癌患者，其TTR和OS有所縮短。Jiao C等[14]研究發(fā)現(xiàn)，肝母細(xì)胞瘤（HB）患者與對(duì)照組相比較，血清外泌體miRNA-34s顯著降低，回歸分析證明其診斷預(yù)測(cè)價(jià)值明顯優(yōu)于AFP。提示血清外泌體mirRNAs可作為肝癌新的血清學(xué)標(biāo)志物，但其生物活性分子是否具有診斷意義仍有待進(jìn)一步研究。

由于外泌體具有較高穩(wěn)定性，以其為載體，將核酸、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、多肽和化療藥物傳遞給靶細(xì)胞起到治療的作用。間充質(zhì)干細(xì)胞具有抗腫瘤作用，其來(lái)源的外泌體可傳遞一些特殊蛋白質(zhì)分子、脂質(zhì)、miRNAs等生物信息至靶細(xì)胞，以達(dá)到抗腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖的作用。肝特異性mir-122在肝臟生理和病理中具有多種功能，其與腫瘤的化療敏感性有關(guān)。過(guò)度表達(dá)miR-122的外泌體可下調(diào)肝癌細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞周期蛋白（CCNG1）、分解素和金屬蛋白酶10（ADAM10）以及胰島素樣生長(zhǎng)因子1（IGFIR）的mRNA與蛋白水平，上調(diào)凋亡相關(guān)基因Caspase 3和bcl-2相關(guān)x蛋白（bax）的表達(dá)[15]，通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期阻滯提高肝癌細(xì)胞的化學(xué)敏感性。癌相關(guān)成纖維細(xì)胞外泌體中過(guò)表達(dá)的miR-320a與其下游靶點(diǎn)PBX 3結(jié)合，抑制MAPK通路的激活及上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)移，下調(diào)細(xì)胞周期素依賴(lài)性激酶2（CDK 2）和促基質(zhì)金屬蛋白酶2（MMP 2）的表達(dá)，最后抑制肝癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移[16]。另有研究證明[17]，丙型肝炎病毒E2包膜糖蛋白（HCV-E2）可以刺激肥大細(xì)胞（MCs），使MCs、MCs來(lái)源的外泌體以及受體肝癌細(xì)胞內(nèi)的miR-490表達(dá)增高，抑制ERK1/2通路，下調(diào)表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR與血管生成相關(guān)）的表達(dá)及蛋白激酶（AKT）和ERK 1/2的磷酸化，最后抑制肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移?？傊?，外泌體miRNA既可以通過(guò)促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖、血管生成、侵襲性增強(qiáng)促使肝癌的發(fā)展，也可以作為載體將某些生物活性物質(zhì)傳遞給靶細(xì)胞達(dá)到治療目的。

2.2 lncRNA? lncRNA是長(zhǎng)鏈非編碼RNA，其長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸，在眾多生命活動(dòng)中發(fā)揮重要作用[18]。Conigliaro A等[19]研究表明，來(lái)源于肝癌細(xì)胞株的CD90+細(xì)胞可釋放富含lncRNA H19的外泌體。而lncRNA H19在內(nèi)皮細(xì)胞中的過(guò)度表達(dá)有利于VEGF的產(chǎn)生和釋放，增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞在體外排列管狀結(jié)構(gòu)的能力，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞與CSC樣肝細(xì)胞的異型粘附，從而增強(qiáng)癌細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)合能力。此外，Takahashi K等[20]研究發(fā)現(xiàn)，外泌體攜帶的LINC-VLDLR可增強(qiáng)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族（ABCG2）的表達(dá)，增加化療誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，消除細(xì)胞周期進(jìn)程并降低了細(xì)胞活力。在化療應(yīng)激期間，由于外泌體中LINC ROR的高表達(dá)和選擇性富集，TGF-β使細(xì)胞內(nèi)CD133+表達(dá)增加和部分群落生長(zhǎng)，總體誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞對(duì)化療耐藥。另有研究表明[21]，在肝癌細(xì)胞衍生的EVS中，表達(dá)最強(qiáng)的lncRNA是tuc339，EVS介導(dǎo)的lncRNA-tuc339的轉(zhuǎn)移是促進(jìn)肝癌生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的一種獨(dú)特的信號(hào)機(jī)制。說(shuō)明lncRNA可促進(jìn)新生血管、肝癌增殖粘附及肝癌化療耐藥，從而有利于肝癌的進(jìn)展，抑制lncRNA-tuc339可顯著降低肝癌細(xì)胞的增殖和粘附，達(dá)到治療的目的。

2.3蛋白質(zhì)? 研究發(fā)現(xiàn)[22]，人類(lèi)T細(xì)胞產(chǎn)生含CD147的微顆粒也可刺激成纖維細(xì)胞分泌基質(zhì)金屬蛋白酶。肝癌細(xì)胞外泌體可上調(diào)肝癌細(xì)胞的膜聯(lián)蛋白A2（ANXA2），增強(qiáng)CD147的表達(dá)，提高M(jìn)MP 2的表達(dá);也可調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKT）和MAPK的激活、促基質(zhì)MMP 2及MMP-3的分泌、EMT的發(fā)生及肝癌細(xì)胞的侵襲性。此外，Jaiswal R等[23]研究發(fā)現(xiàn)，外泌體可將p-糖蛋白從多重耐藥供體細(xì)胞轉(zhuǎn)移到藥物敏感的受體，形成多藥耐藥細(xì)胞，使肝癌患者只能以手術(shù)治療為主，對(duì)化療不敏感。而降低的化療敏感性是由腫瘤的多藥耐藥（MDR）引起的，有多種機(jī)制共同參與，其中外泌體作為細(xì)胞間的交流信使發(fā)揮了重要的作用。Wei JX等[24]研究發(fā)現(xiàn)，在HCC細(xì)胞及其外泌體中，Vps4A表達(dá)顯著降低，而Vps4A可通過(guò)抑制PI3K/Akt通路促進(jìn)外泌體分選抑癌性的miRNA，進(jìn)而抑制HCC的發(fā)展。

3總結(jié)

外泌體作為腫瘤細(xì)胞與周?chē)|(zhì)細(xì)胞交流的媒介，參與了肝癌的進(jìn)展、診療等多個(gè)方面，具有較高穩(wěn)定性;同時(shí)，其可將蛋白質(zhì)、miRNAs、lncRNA等分子傳遞至靶細(xì)胞，調(diào)控信號(hào)通路，促使細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)化，新生血管形成、耐藥性產(chǎn)生，創(chuàng)建肝癌微環(huán)境。另外，外泌體也可作為載體，攜帶生物活性分子抑制肝癌進(jìn)展。然而，不同細(xì)胞來(lái)源的外泌體是否作用相反、是否存在特異性DNA分子，其作用機(jī)制尚未明確，有待更進(jìn)一步的研究。

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收稿日期：2019-11-12;修回日期：2019-12-12

編輯/杜帆