羅艷露,范江濤
(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院婦科,南寧 530021)
據(jù)《2018年全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》顯示,婦科惡性腫瘤的發(fā)病率及死亡率均較高并有上升趨勢(shì)[1],是目前威脅女性生命健康的常見(jiàn)疾病之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年約有45萬(wàn)人死于婦科腫瘤[2]。由于早期缺乏有效的診斷手段,大部分患者發(fā)現(xiàn)即為中晚期,治療主要以手術(shù)為主,輔以放療、化療、內(nèi)分泌治療及生物治療等,但療效較差。因此,亟須尋找新型有效的臨床治療手段。研究發(fā)現(xiàn),外泌體在腫瘤的血管生成、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)、免疫逃逸、轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成、耐藥、診治等方面發(fā)揮重要作用[3]。近年來(lái),研究發(fā)現(xiàn)外泌體不僅可以通過(guò)促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞生長(zhǎng)[4]、腫瘤轉(zhuǎn)移及血管形成[5]等參與卵巢癌的發(fā)病和進(jìn)展過(guò)程,還在化療藥物治療卵巢癌的敏感性方面發(fā)揮重要調(diào)控作用[6]。同樣,外泌體在宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中亦扮演重要角色,因此研究外泌體在婦科惡性腫瘤中的作用機(jī)制有望為其臨床治療與預(yù)防提供新線索?,F(xiàn)就外泌體調(diào)控婦科惡性腫瘤相關(guān)機(jī)制的研究進(jìn)展予以綜述,旨在為婦科惡性腫瘤的診斷、治療及預(yù)后提供新思路。
外泌體是由活性細(xì)胞分泌的一種直徑為30~150 nm的微小囊泡,其組成成分主要包括核酸、蛋白質(zhì)及脂質(zhì)等。外泌體表面呈脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu),富含膽固醇、二酰甘油、鞘脂、磷脂等脂類物質(zhì),可以維持外泌體的形態(tài),使其能夠穩(wěn)定地存在于血清、尿液、子宮內(nèi)膜液、陰道分泌物、腹水等體液中[7]。外泌體的生物發(fā)生起源于內(nèi)吞途徑,溶酶體通過(guò)質(zhì)膜向外起泡形成泡外體或微粒并內(nèi)陷形成多囊泡體,多囊泡體又形成腔內(nèi)囊泡,并在與質(zhì)膜融合后將腔內(nèi)囊泡釋放到細(xì)胞外形成外泌體。因此外泌體被認(rèn)為是細(xì)胞間傳遞信號(hào)的重要通信介質(zhì),可以作為信號(hào)分子參與多種生物學(xué)過(guò)程[8]。而源自人類癌細(xì)胞的外泌體具有參與癌細(xì)胞之間信號(hào)蛋白水平轉(zhuǎn)移并促進(jìn)其侵襲活性的能力。有研究證實(shí),腫瘤細(xì)胞來(lái)源的外泌體在腫瘤的發(fā)生發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移、預(yù)后等過(guò)程中起重要的調(diào)控作用[9]。卵巢癌、宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌均可分泌外泌體,且外泌體在婦科惡性腫瘤的發(fā)生進(jìn)展、免疫抑制、促進(jìn)新生血管形成以及腫瘤細(xì)胞增殖、遷移中均發(fā)揮重要的驅(qū)動(dòng)作用。
有文獻(xiàn)報(bào)道,與健康人群和良性腫瘤患者相比,卵巢癌[10]、宮頸癌[11]、子宮內(nèi)膜癌[12]患者血清中的外泌體水平升高。另有研究證實(shí),外泌體參與腫瘤形成的多種過(guò)程,包括腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移、侵襲、免疫抑制、血管新生、EMT、化療耐藥等[13]。因此推測(cè),外泌體在婦科惡性腫瘤的生理病理活動(dòng)中扮演重要角色,調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展。
2.1外泌體調(diào)控婦科惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展
2.1.1卵巢癌 卵巢癌進(jìn)展快,惡性程度高,預(yù)后差,為尋找有效的診治手段,學(xué)者們致力于探索卵巢癌發(fā)生機(jī)制,而外泌體可以通過(guò)改造卵巢癌細(xì)胞的生長(zhǎng)微環(huán)境調(diào)控卵巢癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程,所以備受科研人員的關(guān)注。Melo等[14]指出,不同的卵巢癌細(xì)胞系釋放出的外泌體數(shù)量不同,而侵襲性更強(qiáng)的細(xì)胞系釋放出的外泌體更多,表明外泌體能夠增加卵巢癌的惡性程度。Cho等[15]發(fā)現(xiàn),卵巢癌細(xì)胞的外泌體通過(guò)激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑誘導(dǎo)脂肪組織來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞中肌成纖維細(xì)胞表型和功能,產(chǎn)生與腫瘤相關(guān)的肌成纖維細(xì)胞,從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的惡性進(jìn)展。隨后Baroni等[16]在乳腺癌中進(jìn)一步證實(shí)了外泌體通過(guò)攜帶微RNA(microRNA,miRNA/miR)-9可以激活正常成纖維細(xì)胞的促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移、遷移和侵襲能力,并提出外泌體可以誘導(dǎo)腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞的形成。一項(xiàng)研究報(bào)道,在多個(gè)卵巢癌細(xì)胞系均發(fā)現(xiàn)了外泌體miR-34b通過(guò)直接結(jié)合并調(diào)節(jié)Notch2基因的表達(dá)而抑制腫瘤細(xì)胞增殖,并抑制細(xì)胞的EMT作用[17],而EMT已被證實(shí)與細(xì)胞的侵襲和遷移能力有關(guān)[18],即外泌體來(lái)源的miR-34b可以抑制卵巢癌細(xì)胞的增殖、侵襲及遷移能力,說(shuō)明外泌體還具有抑制腫瘤進(jìn)展的作用,與其功能性成分相關(guān)。Wang等[19]研究證實(shí)了外泌體在卵巢癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程的重要調(diào)控作用,通過(guò)在細(xì)胞水平上對(duì)比外泌體處理前后卵巢癌細(xì)胞的活力,發(fā)現(xiàn)外泌體處理后SKOV3和CoC1兩大卵巢癌細(xì)胞系中細(xì)胞活力顯著提高、細(xì)胞凋亡數(shù)量減少;另外,他們還在建立的裸鼠模型中發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)外泌體處理的細(xì)胞體內(nèi)成瘤體積顯著增大,異種移植腫瘤重量也顯著增加,提示外泌體在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中也可以促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。外泌體作為腫瘤機(jī)制學(xué)的重要研究分子,對(duì)卵巢癌的發(fā)病及惡化均具有重要意義,因此外泌體有望成為卵巢癌發(fā)病機(jī)制研究的新靶點(diǎn)。
2.1.2宮頸癌 目前,關(guān)于外泌體在宮頸癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中作用的研究不斷增多。Honegger等[20]發(fā)現(xiàn),病毒基因E6/E7通過(guò)分泌外泌體miRNA實(shí)現(xiàn)了對(duì)人乳頭瘤病毒陽(yáng)性宮頸癌細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖的調(diào)控。易紅艷等[21]從宮頸癌細(xì)胞中提取出外泌體,并將其放入癌前細(xì)胞Ectl培養(yǎng)體系中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)癌前細(xì)胞Ectl發(fā)生了EMT變化,細(xì)胞的體外侵襲能力也明顯增加,故指出外泌體可以啟動(dòng)宮頸癌的惡性轉(zhuǎn)變過(guò)程。在相關(guān)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,Shi等[22]使用復(fù)發(fā)性宮頸癌患者的腫瘤組織制作了宮頸癌原始和復(fù)發(fā)小鼠模型,并對(duì)這些小鼠的腫瘤和外泌體進(jìn)行了基因分析,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄激活因子1和ras基因的表達(dá)水平均顯著升高,且也可在血液外泌體中檢測(cè)到,而轉(zhuǎn)錄激活因子1和ras基因在腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡、血管生成等方面起重要作用,進(jìn)一步證實(shí)了外泌體可以調(diào)控宮頸癌的發(fā)病與進(jìn)展。另外,Zhang等[23]提取了宮頸癌患者陰道分泌物并分離其中的外泌體,測(cè)量外泌體中磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/Akt)/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)基因的表達(dá)量,并與宮頸癌組織及癌旁正常宮頸組織進(jìn)行比較,結(jié)果顯示無(wú)論是陰道分泌物中的外泌體還是癌組織中的PI3K/Akt/mTOR表達(dá)水平均高于正常宮頸組織,而PI3K/Akt/mTOR基因被認(rèn)為與腫瘤的發(fā)生及惡性程度有關(guān),因此推測(cè)宮頸癌患者陰道分泌的外泌體能夠調(diào)控腫瘤發(fā)生,并與腫瘤惡性程度相關(guān)。目前,有關(guān)外泌體與宮頸癌的研究不斷深入,學(xué)者們也致力于從分子機(jī)制學(xué)出發(fā)探究宮頸癌的發(fā)病機(jī)制,而外泌體作為宮頸癌研究的新型輔助工具具有潛在的研究?jī)r(jià)值。
2.1.3子宮內(nèi)膜癌 隨著外泌體在子宮內(nèi)膜相關(guān)疾病中作用機(jī)制研究的增多,關(guān)于外泌體與子宮內(nèi)膜癌的關(guān)系逐漸成為研究熱點(diǎn)。Maida等[24]將子宮內(nèi)膜成纖維細(xì)胞與含有熒光標(biāo)記外泌體的子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞共同培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞外泌體功能性miRNA可以轉(zhuǎn)移至子宮內(nèi)膜成纖維細(xì)胞中并導(dǎo)致其原有miRNA的表達(dá)改變,從而促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌的惡性進(jìn)展。王明霜等[25]研究表明,人體組織脂肪干細(xì)胞分泌的外泌體能促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌HEC-251細(xì)胞增殖及抑制其凋亡。Che等[26]研究發(fā)現(xiàn),多囊卵巢綜合征患者的外泌體miR-27a-5p水平高于正常對(duì)照者;同時(shí)他們通過(guò)miR-27a-g5p轉(zhuǎn)染人子宮內(nèi)膜癌的Ishikawa和HEC-1A細(xì)胞系發(fā)現(xiàn),外泌體miR-27a-g5p可以通過(guò)直接靶向Smad4促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。另外Li等[27]發(fā)現(xiàn),與正常成纖維細(xì)胞相比,癌相關(guān)成纖維細(xì)胞衍生的外泌體顯著增加了子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的侵襲力,并證明miR-148b可以通過(guò)外泌體從癌相關(guān)成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)移至子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞,從而促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展;另一方面,他們結(jié)合體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí),miR-148b可以通過(guò)直接與子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞下游靶基因DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1結(jié)合來(lái)抑制子宮內(nèi)膜癌的轉(zhuǎn)移,從而起到抑癌作用,提示外泌體在腫瘤機(jī)制調(diào)控中的雙向性。Shi等[28]從子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞培養(yǎng)基中純化外泌體,發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞可以分泌含有miR-133a的外泌體,并進(jìn)一步證實(shí)外泌體miR-133a可能調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜癌組織中FOXL2基因的下調(diào),而FOXL2已被證實(shí)可以抑制腫瘤細(xì)胞增殖并增加細(xì)胞凋亡[29-30]。此外,Shi等[22]發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞衍生的外泌體可能被基質(zhì)細(xì)胞吸收,進(jìn)一步證實(shí)了外泌體miRNA可能促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展。可見(jiàn),外泌體功能多樣,其攜帶的信號(hào)分子不同,發(fā)揮的作用也不同,外泌體在子宮內(nèi)膜癌的進(jìn)展中不僅起重要的驅(qū)動(dòng)作用,亦有抑癌作用,但具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探索。
2.2外泌體抑制婦科惡性腫瘤的免疫反應(yīng) 免疫抑制可以促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展,而腫瘤細(xì)胞來(lái)源的外泌體在腫瘤的免疫反應(yīng)中起著抑制作用。Taylor和Ger?el-Taylor[9]從卵巢癌患者腹水中提取出高表達(dá)Fas配體的外泌體,將其與T細(xì)胞(Jurkat細(xì)胞)共同孵育后觀察到CD3和Janus激酶3的表達(dá)均受到抑制,而抑制CD3和Janus激酶3表達(dá)可以直接誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡,造成卵巢癌微環(huán)境的免疫抑制,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。Czystowska-Kuzmicz等[31]也報(bào)道了精氨酸酶1攜帶的外泌體通過(guò)抑制T細(xì)胞生長(zhǎng)加速了卵巢癌的進(jìn)展。Shenoy等[32]研究證實(shí),在T細(xì)胞抗原受體依賴性激活過(guò)程中,卵巢癌腹水源性外泌體與T細(xì)胞混合后可以抑制幾個(gè)激活點(diǎn),包括核因子κB和活化T細(xì)胞核因子向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)移,以及活化T細(xì)胞核因子能夠上調(diào)CD69和CD107a細(xì)胞因子的產(chǎn)生,這些激活點(diǎn)的抑制最終可以導(dǎo)致免疫抑制,從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。以上研究說(shuō)明,外泌體通過(guò)影響腫瘤的免疫機(jī)制反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤進(jìn)展的調(diào)控作用。在婦科惡性腫瘤中,關(guān)于外泌體在子宮內(nèi)膜癌及宮頸癌中的免疫抑制作用研究較少,仍有待深入研究。
2.3外泌體促進(jìn)婦科惡性腫瘤新生血管形成 惡性腫瘤的進(jìn)展依賴新生血管的形成來(lái)提供其所需要的豐富營(yíng)養(yǎng),外泌體可以通過(guò)刺激血管生成相關(guān)分子的表達(dá)等方式促進(jìn)腫瘤血管的形成,從而影響腫瘤的進(jìn)展。目前,關(guān)于外泌體促進(jìn)婦科惡性腫瘤新生血管形成的研究逐漸受到重視。Ghorbanian等[33]發(fā)現(xiàn),卵巢癌細(xì)胞外泌體通過(guò)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá),促進(jìn)卵巢癌腫瘤血管的形成。另有研究發(fā)現(xiàn),外泌體miR-205通過(guò)調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子參與卵巢癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和凋亡等過(guò)程[34]。這些研究為外泌體調(diào)控卵巢癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制研究提供了新思路。此外,研究發(fā)現(xiàn)子宮頸鱗癌細(xì)胞外泌體通過(guò)介導(dǎo)miR-221-3p調(diào)節(jié)血管生成,促進(jìn)宮頸癌的發(fā)展[35]。Lei和Mou[36]研究發(fā)現(xiàn),功能性致癌基因長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)?;撬嵘险{(diào)基因1能夠通過(guò)外泌體轉(zhuǎn)移的方式從人宮頸癌HeLa和CaSki兩大細(xì)胞系傳遞至人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞,然后通過(guò)刺激血管生成相關(guān)基因的表達(dá)并抑制細(xì)胞凋亡來(lái)促進(jìn)宮頸癌的血管生成和內(nèi)皮細(xì)胞增殖,從而促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。以上研究表明,外泌體可以通過(guò)調(diào)控新生血管的形成直接影響婦科惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展,為外泌體調(diào)控婦科惡性腫瘤發(fā)病機(jī)制的研究奠定了基礎(chǔ)。
2.4其他 目前已知外泌體調(diào)控腫瘤進(jìn)展的途徑多樣,但具體機(jī)制尚未清楚,如Xu等[37]從子宮內(nèi)膜癌患者血清外泌體中鑒定出209份上調(diào)和66份下調(diào)的miRNA,通過(guò)探究這些差異表達(dá)miRNA基因的調(diào)控機(jī)制,發(fā)現(xiàn)其中3條途徑(局部黏附、細(xì)胞外基質(zhì)受體相互作用和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架調(diào)節(jié))與腫瘤的遷移和侵襲相關(guān),因此提出外泌體miRNA可以促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌的遷移與侵襲。李鑫等[38]通過(guò)對(duì)富含miR-302a的人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源的外泌體對(duì)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞增殖、遷移等生物學(xué)行為的影響進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)富含miR-302a的外泌體通過(guò)與Akt作用下調(diào)細(xì)胞周期蛋白D1表達(dá)抑制子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞的增殖、遷移。同樣,Zhang等[11]研究發(fā)現(xiàn)宮頸癌患者的宮頸陰道灌洗樣本外泌體的lncRNA表達(dá)水平明顯高于健康人群,且lncRNA已被證實(shí)可以促進(jìn)腫瘤的發(fā)病及惡化,但具體作用機(jī)制尚不清楚??梢?jiàn),外泌體在婦科惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用復(fù)雜多樣,但具體作用機(jī)制尚不明確,未來(lái)需深入探索。
3.1外泌體作為婦科惡性腫瘤的生物學(xué)標(biāo)志物 外泌體具有易獲取、創(chuàng)傷性小、穩(wěn)定性好、特異性高等優(yōu)勢(shì),有成為液體活檢循環(huán)標(biāo)志物的巨大潛力。為尋求新型有效的診斷手段,探索外泌體在婦科惡性腫瘤中的存在方式及成分備受關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn),miR-483-5p、miR-1246、miR-1275、miR-1290在宮頸癌患者血清的外泌體中高表達(dá)[39];同時(shí),有學(xué)者在卵巢癌外泌體微陣列的研究中發(fā)現(xiàn)包括miR-99a-5p在內(nèi)的miRNA水平出現(xiàn)明顯升高[40];另外,Roman-Canal等[41]在25例子宮內(nèi)膜癌患者的腹腔灌洗液外泌體中發(fā)現(xiàn)114種明顯失調(diào)的miRNA。這些研究結(jié)果提示,外泌體攜帶的lncRNA、miRNA可作為生物標(biāo)志物用于婦科惡性腫瘤的診斷。外泌體不僅具有早期診斷價(jià)值,在人類多種腫瘤的疾病預(yù)后評(píng)估中也有一定作用。但目前關(guān)于外泌體在婦科惡性腫瘤預(yù)后評(píng)估中的作用研究較少。Tang等[42]發(fā)現(xiàn),血清外泌體缺氧誘導(dǎo)因子1在上皮性卵巢癌中過(guò)表達(dá),可作為預(yù)測(cè)預(yù)后不良的無(wú)創(chuàng)生物標(biāo)志物。Guo等[43]提出,宮頸癌患者血清外泌體中的lncRNA外泌體復(fù)合物7可作為評(píng)估療效和檢測(cè)宮頸癌復(fù)發(fā)的重要生物標(biāo)志物。隨著外泌體分離技術(shù)的不斷提高及相關(guān)研究的深入,外泌體作為婦科惡性腫瘤生物學(xué)標(biāo)志物應(yīng)用于臨床診療具有較大潛力。但由于外泌體的分離方法尚無(wú)最佳標(biāo)準(zhǔn)及其診斷的敏感性及特異性尚不明確,外泌體作為生物學(xué)標(biāo)志物應(yīng)用于臨床的診斷及預(yù)后評(píng)估仍是一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)。
3.2外泌體在婦科惡性腫瘤治療中的前景 由于外泌體體積小,以及能夠穩(wěn)定的存在于體液中的特性,使其在婦科惡性腫瘤治療方面的研究日益增多。Chen等[44]通過(guò)小鼠研究表明,樹(shù)突狀細(xì)胞分泌的外泌體能夠誘導(dǎo)對(duì)宮頸癌強(qiáng)烈保護(hù)性的免疫反應(yīng),具有明顯的腫瘤抑制作用,因此外泌體可能用于宮頸癌的免疫治療。在卵巢癌中,來(lái)自脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體通過(guò)阻斷細(xì)胞周期和激活線粒體介導(dǎo)的凋亡信號(hào)抑制A2780人卵巢癌細(xì)胞的增殖,表明外泌體miRNA在這一抑制途徑中的重要性,有成為卵巢癌抑制劑的潛力[45]。以上研究表明,靶向外泌體的生物發(fā)生和分泌對(duì)婦科惡性腫瘤治療具有潛在的臨床意義。
外泌體與卵巢癌、宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),可以通過(guò)調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為、新生血管形成、免疫抑制及微環(huán)境改造等促進(jìn)腫瘤的發(fā)展轉(zhuǎn)移。隨著研究的深入,外泌體在多種婦科惡性腫瘤早期診斷、預(yù)后評(píng)估及治療方面表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。但外泌體在疾病發(fā)病和進(jìn)展中的具體作用機(jī)制仍不明確,需進(jìn)一步研究。未來(lái),根據(jù)外泌體在婦科惡性腫瘤疾病中的具體作用機(jī)制,并結(jié)合早期診斷,針對(duì)性地治療和預(yù)防以及解決腫瘤耐藥等問(wèn)題,對(duì)婦科惡性腫瘤的早期治療、降低患者死亡率等具有重要意義。