外泌体在白血病细胞增殖中的作用

李瑞玮 张娟娟 杨同华 贺继刚 撒亚莲

(昆明理工大学附属医院 云南省第一人民医院临床基础医学研究所 云南省出生缺陷与遗传病研究重点实验室，云南 昆明 650050)

外泌体在白血病细胞增殖中的作用

李瑞玮 张娟娟 杨同华1贺继刚2撒亚莲

(昆明理工大学附属医院 云南省第一人民医院临床基础医学研究所 云南省出生缺陷与遗传病研究重点实验室，云南 昆明 650050)

白血病；增殖；血管形成；骨髓微环境；外泌体

外泌体又被称为胞外体，是活细胞分泌在体液中的一种纳米级的、膜包被小泡，直径约为30～120 nm，表面富含胆固醇、神经鞘磷脂、神经酰胺等脂类物质，携带亲本细胞来源的蛋白质、mRNA、microRNA、DNA等分子信息，是细胞间信息交流与的物质传递的载体〔1～3〕。

外泌体来源于活细胞胞质内、晚期内吞体的膜性囊泡，其融合为多囊体后与细胞质膜融合释放到细胞外〔4〕。外泌体广泛存在于血液、唾液、尿液、脑脊液以及胸水、腹水等体液中，不仅对亲本细胞、邻近细胞发挥作用，随着体液流动其可对远距离的组织细胞发挥靶向调控作用〔5,6〕。当受体细胞获取外泌体携带的信息后，其基因的转录、翻译及蛋白质的修饰定位等活动受到调控，可进一步影响到细胞的表型及生物学功能〔7〕。已有研究表明，外泌体参与受体细胞、亲本细胞的生理、病理活动〔8〕，是疾病早期诊断、判断疗效及预后的生物标记物，是探讨疾病病理及寻找治疗靶点的窗口，也是构建疫苗、药物载体的原材料〔9,10〕。

白血病是一类造血干/祖细胞恶性克隆性疾病。白血病细胞增殖失控、凋亡受阻以及分化障碍后可在骨髓和其它造血组织中大量增殖积聚并浸润其它组织和器官，同时正常造血受到抑制。骨髓血管的形成与疾病恶化相关〔11〕。已有研究表明，作为信息和物质载体的外泌体参与白血病细胞的增殖、浸润、转移等恶性生物学行为〔2,12〕，本文就外泌体在白血病细胞增殖中的作用进行综述，希望为探讨白血病的发病机制以及外泌体在临床应用提供重要信息。

1 外泌体在白血病细胞恶性增殖中的作用

细胞恶性增殖是肿瘤的基本特征之一。肿瘤细胞源外泌体对亲本细胞起促增殖作用〔13,14〕。Patel等〔15〕在培养费城染色体阳性(Ph+)急性前B淋巴细胞白血病(B-ALL)患者的白血病细胞(ALL3)中观察到，细胞在低密度时细胞很难存活,而添加细胞高密度培养的上清后，其生存能力得到改善；推测与培养上清中含有促生长的可溶性物质及外泌体有关。Yeh等〔16〕观察到慢性淋巴细胞白血病(CLL)来源的外泌体富含CD37、CD9、CD63；IgM经B细胞受体(BCR)信号通路促进外泌体释放；CLL患者接受依鲁替尼(ibrutinib)治疗后血浆外泌体浓度降低。上述研究结果表明，肿瘤细胞分泌外泌体，并能被亲本细胞、受体细胞重吸收。

肿瘤细胞来源的外泌体携带癌基因等遗传信息经自分泌环路和(或)旁分泌环路影响亲本细胞、受体细胞的增殖能力〔17〕。Gorrado等〔18〕用超速离心法提取慢性髓系白血病(CML)细胞株LAMA84来源的外泌体，将终浓度为5、10、20 μg/ml外泌体添加在LAMA84细胞培养液中，观察到LAMA84细胞的数量以及在甲基纤维素半固体培养基中的细胞克隆数目呈剂量依赖性增加；抵抗细胞凋亡分子BCL-w, BCL-xl和survivin表达上调，而诱导凋亡的BAD，BAX和PUMA表达下调，且信号通路ERK、Akt、NF-κB和SMAD2/3 等处于激活状态；其次，检测到外泌体携带丰富的转化生长因子(TGF)-β1；另外，在雄性NOD/SCID荷CML小鼠中观察到，每周2次经皮下注射100 μg外泌体，50天时观察到小鼠的瘤体大小、重量与PBS对照组比较差异均有统计学意义；且上述作用经TGF-β1拮抗剂SB431542干预后受到抑制，推测与肿瘤微环境中肿瘤细胞自分泌的外泌体携带TGF-β1与LAMA84细胞TGF-β1受体结合后影响肿瘤细胞的生长和存活有关。上述结果提示，肿瘤细胞源外泌体与亲本细胞之间存在自分泌、正反馈的调节环路。

Corrado等〔18〕报道，LAMA84来源的外泌体携带双调蛋白(AREG)能与基质细胞HS5的表皮生长因子受体(EGFR)结合，经Snail信号通路诱导靶基因IL-8、MMP9表达上调、分泌增加；而外泌体诱导基质细胞HS5分泌的IL-8正向调节LAMA84细胞的存活和增殖。Huan等〔19〕用超速离心法从急性髓系白血病(AML)细胞株HEL、HL-60、Molm-14和U937和初发AML患者的白血病细胞培养上清中获取外泌体，用Transwell共培养AML细胞株和骨髓基质OP9细胞，检测到外泌体高表达I型胰岛素样生长因子受体(IGF-IR) ，OP9细胞能摄取AML源外泌体；将外泌体分别与亲本细胞、IGF-IR敲除的小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)共培养，并给IGF-1R抑制剂足叶苦素(PPP)干预，观察到外泌体经GF-IR促进白血病细胞增殖，基质细胞分泌血管内皮细胞生长因子(VEGF)增加，而下调造血相关因子c-Myb、CEBP-β、HOXA-9、SCF、CXCR4、CXCL12、ANGPT1、TGF-β1等的表达。上述结果提示肿瘤细胞源外泌体与微环境细胞之间存在旁分泌、正反馈的调节环路。

Jaworski等〔20〕报道，人嗜T淋巴细胞病毒1型(HTLV1)阳性的成人T细胞白血病细胞来源的外泌体携带病毒源Tax、HBZ、Env以及前炎症介质等信息。将HTLV1感染的T白血病细胞来源的外泌体与受体细胞共培养后并给Fas抗体干预，观察到Tax经NF-κB通路，以cFLIP依赖的方式保护Jurkat细胞存活，避免死亡；携带HTLV1成分Tax的外泌体与白细胞介素(IL)-2活化的CTLL-2或外周血单个核细胞孵育后，观察到受体细胞抵抗凋亡，与Tax活化AKT通路及Rb磷酸化有关。上述结果提示外泌体传递亲本细胞及病原体的遗传信息给受体细胞，促进病情发生发展。

2 小结与展望

外泌体是来源于活细胞的胞外囊泡。白血病细胞源外泌体携带有白细胞在健康与疾病时相关的mRNA、miRNA、蛋白质等生物大分子，其均可在病理情况下分泌量增加〔21〕。外泌体是细胞之间信息交流、物质传递的载体，可以将亲本细胞的信息运送至相邻细胞或远距离细胞从而改变受体细胞行为。已有的研究表明，外泌体参与白血病细胞的生存与增殖、凋亡抵抗、免疫逃逸、化疗耐药、骨髓血管形成以及浸润转移等恶性生物学行为。目前外泌体的分泌机制、对受体细胞的靶向调控等问题尚不十分清楚。进一步的疾病源外泌体在内环境中的作用研究将会为临床未来开展疾病相关外泌体标记物的检测、开发疫苗及药物载体奠定基础，为探讨疾病的发病机制及发现治疗靶点提供重要线索。

1Harding C,Heuser J,Stahl P.Receptor-mediated endocytosis of transferrin and recycling of the transferrin receptor in rat reticulocytes〔J〕.J Cell Biol,1983;97(2):329-39.

2Boyiadzis M,Whiteside TL.Information transfer by exosomes:A new frontier in hematologic malignancies〔J〕.Blood Rev,2015;29(5):281-90.

3Simons M,Raposo G.Exosomes-vesicular carriers for intercellular communication〔J〕.Curr Opin Cell Biol,2009;21(4):575-81.

4Trajkovic K,Hsu C,Chiantia S,etal.Ceramide triggers budding of exosome vesicles into multivesicular endosomes〔J〕.Science,2008;319(5867):1244-7.

5Lässer C,Alikhani VS,Ekström K,etal.Human saliva,plasma and breast milk exosomes contain RNA:uptake by macrophages〔J〕.J Transl Med,2011;9(1):1

6Poliakov A,Spilman M,Dokland T,etal.Structural heterogeneity and protein composition of exosome‐like vesicles (prostasomes)in human semen〔J〕.Prostate,2009;69(2):159-67.

7Viola S,Traer E,Huan J,etal.Alterations in acute myeloid leukaemia bone marrow stromal cell exosome content coincide with gains in tyrosine kinase inhibitor resistance〔J〕.Br J Haematol,2016;172(6):983-6。

8Hornick NI,Doron B,Abdelhamed S,etal.AML suppresses hematopoiesis by releasing exosomes that contain microRNAs targeting c-MYB〔J〕.Sci Signal,2016；9(444):ra88.

9Katsuda T,Kosaka N,Ochiya T.The roles of extracellular vesicles in cancer biology:toward the development of novel cancer biomarkers〔J〕.Proteomics,2014;14(4-5):412-25.

10Hong CS,Muller L,Whiteside TL,etal.Plasma exosomes as markers of therapeutic response in patients with acute myeloid leukemia〔J〕.Front Immunol,2014;5:160.

11Corrado C,Flugy AM,Taverna S,etal.Carboxyamidotriazole-orotate inhibits the growth of imatinib-resistant chronic myeloid leukaemia cells and modulates exosomes-stimulated angiogenesis〔J〕.PLoS One,2012;7(8):e42310.

12Feng DQ,Huang B,Li J,etal.Selective miRNA expression profile in chronic myeloid leukemia K562 cell-derived exosomes〔J〕.Asian Pac J Cancer Prev,2013;14(12):7501-8.

13Huan J,Hornick NI,Shurtleff M J,etal.RNA trafficking by acute myelogenous leukemia exosomes〔J〕.Cancer Res,2013;73(2):918-29.

14Hazan-Halevy I,Rosenblum D,Weinstein S,etal.Cell-specific uptake of mantle cell lymphoma-derived exosomes by malignant and non-malignant B-lymphocytes〔J〕.Cancer Lett,2015;364(1):59-69.

15Patel SJ,Darie CC,Clarkson BD.Exosome mediated growth effect on the non-growing pre-B acute lymphoblastic leukemia cells at low starting cell density〔J〕.Am J Transl Res,2016;8(9):3614-29.

16Yeh YY,Ozer HG,Lehman AM,etal.Characterization of CLL exosomes reveals a distinct microRNA signature and enhanced secretion by activation of BCR signaling〔J〕.Blood,2015;125(21):3297-305.

17Hornick NI,Huan J,Doron B,etal.Serum exosome MicroRNA as a minimally-invasive early biomarker of AML〔J〕.Sci Rep,2015;5:11295.

18Corrado C,Raimondo S,Saieva L,etal.Exosome-mediated crosstalk between chronic myelogenous leukemia cells and human bone marrow stromal cells triggers an interleukin 8-dependent survival of leukemia cells〔J〕.Cancer Lett,2014;348(1):71-6.

19Huan J,Hornick NI,Goloviznina NA,etal.Coordinate regulation of residual bone marrow function by paracrine trafficking of AML exosomes〔J〕.Leukemia,2015;29(12):2285-95.

20Jaworski E,Narayanan A,van Duyne R,etal.Human T-lymphotropic virus type 1-infected cells secrete exosomes that contain Tax protein〔J〕.J BiolChem,2014;289(32):22284-305.

21Caivano A,Laurenzana I,De Luca L,etal.High serum levels of extracellular vesicles expressing malignancy-related markers are released in patients with various types of hematological neoplastic disorders〔J〕.TumourBiol,2015;36(12):9739-52.

〔2017-02-13修回〕

(编辑 郭 菁)

R733.7；R730.231R363

A

1005-9202(2017)19-4955-02；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.19.117

国家自然科学基金资助项目(No.31460298,No.81460073)；云南省科技厅-昆明医科大学联合专项应用基础研究项目(2014FB092，2014FB099);云南省卫生厅内设机构资助项目(2014NS271)

1 云南省第一人民医院国家临床重点专科血液科 2 云南省第一人民医院心脏大血管外科

撒亚莲(1971-)，女，主任技师，主要从事细胞生物学与疾病相关基因研究。

李瑞玮(1993-)，男，在读硕士，主要从事细胞生物学研究。