胃癌细胞源性外泌体的腹膜转移机制研究进展

林花，王勇，罗倩，路明亮

昆明医科大学第二附属医院 a.检验科；b.药学部；c.消化内科；云南 昆明 650101

胃癌是世界范围内第五位最常见的癌症，晚期胃癌患者发生腹膜转移的预后很差[1-2]。现有研究认为外泌体参与了胃癌腹膜转移[3]。外泌体是人体大多数细胞包括肿瘤细胞分泌的一种直径30～100 nm的囊泡状物质,包含蛋白质、脂质、miRNA、mRNA和DNA，其不仅存在于细胞外基质，还存在于体内循环的体液中，包括血液、尿液和脑脊液、唾液、乳汁等。胃癌细胞衍生的外泌体在腹膜转移过程中发挥重要的细胞间通讯作用，作为细胞间通讯的重要信使而不需要细胞-细胞接触[4]。同时，外泌体还能将蛋白质和核酸转运到靶细胞，并作为远处细胞之间的交流工具，促进癌症进展和转移并抑制抗肿瘤免疫，外泌体的功能就是借转运这些生物信息分子来维持机体内环境稳定[5-6]。

1 胃癌细胞衍生的外泌体破坏了腹膜间皮屏障

腹膜是腹腔内最大的膜状结构，由单层鹅卵石样细胞的间皮细胞和一层薄的间皮下结缔组织构成，间皮细胞是覆盖在腹膜最表层的细胞，是抵御微生物和肿瘤侵袭的屏障和第一道防线细胞。完整的腹膜间皮对防止肿瘤侵入间皮下致密区很重要，间皮作为一种可渗透的膜，调节液体和细胞在浆膜上的运输，并与含有免疫球蛋白、补体、溶菌酶和其他有助于微生物清除的蛋白质的浆膜液接触[7]。已有研究显示，胃癌细胞在腹膜转移过程中会先形成游离癌细胞散落在腹膜表面，而间皮细胞会作为腹膜的第一层防御屏障承接癌细胞的种植。胃癌细胞衍生的外泌体可以激活内皮细胞以支持肿瘤血管生成并促进间皮细胞与胃癌细胞之间的显著黏附[8]。如果屏障的完整性受损，肿瘤细胞可以更有效地侵入间皮下层。外泌体的运输作用是胃癌细胞种植在腹膜上的必要条件，起到一种类似于媒介的作用，便于癌细胞与腹膜结合[9]。胃癌细胞一些重要的生物信息物质在外泌体的搭载下才有可能转移至腹膜表面，发生转移的癌细胞才可利用这些原发肿瘤的遗传物质在远处部位生长壮大。

2 胃癌细胞衍生的外泌体诱导间皮向间充质转变

间皮细胞在一个类似于上皮间质转换的过程中改变表型，称为间皮间充质转换（MMT）。MMT是从原发灶远距离转移的第一步。为了通过血流扩散到其他器官，肿瘤细胞必须侵入基底层，到达并侵入血管，并脱离原发性肿瘤结[10]，然后，单个肿瘤细胞或肿瘤球获得了间充质表型，顺利到达靶器官。已有研究证实MMT过程是外泌体诱导的腹膜细胞损伤的另一种形式。据报道，腹膜间皮细胞（PMC）发生MMT是腹膜转移的重要形态改变，能够为转移性癌细胞提供良好的环境。最近的研究显示，在各种类型的具有腹膜转移的肿瘤中发现了PMC的MMT[11]，经历MMT的腹膜间皮细胞将导致腹膜结构改变，通过促进基质重塑和血管生成，然后开始侵袭，通过转移的肿瘤细胞生长和黏附[12]。大量研究表明，通过MMT，腹膜间皮细胞的侵袭能力增强并附着在癌细胞上，并且还具有合成炎症和血管生成因子的能力，对癌细胞有促进作用[13]。

3 胃癌细胞衍生的外泌体诱导细胞凋亡

近年来大量研究已揭示肿瘤产生的外泌体能够诱导T细胞凋亡，以消除肿瘤进展的免疫障碍。相关研究证实源自胃癌细胞的外泌体对腹膜间皮细胞有潜在的细胞毒性作用。凋亡或MMT在导致间皮细胞损伤的过程中起到了非常关键的作用。已有体外研究证明了胃癌衍生的外泌体诱导了腹膜间皮细胞的凋亡和MMT[14]。在此过程中，腹膜间皮细胞缩回并经历了巨大的形态变化，在残留细胞之间留下了较大的裸露区域。除此以外，体内实验也证实了胃癌衍生的外泌体诱导腹膜间皮细胞凋亡和MMT，并伴有腹膜清除[15]。这均表明胃癌细胞衍生的外泌体通过诱导腹膜间皮细胞凋亡和MMT，进一步导致了间皮屏障破坏。这其中，间皮细胞的一些表型和功能的改变对癌细胞的种植会产生重要影响，如粘连引发间皮细胞植入中胚层，细胞从圆形或卵圆形细胞逐渐分化为长形细胞，排列在细胞腔中，但它们具有上皮细胞的许多特性，如末端/基底极性、基底膜指向性、连接复合体和表面微绒毛。它们各自的表型特征影响这些细胞的功能，决定它们对环境变化的反应[16]。

4 胃癌细胞衍生的外泌体介导有利于腹膜转移的微环境

有研究证实凋亡和MMT过程是外泌体诱导腹膜间皮细胞损伤的2种机制，受创伤的腹膜间皮区域具有广泛的基质沉积，可作为胃癌腹膜癌变的“土壤”。根据早已被认可的“种子和土壤”理论，癌细胞（即种子）转移到有利的环境（即土壤）中，在这些环境中癌细胞可以存活并迅速增殖[17]。已有研究证明，胃癌来源的外泌体诱导的腹膜这种适应性改变促进了腹膜转移。这表明胃癌衍生的外泌体可能在转移前环境的改变和促进腹膜转移中起重要作用[18]。肿瘤源性外泌体可能具有重塑肿瘤微环境的能力，使其有利于转移，还可能改变细胞外基质，吸引更多的癌细胞进入这些微环境[19]。在转移性胃癌中，50%以上的患者直接植入腹腔。当胃癌细胞从胃浆膜脱落进入腹腔，在附着到腹膜间皮细胞并侵入基底膜最终诱导血管生成之前，胃癌细胞在腹腔内存活。在这一过程中，外泌体是最重要的介质。外泌体依赖的分子转移或信号通路激活在胃癌腹膜播散的4个阶段：脱落、存活、黏附和侵袭，以及血管生成。从生理上讲，PMC可保持腹膜的完整结构并保护其免受炎症侵袭。但是，如果腹膜周围的微环境发生改变，腹膜将成为肿瘤细胞“播种”和生长的合适“土壤”[20]。

5 胃癌细胞衍生的外泌体促进腹膜间皮细胞增殖并诱导腹膜纤维化

肿瘤相关成纤维细胞（CAF）是一种丰富的异质性梭形遗传细胞群，主要是局部成纤维细胞和其他几种细胞（间充质干细胞、上皮细胞、前列腺细胞），在外泌体的作用下调节肿瘤的生长，血管生成和转移。在肿瘤转移性基质中，CAF是主要的组成细胞类型，参与实体瘤播种、血管生成。CAF的起源在各种肿瘤和单个肿瘤的特定部位上有所不同，可能为常驻成纤维细胞及上皮细胞、间充质细胞和内皮细胞。在正常腹膜中，PMC和邻近的常驻成纤维细胞、单核细胞、肥大细胞、毛细血管、淋巴管构成了腹膜的结构。当炎症因子和其他因子在肿瘤环境或损伤反应中释放到腹水中时，初次接触PMC可能会通过增殖、转变或改变表型来拮抗攻击[21]。先前的研究证实，由恶性肿瘤细胞释放的致死或促纤维化因子在腹膜腔中不断积累并诱导间皮细胞损伤及腹膜纤维化[22]。最近，来自中国的一项研究还表明，源自人类恶性腹水的外泌体将间皮细胞转化为癌相关的成纤维细胞，诱导腹膜纤维化并促进间皮增殖，胃癌细胞会产生外泌体，通过破坏间皮屏障和诱导纤维化来促进间皮形成。这些结果证明，恶性腹水中的外泌体可能会促进腹膜纤维化，这是扩散的肿瘤细胞的有利微环境，胃癌细胞衍生的外泌体可能会通过破坏间皮屏障并建立纤维化的生态位而加速胃癌的腹膜转移[23]。

6 结语

综上，在胃癌腹膜转移中，外泌体包含的生物活性分子导致细胞之间的遗传信息发生交换，受体细胞重新编程。癌细胞迁移到上皮细胞的部位，与基底层发生黏附和分解，从而侵入目标器官组织。在到达转移靶器官的癌细胞中，获得黏附、迁移、侵袭和增殖能力的细胞就形成了新的肿瘤灶，胃癌细胞衍生的外泌体参与了这一病理过程[24]。当前揭示了恶性腹水来源的外泌体对体外实验和体内模型中PMC的影响，表明外泌体与腹膜转移之间存在密切联系[25]。虽然目前认为癌细胞经历了以下形成腹膜扩散的步骤，即肿瘤组织的内脏浆膜受累、癌细胞从原发肿瘤上剥离下来、剥离下来的游离癌细胞与腹膜间皮细胞发生黏附、癌细胞成功侵入腹膜形成腹膜转移，但外泌体对胃癌腹膜转移的潜在机制尚未完全阐明，建议进行前瞻性研究以揭示胃癌来源的外泌体和腹膜间皮之间的关系[26]。