外泌体介导微环境对消化道肿瘤作用的研究进展

2021-01-05王莹温珍平

世界最新医学信息文摘 2021年78期

王莹，温珍平

(1.内蒙古医科大学，内蒙古呼和浩特 010110；2.内蒙古医科大学附属人民医院(内蒙古自治区肿瘤医院)，内蒙古呼和浩特 010020)

1 胃癌

胃癌是最常见的恶性肿瘤之一，影响着高危人群的身心健康胃癌是最常见的恶性肿瘤之一，影响着高危人群的身心健康[8]。在国际癌症研究机构发布的一份报告中，全球胃癌发病率排名第五，死亡率排名第四[9].胃癌患者的高死亡率主要归因于其易侵袭和转移以及无症状的表现，导致早期诊断困难[10]。约80%的胃癌患者在诊断时即为晚期或IV期，导致5年生存率低下[11]。因此，迫切需要阐明胃癌的分子发病机制和侵袭原因。在肿瘤内，肿瘤细胞或基质细胞衍生的外泌体有助于肿瘤的进展，激活增殖、血管生成途径、转移前微环境的起始以及免疫抑制的形成[12]。外泌体在胃癌的肿瘤发生中起着相对重要的作用，其对侵袭、转移、血管生成、免疫逃逸、化疗耐药等方面的作用已被多项研究证实[13]。影响胃癌预后并导致治疗失败的重要因素是肿瘤的侵袭和转移，因此对于胃癌的治疗，探索胃癌的侵袭和转移机制具有重要意义[14].在肿瘤细胞和正常细胞之间，外泌体驱动的生物分子转移能够有效地促进有利于肿瘤生长的远端微环境[15]。来自GC细胞的分泌性EGFR的外泌体有效激活肝细胞生长因子，肝细胞生长因子与迁移癌细胞上的c-MET受体结合，促进转移癌细胞的归家。可见，肿瘤来源的外泌体通过重塑肝脏微环境，在决定肝脏特异性转移中发挥了重要作用[16]。外泌体促进N2肿瘤相关中性粒细胞极化，诱导自噬，增加肿瘤激活，促进胃癌细胞迁[17]。circNRIP1-miR-149-5p-AKT1/mTOR轴是促进GC增殖、迁移和侵袭的重要机制[18]。外泌体miR-196a-1通过靶向SFRP1促进胃癌细胞的侵袭和转移[19]。

胃癌中的环状RNA(circRNA)的生物学功能研究是当前的热点。circ-RanGAP1在胃癌患者组织和外周血中均显著上调，并与胃癌的肿瘤侵袭转移有关[20]。miR-15b-3p在外泌体中高表达，通过抑制胃癌NYDLT1/Caspase-3/Caspase-9通路，抑制胃癌细胞凋亡，促进胃癌的发生和恶性转化[21]。缺氧胃癌细胞衍生的富集miR-301a-3p的外泌体可以靶向PHD3抑制HIF-1α的降解。sEV-miR-301a-3p/HIF-1α信号轴促进GC增殖甚至转移[22]。

肿瘤来源的长链非编码RNAlncRNA除了在肿瘤细胞中发挥功能外，还通过外泌体调节肿瘤微环境[23]。通过靶向不同免疫细胞中的信号传导途径将肿瘤免疫信号从抗癌作用转变为促癌作用。Hippo信号通路在果蝇中首次发现，是与肿瘤和肿瘤免疫抑制有关的信号传导途径之一[24]。而YAP1是Hippo信号通路的核心蛋白，与肿瘤恶性表型和免疫抑制有关。

在许多癌症中已经证明了Hippo通路成分的失调[25]。Hippo通路成分的失调除促进细胞增殖外，Hippo信号转导的失调还表现出调节许多正常的生物学和疾病过程，包括生存、代谢、干性、血管生成、侵袭和免疫抑制等[26]。除了经典的Hippo信号刺激外，许多研究还报道了其受lncRNA调控[27]。RP11-323N12.5是人胃癌中上调程度最高的lncRNA，它通过与胃癌和T细胞中YAP1启动子内的c-MYC结合而促进YAP1转录。RP11-323N12.5由于具有促肿瘤和免疫抑制的特性，因此是人胃癌理想的治疗靶标[28]。缺氧肿瘤微环境是实体肿瘤的普遍特征，并与不良预后相关。缺氧HIF-1α诱导的miR-301a-3p表达以及缺氧胃癌细胞分泌的外泌体miR-301a-3p可促进肿瘤上皮间质转化和胃癌进展[29]。

2 结直肠癌

结直肠癌(CRC)是全球第三大最常见的恶性肿瘤，也是第二大与癌症相关的死亡原因[30]。外泌体可以参与肿瘤微环境的调节、转移前微环境的建立以及通过细胞间通讯诱导耐药性。然而结直肠癌衍生的外泌体的功能和调控机制仍不清楚。因此，迫切需要敏感的CRC生物标志物以进行早期检测并探索用于CRC治疗的新靶标。有证据表明，肿瘤外泌体通过转移和交换致癌分子在肿瘤细胞间的通讯中发挥关键作用，从而参与肿瘤发生、肿瘤增殖、肿瘤转移、血管生成、免疫逃逸和耐药性[31]。早期有类似的研究称来自BMSCs的EV-miR-142-3p通过靶向Numb促进结肠癌细胞的干性、阿霉素耐药、侵袭和粘附[32]。肿瘤外泌体或细胞外囊泡(EVs)参与了上皮间质转化(EMT)的调控，这是肿瘤转移的关键步骤[33]肿瘤外泌体miRNA也正在成为肿瘤进化和转移中的重要信使[34]。

肿瘤相关成纤维细胞(CAF)是肿瘤微环境中对肿瘤进展中起主导作用的关键基质细胞，而结直肠癌转移和化疗耐药与CAF之间的关系仍待明确。由于门静脉的引流作用，结直肠癌的肝转移是CRC患者死亡的最常见形式和主要原因。然而虽然肝转移的CRC患者在通过氟尿嘧啶和铂类化疗初期效果较好，但大多数患者后期会转变为获得性耐药导致化疗耐药，中位生存期仅为约20个月[35]。肿瘤细胞与肿瘤微环境(TME)周围基质细胞之间的细胞相互作用在调节肿瘤进展和治疗反应中起重要作用。CAF是TME的重要成分，可以与肿瘤细胞相互作用促进肿瘤发生和进展。miRNAs参与了细胞增殖、分化、代谢和凋亡的调控[36]。CAF将其内富含的MIRNA通过外泌体转移至CRC细胞中发挥其作用，导致CRC细胞中miR-92a-3p水平的显著升高促进CRC细胞的干性、EMT、转移和化疗耐药性。CRC细胞中miR-92a-3p的表达增加，激活Wnt/β-catenin途径抑制FBXW7和MOAP1，最终抑制线粒体凋亡，从而促进肿瘤转移和化疗耐药[37]。具核梭杆菌感染CRC细胞后，诱导宿主细胞后大量产生miR-1246/92b-3p/27a-3p和CXCL16/RhoA/IL-8富集的外泌体，这些肿瘤兼具感染特异性的外泌体被传递到微环境中未感染的CRC细胞中，通过miRNA和蛋白多个靶分子和多个作用模式共同从而促进了结直肠癌的转移[38]。环状RNA(CircRNA)是调节肿瘤增殖和进展的非编码RNA。环状RNA与包括CRC在内的肿瘤的发生和发展密切相关[39]。在肿瘤衍生的外泌体中鉴定了一种新型的circRNA——circPACRGL，添加肿瘤来源的外泌体后，circPACRGL在CRC细胞中显著上调。此外，circPACRGL充当miR-142-3p/miR-506-3p海绵，促进TGF-β1的表达。circPACRGL通过miR-142-3p /miR-506-3p-TGF-β1轴促进了CRC细胞的增殖、迁移和侵袭，以及N1向N2中性粒细胞的分化[40]。

FOLFOX(奥沙利铂联合亚叶酸钙和5-氟尿嘧啶)是CRC手术切除后或复发转移后的主要化疗方案之一[41]。不幸的是，大约40%-50%的CRC患者在初始治疗时无治疗反应或在治疗过程中出现耐药性。有研究表明，奥沙利铂可以通过诱导免疫原性细胞死亡来发挥其抗肿瘤作用[42]。奥沙利铂联合5-FU治疗结直肠癌患者外周血treg升高[43]。众所周知treg以其免疫抑制作用而闻名，treg可能会阻止已确诊肿瘤患者产生有效的抗肿瘤免疫，并可能促进肿瘤进展[44]。因此，靶向Tregs可能是提高基于奥沙利铂的化疗疗效的有效方法。肿瘤来源的miRNA可以促进Treg扩增，诱导肿瘤免疫逃避[45]。CRC细胞分泌的miR-208b被充分递送到Treg细胞中，通过靶向程序性细胞死亡因子4(PDCD4)来促进Tregs的扩增且癌细胞分泌的miR-208b介导的Treg扩增导致肿瘤生长和奥沙利铂耐药性[46]。

远处转移是CRC患者癌症相关死亡的主要原因[47]。局部疾病患者的5年生存率为92%，而局部和远处转移患者的5年生存率则急剧下降至53%和11%[48]。肝脏是结直肠癌最常见的转移部位。据报道，≤25%的CRC患者确诊为同步结直肠肝转移，其中多达一半的CRC最终会导致肝转移[49]。原发性肿瘤在继发器官和组织部位为随后的转移创造了有利的TME，这可以通过原发性肿瘤衍生因子、肿瘤动员的骨髓源性细胞和局部基质成分的复杂相互作用来启动和建立。人们普遍认为来自TME的细胞参与了肿瘤转移。越来越多的证据表明，外泌体通过将信号肽、非编码RNA或DNA转移到邻近的细胞或组织中，在TME重编程和肿瘤转移中起着关键作用。存在于外泌体中的miRNAs可被邻近或远处的细胞吸收，并调节受体细胞。外泌体miRNAs的失调会影响癌细胞与TME之间的通讯。巨噬细胞是肿瘤内和周围最丰富的浸润性免疫相关基质细胞。肿瘤相关巨噬细胞(TAM)被认为是M2型的，存在于TME中，通过与肿瘤细胞相互作用影响各种癌症的转移。miR-934在结直肠癌中异常高表达，尤其是在结直肠癌肝转移(CRLM)中，与CRC患者预后不良相关[50]。hnRNPA2B1介导miR-934包装到CRC细胞的外泌体中，然后将miR-934转移到巨噬细胞中，诱导M2巨噬细胞极化。有趣的是，极化的M2巨噬细胞可以通过分泌CXCL13来诱导转移前微环境的形成并促进CRLM的形成[50]。

高转移的肝细胞癌细胞分泌外泌体中含有大量miR-92a-3p，并通过抑制PTEN和激活Akt/Snail信号传导促进低转移肝癌细胞的肿瘤转移[51]，然而研究表明外泌体对CRC肝转移也存在抑制作用，血管生成素样蛋白1(ANGPTL1)已被证明可抑制多种癌症的肿瘤转移，但其在结直肠癌中的作用机制及转移前生态位(PMN)的细胞外作用仍不清楚。ANGPTL1已在外泌体中鉴定，但其功能尚不清楚。CRC组织中有一些血管生成素样蛋白(angiopoietin-like proteins, ANGPTLs)表达下调，其中以ANGPTL1表达下调最为显著[52]。ANGPTL1存在抑制肿瘤生长和转移的作用[53]。表达ANGPTL1可以抑制CRC细胞的迁移和侵袭，从而抑制肝转移。此外，在结直肠癌患者中，ANGPTL1的低表达与预后较差相关[54]。尽管如此，有关ANGPTL1功能的研究仅限于原发性肿瘤。作为分泌蛋白，细胞外的ANGPTL1对转移器官的生物学作用仍在研究中。越来越多的证据表明，原发性肿瘤分泌因子和外泌体可以通过促进转移器官中的支持性微环境来促进转移。肿瘤来源的外泌体被报道参与转移前微环境的形成[55]。结直肠癌细胞来源的外泌体miR-25-3p可以通过诱导血管通透性促进PMNs的形成[56]。外泌体ANGPTL1通过抑制JAK2-STAT3信号通路下调了Kupffer细胞中MMP9的水平。从而得出外泌体ANGPTL1通过调节Kupffer细胞分泌模式并阻止肝脏PMN中的血管渗漏来减轻CRC肝转移[57]。