恶性肿瘤来源外泌体在巨噬细胞M2极化中作用的研究进展

史竞彤 陈敏捷 综述 孙轶华 审校

众所周知，癌症是最致命的疾病，已成为主要的公共卫生问题。近年来研究人员对癌症的研究不断地深入，越来越多的学者致力于肿瘤微环境的探索，肿瘤微环境是一个复杂的内部环境，在肿瘤的发生、发展、转移等过程中有重要意义。肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-associated macrophage，TAM)是肿瘤微环境中最丰富的免疫细胞[1]，是肿瘤微环境重要组成成员，在原发性肿瘤和转移部位发挥重要作用[2]。以往的研究认为TAM主要是参与血管生成和促进肿瘤进展的M2表型巨噬细胞[3]。M2型巨噬细胞通过影响肿瘤细胞生长、新血管生成、细胞外基质重塑来促进肿瘤的发展和不良预后。

外泌体被认为是宿主抗肿瘤免疫反应以及肿瘤免疫逃逸的重要介体[4]，作为一种新的细胞间通讯机制，此方式可将外泌体包含的生物活性分子传递到另一种细胞，从而实现遗传信息的交换和受体细胞的重新编程[5]。研究表明肿瘤细胞外泌体可将其包含的非编码RNA传递给肿瘤微环境中的基质细胞，改变基质细胞的表型和功能。M2型TAM是癌症进展中的关键角色，参与肿瘤生长、侵袭、血管生成和免疫重塑，因此了解肿瘤细胞外泌体对巨噬细胞极化的作用机制有可能为临床上肿瘤的治疗提供新的方向。

1 消化系统肿瘤

1.1 口腔鳞状细胞癌

口腔鳞状细胞癌是最常见的口腔恶性肿瘤。口腔鳞状细胞癌基质中含有巨噬细胞、中性粒细胞等大量免疫细胞，肿瘤微环境的改变可调控其表型[6]。研究发现口腔鳞状细胞癌可以释放大量富含微小RNA(microRNA，miRNA)的外泌体。Cai等[7]发现口腔鳞状细胞癌衍生的外泌体高表达miR-29a-3p，其运载的miR-29a-3p可激活巨噬细胞中SOCS1/STAT6信号通路，促进巨噬细胞M2表型极化；Pang等[8]证明口腔鳞状细胞癌细胞分泌的外泌体CMTM6通过ERK1/2信号通路诱导M2型巨噬细胞极化，加速肿瘤进展，揭示了口腔鳞状细胞癌微环境中癌细胞与免疫细胞之间的新型串扰(表1)。口腔鳞状细胞癌细胞源性外泌体可作为信息分子调节器调节肿瘤微环境及肿瘤的进展，为口腔鳞状细胞癌的治疗提供理论基础。

1.2 胰腺导管腺癌

胰腺导管腺癌又称胰腺癌，是发达国家中与癌症相关的第四大死亡原因，严重危害人类健康。已有研究表明外泌体在胰腺癌的进展、转移和化学耐药中发挥重要作用[9]。Wang等[10]证实在低氧条件下胰腺癌细胞外泌体表达高水平miR-301a-3p，与巨噬细胞共培养后miR-301a-3p的上调增强了巨噬细胞的促瘤能力，并且miR-301a-3p可激活PTEN/PI3K信号通路诱导巨噬细胞M2极化(表1)。此外，Linton等[11]发现来自腹水的人胰腺癌细胞衍生的外泌体可以改变THP-1细胞来源的巨噬细胞表型，使其极化为免疫抑制的M2表型。胰腺癌细胞源性外泌体介导了TAM与肿瘤之间的相互作用，促进肿瘤的进展。

1.3 肝细胞癌

肝细胞癌是最常见的原发性肝恶性肿瘤，是高死亡率的恶性肿瘤之一。肿瘤外泌体lncRNA被认为是肿瘤细胞与邻近细胞之间的信号传导介质，可作用于微环境中的巨噬细胞，调节巨噬细胞功能。Li等[12]证明肝细胞癌细胞外泌体富含lncRNA TUC399，外泌体通过将lncRNA TUC399传递至巨噬细胞，进而促进巨噬细胞M2表型极化，沉默lncRNA TUC399的表达可抑制M2亚型极化(表1)。该研究揭示肝细胞癌外泌体在肿瘤微环境中与免疫细胞相互作用的新机制，这对研发新的治疗策略至关重要。

1.4 大肠癌

大肠癌是常见的消化系统恶性肿瘤之一，尽管诊断和治疗有了新的进展，但预后仍然较差，严重威胁患者生命。据报道外泌体是多种癌症(包括大肠癌)转移前生态位形成的关键因素，大肠癌源性外泌体可以重塑巨噬细胞表型，并促进血管生成和转移前小生境的建立[13]。Wang等[14]证明激活CXCL12/CXCL4轴可上调大肠癌细胞中几种miRNA的含量(如miR-25-3p、miR-130b-3p、miR-425-5p)，miRNA经外泌体运载至巨噬细胞后激活PI3K/AKT信号通路上调PTEN表达，进而介导巨噬细胞M2极化，M2巨噬细胞增强上皮-间充质转化和分泌血管内皮生长因子促进肿瘤转移；Takano等[15]研究证实大肠癌细胞外泌体富含的miR-203可诱导单核细胞分化为M2型巨噬细胞，进而影响肿瘤的生长、免疫抑制和转移；Liang等[16]发现lncRNA RPPH1在大肠癌组织中显著上调，外泌体转运RPPH1至巨噬细胞介导巨噬细胞M2极化，促进大肠癌细胞的转移和增殖。此外，Zhao等[17]发现miR-934在大肠癌细胞外泌体过表达，并通过下调PTEN表达激活PI3K/AKT信号通路诱导M2巨噬细胞极化(表1)。以上研究结果揭示了大肠癌外泌体中非编码RNA在调节巨噬细胞表型中的潜在作用，参与肿瘤进展。

2 泌尿生殖系统肿瘤

2.1 卵巢癌

卵巢癌是一种常见的女性恶性肿瘤，世界范围内死亡率很高。许多研究表明TAM在卵巢癌中显示出独特的激活特征，创建免疫抑制性微环境，使得肿瘤能够逃避免疫监测并促进肿瘤进展。癌细胞与TAM相互影响对上皮性卵巢癌的进展至关重要[18]。Ying等[19]通过体内外实验证明上皮性卵巢癌(Epithelial ovarian cancer，EOC)细胞外泌体转移miR-222-3p诱导巨噬细胞M2极化，表现为TAM样表型，加速EOC进展。此外，Chen等[18]发现源自缺氧诱导ECO细胞的外泌体中miR-940高表达，高表达的miR-940刺激巨噬细胞向M2表型极化，进一步增强了ECO的增殖和迁移(表1)。Chen等[20]后续研究又发现miR-21-3p、miR-125b-5p和miR-181d-5p过表达的ECO细胞外泌体可促进巨噬细胞M2极化并加快EOC进程。简而言之，ECO细胞外泌体对巨噬细胞M2表型激活起一定的作用，促进了EOC的发展。

2.2 膀胱癌

膀胱癌是发生在膀胱黏膜上皮的恶性肿瘤，是泌尿生殖系统第二大常见的恶性肿瘤[21]。源自肿瘤的外泌体通过引入蛋白质和RNA导致转移、癌变、增殖和血管生成，改变正常细胞表型[22]。Lin等[23]研究发现miR-21在膀胱癌细胞外泌体以及外泌体处理的巨噬细胞中高表达，miR-21过表达的巨噬细胞表现出M2型极化并增强膀胱癌细胞的迁移和侵袭能力，miR-21通过抑制巨噬细胞中PI3K/AKT信号通路磷酸酶和张力蛋白同源物的激活，增强STAT3表达以促进M2表型极化，影响癌症进展(表1)。

表1 肿瘤来源的外泌体在巨噬细胞M2极化中的作用

3 其他肿瘤

3.1 肺癌

肺癌是发病率和死亡率均较高的恶性肿瘤之一，约占总癌症死亡率的11.6%[24]。TAM被认为是M2型巨噬细胞，参与血管生成和肿瘤进展，导致不良预后[3]，在肺癌发展过程中，关于TAM的形成已有部分研究。研究发现与肺癌细胞共培养的巨噬细胞M2型表面标志物及所分泌的炎性因子明显升高，共培养后的巨噬细胞增强了癌细胞的侵袭能力[25]。Hsu等[26]研究证明源自缺氧性肺癌细胞的外泌体转移miRNA-103a促进巨噬细胞M2型极化，miR-103a的上调使PTEN表达水平降低，增强免疫抑制和促血管生成因子的表达(表1)。此外，Pritchard等[27]发现巨噬细胞可将肺癌细胞外泌体内化，并极化为M2表型。以上研究为肺癌细胞外泌体诱导巨噬细胞M2极化提供了理论依据，进一步阐明其在肺癌进展中的作用。

3.2 乳腺癌

乳腺癌是女性癌症死亡的第二大原因，易于转移是临床治疗差和死亡率高的主要原因。肿瘤细胞与微环境中其他免疫细胞的相互作用是影响肿瘤发生发展的关键环节[28]。Ham等[29]证实乳腺癌细胞外泌体通过转移白介素6(IL-6)受体β(糖蛋白130，gp130)激活STAT3信号通路改变巨噬细胞表型，体现促进癌症进展和转移的TAM功能(表1)。在三阴性乳腺癌(Triple negative breast cancer，TNBC)中，外泌体是癌细胞与巨噬细胞之间密切关联的重要媒介，体内外实验表明TNBC源性外泌体诱导巨噬细胞M2极化能力明显高于M1型，同时还发现M2巨噬细胞支持原位TNBC的生长以及腋窝淋巴结转移[30]。综上，乳腺癌细胞外泌体与巨噬细胞的相互作用在肿瘤进展中发挥了重要作用，为开发治疗性阻断疗法提供新的思路。

3.3 黑色素瘤

恶性黑色素瘤是最致命的一种皮肤癌，尽管在治疗黑色素瘤方面的临床手段有了一定的提高，但死亡率仍然很高。据报道黑色素瘤外泌体与黑色素瘤的进展和转移有关[31]，研究发现未经修饰的黑色素瘤外泌体能将巨噬细胞直接极化为“混合”M1/M2表型[32]。Gerloff等[33]进一步测序发现皮肤黑素瘤外泌体中富集包括miR-125b-5p在内的几种miRNA，数据首次揭示皮肤黑素瘤外泌体转移的miR-125b-5p在巨噬细胞中诱导了促瘤的TAM表型(表1)。这些研究结果的阐明使得临床对外泌体与黑色素瘤之间的关系有了更深入的了解。

3.4 胶质母细胞瘤

多形性胶质母细胞瘤是成人中最常见的原发性脑肿瘤，尽管进行广泛治疗，但其预后仍不乐观。多种因素导致胶质母细胞瘤的恶性潜能，其中包括胶质母细胞瘤对免疫系统的调节能力[34]，胶质母细胞瘤的显著特征是存在大量TAM[35]。据报道胶质母细胞瘤细胞外泌体通过转移细胞转化蛋白、mRNA和特定小非编码RNA来修饰受体细胞[36]。Qian等[37]研究证实低氧的胶质母细胞瘤细胞外泌体富集miR-1246，miR-1246通过靶向TERF2IP激活STAT3信号通路并抑制NF-κB信号通路来介导外泌体诱导的巨噬细胞M2极化(表1)。

4 小结与展望

肿瘤细胞外泌体被证实可通过运载生物信息分子与肿瘤微环境中的巨噬细胞相互作用，诱导巨噬细胞向促瘤表型M2转化，加速肿瘤进展。因此，可尝试通过干扰肿瘤细胞外泌体与巨噬细胞之间的相互作用来减缓肿瘤发展速度，靶向抑制肿瘤外泌体对巨噬细胞表型的影响可能为抗肿瘤药物的研发提供新的思路。当然还有部分肿瘤的外泌体与巨噬细胞的关系未被探究，并且外泌体的分离检测标准化方法尚不完善，目前不能普遍应用于临床。但随着科研工作者们对肿瘤细胞外泌体的不断探索，其作为信息分子传递媒介的生物学功能会被进一步阐明，检测手段也会不断完善，为临床上肿瘤的诊断和治疗做出贡献。